雷电防护知识课件.pptx

雷电v雷电是一种大气中的放电现象v雷击是指：一部分带电云层与另一部分带异种电荷的云层，或者是带电云层对大地之间的迅猛放电过程v 这种迅猛放电过程产生强烈的闪光和巨响雷电的产生v在大气层中，云层间或云和地之间的电位差增大达到一定程度时，即发生猛烈放电现象（闪电）v雷电的产生首先与大气层中的云有关，如层积云、雨层云、积云、积雨云等，最重要的则是积雨云，气象专业书中讲的积雨云就是指雷雨云雷电的产生v在积雨云的生成与发展的同时，云体会带有大量电荷，一般云体上部带正电荷，中部和下部带负电荷，底部又有一部分带正电荷v有的区域电位梯度大到每厘米几千伏特，甚至上万伏特时，才会有闪电发生v每次放电时的电流强度平均有2万安培左右，放电时间很短，总的持续时间一般为0.2秒；个别的可达1.5秒v闪电有枝状、球状、片状、条状等多种形状，但经常见到的是枝状闪电，其平均长度是2-3公里，也有可达20-30公里的v在闪电的同时，放电的路径上空气的温度瞬息间可以增高几万度，空气因急剧增热而膨胀就会引起空气的剧烈振动、冲击、爆炸，产生强烈的雷鸣（打雷），亦称雷暴v由于光速比声速快，故先见闪电，后闻雷声雷暴在气象学里，分锋面雷暴、气团雷暴、对流性雷暴、平流性雷暴。

2、雷（雨）云中电荷分布结构受地理位置影响、雷（雨）云中电荷分布结构受地理位置影响（1）电荷分布状况不相同；）电荷分布状况不相同；（2）集中区高度不相同；）集中区高度不相同；（3）温度分布不相同；）温度分布不相同；（4）云体尺寸大小不相同云体尺寸大小不相同1、感应起电学说：、感应起电学说：雷（雨）云的起电机制雷（雨）云的起电机制v1、感应起电学说：、感应起电学说：水滴（也可能是冰晶、雹粒）在垂直大气电水滴（也可能是冰晶、雹粒）在垂直大气电场中感应电荷，下端为正、上端为负场中感应电荷，下端为正、上端为负，与大，与大气中上升的负离子的电荷中和，使水滴带负气中上升的负离子的电荷中和，使水滴带负电，形成雷（雨）云起电后的电荷分布电，形成雷（雨）云起电后的电荷分布2、温差起电学说：、温差起电学说：冰块中同时存在氢离子（冰块中同时存在氢离子（H H+）和氢氧根离子（）和氢氧根离子（OH OH ），由于冰块两端温度不同，会产生发生离子扩），由于冰块两端温度不同，会产生发生离子扩散现象氢离子质量轻，扩散快，冷端呈现带正电氢离子质量轻，扩散快，冷端呈现带正电在对流气流和重力的作用下，形成雷（雨）云起电后在对流气流和重力的作用下，形成雷（雨）云起电后的电荷分布。

的电荷分布雷（雨）云的起电机制雷（雨）云的起电机制破碎起电学说破碎起电学说v由于大气电场的感应极化，由于大气电场的感应极化，大水滴下降时，大水滴下降时，受到气流作用发生破碎形成许多小水滴和几受到气流作用发生破碎形成许多小水滴和几个较大水滴小水滴带负电，较大水滴带正个较大水滴小水滴带负电，较大水滴带正电由于云中的电荷增多，大气电场又增大，电由于云中的电荷增多，大气电场又增大，如此循环，形成雷（雨）云起电后的电荷分如此循环，形成雷（雨）云起电后的电荷分布冻结起电学说冻结起电学说v云中冷水滴与雹粒接触时，过冷水滴有了凝云中冷水滴与雹粒接触时，过冷水滴有了凝结核，发生相变，迅速变成冰释放的潜热结核，发生相变，迅速变成冰释放的潜热又使冰的外壳破裂成冰屑，冰屑带正电随气又使冰的外壳破裂成冰屑，冰屑带正电随气流上升，较大的水滴带负电留在原地或约下流上升，较大的水滴带负电留在原地或约下降，形成雷（雨）云起电后的电荷分布降，形成雷（雨）云起电后的电荷分布v雷（雨）云中部温度在雷（雨）云中部温度在 0 -10 0 C，是过冷，是过冷水滴最多的区域，所以中部负电荷较多水滴最多的区域，所以中部负电荷较多闪电及分类闪电及分类1、闪电：指雷（雨）云中不同部分之间聚集的、闪电：指雷（雨）云中不同部分之间聚集的电荷形成的电场（可达几百万伏电荷形成的电场（可达几百万伏/米），把云米），把云内或云外的大气层击穿，产生的强火花放电。

