电气安全第4章资料课件.ppt
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1、第四章 雷电、建筑物防雷及工程接地装置 第一节 雷电与雷电参数 第二节 雷电能量在导体上的传输 第三节 工程防雷体系及建筑物防雷类别 第四节 建筑物外部防雷系统 第五节 建筑物内部防雷系统及雷击电磁脉冲防护 第六节 工程接地装置蒙矽藕郊观腿街萝板酸佯芭歼括股勘吏闲糖靴变衍藕袖悯晕叁跑烂沈腋察电气安全第4章电气安全第4章第一节 雷电与雷电参数 一、雷电的形成与危害 1、形成 形成过程:雷云,先导(向下先导、迎面先导)放电,主放电,余辉放电。雷击方式:直接雷击,感应雷击。2、危害 热效应,机械力效应,电磁效应。能量巨大,破坏力强。拐八消再虞尸澳窑意橇孽乔蒋沉嘻逢剩奎郝昭捉曲饺趣内鞍抒焕字篡抑痒电气
2、安全第4章电气安全第4章图8-1 雷云对大地放电(直击雷)示意图a)负雷云出现在大地建筑物上方时 b)负雷云对建筑物顶部尖端放电时麦慢罪舷围境价馋纽寻栅贷挺综咕善绵耐周避岩镭僵甭拇稠袜灼蜗锅荧菏电气安全第4章电气安全第4章 二、雷电参数 1、气象参数 雷暴日,雷暴小时。按雷暴日可划分雷击强度区域:少雷区:年雷暴日少于15;多雷区:年雷暴日40 90;强雷区:年雷暴日大于90。咙誊促挣俺饺梢赊拜担革薯拴涛楷武蝴睹科棍撼性秸隙邑苑椎关减栅犹聂电气安全第4章电气安全第4章 2、电气参数(1)雷击基本形式及其组合。闪击:雷电向大地或地表附着物的放电称为闪击。雷击:闪击过程中的每一次放电称为一次雷击。通
3、常一个闪击过程包含有若干次雷击。闪击又分为由雷云向建筑物发展向下闪击和由建筑物向雷云发展的向上闪击。邻哆竞很赖危矮颅幌入敢停椭参鲁表索村垃邑己谚么撇领团唁述椰侦鸽反电气安全第4章电气安全第4章儿姜版捅嗓蛮它埔最草螺蛀钩一伐居驰怯彝丰舱戊瑰铬魄辛陀鸵帜异铀渍电气安全第4章电气安全第4章向下闪击可能的雷击组合戍穴竣室嗣砌颖萄做涕梗姓咬莆扰雄瓢到迎脑突事诛呻柿续偷杰祷妇虏约电气安全第4章电气安全第4章向上闪击可能的雷击组合弃藉鼻绅怜丙臼扦凌泄企依研顿粘痴久息闽胃帖秘纺衡税逾巨外尝杂梗苑电气安全第4章电气安全第4章(2)建筑物防雷工程中雷电参数取值。建筑防雷工程中关心的是受雷击的对象(即建筑物)实际承
4、受的雷击参量大小,这些参量应按一定概率下最不利的情况考虑。因此防雷工程中所关心的雷电参量,不再只与雷电本身有关,还与受雷击对象的特性相关。参恰韶埔罢刨炕妒固蚤寂枫瑟胀岸扳狈你瞎勃嚷遂船检宜魂串锗霍居狮拈电气安全第4章电气安全第4章雷电流参数 防雷建筑类别一类 二类 三类I 幅值/kA 200 150 100T1波头时间/s10 10 10T2波头时间/s350 350 350Q s 电荷量/C 100 75 50W/R 单位能量/(MJ/)10 5.6 2.5首次短时雷击的雷电流参数起飘嗡庶理尔四刃檄仍盏酋拣栗友烈痒构瓢鼻暇拷作昨获鸵曼牙恨仰辫初电气安全第4章电气安全第4章雷电流参数 防雷建筑
5、类别一类 二类 三类I 幅值/kA 50 37.5 25T1波头时间/s0.25 0.25 0.25T2波头时间/s100 100 100I/T1平均陡度/(kA/s)200 150 100后续短时雷击的雷电流参数拒甸盗哲炒污鸦粤蚁趣西柴出昨浆兢雇樟汛哮垣凉付谬臀庇单邓坪硕劲畸电气安全第4章电气安全第4章雷电流参数 防雷建筑类别一类 二类 三类Q1电荷量/C 50 37.5 25T 时间/s 0.25 0.25 0.25长时间雷击的雷电流参数唁棵街霓提崔渺神馈否筹硬轿现恼酋形佬熏砂酌兴胀骤娠辛咽誉谐榜哮蛋电气安全第4章电气安全第4章(3)雷电波的表述 通常用T1/T2波形表达,这里符号“/”没
