1、第三章第三章 静电、雷电与电磁防护静电、雷电与电磁防护1.1.掌握静电危害防范的原理和消减措施、掌握静电危害防范的原理和消减措施、雷电防范原理与措施、漏电保护与特低雷电防范原理与措施、漏电保护与特低电压的相关知识。电压的相关知识。2 2理解静电危害、雷电危害、电磁辐理解静电危害、雷电危害、电磁辐射危害、静电危害的控制方法、雷电防射危害、静电危害的控制方法、雷电防护基本原则、电磁辐射防护措施。护基本原则、电磁辐射防护措施。3 3了解静电危害的防护、雷电危害防了解静电危害的防护、雷电危害防护的基本原则。护的基本原则。1一、静电及其特点一、静电及其特点1 1静电静电n通常任何物体所带有的正负电荷是等
2、量的，它在局部范围内失去平通常任何物体所带有的正负电荷是等量的，它在局部范围内失去平衡的结果，电子转移而形成的。静电场。静电场能影响一定距离内衡的结果，电子转移而形成的。静电场。静电场能影响一定距离内的其他物体，使之感应带电，影响距离的远近与其电量的多少有关。的其他物体，使之感应带电，影响距离的远近与其电量的多少有关。n为了区别直流电、交流电，人们通常把相对于观察者宏观上不发生为了区别直流电、交流电，人们通常把相对于观察者宏观上不发生定向流动的电荷称为静电。电效应、压电效应、导体定向流动的电荷称为静电。电效应、压电效应、导体(或电介质或电介质)的的静电感应都可产生静电。静电感应都可产生静电。n
3、静电危害起因于静电力和静电火花，静电危害中最严重的静电放电静电危害起因于静电力和静电火花，静电危害中最严重的静电放电能引起可燃物起火和爆炸。电击，飞机轮胎接地，油罐车接地线，能引起可燃物起火和爆炸。电击，飞机轮胎接地，油罐车接地线，泄放静电。泄放静电。n两面性。扬长避短，静电印花、静电喷涂、静电除尘，喷洒农药、两面性。扬长避短，静电印花、静电喷涂、静电除尘，喷洒农药、人工降雨人工降雨22 2静电的特点静电的特点静电从整体上来说，其特点是静电从整体上来说，其特点是电压高，能量小，而危害大电压高，能量小，而危害大。静电的电量小，静电的电量小，静电电压高静电电压高。一般电量只有微库或毫库级，但由于带
4、。一般电量只有微库或毫库级，但由于带电体的电容量很小，则电压很高，如橡胶行业的静电电压高达几万伏，电体的电容量很小，则电压很高，如橡胶行业的静电电压高达几万伏，甚至十几万伏。甚至十几万伏。静电的能量不大，一般不大于静电的能量不大，一般不大于毫焦级毫焦级。绝缘体上的静电消失或绝缘体上的静电消失或泄漏很慢泄漏很慢。因此，必须设置。因此，必须设置消除静电消除静电的装置。的装置。静电会静电会放电放电。人体或金属体尖端放电都有极大的危险性，特别是在有。人体或金属体尖端放电都有极大的危险性，特别是在有爆炸和火灾危险场所。爆炸和火灾危险场所。静电会产生静电会产生静电感应静电感应。在工艺现场易发生的地方，由于
5、静电感应，可。在工艺现场易发生的地方，由于静电感应，可能会在导体或人体上产生电荷而且电压很高，从而导致危险的能会在导体或人体上产生电荷而且电压很高，从而导致危险的火花放电火花放电。静电是静电是可以屏蔽可以屏蔽的。通常桶形或空腔的导体，其内部有电荷时，必定的。通常桶形或空腔的导体，其内部有电荷时，必定在外壳感应出电荷，但当外表面接地时，则外部的电荷为零，且不影响在外壳感应出电荷，但当外表面接地时，则外部的电荷为零，且不影响内部的电荷。内部的电荷。3二、静电的产生1 1静电的产生静电的产生由于由于摩擦、接触分离、固体粉碎、液体分离、受摩擦、接触分离、固体粉碎、液体分离、受热、受压热、受压和撞击，都
6、会产生静电。和撞击，都会产生静电。不仅不仅固体固体能起静电，能起静电，粉尘粉尘能起静电，能起静电，液体液体能起静能起静电，电，蒸气和气体能蒸气和气体能起静电，起静电，人体人体也能起静电。也能起静电。静电产生的内因有物质的溢出功不同、电阻率不静电产生的内因有物质的溢出功不同、电阻率不同和介电常数不同；静电产生的外因有物质的紧密同和介电常数不同；静电产生的外因有物质的紧密接触和迅速分离、附着带电、感应起电、极化起电接触和迅速分离、附着带电、感应起电、极化起电等。等。42 2静电的类型静电的类型(1)(1)固体静电固体起电通常包括有固体静电固体起电通常包括有接触起电接触起电、物理效应起电物理效应起电
