建筑物防雷保护课件.ppt
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1、关于建筑物防雷保护1第1页,此课件共88页哦2第一节雷电的基本知识一、雷电的基本知识雷电是一种自然现象。雷电就是雷云之间或雷云对大地的放电现象。雷电具有极大的破坏作用。雷电的特点雷电流幅值很大 雷电流幅值可高达数十至数百千安。雷电流幅值越大者出现的概率越小。100kA的雷电流幅值对应的概率约为12%。冲击过电压很高 直击雷冲击过电压可高达数千千伏、感应雷冲击过电压可高达数百千伏。第2页,此课件共88页哦3冲击性强 雷电放电时间极短,从而表现出很强的冲击性。雷电流陡度大,有高频特征。雷电的危害爆炸和火灾 电击 毁坏设备和设施大规模停电 雷电的破坏作用有两种,一种是雷电直接击在建筑物上的直接雷击,
2、叫做直击雷过电压或直击雷。另一种是雷电的静电感应或电磁感应所引起的过电压,叫做感应过电压或感应雷。它们的特点如下表所示。第3页,此课件共88页哦4种类种类特点特点直接雷击雷云直接对地面物体放电,雷击的时间虽然很短,只有万分之几到百分之几秒,但有很大的电流通过,可达100200kA,使空气温度骤然升到摄氏12万度,产生强烈的冲击波,造成房屋损坏,人畜伤亡。当雷电流通过有电阻或电感物体时,能产生很大的电压降和感应电压,破坏绝缘,产生火花,使设备损坏,甚至引起燃烧、爆炸,使危害进一步扩大感应过电压或感应雷静电感应是由于建筑物上空有雷云时,建筑物会感应出与雷云所带电负荷相反的电荷,雷云向地面开始放电后
3、,在放电通路中的电荷迅速中和,但建筑物顶部的电荷不能立刻流散入地,便形成很高的电位,造成在建筑物内的电线、金属设备、金属管道放电,引起火灾、爆炸和人身事故电磁感应是当雷电流通过金属体入地时,形成强大的磁场,能使附近的金属导体感应出高电势,在导体回路的缺口引起火花第4页,此课件共88页哦5雷电的产生 下行先导放电下行先导放电第5页,此课件共88页哦6第6页,此课件共88页哦7在雷雨季节时,地面的气温变化不均,时而升高时而降低。当气温升高时,就会形成一股上升的气流。而在这种上升的气流中,因含有大量的水蒸汽,受到高空中高速低温气流的吹袭,会凝结并分裂为一些小水滴和较大的水滴,它们带有不同的电荷。较大
4、的水滴带有正电,并以雨的形式降落到地面,而较小的水滴带有负电,仍飘浮在空中,且有时会被气流携走,于是云就由于电荷的分离,形成带有不同电荷地雷云。雷云层和大地接近时,使地面也感应出相反电荷。当电荷积聚到一定程度,便冲第7页,此课件共88页哦8破空气的绝缘,形成云与云之间或云与大地之间的放电,进发出强烈的光和声,这就是人们常见的雷电。雷电是大气中的放电现象,多形成在积雨云中,积雨云随着温度和气流的变化会下停地运动,运动中摩擦生电,就形成了带电荷的云层,某些云层带有正电荷,另一些云层带有负电荷。另外,由于静电感应常使云层下面的建筑物。树木等带有异性电荷。随着电荷的积累,雷云的电压逐渐升高,当带有不同
5、电荷的雷云与大地凸出物相互接近到一定温度时,其间的电场超过2530kvcm,将发生激烈的放电,同时出现强烈第8页,此课件共88页哦9的闪光。由于放电时温度高达2000,空气受热急剧膨胀,随之发生爆炸的轰鸣声,这就是闪电与雷鸣。雷电是不可避免的自然灾害。地球上任何时候都有雷电在活动。据统计,每秒钟造就1800阵雷雨,伴随600次闪电,其中就有100个炸雷击落地面,造成建筑物。发电、通讯和影视设备的破坏,引起火灾,毙伤人、畜、每年经济损失约10亿美元,死亡3000人以上。其中美国每年有将近400人被雷击死,财产损失达2.6亿美元。1996年7月20日,印度东北地区雷雨不断,雷电击中了比哈尔邦的一座