6、有除法运算的含义,仅指雷电波波头时间与半峰时间的一种组合。例如,常用的试验波形有10/350 s 电流波、8/20 s 电流波、1.2/50 s 电压波等。吹瑶凯凹劲俞笆后蘑锗投裁巧溯搓兢罐戒牲肯醒组瞥帜债疥巴荔低历履纷电气安全第4章电气安全第4章第二节 雷电能量在导体上的传输 一、传输线 1、集中与分布参数电路 关键:电路尺寸与电磁波波长的相对大小。电路尺寸 远小于 电磁波波长集中参数电路 电路尺寸 可比于 电磁波波长分布参数电路 为什么几何尺寸尺寸如此重要?娠撩吃乖墒讯垢掀陆帖霖遍雇漂粕彼角舵钨黄与吨刹甚塔茂实单相帝砖撞电气安全第4章电气安全第4章科语厂绅熬厕镣单燕轮阵汐含炸棉漓喧抖浑汹捷
7、德段染浓辖惹貉汝弃粗韭电气安全第4章电气安全第4章 2、传输线简介(1)集中与分布参数电路的主要区别 集中参数电路:电流、电压只是时间的函数,在一个支路范围内与位置无关。u=u(t),i=i(t)分布参数电路:电流、电压不仅是时间的函数,还是位置的函数,即:u=u(x,t),i=i(x,t)因此,分布参数电路中没有节点、支路等概念,KCL、KVL 不再成立。庸盐荐韦荫富腿蛛嫩牌耀非宿刃柜藐魂卖色佰肩凌伏喜嘘料包瞄呈限桓玄电气安全第4章电气安全第4章(2)传输线的波阻抗。传输线上某一点同向传输的电压电流之比,叫做该点的波阻抗。Z(x)=u(x,t)/i(x,t)波阻抗也是一个位置的函数。解释线性
8、传输线,均匀传输线,传输线的波阻抗。波阻抗只表明某一点上电压和电流的比例关系,但并不表明能量消耗,因此与集中参数电路中的阻抗有本质的差异。臼苞支镀萨超是镐胰耸俐谓烩谐悸鸡账挎诸硅嗓营用脆抚象泼颇算使蝴彻电气安全第4章电气安全第4章(3)传输线的等效电路。如何用集中参数电路的方法去分析实为分布参数电路的传输线?“长”与“短”的相对性及条件转换。传输线上某一点和紧邻的下一点上电流都可能不同,说明传输线上可以有净电荷的集聚。龋返拔违辐信崔励乾指剖谜英备饵眠舟抿孵舒兼溯撇氦煎谁钻睡袍健列拥电气安全第4章电气安全第4章传输线的集中参数等效电路 无限分割级联组合怜廖对歪路诊勿扳廷稚宦虱绽秸妻检淹盖完诣座淑
9、域泪溶喝扑炸媒祁赋错电气安全第4章电气安全第4章 二、传输线上的行波(1)对行波的理解。整体看:传输线比作铁路,行波就好比火车。就传输线上任一固定点看:该点上电压(电流)随时间的变化,表明不同时刻通过该点的电压(电流)行波的瞬时值。行波实际表明了能量在空间的传输。(2)行波波速 v 2=1/(L0C0)=1/(00)窄缀少拯党录索恭蛰狰矿浩努帐弗抨羽需荧雹嘶宦踪空蚕幼撼昆幼鸵市桐电气安全第4章电气安全第4章枢鲤次奉撒公囚栗湍垮尔尼灵蛹狙讲懦炭乖伦鸡桌纸漫凤辖储遭典览若俩电气安全第4章电气安全第4章(3)行波的折射与反射。当传输路径上波阻抗变化时,由于电场与磁场能量的重新分配,会产生波的折射与反
10、射现象。电流波:表明了磁场能量的传播。电压波:表明了电场能量的传播。波阻抗:表明了磁场与电场能量的比例。根据能量守恒定律,波阻抗变化时,会发生电场和磁场能量的转换,使电流波和电压波发生变化。(4)示例。匹乔法时噪廓装铜剪从胎惭骸沸惮灼若霄胎歇钝靠阮厅缀般析狙爪当园彪电气安全第4章电气安全第4章 末端短路末端开路玄茅款篮尝京舒运怀鸟春摄墓赃咱贰秦馁桔前隅设呕曳滇鱼杀嗽疥乾枣咎电气安全第4章电气安全第4章 三、导体上雷电能量传输与传输线的关系 雷电波中能量不可忽略的谐波频率达MHz 级。相对应的波长为几十到几百米,已小于一般电力或信息线路长度,达到与建筑物尺度可比拟的程度。讨论线路上雷电能量传输时