7、、非对称摩擦起电、电解起电、静电感应起电、非对称摩擦起电、电解起电、静电感应起电等起电类型等起电类型。塑料、橡胶、合成纤维、皮带传动。塑料、橡胶、合成纤维、皮带传动(2)(2)液体静电液体在液体静电液体在流动、搅拌、沉降、过滤、摇晃、喷射、流动、搅拌、沉降、过滤、摇晃、喷射、飞溅、冲刷、灌注飞溅、冲刷、灌注等过程中都可能产生静电，带电粒子随等过程中都可能产生静电，带电粒子随液体流动形成流动电流液体流动形成流动电流 (3)(3)粉尘静电粉尘是指由固体物质分散而成的细小颗粒。粉尘静电粉尘是指由固体物质分散而成的细小颗粒。粉粉尘与粉尘、粉尘与管壁互相摩擦尘与粉尘、粉尘与管壁互相摩擦 (4)(4)人体
8、静电人体带电的主要原因有人体静电人体带电的主要原因有摩擦带电、感应带电和摩擦带电、感应带电和吸附带电吸附带电等。工作服与工作台面、工作椅摩擦时可产生电等。工作服与工作台面、工作椅摩擦时可产生电荷，服装表面荷，服装表面6000V6000V5三、静电危害以炼油、有机化工、橡胶、造纸、印刷、粉末加工、化纤以炼油、有机化工、橡胶、造纸、印刷、粉末加工、化纤通常静电的危害有三种。通常静电的危害有三种。1 1爆炸和火灾爆炸和火灾爆炸和火灾是静电的最大危害。化学工业，含烃蒸气爆炸和火灾是静电的最大危害。化学工业，含烃蒸气,苯；苯；有机精细化学品，溶剂有机精细化学品，溶剂2 2电击电击由于静电造成的电击，人体
9、接近带电物体的时候，也可能由于静电造成的电击，人体接近带电物体的时候，也可能发生在带静电电荷的人体接近接地体的时候。一般不会直发生在带静电电荷的人体接近接地体的时候。一般不会直接使人致命，二次事故接使人致命，二次事故3 3给生产造成不利影响给生产造成不利影响在某些生产过程中，不消除静电会影响生产或降低产品性在某些生产过程中，不消除静电会影响生产或降低产品性能。电子元件误动作，引发二次事故；对电脑伤害；电子能。电子元件误动作，引发二次事故；对电脑伤害；电子元器件失效元器件失效67静电是一种常见的自然现象。任何一种材静电是一种常见的自然现象。任何一种材料，不论它是固体、液体还是气体，不论料，不论它
10、是固体、液体还是气体，不论它是导体还是绝缘体，都会因为摩擦而带它是导体还是绝缘体，都会因为摩擦而带有电荷。电荷量的多少除了取决于材料本有电荷。电荷量的多少除了取决于材料本身的特性，还受工艺设备和参数、环境条身的特性，还受工艺设备和参数、环境条件等因素的影响。了解和掌握静电产生和件等因素的影响。了解和掌握静电产生和积累的诸因素，对于防范静电的危害是十积累的诸因素，对于防范静电的危害是十分必要的。分必要的。第二节第二节 静电防范静电防范8一、影响静电的因素一、影响静电的因素一、影响静电的因素1 1材质和杂质的影响材质和杂质的影响材料的电阻率，包括固体材料的表面电阻率对于静电泄材料的电阻率，包括固体
11、材料的表面电阻率对于静电泄漏有很大影响。漏有很大影响。对于固体材料，电阻率较小时，不容易积累静电；电阻对于固体材料，电阻率较小时，不容易积累静电；电阻率较大时，容易积累静电。率较大时，容易积累静电。对于液体，电阻率较小时，静电随着电阻率的增加而增对于液体，电阻率较小时，静电随着电阻率的增加而增加；电阻率较大时，静电随着电阻率的增加而减少。加；电阻率较大时，静电随着电阻率的增加而减少。实践证明，只有容易得失电子，而且电阻率很高的材料实践证明，只有容易得失电子，而且电阻率很高的材料才容易产生和积累静电。生产中常见的乙烯、丙烷、丁烷、才容易产生和积累静电。生产中常见的乙烯、丙烷、丁烷、原油、汽油、轻
12、油、苯、甲苯、二甲苯、硫酸、橡胶、塑原油、汽油、轻油、苯、甲苯、二甲苯、硫酸、橡胶、塑料等都比较容易产生和积累静电。料等都比较容易产生和积累静电。9n杂质对静电有很大的影响，静电在很大程度上决定于所杂质对静电有很大的影响，静电在很大程度上决定于所含杂质的成分。含杂质的成分。n一般情况下，杂质有增加静电的趋势；但如果杂质能降一般情况下，杂质有增加静电的趋势；但如果杂质能降低原有材料的电阻率，则加入杂质有利于静电的泄漏。低原有材料的电阻率，则加入杂质有利于静电的泄漏。n液体内含有高分子材料液体内含有高分子材料(如橡胶、沥青如橡胶、沥青)的杂质时，会增的杂质时，会增加静电的产生。加静电的产生。n液体
13、内含有水分时，在液体流动、搅拌或喷射过程中会液体内含有水分时，在液体流动、搅拌或喷射过程中会产生附加静电；液体宏观运动停止后，液体内水珠的沉产生附加静电；液体宏观运动停止后，液体内水珠的沉降过程要持续相当长一段时间，沉降过程中也会产生静降过程要持续相当长一段时间，沉降过程中也会产生静电。如果油管或油槽底部积水，经搅动后容易引起静电电。如果油管或油槽底部积水，经搅动后容易引起静电事故。事故。一、影响静电的因素102 2工艺设备和工艺参数的影响工艺设备和工艺参数的影响n接触面积越大，双电层正、负电荷越多，产生静电越多。接触面积越大，双电层正、负电荷越多，产生静电越多。管道内壁越粗糙，接触面积越大，