内或云外的大气层击穿，产生的强火花放电按闪电方式分类按闪电方式分类v（1）云内闪电：）云内闪电：带电云层内部带电云层内部击穿放电击穿放电v（2）云际闪电：）云际闪电：一部分带电的云层与另一部一部分带电的云层与另一部分带异种电荷的云层之间的分带异种电荷的云层之间的击穿放电击穿放电v（3）云地闪电：）云地闪电：带电的云层对大地之间的带电的云层对大地之间的击击穿放电按闪电形状分类按闪电形状分类v（1）线状闪电：常发生在）线状闪电：常发生在云地之间云地之间v（2）带状闪电：线状闪电的特殊情形带状闪电：线状闪电的特殊情形v（3）片状闪电：发生在）片状闪电：发生在云云际际之间的之间的线状闪电线状闪电的特殊情形的特殊情形v（4）联珠闪电：强线状闪电中偶尔出现的一）联珠闪电：强线状闪电中偶尔出现的一种特殊现象种特殊现象v（5）球状闪电：具有强烈的电磁效应和穿透）球状闪电：具有强烈的电磁效应和穿透金属能力，形如火球，也称球闪或滚地雷金属能力，形如火球，也称球闪或滚地雷线状闪电线状闪电云内闪电云内闪电联珠状闪电联珠状闪电球状闪电球状闪电 雷电入侵途径直击雷雷电感应 雷电反击 雷电波侵入雷击电磁脉冲 直击雷及危害 雷电直接击在建筑物上，雷电放电的极高能量产生的电效应、热效应和机械力将对建筑物及其实施造成极大的损害。

雷电感应 雷电放电时，在附近导体上产生的静电感应和电磁感应，它可能使金属部件之间产生火花雷电波侵入 由于雷电对架空线路或金属管道的作用，雷电波可能沿着这些管线侵入屋内，危及人身安全或损坏设备雷击电磁脉冲 直接雷击和附近雷击所产生的强大的空间电磁脉冲如果建筑物和金属管线无防护，空间电磁脉冲将在连接的金属管线上感应产生雷电流，进入建筑内部，使建筑内的某些部位电位升高，达到有害的数值，干扰甚至损坏电气设备特别是信息设备雷灾新特点 受灾面大大扩大 从电力、建筑这两个传统领域扩展到几乎所有行业，特别是与高新技术关系最密切的领域，如航天航空、国防、邮电通信、计算机、电子工业、石油化工、金融证券等空间范围扩大，从二维空间入侵变为三维空间入侵 除闪电直击和过电压波沿线传输外，空间闪电的脉冲电磁场可从三维空间入侵到任何角落，无孔不入地造成灾害，因而防雷工程已从防直击雷、感应雷进入防雷电电磁脉冲（LEMP）灾害的经济损失和危害程度大大增加 雷电袭击对象本身的直接经济损失有时并不太大，而由此产生的间接经济损失和影响就难以估计产生上述特点的根本原因雷灾的主要对象已集中在微电子器件设备上雷电的本身并没有变，而是科学技术的发展，使得人类社会的生产生活状况变了。

微电子技术的应用渗透到各种生产和生活领域，微电子器件极端灵敏这一特点很容易受到无孔不入的雷电电磁脉冲（LEMP）的作用,造成微电子设备的失控或者损坏为此，当今时代的防雷工作的重要性、迫切性、复杂性大大增加了，雷电的防御已从直击雷防护到系统防护现代防雷，必须采用综合防雷措施，在完善直击雷防护的同时，还应加强感应雷的防护雷电参数v雷电的主要参数包括雷暴日、雷电流幅值、雷电流陡度、冲击过电压等雷电参数是防雷设计的重要依据雷暴日v雷暴日是表征雷电活动的频繁程度的参数,经常采用年雷暴日数来衡量v只要一天之内能听到雷声的就记为一个雷暴日v雷暴日数越大,说明雷电活动越频繁v由于各年雷暴日数变化较大,所以采用多年的平均值通常说的雷暴日都是指一年内的平均雷暴日数,即年平均雷暴日,单位d/a影响雷暴日数的因素v纬度赤道多，两极少v海拔山地雷电活动较平原频繁,其雷暴日约为平原的3倍夏季多于其他季节,是全年雷电活动的高峰期v在一日之内则是下午和上半夜多于上午和下半夜我国的雷暴分布v广东省的雷州半岛和海南省一带雷暴日在80d/a 以上v长江流域以南地区雷暴日为4080d/av长江以北大部分地区雷暴日为20 40d/av西北地区雷暴日多在20d/a以下。