6、校舍,造第9页,此课件共88页哦10成15名小学生死亡,多人受伤。雷电还将树下5个人全部烧死。将另外4名在田间劳作的农民击死。我国也是一个雷电灾害频发的国家。例如:山东临沂地区平均每年约有39人因雷击伤亡。又如,湖南省溆浦县戈竹坪乡山背村是个罕见的雷区,近10多年来曾先后被雷电击死8人,击伤115人(其中重伤24人),还击伤耕牛5头,击死击伤猪50余头,击死鸡、鸭、鹅等家禽450多只。村里变压器也先后5次被雷电击毁,房屋、树木。庄稼和田地被毁数十次,真是令人震惊的数字。因此,了解雷电的规律,掌握正确的预防措施和自救方法是十分必要的。第10页,此课件共88页哦11 雷电的大小和多少以及活动情况,
7、与各个地区的地形、气象条件及所处的纬度有关。一般山地雷电比平原多,沿海地区比大陆腹地要多,建筑越高,遭雷击的机会越多。雷击有极大的破坏力,其破坏作用是综合的,包括电性质、热性质和机械性质的破坏。根据雷电产生和危害特点的不同,雷电可分为以下四种:1.直击雷大气中带有电荷的雷云,其对地电压高达几亿伏,当雷云与地面凸出物之间的电场强第11页,此课件共88页哦12强度达到空气击穿强度时,就发生放电现象,这种放电现象称为直击雷。直击雷是云层与地面凸出物之间的放电形成的。直击雷可在瞬间击伤击毙人畜。巨大的雷电流流入地下,令在雷击点及其连接的金属部分产生极高的对地电压,可能直接导致接触电压或跨步电压的触电事
8、故。如,1970年7月27日中午1点北京天安门广场上一个直击雷打倒10名游客,其中2人因电流通过身体抢救无效而身亡。直击雷产生的数十万至数百万伏的冲击电压会毁坏发电机、电力变压器等电气设备绝缘,烧断电线或劈裂电杆造成大规模的停电,绝缘损坏可能引起短路导致火灾或爆炸事故。第12页,此课件共88页哦13另外,直击雷的巨大的雷电流通过被雷击物,在极短的时间内转换成大量的热能,造成易燃物品的燃烧或造成金属熔化飞溅而引起火灾。例如,1989年8月12日青岛市黄岛油库5号油罐遭雷击爆炸,大火烧了60小时,火焰高300米,烧掉4万吨原抽,烧毁10辆消防车,使19人丧生,74人受伤,还使630吨原油流入大海。
9、直击雷一般采用由接闪器、引下线、接地装置构成的防雷装置防雷。第13页,此课件共88页哦142.球形雷球形雷是一种球形、发红光或极亮白光的火球,运动速度大约为2m/s。球形雷能从门、窗、烟囱等通道侵入室内,极其危险。例如,1978年8月17日晚上,原苏联登山队在高加索山坡上宿营,5名队员钻在睡袋里熟睡,突然一个网球大的黄色的火球闯进帐蓬,在离地1米高处漂浮,唰地一声钻进睡袋,顿时传来咝咝烤肉的焦臭味,此球在5个睡袋中轮番跳进跳出,最后消失,致使1人彼活活烧死,4个严重烧伤。第14页,此课件共88页哦153.雷电感应,也称感应雷 雷电感应分为静电感应和电磁感应两种。静电感应是雷云接近地面时,在地面