14、冲击和分离的机会也越管道内壁越粗糙，接触面积越大，冲击和分离的机会也越多，流动电流就越大。多，流动电流就越大。n对于粉体，当管道、料槽材料与粉体材料相同时，不易产对于粉体，当管道、料槽材料与粉体材料相同时，不易产生静电；当管道、料槽材料与粉体材料不同时，则主要取生静电；当管道、料槽材料与粉体材料不同时，则主要取决于粉体性质，并且颗粒越小，一定量粉体的表面积越大，决于粉体性质，并且颗粒越小，一定量粉体的表面积越大，产生静电越多。产生静电越多。n接触压力越大或摩擦越强烈，会增加电荷的分离，以致产接触压力越大或摩擦越强烈，会增加电荷的分离，以致产生较多的静电。接触、分离速度越高，产生静电越多；液生较
15、多的静电。接触、分离速度越高，产生静电越多；液体流速对液体静电影响很大；设备的几何形状也对静电有体流速对液体静电影响很大；设备的几何形状也对静电有影响。例如，平皮位移大，静电多；离心过滤，使液体静影响。例如，平皮位移大，静电多；离心过滤，使液体静电电压增加几十倍。电电压增加几十倍。113 3环境条件的影响环境条件的影响n潮湿程度影响材料的导电性和保持静电荷的能力。潮湿程度影响材料的导电性和保持静电荷的能力。n材料表面电阻率随空气湿度增加而降低，相对湿度越高，材料材料表面电阻率随空气湿度增加而降低，相对湿度越高，材料表面电荷密度越低。表面电荷密度越低。n由于空气湿度受环境温度的影响，以致环境温度
16、的变化可能加由于空气湿度受环境温度的影响，以致环境温度的变化可能加剧静电的产生。但当相对湿度在剧静电的产生。但当相对湿度在4040以下时材料表面静电电荷以下时材料表面静电电荷密度几乎不受相对湿度的影响而保持为某一最大值。密度几乎不受相对湿度的影响而保持为某一最大值。n周围导体布置对静电电压有很大的影响，带静电体周围导体的周围导体布置对静电电压有很大的影响，带静电体周围导体的面积、距离、方位都影响其间电容，从而影响其问静电电压。面积、距离、方位都影响其间电容，从而影响其问静电电压。例如，油料在管道内流动时电压不很高，但当注入油罐，特别例如，油料在管道内流动时电压不很高，但当注入油罐，特别是注入大
17、容积油罐时，油面中部因电容较小而电压较高。是注入大容积油罐时，油面中部因电容较小而电压较高。12二、静电的预防措施二、静电的预防措施n静电可以引起爆炸和火灾。因此，防护静电主要是对爆炸静电可以引起爆炸和火灾。因此，防护静电主要是对爆炸和火灾的防护，一些预防措施对消除电击和消除影响生产和火灾的防护，一些预防措施对消除电击和消除影响生产的危害同样是有效的。的危害同样是有效的。n静电灾害的预防措施包括控制静电产生的措施、防止静电静电灾害的预防措施包括控制静电产生的措施、防止静电积累的措施、防止爆炸性混合物形成的措施。积累的措施、防止爆炸性混合物形成的措施。n静电灾害的预防的原则有两条：要防止静电的聚
18、集，避免静电灾害的预防的原则有两条：要防止静电的聚集，避免或减少静电放电的产生，或采取或减少静电放电的产生，或采取“边产生边泄漏边产生边泄漏”的方法的方法达到预防电荷积聚的目的，将静电荷控制在不致引起产生达到预防电荷积聚的目的，将静电荷控制在不致引起产生危害的程度；对已存在的电荷积聚，迅速可靠地消除掉。危害的程度；对已存在的电荷积聚，迅速可靠地消除掉。131工艺控制在很多可能产生和积累静电的工艺过程中，有机溶剂和易燃在很多可能产生和积累静电的工艺过程中，有机溶剂和易燃液体带来爆炸和火灾的危险。在不影响生产工艺过程、产品质液体带来爆炸和火灾的危险。在不影响生产工艺过程、产品质量和经济合理的前提下
19、，用不可燃介质代替易燃介质。量和经济合理的前提下，用不可燃介质代替易燃介质。在爆炸和火灾危险场所采用通风装置或抽气装置及时排出爆在爆炸和火灾危险场所采用通风装置或抽气装置及时排出爆炸性混合物，使混合物浓度不超过爆炸极限，防止静电火花引炸性混合物，使混合物浓度不超过爆炸极限，防止静电火花引起爆炸或火灾。起爆炸或火灾。正确区分静电产生区和逸散区，采取不同的防静电危害措施。正确区分静电产生区和逸散区，采取不同的防静电危害措施。对设备和管道选用适当的材料。对设备和管道选用适当的材料。控制物料输送速度，适当地安排物料投入顺序。控制物料输送速度，适当地安排物料投入顺序。消除产生静电的附加源。消除产生静电的