v西藏地区因印度洋暖流沿雅鲁藏布江上溯,很多地方雷暴日高达5080d/a雷区划分v我国把年平均雷暴日不超过15d/a的地区划为少雷区v超过90d/a划为强雷区v因电子信息系统承受雷电电磁脉冲的能力比较低,其地区雷暴日等级划分比较严格将地区雷暴日等级划分为少雷区、多雷区、高雷区、强雷区其中,少雷区的雷暴日在20d/a 及以下;多雷区的雷暴日大于20d/a,不超过旬40d/av高雷区的雷暴日大于40d/a,不超过60d/av强雷区的雷暴日超过60 d/a以上雷电流幅值v雷电流幅值是指主放电时冲击电流的最大值v雷电流幅值与气象、自然条件等因素有关，可达数十至数百千安v我国大部分地区(平均雷暴日大于20d/a的地区)的雷电流幅值的概率可用下式表达：P雷电流幅值超过I的概率I雷电流幅值雷电流陡度v雷电流陡度是指雷电流随时间上升的速度雷电流陡度决定于雷电流幅值和雷电流波头时间v雷电流冲击波波头陡度可达到50kA/us,平均陡度约为30 kA/usv雷电流陡度越大,对电气设备造成的危害也越大雷击冲击过电压v雷击时的冲击过电压很高,直击雷冲击过电压可用下式表达：vu-直击雷冲击过电压,kvi 雷电流,kA;vR-防雷接地装置的冲击接地电阻,vL 雷电流通路的电感,H。

直击雷冲击过电压的组成v前一部分决定于雷电流的大小和雷电流通道的电阻v后一部分决定于雷电流陡度和雷电流通道的电感v直击雷冲击过电压可高达数千千伏雷电的危害v雷电具有电流大、电压高、冲击性强等特点v雷电所产生的高电压及闪电的静电感应效应、电磁感应效应、热效应、机械效应、冲击波效应和电动力效应等可产生各种破坏作用v雷电可造成设备和设施的损坏,引起大规模停电,造成人身事故v就其破坏因素来看,雷电具有电性质、热性质和机械性质三方面的破坏作用电性质的破坏作用v百万伏乃至更高的冲击电压，可能毁坏电力系统电气设备的绝缘，烧断电线，造成大规模停电；v绝缘损坏可引起短路,导致火灾或爆炸事故v二次放电的电火花也可能引起火灾或爆炸,二次放电也能造成电击v绝缘损坏后,可能导致高压窜入低压,在大范围内带来触电的危险v数十至百千安的雷电流流人地下,会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电击和跨步电压触电事故v雷电的电磁效应对弱电系统的电子装置会形成永久性损坏或形成电磁干扰,造成系统的误动作乃至酿成事故v输电线路遭雷击时,足以破坏计算机系统的运行机能热性质的破坏作用v闪电击中地面的物体,雷电流产生的热效应具有很强的破坏作用。

v直击雷放电的高温电弧能直接引燃可燃物,造成火灾v强大的雷电流通过导体,瞬间转换出大量的热能,可导致金属熔化、飞溅,从而引起火灾或爆炸机械性质的破坏作用v强大的雷电通过被击物时,被击物体中的水分急剧蒸发而产生气体，因气体剧烈膨胀的机械作用致使被击物毁坏和爆炸v闪电的回击通道其瞬时功率很高，能够形成爆炸式的冲击波v在强闪电通道附近几厘米至几米范围,初始时的冲击波波阵面的超压可达到106Pa数量级v此外雷电的电动力效应等也有一定的破坏作用建筑物防雷分类v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分为三类v第一类防雷建筑物v(1)凡制造、使用或储存炸药、火药、起爆药、火工品等大量爆炸物质的建筑物,因电火花而引起爆炸,会造成巨大破坏和人身伤亡的建筑物v(2)具有0区或10区爆炸危险环境的建筑物v(3)具有1区爆炸危险环境,因电火花而引起爆炸会造成巨大破坏和人身伤亡的建筑物:v例如,火药制造车间、乙炔站、电石库、汽油提炼车间等第二类防雷建筑物v(1)国家级重点文物保护的建筑物；v(2)国家级的会堂、办公建筑物、大型展览和博览建筑物、大型火车站、国宾馆、国家级档案馆、大型城市的重要给水水泵房等特别重要的建筑物。

v(3)国家级计算中心、国际通信枢纽等对国民经济有重要意义且装有大量电子设备的建筑物v(4)制造、使用和储存爆炸物质的建筑物,且电火花不易引。