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上节课内容防爆电气：防爆结构形式、两类、三级 电气防爆技术 ：爆炸性气体环境电气设备、 爆炸性粉尘环境电气设备、火灾危险区域 电气设备选择、电气线路防爆、隔离和间 距、接地 电气火灾：电气火灾的监控、电气灭火 静电的产生? 静电的起电方式 ：接触——分离起电、破 断起电 、感应起电、电荷迁移 ? 固体静电 ? 人体静电 ? 粉体静电 5. 液体静电液体在流动、过滤、搅拌、喷雾、喷射、飞 溅、冲刷、灌注和剧烈晃动等过程中—— 可能产生十分危险的静电 由于电渗透、电解、电泳等物理过程，液体 与固体的接触面上会出现双电层 6. 蒸气和气体静电蒸气或气体在管道内高速流动或由阀门、缝 隙高速喷出——产生危险的静电 蒸气产生静电类似液体产生静电——接触、 分离和分裂等原因产生的 完全纯净的气体是不会产生静电的，但由于 气体内往往含有灰尘、铁末、干冰、液滴 、蒸气等固体颗粒或液体颗粒，通过这些 颗粒的碰撞、摩擦、分裂等过程——产生 静电 喷漆是含有大量杂质的气体高速喷出，会产 生比较强的静电 蒸气和气体静电比固体和液体的静电要弱一 些，但也能高达万伏以上 二、静电的消失两种主要方式：中和和泄漏 中和：主要是通过空气发生的 泄漏：主要是通过带电体本身及其相连接的 其他物体发生的 1. 静电中和 (1) 电晕放电发生在带电体尖端附近或 其他曲率半径很小处附 近的局部区域内 在这些很小的区域内，电 场强度很高，其他分子 发生电离，产生薄薄的 电晕层，形成电晕放电 。有时，电晕放电伴有 嘶嘶声和淡蓝色光 电晕放电时，间隙内气体 电离不完全，电流很小 电晕放电的能量密度不高 ，如不发展则没有危险 (2) 刷形放电火花放电的一种，其放 电通道有很多分支， 而不集中在一点，放 电时伴有声光 绝缘体束缚电荷的能力很强，其表面容易出 现刷形放电 同一带电绝缘体与其他物体之间，可能发生 多次刷形放电 刷形放电释放的能量不超过4mJ，其局部能量 密度具有引燃一些爆炸性混合物的能力 2. 静电泄漏绝缘体上较大的泄漏有两条途径：一条是绝 缘体表面泄漏——表面电阻；另一条是绝 缘体内部泄漏——体积电阻 易起电材料的电阻率都很高，其上静电泄漏 很慢 同一绝缘体各部分可能在较长时间内保持不 同的电压。或者说，同一绝缘体某些部位 的电压可能不高，而另一些部位可能带有 危险电压 影响因素：湿度 湿度增加，绝缘体表面凝成薄薄的水膜，并 溶解空气中的二氧化碳气体和绝缘体析出 的电解质，使绝缘体表面电阻大为降低， 加速静电泄漏 空气湿度降低，很多绝缘体表面电阻率升高 ，静电泄漏变慢，静电的危险性增大 静电事故多发生在干燥的季节 吸湿性越大的绝缘体，其静电受湿度的影响 也越大 三、静电的影响因素材质、工艺设备和参数、环境条件等因素 1. 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 对于静电泄漏有很大影响 固体材料，电阻率为 1 × 107Ω·m 以下者 ，由于泄漏较强而不容易积累静电 电阻率为1×109Ω·m 以上者，容易积累静 电，造成危害 液体，在一定范围内，静电随着电阻率的增加而增 加；超过某一范围以后，随着电阻率的增加，液 体静电反而下降 电阻率为1×1010Ω·m左右的液体最容易产生静电 电阻率为1×108Ω·m 以下的液体，由于泄漏较强 不容易积累静电 电阻率为1×1013Ω· m 以上的液体，由于其分子 极性很弱而不容易产生静电 石油、重油的电阻率为1×1010Ω·m 以下，静电危 险性较小。石油制品和苯的电阻率多在为1×1010 ～1×1011Ω·m 之间，静电危险性较大 粉体：当管道、搅拌器或料槽材料与粉体材料相同 时，不容易产生静电，而且粉体带电情况也不规 则，有的带正电，有的带负电，也有的不带电， 其带正电的颗粒数与带负电的颗粒数大致相等 当管道、搅拌器或料槽材料用金属材料制成、粉体 用绝缘材料制成时，产生静电的多少与管道、搅 拌器或料槽种类没有多大关系，而主要决定于粉 体的性质 当管道、搅拌器或料槽以及粉体均由绝缘材料制成 时，材料性质对静电的影响很大，并可能因材料 改变而改变静电的极性 悬浮粉体因处在绝缘状态，受材料的影响不大 只有容易得失电子，且电阻率很高的材料才 容易产生和积累静电 乙烯、丙烷、丁烷、原油、汽油、轻油、苯 、甲苯、二甲苯、橡胶、赛璐珞和塑料等 杂质影响：很大 一般情况下，杂质有增加静电的趋势 但如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 液体内含有高分子材料( 如橡胶、沥青 )的 杂质时，会增加静电的产生 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 起静电事故 2. 工艺设备和工艺参数的影响接触面积越大，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，冲击和分 离的机会也越多，流动电流就越大 粉体：颗粒越小者，一定量粉体的表面积越 大，产生静电越多 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 液体流速和管径对液体静电影响很大 设备的几何形状也对静电有影响 如，平皮带与皮带轮之间的滑动位移比三角 皮带大，产生的静电也比较强烈 过滤器会大大增加接触和分离程度，可能使 液体静电电压增加十几倍到 100 倍以上 容易产生和积累静电的工艺过程(1) 固体物质大面积的摩擦，如纸张与银轴 摩擦、橡胶或塑料碾制、传动皮带与皮带 轮或辘轴摩擦等 固体物质在压力下接触而后分离，如塑料压 制、上光等，固体物质在挤出、过滤时与 管道、过滤器等发生摩擦，如塑料的挤出 、赛璐珞的过滤等 (2) 固体物质的粉碎、研磨过程，粉体物料的 筛分、过滤、输送、干燥过程，悬浮粉尘 的高速运动等 (3) 在混合器中搅拌各种高电阻率物质，如 纺织品的涂胶过程等 (4) 高电阻率液体在管道中流动且流速超过 1m/s 时，液体喷出管口时，液体注入容器 发生冲击、冲刷和飞溅时等。 (5) 液化气体、压缩气体或高压蒸汽在管道 中流动和由管口喷出时，如从气瓶放出压 缩气体、喷漆等 (6) 穿化纤布料衣服、穿高绝缘 ( 底 ) 鞋 的人员在操作、行走、起立时等 3. 环境条件和时间的影响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 但相对湿度在 40% 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 空气湿度受环境温度的影响，环境温度的变 化可能加剧静电的产生 导电性地面在很多情况下能加强静电的泄漏 ，减少静电的积累 周围导体布置对静电电压有很大的影响 由Q=CU可知，静电电量 Q 不变时，静电电压 U 与电容 C 成反比。