20、附加源。14二、静电的预防措施二、静电的预防措施2 2静电接地静电接地静电接地是简单，有效的方法，是防止静电的最基本的措施。可以静电接地是简单，有效的方法，是防止静电的最基本的措施。可以利用工艺手段对空气增湿、添加抗静电剂。静电接地可采取静电跨利用工艺手段对空气增湿、添加抗静电剂。静电接地可采取静电跨接、直接接地、间接接地等方式，把设备上各部分经过接地极与大接、直接接地、间接接地等方式，把设备上各部分经过接地极与大地连接，静电连接系统的电阳不应大于地连接，静电连接系统的电阳不应大于100100。3 3静电屏蔽静电屏蔽根据静电屏蔽的原理，可分为内场屏蔽和外场屏蔽两种。具体措施根据静电屏蔽的原理，
21、可分为内场屏蔽和外场屏蔽两种。具体措施是用接地的屏蔽罩把带电体与其他物体隔离开来，这样带电体的电是用接地的屏蔽罩把带电体与其他物体隔离开来，这样带电体的电场将不会影响周围其他物体场将不会影响周围其他物体(内场屏蔽内场屏蔽)；有时也用屏蔽罩把被隔离；有时也用屏蔽罩把被隔离的物体包围起来，使其免受外界电场的影响的物体包围起来，使其免受外界电场的影响(外场屏蔽外场屏蔽)。4 4静电中和器静电中和器静电中和主要是将分子进行电离，产生消除静电所必需的离子静电中和主要是将分子进行电离，产生消除静电所必需的离子(一一般正负离子成对般正负离子成对)。这种方法已经被广泛地应用于生产薄膜、纸、。这种方法已经被广泛
22、地应用于生产薄膜、纸、布等行业，但是应用不当或失误会使消除静电的效果减弱，甚至会布等行业，但是应用不当或失误会使消除静电的效果减弱，甚至会导致事故发生。利用此原理制成了静电消除器，静电消除器的类型导致事故发生。利用此原理制成了静电消除器，静电消除器的类型主要有自感应式、外接电源式、放射线式、离子流式和组合式等，主要有自感应式、外接电源式、放射线式、离子流式和组合式等，在生产中根据生产需要选择合适的静电消除器。在生产中根据生产需要选择合适的静电消除器。15二、静电的预防措施二、静电的预防措施5 5增湿增湿增湿适用于绝缘体上静电的消除。但增湿主要是增湿适用于绝缘体上静电的消除。但增湿主要是增强静电
23、沿绝增强静电沿绝缘体表面的泄漏缘体表面的泄漏，而不是增加通过空气的泄漏。因此，增湿对，而不是增加通过空气的泄漏。因此，增湿对于表面容易形成水膜或表面容易被水润湿的绝缘体有效，如醋于表面容易形成水膜或表面容易被水润湿的绝缘体有效，如醋酸纤维、硝酸纤维素、纸张、橡胶等。而对于表面不能形成水酸纤维、硝酸纤维素、纸张、橡胶等。而对于表面不能形成水膜、表面水分蒸发极快的绝缘体或孤立的带静电绝缘体，增湿膜、表面水分蒸发极快的绝缘体或孤立的带静电绝缘体，增湿也是无效的。从消除静电危害的角度考虑，保持相对湿度在也是无效的。从消除静电危害的角度考虑，保持相对湿度在7070以上较好。以上较好。6 6抗静电添加剂抗
24、静电添加剂抗静电添加剂是化学药剂，抗静电添加剂是化学药剂，具有良好的导电性或较强的吸湿性具有良好的导电性或较强的吸湿性。因此，在容易产生静电的高绝缘材料中加入抗静电添加剂，能因此，在容易产生静电的高绝缘材料中加入抗静电添加剂，能降低材料的电阻，加速静电的泄漏。如在橡胶中导电炭黑、火降低材料的电阻，加速静电的泄漏。如在橡胶中导电炭黑、火药药粉中一般加入石墨，石油中一般加入环烷酸盐或合成脂肪药药粉中一般加入石墨，石油中一般加入环烷酸盐或合成脂肪酸盐等。酸盐等。167 7加强静电安全管理加强静电安全管理n在有静电危险的企业，静电安全管理应当是企业整在有静电危险的企业，静电安全管理应当是企业整体性的管
25、理，而不应当是局部性管理。静电安全管体性的管理，而不应当是局部性管理。静电安全管理包括静电标准和规范的制定、静电安全教育、操理包括静电标准和规范的制定、静电安全教育、操作规程管理等内容。作规程管理等内容。n工作中应尽量不搞可使人带电的活动；合理使用规工作中应尽量不搞可使人带电的活动；合理使用规定的防护用品；工作时应有条不紊，避免急性动作；定的防护用品；工作时应有条不紊，避免急性动作；在防静电的场所不得携带与工作无关的金属物品；在防静电的场所不得携带与工作无关的金属物品；不准使用化纤材料制作的拖布或抹布擦洗物品及地不准使用化纤材料制作的拖布或抹布擦洗物品及地面。面。n企业的安全生产管理者应重视静