10、凸出物的顶部感应出大量异性电荷,在雷云与其它部位或其它雷云放电后,凸出物顶部电荷失去束缚,并以雷电波的形式高速传播而形成的,沿突出物极快地传播。电磁感应是发生雷击后,巨大雷电流在周围空间产生迅速的变化强大磁场在附近的金属导体上感应导体上感应出很高的电压形成的。第15页,此课件共88页哦16 这种磁场能在附近的金属导体上感应出很高的电压,造成对人体的二次放电,从而损坏电气设备。例如,1992年6月22日,一个落地雷砸在国家气象中心大楼的顶上,虽然该大楼安装了避雷针,但是巨大的感应雷却把楼内6条国内同步线路和一条国际同步线路击断,使计算机系统中断46小时,直接经济损失数十万元。雷电感应的防止办法是
11、将感应电荷的屋顶金属通过引下线、接地装置泄入大地。第16页,此课件共88页哦174.4.雷电侵入波雷电侵入波雷电冲击波是由于雷击而在架空线路上或空中金属管道上产生的冲击电压沿线或管道迅速传播的雷电波。其传播速度为3x108ms。雷电侵入波可毁坏电气设备的绝缘,使高压窜人低压,造成严重的触电事故。属于雷电侵人波造成的雷电事故很多,在低压系统这类事故约占总雷害事故的70%。防雷击电磁脉冲措施有屏蔽、接地和等电位连接、设置电源保护器等。第17页,此课件共88页哦18例如,雷雨天,室内电气设备突然爆炸起人或损坏,人在屋内使用电器或打电话时突然遭电击身亡都属于这类事故。又如,1991年6月10日凌晨1时
12、许。黑龙江省牡丹江市上空电闪雷鸣,震耳欲聋的落地雷惊醒酣睡中的居民,全区电灯不开自亮又瞬间熄灭,当晚,1、3、4号楼160户人家中有20多台彩电损坏。一般在线路进入建筑物处安装避雷器进行防护。第18页,此课件共88页哦19第19页,此课件共88页哦20(5)雷电“反击”雷击直击雷防护装置时,雷电流经接闪器,沿引下线流入接地装置的过程中,由于各部分阻抗的作用,接闪器、引下线、接地装置上将产生不同的较高对地电位,若被保护物与其间距不够时,会发生直击雷防护装置对被保护物的放电现象,称为“反击”。雷电“反击”的防止措施有两种:一是使被保护物与直击雷防护装置保持一定的安全距离;二是将被保护物与直击雷防护
13、装置做等电位连接,使其之间不存在电位差。第20页,此课件共88页哦21(二)雷电的危害 雷云的电势(即雷云与大地间的电位差)大到1至10万伏,放电时间极短,电流强度很大,估计最大可达到15到20万安培,所以产生高热和强大的破坏力,可以在一瞬间击毙人畜。拔倒树木和电杆,焚毁房屋和其它建筑物,危害是十分剧烈的。1、雷电的热效应和机械效应 遭受直接雷击的树木、电杆、房屋等,因通过强大的雷电流会产生很大的热量,但在极短的时间内又不易散发出来,所以会使金属熔化,使树木烧焦。同时由于物第21页,此课件共88页哦22体的水分受高热而汽化膨胀,将产生强大的机械力而爆炸,使建筑物等遭受严重的破坏。2、雷电的磁效
14、应在雷电流通过的周围,将有强大的电磁场产生,使附近的导体或金属结构以及电力装置中产生很高的感应电压,可达几十万伏,足以破坏一般电气设备的绝缘;在金属结构回路中,接触不良或有空隙的地方,将产生火花放电,引起爆炸或火灾。二、雷电参数1、雷电流的幅值、雷电流的幅值第22页,此课件共88页哦23雷电流幅值一般在第一次闪击时出现。即主放电时雷电流的最大值,可达数万至数十万安。做防雷设计按100kA考虑,雷电流幅值概率(雷电流出现的百分数)户可用下式表达:2 2、雷电流陡度、雷电流陡度 系指雷电流瞬时值随时间上升的速率。雷电流陡度可达50kAs,平均陡度约30kAs。第23页,此课件共88页哦243 3、