带静电体周围导体的 面积、距离、方位都影响其间电容，从而 影响其间静电电压 如，传动皮带刚离开皮带轮时电压并不高， 但转到两皮带轮中间位置时，由于距离拉 大，电容大大减小，电压则大大升高 油料在管道内流动时电压也不很高，但当注 入油罐，特别是注入大容积油罐时，油面 中部因电容较小而电压较高 粉体经管道输送时，在管道中间胀大处和出 口处，由于电容减小，静电电压升高，容 易由较大火花引起爆炸事故 带电历程会改变物体的表面特性，从而改变 带电特征 一般情况下，初次或初期带电较强，而重复 性或持续性作用带电较弱 第二节、静电的危害引起爆炸和火灾、给人以电击、可能妨碍生 产 爆炸或火灾是最大的危害和危险 1. 爆炸和火灾静电能量虽然不大，但电压很高而容易发生 放电 如果所在场所有易燃物质，又有由易燃物质 形成的爆炸性混合物( 包括爆炸性气体和 蒸气 )，以及爆炸性粉尘等，即可能由静 电火花引起爆炸或火灾 一些轻质油料及化学溶剂，如汽油、煤油、 酒精、苯等容易挥发，与空气形成爆炸性 混合物。在这些液体的载运、搅拌、过滤 、注入、喷出和流出等工艺过程中，容易 由静电火花引起爆炸和火灾 重油和渣泊的危险性较小，但其静电的危险 依然存在，而且也有爆炸和火灾的事例 金属粉末、药品粉末、合成树脂和天然树脂 粉末、燃料粉末和农作物粉末等都能与空 气形成爆炸性混合物 粉末的磨制、干燥、筛分、收集、输送、倒 装及其他有摩擦、撞击、 喷射、振动的工 艺过程中，都比较容易由静电火花引起爆 炸和火灾 ? 塑料、橡胶、造纸等行业经常用到一些化 学溶剂，也能形成爆炸性混合物。在其原 料搅拌、制品挤压和分离、摩擦等工艺过 程中，容易由静电火花引起火灾，甚至引 起爆炸。 ? 氢气、乙快等气体易形成爆炸性混合物。 易燃液体的蒸气或气体高速喷射时容易由 静电引起爆炸。水蒸气高速喷射时也能引 起乙快爆炸危险环境里的爆炸性混合物爆 炸 带静电的人体接近接地导体或其他导体时，以及接 地的人体接近带电的物体时，均可能发生火花放 电，导致爆炸或火灾 对于静电引起的爆炸和火灾，就行业性质而言，以 炼油、化工、橡胶、造纸、印刷和粉末加工等行 业事故最多。就工艺种类而言，以输送、装卸、 搅拌、喷射、开卷和卷绕、涂层、研磨等工艺过 程事故最多 导体放电时，其上电荷全部消失。其静电场储存的 能量一次集中释放。有较大的危险性 绝缘体放电时，其上电荷不能一次放电而全 部消失，其静电场所储存的能量也不能一 次集中释放，危险性较小 当爆炸性混合物的最小引燃能量很小时，绝 缘体上的静电放电火花也能引起混合物爆 炸 绝缘体上的电荷不能在一次放电中全部消失 ，绝缘体具有多次放电的危险性 静电电压为 30kV 的绝缘体在空气中放电时 ，放电能量可达数百微焦，足以引燃某些 爆炸性混合物发生爆炸 一般认为，对于最小引燃能量为数十微焦者，静电 电压1kV以上、面电荷密度1×10-7C/m2以上是危险 的 对于最小引燃能量为数百微焦者，静电电压5kV以上 、面电荷密度1×10-6C/m2以上是危险的 绝缘体带电足以使接近的工作人员感到电击时，也 应该认为是危险的 当直径为 3mm 的接地金属球接近带电绝缘体会发生 伴有声光的放电时，也应该认为是危险的 绝缘体表面电荷密度超过1×10-4C/m2 时，会发生放 电能量为数百微焦的沿面放电，也是危险的 2. 静电电击瞬间冲击性的电击对于静电，人体相当于导体，放电时其有关 部分的电荷一次性消失，即能量集中释放 ，危险性较大 危险性主要是就引起爆炸和火灾 静电能量有限，一般不能达到使人致命的界 限；静电电击导致严重后果的可能性—— 人体可能因静电电击而坠落或摔倒，造成 二次事故 静电电击还可能引起工作人员紧张而妨碍工 作等 3. 妨碍生产在某些生产过程中，静电妨碍生产或降低产 品质量 纺织行业及有纤维加工的行业 例如，在抽丝过程中，会使丝飘动、粘合、 纠结等而妨碍工作 纺纱、织布过程中，由于橡胶辗轴与丝、纱 摩擦及其他原因产生静电，可能导致乱纱 、挂条、缠花、断头等而妨碍工作 织、印染过程中，由于静电电场力的作用， 可能吸附灰尘等而降低产品质量，甚至影 响缠卷，使卷绕不紧 粉体加工行业，生产过程中产生的静电除带 来火灾和爆炸危险外，还会降低生产效率 ，影响产品质量 例如，粉体筛分时，由于静电电场力的作用 吸附细微的粉末，使筛目变小而降低生产 效率 计量时，由于计量器具吸附粉体，还会造成 误差 粉体装袋时，由于静电斥力的作用，粉体四 散飞扬，既损失粉体，又污染环境等 塑料和橡胶行业，由于制品与程轴的摩擦， 制品的挤压和拉伸，会产生较多静电。除 火灾和爆炸危险外，由于静电不能迅速消 散会吸附大量灰尘 印花或绘画的情况下，静电力使油墨移动会 大大降低产品质量；塑料薄膜也会因静电 而缠卷不紧等 印刷行业，纸张上的静电可能导致纸张不能 分开，粘在传动带上，使套印不准，折收 不齐；油墨受力移动会降低印刷质量等 感光胶片行业，由于胶片与银轴的高速摩擦 ，胶片静电电压高达数千至数万伏。如在 暗室中发生放电，即使是极微弱的放电， 胶片将因感光而报废。同时，胶卷基片因 静电吸附灰尘或纤维会降低胶片质量，还 会造成涂膜不匀等 电子技术行业，生产过程中产生的静电可能 引起计算机、继电器、开关等设备中电子 元件误动作，可能对无线电设备、磁带录 音机产生干扰，还可能击穿集成电路的绝 缘等 第三节、静电防护措施主要是对爆炸和火灾的防护 防护措施对于防护静电电击和消除影响生产 的危害也是同样是有效的 1．环境危险程度的控制静电引起爆炸和火灾的条件之一是有爆炸性 混合物存在 为了防止静电的危害，可采取控制所在环境 爆炸和火灾危险性的措施 (1) 取代易燃介质在很多可能产生和积累静电的工艺过程中，要用到 有机溶剂和易燃液体，并由此带来爆炸和火灾的 危险。在不影响工艺过程的正常运转和产品质量 且经济上合理的情况下，用不可燃介质代替易燃 介质是防止静电引起的爆炸和火灾的重要措施之 一 采用这种措施不但对于防止静电引起的爆炸和火灾 是有效的，对于防止其他原因引起的爆炸和火灾 也是有效的 例如，用三氯乙烯、四氯化碳、苛性销或苛性饵代 替汽油、煤油作洗涤剂有良好的防爆效果 (2) 降低爆炸性混合物的浓度在爆炸和火灾危险环境，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 的浓度不超过爆炸下限，可防止静电引起 爆炸的危险 (3) 减少氧化剂含量这种方法实质上是充填氮、二氧化碳或其他不活泼 的气体，减少气体、蒸气或粉尘爆炸性混合物中 氧的含量不超过 8% 时即不会引起燃烧 比较常见的是充填氮或二氧化碳降低混合物的含氧 量 2. 工艺控制工艺控制是从工艺上采取适当的措施，限制 和避免静电的产生和积累 工艺控制方法很多，应用很广，是消除静电 危害的重要方法之一 (1) 材料的选用在存在摩擦而且容易产生静电的场合，生产 设备宜于配备与生产物料相同的材料 在某些情况下，还可以考虑采用位于静电序 列中段的金属材料制成生产设备，以减轻 静电的危害 选用导电性较好的材料可限制静电的产生和 积累 如，为了减少皮带上的静电，除皮带轮采用 导电材料制作外，皮带也宜采用导电性较 好的材料制作，或者在皮带上涂以导电性 涂料 根据现场条件，为了有利于静电的泄漏，为 了减轻火花放电和感应带电的危险，可采 用阻值为1×107～1×109Ω左右的导电性工 具 在有静电危险的场所，工作人员不应穿着丝 绸、人造纤维或其他高绝缘衣料制作的衣 服，以免产生危险静电 (2) 限制摩擦速度或流速降低摩擦速度或流速等工艺参数可限制静电 的产生 如，为了限制产生危险的静电，烃类燃油在 管道内流动时，流速与管径应满足以下关 系：v D ? 