26、电在化工生产中的企业的安全生产管理者应重视静电在化工生产中的危害，把静电的危害通过合理的安全措施予以消除，危害，把静电的危害通过合理的安全措施予以消除，从而保证企业安全生产，避免事故的发生。从而保证企业安全生产，避免事故的发生。二、静电的预防措施二、静电的预防措施17三、防静电产品简介三、防静电产品简介三、防静电产品简介防静电产品种类很多，在各行各业有着广泛的应用，防静电产品种类很多，在各行各业有着广泛的应用，主要应用于大规模、集成电路洁净车间、电子仪器主要应用于大规模、集成电路洁净车间、电子仪器制造车间、军火及易燃易爆的场所、石油化工车间、制造车间、军火及易燃易爆的场所、石油化工车间、电脑机
27、房、各类通信机房、医院手术室、麻醉室、电脑机房、各类通信机房、医院手术室、麻醉室、氧吧间及其他管线敷设比较集中和防静电的场所。氧吧间及其他管线敷设比较集中和防静电的场所。1 1静电安全工作台静电安全工作台由由工作台、防静电桌垫、腕带接头和接地线工作台、防静电桌垫、腕带接头和接地线等组成。等组成。防静电桌垫上应有两个以上的腕带接头，一个供操防静电桌垫上应有两个以上的腕带接头，一个供操作人员用，一个供技术人员或检验人员使用。并配作人员用，一个供技术人员或检验人员使用。并配有电缆配置盒，具看若干组多功能电源插座和照明有电缆配置盒，具看若干组多功能电源插座和照明系统。静电安全工作台如图系统。静电安全工
28、作台如图3131所示。所示。18三、防静电产品简介2 2防静电腕带防静电腕带直接接触静电敏感器件的人员必须带防静电腕带，腕带与人体皮肤应有良直接接触静电敏感器件的人员必须带防静电腕带，腕带与人体皮肤应有良好接触，腕带系统对地电阻值应好接触，腕带系统对地电阻值应lMlM。防静电腕带如图。防静电腕带如图3-23-2所示。所示。3 3防静电容器防静电容器生产场所的元件盛料袋、周围箱、生产场所的元件盛料袋、周围箱、PCBPCB上下料架等应具备静电防护作用，上下料架等应具备静电防护作用，不允许使用金属和普通容器，所有容器都必须接地。表面电阻不允许使用金属和普通容器，所有容器都必须接地。表面电阻l04l0
29、4106106。防静电容器如图。防静电容器如图3333所示。所示。4 4防静电工作服防静电工作服进入静电工作区的人员和接触进入静电工作区的人员和接触SMDSMD元器件（元器件（SMD,SMD,表面贴装元器件表面贴装元器件 ）的人）的人员必须穿防静电工作服，特别是在相对湿度小于员必须穿防静电工作服，特别是在相对湿度小于5050的干燥环境中的干燥环境中(如冬季如冬季)，工作服面料应符合国家有关标准。防静电工作服如图，工作服面料应符合国家有关标准。防静电工作服如图3434所示。所示。195 5防静电工作鞋防静电工作鞋鞋底采用导电橡胶制成，鞋面为防静电帆布或鞋底采用导电橡胶制成，鞋面为防静电帆布或PV
30、CPVC。进入工。进入工作区的人员必须穿防静电工作鞋。穿普通鞋的人员应使作区的人员必须穿防静电工作鞋。穿普通鞋的人员应使用导电鞋束、防静电鞋套或脚跟带。防静电工作鞋如图用导电鞋束、防静电鞋套或脚跟带。防静电工作鞋如图3-53-5所示。所示。6 6防静电手套防静电手套防静电手套可分为铜纤维防静电手套可分为铜纤维PuPu涂指导电手套、铜纤维涂指导涂指导电手套、铜纤维涂指导电手套、铜纤维导电手套等多种。防静电手套如图电手套、铜纤维导电手套等多种。防静电手套如图3-63-6所所示。示。三、防静电产品简介20第三节雷电危害及防范n雷电是一种雷电是一种自然现象自然现象，是一部分，是一部分带电的云层与另一部
31、分带异种电带电的云层与另一部分带异种电输的云层，或者是带电的云层对输的云层，或者是带电的云层对大地之间大地之间迅猛的放电迅猛的放电。n这种迅猛的放电过程产生强烈的这种迅猛的放电过程产生强烈的闪电并闪电并伴随巨大的声音伴随巨大的声音。当然，。当然，云层之间的放电主要对云层之间的放电主要对飞行器飞行器有有危害，对地面上的危害，对地面上的建筑物和人畜建筑物和人畜没有太大的影响没有太大的影响。然而，云层对。然而，云层对大地的放电则对建筑物、电子电大地的放电则对建筑物、电子电气设备和人畜危害很大。气设备和人畜危害很大。2122一、雷电特点及种类一、雷电特点及种类1 1雷电的特点雷电的特点n雷电放电是由雷
