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雷电防护技术

时间:2015-05-05 17:14来源:正航仪器 作者:正航网络点击:

雷电防护技术

打雷是一种大气中激烈的放电现象。打雷时,出现耀眼的闪光,发出震耳的轰呜。打雷的时间短(一次雷击时间约60 毫秒),电流大(可高达几万~几十万安),电压高(可高达数十万~数百万伏)。化工企业如果没有可靠的防雷装置,建筑物、设备装置或人体遭到雷击,那将造成火灾、爆炸、触电死亡等严重的、甚至毁灭性的灾害事故,造成巨大的损失。

一、雷电的种类:

1、按按放电对象分:空中雷(云层与云层、雷云与雷云之间)和落地雷(10%是造成火灾及其危害的主要原因)。

2、按雷电的形状分:

(1)枝状雷:常见线状,雷云下部一般是带负电荷,地面感应出正电荷,由于地表分布的不均匀,凸出部分集聚较多正电荷,电位梯度大,负电荷在向下伸展过程中,会受到下面正电荷的争夺,负电荷就会分多道向正电荷空气块冲击,出现分支闪电。

(2)带状雷:闪电通道宽而集中,电场强度特别大,空气湿度比较高,给雷电流造成了快速一次释放的机会,形成带状。

3、按破坏形式分:

(1)直击雷:雷云与地面凸出物之间的放电。

(2)感应雷:由于雷电的静电感应或电磁感应而使附近其他物体产生高压,并由此造成放电。

(3)雷电波侵入:可由感应、直击雷造成,在架空线路、金属管道上产生“冲击电压”,沿线路或管道两边传播的雷电波,传播速度150~300m/ms

二、危害机理:

1、机械效应:

当雷击中树木等物体时,树干就相当于引下线,因具有较高的电阻率,雷电流泄入大地比较缓慢,在此物体内部热量会急剧增大,湿度迅速上升,水分被汽化,内部压力剧增,待到一定极限,就以机械能的形式释放出来,把物体劈开或粉碎,这就是雷电的机械效应所为。如:树木劈裂,烟窗、墙壁劈倒等现象

2、热效应:

雷电流通过导体时,在极短的时间产生大量热能,可烧断导线,烧坏设备,引起金属熔化,飞溅而引起火灾及停电事故。当巨大的冲击电压击中被击物体时,就会产生数KA 至数百KA 的雷击电流,而在雷电流的通道上瞬时转变成大量的热量。

因放电时间很短,若引下线处于良好状态,不会产生明显的温升,但雷电电流过低压导线等截面面积小的线路,热效应会使导线迅速熔化燃烧,严重时会发生金属导线喷溅

3、电气效应:

雷击时所产生的高达数万至数百万伏的冲击电压,可使电气设备和电气线路的绝缘击穿引起短路、停电事故,甚至发生爆炸、火灾事故。

(1)大气过电压:电气设备、线路绝缘破坏 → 闪络放电 → 开关跳闸→ 线路停电 →甚至高压串低压造成人身伤亡

(2)压冲击波:与附近带电导体或建筑物间发生反击放电,产生火花

(3)雷电流流入地下、雷电波侵入室内:在相邻的金属构架或地面上产生很高的对地电压,造成接触电压和跨步电压升高,导致电击危险。

4、直击雷危害:电压效应、热效应、机械效应

5、感应雷危害:

(1)静电感应:当导体金属物、输电线路等处于雷云和大地之间所形成的电磁中,感应出与雷云相反的电荷,雷云与大地放电后,导体上的电荷来不及泄漏,就会产生很高的对地电压。当雷云放电的先驱阶段,与雷云相异的电荷从导线两端转移到靠近先驱通道一段导线上,成为束缚电荷,主放电后,就变成自由电荷,以极高的速度向导线两端流动,形成300~400KV 的感应冲击电压

(2)电磁感应:雷云对地放电(或接近地面)时,由于雷电流迅速变化(或雷云的快速移动)→在它周围一定的空间里会产生强大的变化电磁场(如:建筑物中的钢筋、架空的管道等),若上述导体未构成回路或连接不严 → 出现放电火花和局部发热 → 火花、温度引燃存放在周围内的物品。

6、雷电波侵入:高电压侵入到建筑物内部或装置上面 → 电线短路、可燃物质燃烧,人员触电伤亡。

注:每年雷害事故中,50%以上由雷电波侵入引起。