0.642 允许流速与液体电阻率有着十分密切的关系 当电阻率不超过1×105Ω·m 时，允许流速 不超过 10m/s 当电阻率在1×105～1×109Ω·m 之间时，允 许流速不超过5m/s 当电阻率超过1×109Ω·m 时，允许流速决 定于液体性质、管道直径、管道内壁光滑 程度等条件，但1.2m/s 的流速一般总是允 许的 油罐装油时，注油管出口应尽可能接近油罐 底部，最初流速应限制在 1m/s 左右，待 注油管出口被浸没以后，流速可增加至4.5 ～6 m/s 管径超过25cm、流速超过1m/s时，注油管 出口浸入深度不应小于50cm，并不应小于 管径的2倍 当油料体积电阻率大于 2×1011Ω·m 时，最 大流速不得超过7m/s 最大流速与管径的关系单一纯净产品管径 1 cm2.5510204060流速 8 m/s5.13.62.51.81.31 其它情况? 油料带有水分杂质，甲、乙类两种以上油 品混送甲、乙类液体进入储罐、槽车的初 速≤1m/s ? 入口管浸度200mm后液体添加了抗静电剂， 同时具有专门静电消除器、报警装置 ≤6m/s 液体电阻率与允许流速的关系液体电阻率（Ω· m） <105 允许流速（m/s） <10<105～109>10951.2 汽车槽车尽量采用底部装油。 当油料体积电阻率大于2×1011Ω·m 时，最 大流速不得超过 7m/s 粉体在管道中的允许输送速度取决于粉体的 性质、载荷量、电阻率、管道内壁的光滑 程度等 (3) 增强静电消散过程在产生静电的工艺过程中，总是包含着静电 产生和静电消散两个区域 两个区域中电荷交换的规律是不一样的。在 静电产生的区域主要是分离成电量相等而 电性相反的电荷，即产生静电；在静电消 散的区域，带静电物体上的电荷经泄漏或 松弛而消散 设法增强静电的消散过程，可消除静电的危 害 随着流速的降低，静电消散过程变得比较突 出，在输送工艺过程中，在管道的末端加 装一个直径较大的松弛容器，可大大降低 液体在管道内流动时积累的静电 为了防止静电放电，在液体灌装、循环或搅 拌过程中不得进行取样、检测或测温操作 。进行上述操作前，应使液体静置一定的 时间，使静电得到足够的消散或松弛 可燃液体静置时间液体电导率 /s.m-1＞1×10-8 1×10-8— 1×10-12 1×10-12— 1×10-14容器容积/m3＜10 10—100 50—5000 ＞5000 1 2 4 1 3 5 1 20 60 2 30 120＜1×10-141015120240 如可燃液体中含有游离水等杂质。静置时间 应延长为表中所列数值的3倍 当容器材料的电阻率高于液体的电阻率时， 静置时间也应延长为表中所列数值的3倍 此外，为了消除感应静电的危险，料斗或其 他容器内不得有不接地的孤立导体 同液态一样，取样工作应在装料停止后进行 (4) 消除附加静电在工艺过程中，产生静电的区域 ( 如输送管 道 ) 总是不可缺少的环节，要想做到不产 生静电是很困难的，甚至是不可能的 但是，对于工艺过程中产生的附加静电，往 往是可以设法防止的。在储存容器内，由 于注入液流的喷射和分裂，液体或粉体的 混合和搅动，气泡通过液体，以及粉体飞 扬等均可能产生附加静电 为了避免液体在 容器内喷射或 溅射，应将注 油管延伸至容 器底部 其方向应有利于 减轻容器底部 积水或沉淀物 搅动 为了减轻从油罐顶部注油时的冲击，减少注 油时产生的静电，改变注油管头( 鹤管头 )的形状能收到一定的效果 经验表明，T 形注油管头、锥形注油管头、 45°斜口形注油管头和人字形注油管头都 能降低油罐内油面的最高电位 为了防止搅动罐底积水或污物产生附加静电 ，装油前应将罐底的积水和污物清除掉 石油制品含有水分等杂质时，会产生较多静 电；溶解在溶液里的空气或其他气体形成 气泡时，也会增加静电的危险 净化石油制品对于防止静电的危害是有好处 的 为了降低罐内油面电位，过滤器不应离注油 管口太近 为减少粉体的附加静电，首先应避免粉体飞 扬，并使料斗有斜面，以减少冲击 其次应清除不同密度和不同粒径的粉体，避 免粉体内部出现速度差 3. 接地和屏蔽(1) 导体接地 接地是消除静电危害最常见的方法，它主要是消除 导体上的静电。金属导体应直接接地 为了防止火花放电，应将可能发生火花放电的间隙 跨接连通起来，并予以接地，使其各部位与大地 等电位 为了防止感应静电的危险，其他不相连接但邻近的 金属部分也应接地 在生产过程中，以下工艺设备应采取接地措 施 ①凡用来加工、储存、运输各种易燃液体、 易燃气体和粉体的设备都必须接地 如果袋形过滤器由纺织品或类似物品制成， 建议用金属丝穿缝并予以接地，如果管道 由不导电材料制成，应在管外或管内绕以 金属丝，并将金属丝接地 ②工厂或车间的氧气、乙快等管道必须连成 一个整体，并予以接地 可能产生静电的管道两端和每隔 200～300m 处均应接地 平行管道相距 1Ocm 以内时，每隔20m应用连 接线互相连接起来 管道与管道或管道与其他金属物件交叉或接 近，其间距离小于1Ocm时，也应互相连接 起来 ③注油漏斗、浮动罐顶、工作站台、磅 秤和金属检尺等辅助设备均应接地 油壶或油桶装油时，应与注油设备跨接 起来，并予以接地 ④油槽汽车行驶时，由于汽车轮胎与路面有 摩擦，汽车地盘上可能产生危险的静电。 为了导走静电电荷，油槽车应带有导电橡 胶条或金属链条( 在碰撞火花可能导致危 险的场合，不得使用金属链条 )，其一端 与油槽车地盘相连，另一端与大地接触 汽车槽车、铁路槽车在装油之前，应与储油 设备跨接并接地；装、卸完毕先拆除油管 ，后拆除跨接线和接地线 ⑤可能产生和积累静电的固体和粉体作业中 ，压延机、上光机及各种辊轴、磨、筛、 混合器等工艺设备均应接地 静电泄漏电流很小，所有单纯为了消除导体 上静电的接地，其防静电接地电阻原则上 不得超过1MΩ 对于金属导体，为了检测方便，可要求接地 电阻不超过10～1000Ω 导体因感应而放电时，接地只能消除部分危 险导体 B 端不接地时，A、B两端都有静电危险 ；B端接地以后，B端没有放电危险了，但A 端仍有放电危险 (2) 导电性地面采用导电性地面，实质上也是一种接地措施。采用 导电性地面不但能泄漏设备上的静电，而且有利 于泄漏聚集在人体上的静电 导电性地面是用电阻率为1×108Ω·m 以下的材料 制成的地面，如混凝土、导电橡胶、导电合成树 脂、导电木板、导电水磨石和导电瓷砖等地面。 