32、电放电是由带电荷的雷云带电荷的雷云引起的。引起的。n雷云带电原因的解释很多，但还没有获得比较满雷云带电原因的解释很多，但还没有获得比较满意的一致认识。意的一致认识。n一般认为雷云是在有利的大气和大地条件下，由一般认为雷云是在有利的大气和大地条件下，由强大的强大的潮湿的热气流潮湿的热气流不断上升进入稀薄的不断上升进入稀薄的大气层大气层冷凝冷凝的结果。强烈的上升气流穿过云层，的结果。强烈的上升气流穿过云层，水滴被水滴被撞分裂带电撞分裂带电。n轻微的轻微的水沫带负电水沫带负电，被风吹得较高，形成，被风吹得较高，形成大块的大块的带负电的雷云带负电的雷云；大滴水珠带正电大滴水珠带正电，凝聚成雨下降，凝聚
33、成雨下降，或悬浮在云中，形成一些局部带正电的区域。或悬浮在云中，形成一些局部带正电的区域。23n实测表明，在实测表明，在5 510km10km的高度主要是的高度主要是正电荷的云层正电荷的云层，在在1 15km5km的高度主要是的高度主要是负电荷的云层负电荷的云层，但在云层的底，但在云层的底部也有一块不大区域的正电荷聚集。部也有一块不大区域的正电荷聚集。n雷云中的电荷分布很不均匀，往往形成多个雷云中的电荷分布很不均匀，往往形成多个电荷密集电荷密集中心中心。每个电荷中心的电荷约为。每个电荷中心的电荷约为0.10.110C10C，而一大块，而一大块雷云同极性的总电荷则雷云同极性的总电荷则可达数百库仑
34、可达数百库仑。n因此，在带有大量不同极性或不同数量电荷的雷云之因此，在带有大量不同极性或不同数量电荷的雷云之间，间，或雷云和大地之间就形成了强大的电场或雷云和大地之间就形成了强大的电场。一、雷电特点及种类一、雷电特点及种类24n随着雷云的发展和运动，一旦空间电场强度超过大气游离随着雷云的发展和运动，一旦空间电场强度超过大气游离放电的放电的临界电场强度临界电场强度(大气中的电场强度约为大气中的电场强度约为30kV30kVcmcm，有水滴存在时约为有水滴存在时约为10kV10kVcm)cm)时，就会发生云间或对地的时，就会发生云间或对地的火花放电，产生强烈的光和热火花放电，产生强烈的光和热，使空气
35、急剧膨胀振动，发，使空气急剧膨胀振动，发生霹雳轰鸣。这就是产生闪电伴随生霹雳轰鸣。这就是产生闪电伴随雷鸣即雷电雷鸣即雷电的缘故。的缘故。n雷电流雷电流放电电流非常大放电电流非常大，幅值高达数十至数百千安；放电，幅值高达数十至数百千安；放电时间极短，大约只有时间极短，大约只有5050100s100s；波头陡度高，可达；波头陡度高，可达50kA50kAs s，属高频冲击波。雷电感应所产生的电压高达，属高频冲击波。雷电感应所产生的电压高达300300500kV500kV，直击雷冲击电压高达，直击雷冲击电压高达MVMV级，放电时产生的温度达级，放电时产生的温度达2000K2000K。一、雷电特点及种类
36、一、雷电特点及种类252 2雷电种类雷电种类-危害危害造成危害的雷电通常有以下四种。造成危害的雷电通常有以下四种。(1)(1)直击雷击直击雷击又称直击雷，一是雷直接击在建筑物直击雷击直击雷击又称直击雷，一是雷直接击在建筑物上发生热效应作用和电动力作用，容易引起火灾；二是上发生热效应作用和电动力作用，容易引起火灾；二是雷电的二次作用，即雷电流产生的静电感应和电磁感应，雷电的二次作用，即雷电流产生的静电感应和电磁感应，容易引起电子设备的损坏和电气设备绝缘层损坏。直击容易引起电子设备的损坏和电气设备绝缘层损坏。直击雷通常一次只能袭击一个小范围的目标。雷通常一次只能袭击一个小范围的目标。(2)(2)雷
37、电感应雷电感应又称感应雷或间接雷，分为静电感应雷电感应雷电感应又称感应雷或间接雷，分为静电感应和电磁感应两种。静电感应形成是由于雷云接近地面时，和电磁感应两种。静电感应形成是由于雷云接近地面时，在地面凸出物顶部感应出大量异性电荷。在地面凸出物顶部感应出大量异性电荷。26当直击雷发生以后，云层带电迅速消失，而地面某些范围当直击雷发生以后，云层带电迅速消失，而地面某些范围由于散流电阻大，以致出现局部高电压，或者由于直击由于散流电阻大，以致出现局部高电压，或者由于直击雷放电过程中，强大的脉冲电流对周围的导线或金属物雷放电过程中，强大的脉冲电流对周围的导线或金属物产生电磁感而出现高电压以致发生闪击的现
38、象，称为产生电磁感而出现高电压以致发生闪击的现象，称为“二次雷二次雷”或称或称“感应雷感应雷”。感应雷虽然没有直击雷猛。感应雷虽然没有直击雷猛烈，但其发生的概率比直击雷高得多。烈，但其发生的概率比直击雷高得多。感应雷不论感应雷不论雷云对地闪击雷云对地闪击或者或者雷云对雷云之间闪击雷云对雷云之间闪击，都可，都可能发生并造成灾害。此外，一次雷闪击都可以在较大的能发生并造成灾害。此外，一次雷闪击都可以在较大的范围内的多个小局部同时产生范围内的多个小局部同时产生感应雷过电压现象感应雷过电压现象，这种，这种感应高压通过感应高压通过电力线、电话线等传输到很远电力线、电话线等传输到很远，致使雷害，致使雷害范