15、雷电放电时间雷电放电时间 雷电放电时间极短,全部时间一部不超过500ms每次主放电不超过0.1ms;做防雷设计时一般取波头为2.6us,波头形状为斜角形。第24页,此课件共88页哦254、雷电冲击过电压雷电冲击过电压系指雷电压的最大值。直击雷的冲击过电压Ut(kV)主要决定于雷电流通路的特征,其大小为:式中:IH-雷击点雷电流幅值,kA;h导线平均高度,m;S线路距雷击点的水平距离,m。雷电感应的冲击过电压只在极少的情况下达到500600kV。第25页,此课件共88页哦265 5、年平均雷暴日数、年平均雷暴日数TdTd 由当地气象台站统计的多年雷暴日的年平均值,称为年平均雷暴日数。此值不超过1
16、5天的地区称为少雷区;此值超过40天的地区称为多雷区。也有用雷暴小时作单位的,即在1h内只要听到雷声或看到雷闪就算一个雷暴小时。我国大部分地区一个雷暴日约折合为3个雷暴小时。第26页,此课件共88页哦27第27页,此课件共88页哦286 6、年预计雷击次数、年预计雷击次数这是表征建筑物可能遭受雷击的一个频率参数,用下列经验公式来计算:N0.024KTd1.3Ae式中N建筑物的年预计雷击次数(次/年);Td1.3年平均雷暴日数,根据当地气象台、站资料确定;Ae与建筑物截收相同雷击次数的等效面积(km),按GBJ57修订本附录所规定的方法计算;K校正系数第28页,此课件共88页哦29第二节建筑物防
17、雷装置第二节建筑物防雷装置第29页,此课件共88页哦30一、防雷建筑物分类一、防雷建筑物分类建筑物根据其重要性、使用性质、发生雷电事故的可能性和后果,按防雷要求分为三级。1.一级防雷的建筑物指具有特别重要用途的建筑物,如国家级会堂、办公建筑、档案馆、大型博展建筑;特大型、大型铁路旅馆站;国际性的航空港、通信枢纽;国宾馆、大型旅游建筑、国际港口客运站等。另外,还包括国家级重点文物保护的建筑物和构筑物及高度超过100m的建筑物。第30页,此课件共88页哦312.2.二级防雷的建筑物二级防雷的建筑物指重要的人员密集的大型建筑物,如部、省级办公楼;省级会堂、博展、体育、交通、通信、广播等建筑以及大型商
18、店、影剧院等。另外,还包括省级重点文物保护的建筑物和构筑物;19层以上的住宅建筑和高度超过50m的其他民用建筑物;省级以上大型计算中心和装有重要电子设备的建筑物等。3.3.三级防雷建筑物三级防雷建筑物指当年计算雷击次数大于0.05时,或通过调查确定需要防雷的建筑物;建筑群中第31页,此课件共88页哦32最高或位于建筑物边缘高度超过20m的建筑物;高度为15m以上的烟囱、水塔等孤立的建筑物或构筑物,在雷电活动较弱地区(年平均雷暴日不超过15天)其高度可为20m以上;历史上雷害事故严重地区或雷害事故较多地区的较重要建筑物。二、防雷装置二、防雷装置 建筑物是否需要进行防雷保护,应采取哪些防雷措施,要
19、根据建筑物的防雷等级来确定。对于一、二类民用建筑,应有防直击雷和防雷电波侵入的措施;对于第三类民用建筑,应有防止雷电波沿低压架空第32页,此课件共88页哦33线路侵入的措施,至于是否需要防止直接雷击,要根据建筑物所处的环境以及建筑物的高度、规模来判断。1.1.接闪器接闪器 接闪器也叫做受雷装置,是接受雷电流的金属导体。由接闪器、引下线和接地体三部分组成。其作用是防止直接雷击或是将其上空电场局部 加强,将附近的雷云放电诱导过来,雷电流通过引下线注入大地,从而使离接闪器一定距离内一定高度的建筑物免遭直接雷击。以保证人身及建(构)筑物的安全。第33页,此课件共88页哦34常见的防雷装置有:避雷针、避
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