在绝缘板上喷刷导电性涂料，也能起到与导电性 地面同样的作用 采用导电性地面或导电性涂料喷刷地面时，地面与 大地之间的电阻不应超过1MΩ，地面与接地导体 的接触面积不宜小于10cm2 (3) 绝缘体接地对于产生和积累静电的高绝缘材料，即对于 电阻率为1×109Ω·m 以上的固体材料和电 阻率为1×1010Ω·m 以上的液体材料，即 使与接地导体接触，其上静电变化也不大 一般接地对于消除高绝缘体上的静电效果是 不大的 而且，对于产生和积累静电的高绝缘材料， 如经导体直接接地，则相当于把大地电位 引向带电的绝缘体，有可能反而增加火花 放电的危险性 电阻率为1×107Ω·m以下的固体材料和电阻 率为1×108Ω·m以下的液体材料不容易积 累静电 为了使绝缘体上的静电较快地泄漏，绝缘体 宜通过为1×106Ω或稍大一些的电阻接地 (4) 屏蔽用接地导体( 即屏蔽导体 )靠近带静电体放 置，以增大带静电体对地电容，降低带电 体静电电位，从而减轻静电放电的危险 屏蔽不能消除静电电荷 屏蔽还能减小可能的放电面积，限制放电能 量，防止静电感应 4. 增湿随着湿度的增加，绝缘体表面上形成薄薄的 水膜 水膜的厚度 1×10-5cm，其中含有杂质和溶解 物质，有较好的导电性，能使绝缘体的表 面电阻大大降低，能加速静电的泄漏增湿主要是增强静电沿绝缘体表面 的泄漏，而不是增加通过空气的泄 漏 对于表面容易形成水膜，即表面容易被水润 湿的绝缘体，如醋酸纤维、硝酸纤维素、 纸张、橡胶等，增湿对消除静电是有效的 对于表面不能形成水膜，即表面不能被水润 湿的绝缘体，如纯涤纶、聚四氟乙烯，增 湿对消除静电是无效的 对于表面水分蒸发极快的绝缘体，增湿也是 无效的 对于孤立的带静电绝缘体，空气增湿以后， 虽然其表面能形成水膜，但没有泄漏的途 径，对消除静电也是无效的。而且在这种 情况下，一旦发生放电，由于能量的释放 比较集中，火花还比较强烈 允许增湿与否以及允许增加湿度的范围，需根据生 产要求确定。从消除静电危害的角度考虑，保持 相对湿度在70%以上较为适宜。当相对湿度低于 30%时，产生的静电是比较强烈的 为防止大量带电，相对湿度应在50%以上；为了提高 降低静电的效果，相对湿度应提高到 65%～70%； 对于吸湿性很强的聚合材料，为了保证降低静电 的效果，相对湿度应提高到 80%～90% 空气的相对湿度在很大程度上受温度的影响。增湿 的方法不宜用于消除高温环境里的绝缘体上的静 电 5. 抗静电添加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 在容易产生静电的高绝缘材料中，加入抗静电添加 剂之后，能降低材料的体积电阻率或表面电阻率 ，加速静电的泄漏，消除静电的危险 对于固体，若能将其体积电阻率降低至1×107Ω·m 以下，或将其表面电阻率降低至1×108Ω·m 以 下，即可消除静电的危险 对于液体，若能将其体积电阻率降低至 1×108Ω·m以下，即可消除静电的危险 使用抗静电添加剂是从根本上消除静电危险 的办法，但应注意防止某些抗静电添加剂 的毒性和腐蚀性造成的危害。这应从工艺 状况、生产成本和产品使用条件等方面考 虑使用抗静电添加剂的合理性 在橡胶行业，为了提高橡胶制品的抗静电性 能，可采用碳黑、金属粉等添加剂 在石油行业，可采用油酸盐、环烷酸盐、铬 盐、合成脂肪酸盐等作为抗静电添加剂， 以提高石油制品的导电性，消除静电危险 例如，某种汽油加入少量以油酸和油酸盐为 主的抗静电添加剂以后，即可大大降低石 油制品的电阻率，消除静电的危险。这种 微量的抗静电添加剂并不影响石油制品的 理化性能 在有粉体作业的行业，也可以采用不同类型的抗静 电添加剂 例如，某生产过程中，火药药粉的静电电压高达 24000V，加入0.3%的石墨以后，静电电压降低为 5400V，而加入0.8%的石墨以后，静电电压降低为 500V 水泥磨粉过程中，加入 2,3 -乙二醇胺，可避免由 静电引起的抱球现象的发生，以提高生产效率 对于悬浮粉体和蒸气静电，因其每一微小的颗粒( 或小珠 )都是互相绝缘的，所以，任何抗静电添 加剂都不起作用 6. 静电中和器又叫静电消除器，静电中和器是能产生电子 和离子的装置。由于产生了电子和离子， 物料上的静电电荷得到相反极性电荷的中 和，从而消除静电的危险 静电中和器主要用来中和非导体上的静电。 尽管不一定能把带电体上的静电完全中和 掉，但可中和至安全范围以内 优点：不影响产品质量、使用方便等 按照工作原理和结构的不同，可以分为感应 式中和器、高压式中和器、放射线式中和 器和离子风式中和器 (1) 感应式中和器生产物料上的静电在放 电针感应出极性相反 的电荷，并在针尖附 近形成很强的电场。 当局部电场强度超过 3OkV/cm 时，空气被 电离，形成电晕放电 ，产生正离子和负离 子。在电场的作用下 ，正、负离子分别向 生产物料和放电针移 动，静电电荷得到中 和 优点：不需要外加电源，结构简单，容易制 作，安装和维修也比较方便，引燃危险性 很小 缺点：不能消除临界电压 ( 一般在 2.2～ 5.8kV之间 ) 以下的静电，即消电不够彻 底，而且作用范围小，范围半径一般只有 10～20mm 感应式中和器可用于橡胶、塑料、造纸、纺 织、石油化工等行业。感应式静电中和器 应装在静电电压较高的位置 (2) 高压式中和器高压中和器带有高压 电源，即主要由高 压电源和多支放电 针的电晕放电器组 成。高压中和器是 利用高电压在放电 针尖端附近，造成 强电场使空气电离 来进行工作的 高压中和器种类很多 按电流种类可分为交流高压中和器和直流高 压中和器 交流高压中和器又可分为工频高压中和器和 高频高压中和器 交流高压中和器还可分为直接藕合(经电阻藕 合或经电容藕合)型静电中和器和间接藕合 ( 经分布电容藕合)型静电中和器 按照有无送风结构，可分为普通型静电中和 器和离子风型静电中和器 按防爆性能可分为防爆型和非防爆型静电中 和器 高压中和器可用于化纤、橡胶、塑料、 印刷、纺织等行业 直流高压中和器和放电针直接藕合的交 流高压中和器，可能产生足以引燃爆 炸性混合物爆炸的火花放电，不能用 于有爆炸危险的环境 高压中和器的高压电源、高压配线以及 电晕发生器应作为整体安装，各部分 连接必须良好 为了可靠，一台高压电源不宜同时供给数台 电晕放电器使用 高压电源和高压配线不应设在高温 (60℃以 上 )、高湿(相对湿度 80%以上)或有腐蚀 性介质的环境；电源和配线应安装牢固； 电源和配线所在位置应当不容易被人触及 ，不容易被他物损伤，但应当容易检查、 观察和维修 为提高可靠性和减少损耗，高压配线应尽量 短 为防止连接部位发生电晕放电，所有接头应 采用专门连接器 安装位置的选择与感应式中和器相同 应与带电体垂直安装，其间距离在 2～1Ocm 范围内选择 不应装在有水或水蒸气喷出，或容易受到污 染的场所 除高压电极外其他金属部分均应接地 缺点：结构和维修复杂；除直流高压中和器 外，其他高压中和器的作用范围也都很小 优点：消除静电比较彻底 （3）放射线中和器利用放射线同位 素使空气电离 ，产生正离子 和负离子，中 和生产物料上 的静电 由放射源、屏蔽框和保护网组成 放射源采用厚 0.3～0.5mm 的片状元件，用 紧固件固定在屏蔽框底部。