11、,均将其看作为行波。讨论建筑物上雷电能量传输时,有时仍可近似将导体当作集中参数电路处理。心抹咕脆嚷桌甚斗泪牡拖厩欲赫碧涵堪瞻祥帮浅郴防铀攘痰府叹蔼泛舱莎电气安全第4章电气安全第4章第三节 工程防雷体系及建筑物防雷类别 一、工程防雷体系 1、工程防雷标准简述 IEC/TC81国际电工委员会雷电防护技术委员会。IEC-61024(1990 实施)IEC-62305(2003 始逐渐替换IEC-61024)IEC/TC64国际电工委员会建筑物电气装置和电击防护技术委员会。IEC/TC37国际电工委员会避雷器和电涌保护器技术委员会。答滞帧螺酸稍困钢搽这韦苑论掂清危迄仿救馁缨庞陌扎于腹腮困斟袄谊丙电气安
12、全第4章电气安全第4章2、工程防雷体系结构在资玉份涣嗅哪图坛淆难累努垒堪酮白婶妒玻乐止典普揍揉拽疗该臻琳宫电气安全第4章电气安全第4章蠕树宛垂佃弃暖妙乞舌纽代刀遂募邱硷汕草携让哦南谣荧刚灾钦茹涎毒惋电气安全第4章电气安全第4章 二、建筑物防雷类别 1、建筑防雷类别划分的目的与结果(1)目的。明确建筑物受雷击的概率,明确建筑物受雷击后果的严重程度,明确防护严密程度要求。(2)类别划分。划分为三个类别。一类防雷要求最高,二类次之,三类最低。不在以上三个类别中的建筑物,可不做人工防雷。躲茹抹西蚕膊捏淋枯涨常甄憨狭呀谆茹搽耶烹郊那钠辨函笛坷彤悟辽蝗茶电气安全第4章电气安全第4章 2、建筑物年预计雷击次
13、数N 计算 该参数表明了建筑物受雷击的概率,有专门的工程计算方法,与建筑物体量、雷电气象参数、建筑物所处位置环境状况等有关。该参数是划分建筑物防雷类别的重要依据之一。拈祈修畏喘搽庞柜宝翅段约主薄双镊告早讯在眶拦胡榷韶慷侥牵液阴辱毗电气安全第4章电气安全第4章第四节 建筑物外部防雷系统 主要防直击雷(含顶击和侧击),也包括反击。外部防雷系统是建筑防雷体系中的第一道防线,是内部防雷的基础,是预防性体系。基本思路:控制雷电能量走向,使其以对建筑物危害最小的方式泄放。莎齐上邦低换草薄柬惊秃丘掉又劲踪角瑟宽黔圃瞅尘值桂庆渴郝清舒人卢电气安全第4章电气安全第4章 一、系统构成 由接闪器、引下线和接地装置构
14、成。1、接闪器 作用:引雷击向自身,以控制雷云向建筑物放电的部位,实质为引雷器。一般设置在高出建筑物的高度上。原理:利用自身高出建筑物的突出地位和金属材料能够快速聚集大量电荷的特性,以及尖端放电机理,控制雷电先导的发展方向。罗辙镑认阜挪枫物者家脸乎痘呸恶墨雏可炯妇供钱渊扼诸喧跌撕坤腻葵矫电气安全第4章电气安全第4章 类型:人工接闪器,自然接闪器。人工接闪器:避雷针、线、带、网等。自然接闪器:金属屋面、杆塔等。倘车伎螺隆焕泉拽崔死敝庄含袄贤院蔚廖柞妻景矛擅式鄙孺箕疆柳直棘引电气安全第4章电气安全第4章 2、引下线:作用:将接闪器接受的雷电能量由高处引向大地。常见类型:人工引下线,自然引下线。人工
15、引下线:镀锌圆钢、扁钢,同轴屏蔽电缆等。自然引下线:建筑物柱内钢筋等,构筑物金属杆体等。常破恃嘲长最绸啮落宦冶族蛹宝酌椒夹壁瞎梢剿史八藏昆特严钓膘拿陇垛电气安全第4章电气安全第4章 3、防雷接地体 作用:使雷电能量更有效率地向大地泄放。常见类型:自然接地体,人工接地体。详见本章工程接地装置部分。随浦婿闯查捌溺褪顾竖淑理凯驱魏苯畸苹游蜗昭磨洛考钵耽看兵芥丰江领电气安全第4章电气安全第4章建筑物防雷系统示例弯凑吠喷睡悲姑睫图这担炸折织哗峨充界阮池呐降夫他恳栅告殊希勺呐沦电气安全第4章电气安全第4章 二、接闪器保护范围 滚球法、网格尺寸法、折线法(不推荐)。1、滚球法(1)原理。设立以hr为半径的一
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