39、围扩大。范围扩大。2 2雷电种类雷电种类-危害危害27(3)(3)球形雷球形雷球形雷是一种特殊的雷电现象，简称球形雷是一种特殊的雷电现象，简称球雷球雷，一般，一般是橙色或红色，或似红色火焰的发光球体，直径一般为是橙色或红色，或似红色火焰的发光球体，直径一般为101020cm20cm，最大的直径可达，最大的直径可达lmlm，时间百分之几秒至几，时间百分之几秒至几分钟，一般是分钟，一般是3 35s5s，有的无声，有的发出，有的无声，有的发出“嘶嘶嘶嘶”声，声，遇到物体或电气设备时会产生燃烧或爆炸，沿孔洞或门遇到物体或电气设备时会产生燃烧或爆炸，沿孔洞或门窗进入室内，由烟囱或通气管道进，多数沿带电体
40、消失。窗进入室内，由烟囱或通气管道进，多数沿带电体消失。(4)(4)雷电侵入波雷电侵入波又称为高电位侵入波雷电侵入波雷电侵入波又称为高电位侵入波。由于雷击，。由于雷击，在架空线路或金属管道上产生高压冲击波，沿线路或管在架空线路或金属管道上产生高压冲击波，沿线路或管道的两个方向迅速传播，侵入室内。道的两个方向迅速传播，侵入室内。由于雷电电流有由于雷电电流有极大峰值和陡度极大峰值和陡度，瞬变电磁场瞬变电磁场，感应电动，感应电动势，瞬变电磁场产生电磁作用，脉冲电磁波辐射，这种势，瞬变电磁场产生电磁作用，脉冲电磁波辐射，这种空间雷电电磁脉冲波在三维空间范围里对一切电子设备空间雷电电磁脉冲波在三维空间范
41、围里对一切电子设备发生作用。电火花，电磁脉冲银行、邮电、机房或应用发生作用。电火花，电磁脉冲银行、邮电、机房或应用微机进行货币存取、信息传递与交换微机进行货币存取、信息传递与交换2 2雷电种类雷电种类28n 皮肌炎是一种引起皮肤、肌肉、心、肺、肾等多脏器严重损害的，全身性疾病，而且不少患者同时伴有恶性肿瘤。它的1症状表现如下：n 1、早期皮肌炎患者，还往往伴有全身不适症状，如-全身肌肉酸痛，软弱无力，上楼梯时感觉两腿费力；举手梳理头发时，举高手臂很吃力；抬头转头缓慢而费力。皮肌炎图片皮肌炎图片皮肌炎的症状表现皮肌炎的症状表现3雷电参数雷电参数包括雷暴日、雷电流幅值、雷电流陡度、地面落雷电参数包
42、括雷暴日、雷电流幅值、雷电流陡度、地面落雷密度、雷电过电压。雷密度、雷电过电压。(1)(1)雷暴日雷暴日与雷电活动的频繁程度有关的参数。采用雷暴与雷电活动的频繁程度有关的参数。采用雷暴日为单位，在一天中只要听到雷声就是一个雷暴日。日为单位，在一天中只要听到雷声就是一个雷暴日。也可以用也可以用雷暴小时雷暴小时为单位，即在为单位，即在1h1h内只要听到雷声就是内只要听到雷声就是一个雷暴小时。在我国的大部分地区一个雷暴日约为一个雷暴小时。在我国的大部分地区一个雷暴日约为3 3个雷个雷暴小时。暴小时。一般用一般用年平均雷暴日年平均雷暴日数来衡量雷电活动的频繁程度，单数来衡量雷电活动的频繁程度，单位为位
43、为d da a，雷暴日数愈大，说明雷电活动愈频繁。，雷暴日数愈大，说明雷电活动愈频繁。例如：我国广东省的雷州半岛例如：我国广东省的雷州半岛(琼州半岛琼州半岛)和海南岛一带雷和海南岛一带雷暴日数在暴日数在80d80da a以上，北京、上海约为以上，北京、上海约为40d40da a，天津、，天津、济南约为济南约为30d30da a等。等。我国把年平均雷暴日不超过我国把年平均雷暴日不超过l5dl5da a的地区划为的地区划为少雷区少雷区，超过超过40d40da a划为划为多雷区多雷区。30n(2)(2)雷电流幅值雷电流幅值雷电流幅值与雷云中电荷有关，是个随机的变化量。统计，雷电流幅值与雷云中电荷有关
44、，是个随机的变化量。统计，其概率大约每其概率大约每l00l00次雷中有次雷中有1212次雷电流其幅值超过次雷电流其幅值超过100kA100kA，有，有l l3 3的雷的雷其幅值超过其幅值超过50kA50kA，有，有6060的雷其幅值超过的雷其幅值超过20kA20kA，8080的雷其幅值超过的雷其幅值超过l0kAl0kA。n(3)(3)雷电流陡度雷电流陡度雷电流陡度是指雷电流陡度是指雷电流随时间上升的速度雷电流随时间上升的速度。雷电流冲击波。雷电流冲击波波头陡度可达到波头陡度可达到50kA50kAss，平均陡度约为，平均陡度约为30kA30kAtLstLs。雷电流。雷电流陡度越大，陡度越大，对电