屏蔽框应有足 够的厚度，以防止射线穿泄危害 中和器前面装有保护网，以防止工作人员意 外地直接接触到放射源 α射线静电中和器应用较多。除α射线和β 射线外，X 射线亦可用来消除静电。一般 的γ射线，由于其电离能力很弱，穿透能 力又很强，所以不用于消除静电 放射线静电中和器离带电体越近，消电效能 越好，一般取 10～20mm。根据工艺要求， 中和器至带电体之间的距离可以适当增大 ，为了保证足够的消电效能，采用α射线 者不宜超过4～5cm，采用β射线者不宜超 过40～60cm 使用放射线中和器一定要控制放射性对人体 的伤害和对产品的污染 放射线中和器的放射性同位素元件应有铅制 屏蔽装置或其他屏蔽装置，且中和器只能 在特定方向上使空气电离，发挥中和作用 放射线中和器应有坚固外壳，以防止机械损 伤。放射线中和器结构简单，不要求外加 电源，而且工作时不产生火花，适用于有 火灾和爆炸危险的环境。放射线中和器可 用于化工、橡胶、纺织、造纸、印刷等行 业 放射线中和器的离子电流很小,其消电效能差 必须注意防止放射线中和器一切可能出现的 放射线危害 在消电要求较高的场所，还可以采用组合性 的静电中和器，如兼有感应作用和放射线 作用的中和器，以及兼有高压作用和放射 线作用的中和器等 7 防止人体带电? ? ? ? ? 人体接地：静电释放球、腕带 穿防静电鞋 穿防静电工作服 工作地面导电化 危险场合严禁穿脱衣服 第八章 雷电防护技术雷电和静电有许多相似之处 雷电和静电都是相对于观察者静止的电荷聚 积的结果； 雷电放电与静电放电都有一些 相同之处；雷电和静电的主要危害都是引 起火灾和爆炸等 但雷电与静电电荷产生和聚积的方式不同、 存在的空间不同、放电能量相差甚远，其 防护措施也有很多不同之处 第一节 雷电概述雷电是一种自然现象，雷击是一种自然灾害 雷击房屋、电力线路、电力设备等设施时， 会产生极高的过电压和极大的过电流，在 所波及的范围内，可能造成设施或设备的 毁坏，可能造成大规模停电，可能造成火 灾或爆炸，还可能直接伤及人畜 人类的起源和雷电是密不可分的，如果地球 上没有雷电，人类将会灭绝 农历6月24日定为雷神的生日雷电为远古人类提供了最早的火种，推动了 文明的进程，但同时又具有巨大的破坏性 ，是最严重的自然灾害之一地球上每一秒钟有100次闪电，95%是云对云 的放电(也就是说95%的雷击只会产生电磁 脉冲损害） 雷电的产生与雷电的放电人们通常把发生闪电的云称为雷雨云, 一般 讲的雷雨云就是指积雨云 云的形成过程是空气中的水汽经由各种原因 达到饱和或过饱和状态而发生凝结的过程 积雨云形成过程中，在大气电场以及温差起 电效应、破碎起电效应的同时作用下，正 负电荷分别在云的不同部位积聚 带电积云是构成雷电的基本条件 当电荷积聚到一定程度，带不同电荷的积云 互相接近到一定程度，或带电积云与大地 凸出物接近到一定程度时，发生强烈的放 电，发出耀眼的闪光。由于放电时温度高 达 20000 ℃，空气受热急剧膨胀，发出爆 炸的轰鸣声——闪电和雷鸣 雷电形成于大气运动过程中，其成因为大气 运动中的剧烈摩擦生电以及云块切割磁力 线 闪电的形状最常见的 是枝状，此外还有 球状、片状、带状 闪电的形式有云天闪 电、云间闪电、云 地闪电 云间闪电时云间的摩 擦就形成了雷声 一、雷电的种类1. 直击雷 带电积云与地面目标之间的强烈放电称为直 击雷 带电积云接近地面时，在地面凸出物顶部感 应出异性电荷，当积云与地面凸出物之间 的电场强度达到 25～30kV/cm 时，即发生 由带电积云向大地发展的跳跃式先导放电 ，持续时间约5～10ms，平均速度为100～ 1000km/s，每次跳跃前进约50m，并停顿30 ～50μs 当先导放电达到地面凸出物时，即发生从地 面凸出物向积云发展的极明亮的主放电， 其放电时间仅50～100μs，放电速度约为 光速的 1/5～1/3，即约为0000～ 100000km/s。主放电向上发展，至云端结 束。主放电结束后继续有微弱的余光，持 续时间约为30～150ms 大约50%的直击雷有重复放电的性质。平均每 次雷击有三四个冲击，最多能出现几十个 冲击 第一个冲击的先导放电是跳跃式先导放电 第二个以后的先导放电是箭形先导放电，其 放电时间仅为10ms 一次雷击的全部放电时间一般不超过500ms 直击雷破坏当雷电直接击在建筑物上，强大的雷电流使 建（构）筑物水份受热汽化膨胀， 从而产 生很大的机械力，导致建筑物燃烧或爆炸 另外，当雷电击中接闪器，电流沿引下线向 大地泻放时，这时对地电位升高，有可能 向临近的物体跳击，称为雷电“反击”， 从而造成火灾或人身伤亡 ? 地球上每年若发生31亿次闪电，直击雷占 1/5--1/6 ? 直击雷放电电流可达200KA以上，并有1MV 以上的高电压 ? 雷云放电大多具有重复放电的性质，一次 雷电的全部时间一般不超过500ms，大约 50%的直击雷每次雷击有三四个冲击，最多 能出现几十个冲击 2. 感应雷也称为雷电感应或感应过电压 它分为静电感应雷和电磁感应雷 静电感应雷是由于带电积云接近地面，在架 空线路导线或其他导电凸出物顶部感应出 大量电荷引起的（感应出被电场束缚的正 电荷） 在带电积云与其他客体放电后，架空线路导 线或导电凸出物顶部的电荷失去束缚，以 大电流、高电压冲击波的形式，沿线路导 线或导电凸出物极快地传播 近20年来人们的研究表明，放电流柱也会产 生强烈的静电感应 电磁感应雷是由于雷电放电时，巨大的冲击 雷电流在周围空间产生迅速变化的强磁场 引起的 这种迅速变化的磁场能在邻近的导体上感应 出很高的电动势 如系开口环状导体，开口处可能由此引起火 花放电 如系闭合导体环路，环路内将产生很大的冲 击电流 感应雷破坏感应雷破坏也称为二次破坏 由于雷电流变化梯度很大，会产生强大的交 变磁场，使得周围的金属构件产生感应电 流，这种电流可能向周围物体放电，如附 近有可燃物就会引发火灾和爆炸，而感应 到导线上就会对设备产生强烈的破坏性 3. 球雷球雷是雷电放电时形成的发红光、橙光、白 光或其他颜色光的火球 球雷是一团处在特殊状态下的带电气体 有人认为，球雷是包有异物的水滴在极高的 电场强度作用下形成的 在雷雨季节，球雷可能从门、窗、烟囱等通 道侵入室内 球雷出现的概率约为雷电放电次数的 2%，其 直径多为20cm左右，运动速度约为 2m/s 或更高一些，存在时间为数秒钟到数分钟 4、雷电侵入波直击雷和感应雷都能在架空线路或空中金属 管道上产生沿线路或管道的两个方向迅速 传播的雷电侵入波 雷电侵入波的传播速度在架空线路中约为 300m/μs, 在电缆中约为 150m/μs 雷电波引入的破坏当雷电接近架空管线时，高压冲击波会沿架 空管线侵入室内，造成高电流引入，这样 可能引起设备损坏或人身伤亡事故 如果附近有可燃物，容易酿成火灾 二、雷电参数雷电参数是防雷设计的重要依据之一 雷暴日、雷电流幅值、雷电流陡度、冲击过 电压等电气参数 1. 雷暴日? 在气象学中，常用雷暴日数、年平均雷暴 日数、年平均地面落雷密度，来表征某个 地方雷电活动的频繁程度和强度 ? 也使用年雷闪频数来评价雷电活动，它是 指1000平方公里范围内一年共发生雷闪击 的次数 只要一天之内能听到雷声的就算一个雷暴日 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 雷暴日数愈大，说明雷电活动愈频繁 经常采用年雷暴日数来衡量雷电活动的频繁 程度 大量观测统计资料表明，一个地区的雷闪频 数与雷暴日数成线性关系 通常，建筑行业的防雷，更多的注重雷暴日 的多少；航空、航海、气象、通信等行业 越来越关心年雷闪频数的多少 我国一般按年平均雷暴日数将雷电活动区分 为少雷区（<15天）、中雷区（15～40天） 、多雷区（41～90天）、强雷区（>90天） 在防雷设计时，应考虑当地雷暴日条件 ? 我国的雷电活动，夏季最活跃，冬季最少 。全球分布是赤道附近最活跃，随纬度升 高而减少，极地最少 ? 山地雷电活动较平原频繁，山地雷暴日约 为平原的3倍 广东省的雷州半岛 (琼州半岛)和海南岛一带 雷暴日在80d/a以上 长江流域以南地区雷暴日约为 40～80d/a 长江以北大部分地区雷暴日约为 20～40d/a 西北地区雷暴日多在20d/a以下 西藏地区因印度洋暧流沿雅鲁藏布江上溯， 很多地方雷暴日高达到50～80d/a 大城市 广州、昆明、南宁约为70～80d/a 重庆、长沙、贵阳、福州约为50 d/a 北京、上海、武汉、南京、成都、呼和浩特 约为40d/a 天津、郑州、沈阳、太原、济南约为30d/a等 各地雷雨季节相差也很大 南方一般从二月开始 长江流域一般从三月开始 华北和东北延迟至四月开始 西北延迟至五月开始 防雷准备工作均应在雷雨季节前做好 2. 雷电流幅值是指主放电时冲击电流的最大值 雷电流幅值可达数十至数百千安 根据实测，可绘制雷电流概率曲线 雷电放电时，先导放电电流不超过400A，余 光电流为100～100OA 每100 次雷击中，大约有 12 次雷击的雷电 流幅值达到100kA 做防雷设计时，雷电流幅值可按100kA考虑 3. 雷电流陡度雷电流陡度是指雷电流随时间上升的速度 雷电流冲击波波头陡度可达到50kA/μs，平 均陡度约为30 kA/μs 雷电流陡度与雷电流幅值和雷电流波头时间 的长短有关，雷电流波头时间仅数微秒 雷电流陡度越大，对电气设备造成的危害也 越大 做防雷设计时，一般取波头形状为斜角波， 时间按2.6μs考虑 在防雷要求较高的场合，波头形状宜取为半 余弦波 4．雷击冲击过电压雷击时的冲击过电压很高 直击雷冲击电压可高达数千千伏 雷电感应过电压决定于被感应导体的空间位 置及其与带电积云之间的几何关系。雷电 感应过电压可达数百千伏 三、雷电的危害雷电具有电流很大、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 雷电危害按雷电出现的物理效应可分成电性 质破坏、热性质破坏和机械性质破坏 1. 电性质的破坏作用电性质的破坏作用表现为数百万伏乃至 更高的冲击电压，可能毁坏发电机、 电力变压、断路器、绝缘子等电气设 备的绝缘，烧断电线或劈裂电杆，造 成大规模停电；绝缘损坏可引起短路 ，导致火灾或爆炸事故；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 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。数十至 百千安的雷电流流入地下，会在雷击 点及其连接的金属部分产生极高的对 地电压，可能直导致接触电压电击和 跨步电压的触电事故 2. 热性质的破坏作用热性质的破坏作用表现在直击雷放电的高温 电弧能直接引燃邻近的可燃物，从而造成 火灾 巨大的雷电流通过导体，在极短的时间内转 换出大量的热能，可能烧毁导体，并导致 燃品的燃烧和金属熔化、飞溅，从而引起 火灾或爆炸 球雷侵入可引起火灾 3. 机械性质的破坏作用机械性质的破坏作用表现为被击物遭到破坏 ，甚至爆裂成碎片 巨大的雷电通过被击物时，在被击物缝隙中 的气体剧烈膨胀，缝隙中的水分也急剧蒸 发为大量气体，致使被击物破坏和爆炸。 此外，同性电荷之间的静电斥力、同方向 电流或电流转弯处的电磁作用力也有很强 的破坏力，雷电时的气浪也有一定的破坏 作用 雷灾新特点当人类社会进入电子信息时代后，雷灾出现 的特点与以往有极大的不同，可以概括为 ： （1）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，特点是与 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 2）从二维空间入侵变为三维空间入侵。从闪 电直击和过电压波沿线传输变为空间闪电 的脉冲电磁场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）。前面是指雷电的受灾行业面扩 大了，这儿指雷电灾害的空间范围扩大了 。例如二000年七月，一次闪电二家单位同 时受到雷灾，而不是以往的一次闪电只是 一个建筑物受损 3）雷灾的经济损失和危害程度大大增加了， 它袭击的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 例如某寻呼台遭受雷击，导致该台中断寻呼 数小时，其直接损失是有限的，但间接损 失将大大超过直接损失 （4）产生上述特点的根本原因，也就是关键 性的特点是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LEMP的作用，造成微电子 设备的失控或者损坏 四、防雷分类? 建筑物按其重要性、生产性质、遭受雷击 的可能性和后果的严重性分为三类 1. 第一类防雷建筑物GB 50057-94建筑物防雷设计规范(2000年修订版) 第2.0.2条 遇下列情况之一时,应划为第一类防雷建 筑物： 一、凡制造、使用或贮存炸药、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者。 二、具有0区或10区爆炸危险环境的建筑物。 三、具有1区爆炸危险环境的建筑物,因电火花而引 起爆炸,会造成巨大破坏和人身伤亡者 2. 第二类陈雷建筑物第2.0.3条 遇下列情况之一时,应划为第二类 防雷建筑物： 一、国家级重点文物保护的建筑物。 二、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 三、国家级计算中心、国际通讯枢纽等对国 民经济有重要意义且装有大量电子没备的 建筑物。 四、制造、使用或贮存爆炸物质的建筑物,且 电火花不易引起爆炸或不致造成巨大破坏 和人身伤亡者。 五、具有1区爆炸危险环境的建筑物,且电火 花不易引起爆炸或不致造成巨大破坏和人 身伤亡者 六、具有2区或11区爆炸危险环境的建筑物 七、工业企业内有爆炸危险的露天钢质封闭 气罐。 八、预计雷击次数大于0.06次/a的部、省级 办公建筑物及其它重要或人员密集的公共 建筑物。 九、预计雷击次数大于0.3次/a的住宅、办公 楼等一般性民用建筑物 3. 