45、气设备造成的危害也越大对电气设备造成的危害也越大。n(4)(4)地面落雷密度地面落雷密度每平方公里每雷暴日每平方公里每雷暴日的地面落雷次数叫的地面落雷次数叫地面落雷密度地面落雷密度。用希腊字母用希腊字母 表示，这个数值各个国家是不同的，我们国家的表示，这个数值各个国家是不同的，我们国家的 取取0 0015015。n(5)(5)雷电过电压雷电过电压由由雷电直接对地面物体放电或雷电感应而引起的过电压雷电直接对地面物体放电或雷电感应而引起的过电压统统称为雷电过电压。分为直击雷过电压、感应雷过电压、雷电波侵入过电称为雷电过电压。分为直击雷过电压、感应雷过电压、雷电波侵入过电压和雷击电磁脉冲压和雷击电磁
46、脉冲(电涌电压电涌电压)。3雷电参数31二、雷电危害二、雷电危害由于雷电具有电流很大、电压很高、冲击性很强等特点，由于雷电具有电流很大、电压很高、冲击性很强等特点，有多方面的破坏作用，且破坏力很大。就其破坏因素来有多方面的破坏作用，且破坏力很大。就其破坏因素来看，雷电具有看，雷电具有机械效应机械效应、热效应热效应和和电气效应电气效应三方面的破三方面的破坏作用。坏作用。1 1机械效应机械效应雷电流流过建筑物时，使被击建筑物缝隙中的雷电流流过建筑物时，使被击建筑物缝隙中的气体剧烈膨气体剧烈膨胀，水分充分汽化胀，水分充分汽化，导致被击建筑物破坏或炸裂甚至击，导致被击建筑物破坏或炸裂甚至击毁，以致人畜
47、伤亡及设备损坏。毁，以致人畜伤亡及设备损坏。2 2热效应热效应一是雷击放电产生的高温电弧，可直接引燃邻近的可燃物；一是雷击放电产生的高温电弧，可直接引燃邻近的可燃物；二是雷电流通过导体时，在极短的时问内产生二是雷电流通过导体时，在极短的时问内产生大量的热大量的热能，可烧断导线，烧坏设备能，可烧断导线，烧坏设备、，引起金属垮、，引起金属垮I I化、飞溅而化、飞溅而造成火灾及停电事故。造成火灾及停电事故。323 3电气效应电气效应雷电引起大气过电压，可使电气设备和线路的绝缘损坏。雷电引起大气过电压，可使电气设备和线路的绝缘损坏。绝缘损坏可毁坏发电机、电力变压器、断路器，引起绝缘损坏可毁坏发电机、电
48、力变压器、断路器，引起短路，导致火灾或爆炸事故；绝缘损坏后，可能导致短路，导致火灾或爆炸事故；绝缘损坏后，可能导致高压窜人低压，在大范围内带来触电的危险；雷电产高压窜人低压，在大范围内带来触电的危险；雷电产生闪烁放电，电火花也可能引起火灾或爆炸，生闪烁放电，电火花也可能引起火灾或爆炸，二次放二次放电也能造成电击电也能造成电击，可导致开关掉闸，线路停电，甚至，可导致开关掉闸，线路停电，甚至高压窜入低压；数十至数百千安的雷电流流入地下，高压窜入低压；数十至数百千安的雷电流流入地下，可能导致接触电压电击和跨步电压的触电事故，造成可能导致接触电压电击和跨步电压的触电事故，造成人身伤亡。人身伤亡。二、雷
49、电危害二、雷电危害33三、雷电防范三、雷电防范n雷云的形成与雷云的形成与气象条件气象条件有关，也与有关，也与地形有关地形有关。当雷云形。当雷云形成之后，雷云对大地哪一点放电，因素复杂多变，但客成之后，雷云对大地哪一点放电，因素复杂多变，但客观上仍存在一定的规律。观上仍存在一定的规律。n通常雷击点选择在地面电场强度最大的地方，也就是在通常雷击点选择在地面电场强度最大的地方，也就是在地面电荷最集中地面电荷最集中的地方。在地面上特别突出的地方，离的地方。在地面上特别突出的地方，离雷云最近，其雷云最近，其尖端电场强度最大尖端电场强度最大。地面上导电良好和地。地面上导电良好和地形特别突出的地方，如旷野中
50、孤立的形特别突出的地方，如旷野中孤立的大树、高塔、房屋大树、高塔、房屋群中最高的建筑物的群中最高的建筑物的尖顶、屋脊、烟囱、避雷针、避雷尖顶、屋脊、烟囱、避雷针、避雷线线等，都是最容易遭受雷击的地方。等，都是最容易遭受雷击的地方。n避雷针避雷针主要用来保护露天变配电设备、建筑物和构筑物；主要用来保护露天变配电设备、建筑物和构筑物；避雷线主要用来保护电力线路避雷线主要用来保护电力线路；避雷网和避雷带主要用；避雷网和避雷带主要用来保护建筑物；避雷器主要用来保护电力设备。来保护建筑物；避雷器主要用来保护电力设备。341.1.雷电防范是综合性的系统工程雷电防范是综合性的系统工程这些防护措施和技术可概括