第三类防雷建筑物第2.0.4条 遇下列情况之一时,应划为第三类 防雷建筑物 一、省级重点文物保护的建筑物及省级档案 馆。 二、预计雷击次数大于或等于0.012次/a,且 小于或等于0.06次/a的部、省级办公建筑 物及其它重要或人员密集的公共建筑物 三、预计雷击次数大于或等于0.06次/a,且小 于或等于0.3次/a的住宅、办公楼等一般性 民用建筑物。 四、预计雷击次数大于或等于0.06次/a的一 般性工业建筑物。 五、根据雷击后对工业生产的影响及产生的 后果,并结合当地气象、地形、地质及周围 环境等因素,确定需要防雷的21区、22区、 23区火灾危险环境 六、在平均雷暴日大于15d/a的地区,高度在 15m及以上的烟囱、水塔等孤立的高耸建筑 物;在平均雷暴日小于或等于15d/a的地区, 高度在20m及以上的烟囱、水塔等孤立的高 耸建筑物 第二节防雷措施一、防雷装置 避雷针、避雷线、避雷网、避雷带、避雷器 都是经常采用的防雷装置 一套完整的防雷装置包括接闪器、引下线和 接地装置 针、线、网、带都只是接闪器，而避雷器是 一种专门的防雷装置 1. 接闪器避雷针、避雷线、避雷网和避雷带都可作为 接闪器，建筑物的金属屋面可作为第一类 工业建筑物以外其他各类建筑物的接闪器 这些接闪器都是利用其高出被保护物的突出 地位，把雷电引向自身，然后通过引下线 和接地装置，把雷电流泄入大地，以此保 护被保护物免受雷击 接闪器所用材料应能满足机械强度和耐腐蚀 的要求，还应有足够的热稳定性，以能承 受雷电流的热破坏作用 （1）避雷针一般用直径为20mm左右的镀锌圆钢或钢管制 成，长2500mm左右，端部呈尖状，也可分 叉设置，经引下线与接地装置连接 避雷针主要用于保护高耸孤立的建筑物或构 筑物及其周围的设施，也常用来保护室外 的变配电装置 （2）避雷网用镀锌圆钢或扁钢沿屋顶边檐设置避雷线， 再用同样钢管制成6×6m或6×10m或 10×10m的方格 避雷网主要用于平顶或斜顶屋面且屋顶面积 较大的建筑物 （3）避雷带用镀锌圆钢或扁钢沿建筑物的四周设置 避雷带主要用于保护高层建筑的立侧面免遭 雷击，它和屋顶的避雷针或避雷网一起组 成完整的避雷系统 （4）避雷线一般采用截面积不小于35mm2的镀铸钢绞线与 架空线路同杆同塔架设，架设方法与垂度 要求与架空线路相同，并且在首尾及中间 各部位与接地装置相连 避雷线主要用于保护与其同杆架设的架空线 路及其周围的设施 接闪器最小尺寸见表。接闪器装设在烟囱上 方时，由于烟气有腐蚀作用，应适当加大 尺寸 接闪器常用材料的最小尺寸圆钢或钢管 类别 规格 针长1m以 下 避雷针 针长1～2m 针在烟囱上 方 扁钢 圆钢直 钢管直 截面 厚度 径/mm 径/mm mm2 mm1216202520 圆钢或钢管 类别 规格扁钢圆钢直 钢管直 截面 厚度 径/mm 径/mm mm2 mm网格 6m×6m至 避雷网 10 m×10 和 m 避雷带 网格在烟囱 上方8484121004 接闪器保护范围接闪器的保护范围可根据模拟实验及运行经 验确定 由于雷电放电途径受很多因素的影响，要想 保证被保护物绝对不遭受雷击是很困难的 ，一般只要求保护范围内被击中的概率在 0.1% 以下即可 接闪器的保护范围现有两种计算方法：对于 建筑物接闪器的保护范围按滚球法计算； 对于电力装置，接闪器的保护范围按折线 法计算 滚球法是设想一定直径的球体沿地面 (或与 大地接触且能承受雷击的导体) 由远及近 向被保护设施滚动，如该球体触及接闪器 ( 避雷针等 ) 或其引下线之后才能触及被 保护设施，则该设施在接闪器保护范围之 内 滚球的半径按防雷级别确定 滚球半径和避雷网网格建筑物防雷类别 第一类防雷建筑物 滚球半径/m 30第二类防雷建筑物第三类防雷建筑物4560 2. 避雷器避雷器并联在被保护设备或设施上，正常 时装置与地绝缘，当出现雷击过电压时， 装置与地由绝缘变成导通，并击穿放电， 将雷电流或过电压引入大地，起到保护作 用。过电压终止后，避雷器迅速恢复不通 状态，恢复正常工作 避雷器主要用来保护电力设备和电力线路， 也用作防止高电压侵入室内的安全措施 避雷器有保护间隙、管型避雷器和阀型避雷 器和氧化锌避雷器 (1) 保护间隙保护间隙是利用高压带电体击穿空气间隙的 原理制成的 结构简单，价格低廉，便于自制，但性能较 差，一般用于电压不高且不太重要的线路 上 （2）管型避雷器管型避雷器主要由瓷套、灭弧管和内外间隙 组成 结构较复杂，常用于10kV配电线路，作为变 压器、开关、电容器、电缆头等电气设备 的防雷保护 （3）阀型避雷器阀型避雷器是高压线路、高压电器、最常用 的避雷器，它主要瓷套、火花间隙和非线 性电阻组成 结构复杂，常用于3--550kV电气线路、变配 电设备、电动机、开关等的防雷保护，适 用于交直流电网，不受容量、线路长短、 短路电流等的限制 （4）氧化锌避雷器氧化锌避雷器是一种新型避雷器，它采用了 非线性优质的氧化锌、氧化铋金属氧化物 烧结而成的多晶半导体陶瓷电阻片，取消 了火花间隙，提高了保护的可靠性 特点是无放电延时，大气过电压作用后无工 频续流，可经受多种雷击，残压低，通流 容量大，使用寿命长，长用于0.25--550kV 电气系统及电气设备的防雷及过电压保护 ，也适用于低压侧的过电压保护 3. 引下线防雷装置的引下线应满足机械强度、耐腐蚀 和热稳定的要求 （1） 引下线一般采用圆钢或扁钢，其尺 寸和防腐蚀要求与避雷网、避雷带相同 用钢绞线作引下线，其截面积不得小于25mm2 用有色金属导线做引下线时，应采用截面积 不小于16mm2的铜导线 （2）引下线应沿建筑物外墙敷设，并应避免 弯曲，经最短途径接地 （3）采用多条引下线时，为了便于接地电阻 和检查引下线、接地线的连接情况，宜在 各引下线距地面高约1.8m处设断接卡 （4）采用多条引下线时，第一类和第二类防 雷建筑物至少应有两条引下线，其间距离 分别不得大于12m和18m；第三类防雷建筑 物周长超过25m或高度超过40m时，也应有 两条引下线，其间距离不得大于25m （5）在易受机械损伤的地方，地面以下0.3m 至地面以上1.7m的一段引下线应加竹管、 角钢或钢管保护。采用角钢或钢管保护时 ，应与引下线连接起来，以减小通过雷电 流时的电抗 （6）引下线截面锈蚀 30% 以上者应予以更 换 4. 防雷接地装置接地装置是防雷装置的重要组成部分 接地装置向大地泄放雷电流，限制防雷装置 对地电压不致过高 除独立避雷针外，在接地电阻满足要求的前 提下，防雷接地装置可以和其他接地装置 共用 (1) 防雷接地装置材料防雷接地装置所用材料应大于一般接地装置 的材料 防雷接地装置应作热稳定校验 (2) 防雷接地电阻一般指冲击接地电阻，接地电阻值视防雷种 类和建筑物类别而定 独立避雷针的冲击接地电阻一般不应大于 10Ω；对于不太重要的第三类建筑物可放 宽至30Ω。防感应雷装置的工频接地电阻 不应大于10Ω。防雷电侵入波的接地电阻 ，冲击接地电阻不应大于5～30Ω，其中， 阀型避雷器的接地电阻不应大于5～10Ω (3) 跨步电压的抑制为了防止跨步电压伤人，防直击雷接地装置 距建筑物和构筑物出入口和人行横道的距 离不应小于3m 当小于3m时，应采取下列措施之一： ①水平接地体局部深埋1m以上 ②水平接地体局部包以绝缘物(例如，包以 厚50～8Ocm的沥青层 ) ③铺设宽度超出接地体2m、厚50～8Ocm的 沥青路面 ④埋设帽檐式或其他型式的均压条 二、防雷技术应当根据建筑物和构筑物、电力设备以及其 他保护对象的类别和特征，分别对直击雷 、雷电感应、雷电侵入波等采取适当的防 雷措施 1. 直击雷防护(1) 应用范围 ①第一类防雷建筑物、第二类防雷建筑物 和第三类防雷建筑物的易受雷击部位应采 取防直击雷的措施 ② 可能遭受雷击，且一旦遭受雷击后果比 较严重的设施或堆料(露天油罐、露天储气 罐等)也应采取防直击雷的措施 ③ 高压架空电力线路、发电厂和变电站等也 应采取防直击雷的措施 (2) 基本措施装设避雷针、避雷线、避雷网、避雷带是直 击雷防护的主要措施 在设计、使用中应注意： ① 避雷针分独立避雷针和附设避雷针。独 立避雷针是离开建筑物单独装设的,其接地 装置应当单设，接地电阻一般不应超过 10Ω，严禁在装有避雷针的构筑物上架设 通信线、广播线或低压线。独立避雷针不 应设在人经常通行的地方 ② 附设避雷针是装设在建筑物或构筑物屋面 上的避雷针。如系多支附设避雷针，相互 之间应连接起来，有其他接闪器者(包括屋 面钢筋和金属屋面)也应相互连接起来，并 与建筑物或构筑物的金属结构连接起来。 其接地装置可以与其他接地装置共用，其 接地电阻不宜超过 1～2Ω ③ 露天装设的有爆炸危险的金属储罐和工艺 装置，当其壁厚不小于4mm时，一般不再装 设接闪器，但必须接地。接地点不应少于 两处，其间距离不应大于30m，冲击接地电 阻不应大于30Ω ④ 35kV以下的线路，一般不沿全线架设避雷 线；35kV以上的线路，一般沿全线架设避 雷线。在多雷地区，110kV以上的线路，宜 架设双避雷线；220kV以上的线路， 应架 设双避雷线 ⑤ 35kV及以下的高压变配电装置宜采用独立 避雷针或避雷线 ⑥ 利用山势装设的远离被保护物的避雷针或 避雷线，不得作为被保护物的主要直击雷 防护措施 2. 感应雷防护在建筑物和构筑物中，应主要考虑由二次放 电引起爆炸和火灾的危险。无火灾和爆炸 危险的建筑物及构筑物一般不考虑雷电感 应的防护 防感应雷的措施主要是将建筑物或构筑物上 的金属体以及其保护范围内的金属体可靠 接地。可单设接地装置，接地电阻不大于 10Ω，也可与电气设备接地装置共用 3. 雷电侵入波防护属于雷电冲击波造成的雷害事故很多。在低 压系统，这种事故占总雷害事故的70%以上 防雷电波的侵入，对于电力线路及变配电装 置主要采用避雷器和避雷线保护；对于各 类建筑物则主要采用相应部位接地的措施 ，低压线路有时也采用避雷器 接在被保护设备引入端，上端接带电部分、下端接 地。 正常时，避雷器内部间隙保持绝缘，过电压时间隙 放电接地，截断冲击波，使引入被保护设备的电 压为避雷器“残压”，雷电过后，避雷器恢复绝 缘状态过电压 线路 被保护 设备避雷器接 地 (1)变配电装置的防护。 1OKV 变配电站防雷 保护接线 FS、FZ为阀型避雷器，L为电抗器 对于3～10kV配电所(无变压器)，可仅在进线 上装设阀型避雷器或管型避雷器 (2) 建筑物的防护雷击低压线路时，雷电侵入波将沿低压线、 架空金属管道进入户内 ①第一类防雷建筑物全长宜采用直接埋地 电缆供电，入户端应将电缆的金属外皮接 道防雷接地装置上；爆炸危险较大或年平 均雷暴日30d/a以上的地区，第二类防雷建 筑物应采用长度不小于50m的金属铠装直接 埋地电缆供电 ②除年平均雷暴日不超过30d/a、低压线不高 于周围建筑物、线路接地点距入户处不超 过50m、土壤电阻率低于200Ω/m且采用钢 筋混凝土杆及铁横担几种情况外 ， 0.23/0.4kV 低压架空线路接户线的绝缘子 铁脚均应接地，冲击接地电阻不宜超过 30Ω ③户外天线的馈线临近避雷针或避雷针引下 线时， 馈线应穿金属管线或采用屏蔽线， 并将金属管或屏蔽接地 4．电离防雷装置电离防雷装置是一种新技术，由顶部的电离 装置、地下的地电流收集装置及其中间的 连接线组成 电离防雷装置与传统避雷针的防雷原理完全 不同，它不是通过控制雷击点来防止雷击 事故，而是利用雷云的感应作用，或采取 专门的措施，在电离装置附近形成强电场 ，使空气电离，如采用放射性元素使空气 电离，以产生向雷云移动的离子流，使雷 云所带电荷得以缓慢中和，从而保持空间 电场强度不超过空气的击穿程度，消除落 雷条件，抑制雷击发生 电离防雷装置的高度不应低于被保护物高度 ，并应保持在30m以上 感应式电离装置可以制成不同的形状(如圆盘 形、圆锥形)，但都必须有多个放电尖端。 其有针部分半径愈大，则消雷效果愈好， 但该半径与电离防雷装置高度的比值不宜 超过0.15。地电流收集装置应采用水平延 伸式，以利于收集地电流。雷云电量一般 不超过数库仑，电离防雷装置工作时，连 接线只通过毫安级的小电流，所以导线只 需满足机械强度的要求即可 三、其它1．工业建、构筑物防雷措施要求 防直接 防感应 防雷波 冲击接 引下线 接闪器 地电阻 雷 雷 侵入 间距m 网格m 等级 Ω 第一级 要 要 要 10第二级要要要10第三级要不要要30≤12（ 至少2 根） ≤18（ 至少2 根） ≤25（ 至少2 根）5×5或 4×610×10 或 12×8 20×20 或 24×16 2．常见化工设备防雷措施（1）露天装设的有爆炸危险的金属封闭气罐 和工艺装置的防雷 当这些设施的壁厚大于4mm时，一般不装接闪 器。但应接地且接地不应少于两处，两接 地点距离不宜大于30m 冲击接地电阻要求不大于30欧，其放散管和 呼吸阀宜在管口或其附近装设避雷针，高 出管顶不应小于3m，管口上方1m应在保护 范围内 （2）露天罐的防雷 ① 易燃液体，闪点低于或等于环境温度的 开式储罐和建筑物，正常时有挥发性气体 产生，应设独立避雷针 其保护范围按开敞面向外水平距离20m，高3m 进行计算。对露天注送站，保护范围按注 送口以外20m的空间计算。独立避雷针距开 敞面不小于23m，冲击接地电阻不大于10欧 ② 带有呼吸阀的易燃液体储罐，罐顶钢板 厚不小于4mm时，可在罐顶直接安装避雷针 ，但与呼吸阀的水平距离不得小于3m。保 护范围高出呼吸阀不得小于2m，冲击电阻 不大于10欧，罐上接地点不应少于两处， 两接地点间距不宜大于24m ③ 可燃液体储罐，当壁厚不小于4mm时，不 装避雷针，只要将其接地即可，接地电阻 不大于30欧 ④ 浮顶罐、球形液化气储罐，当其壁厚大 于4mm时只作接地，浮顶与罐体应用25mm2 铜线或铜丝可靠连接 ⑤ 埋地式储罐，覆土在0.5m以上者可不考 虑防雷措施。但如有呼吸阀引出地面者， 呼吸阀处应作局部防雷处理 ⑥ 户外输送可燃气体、易燃或可燃液体的 管道，可在管道的始端、终端、分支处、 转角处及直线部分每隔100m处作接地，每 处接地电阻不应大于30欧 上述管道与有爆炸危险厂房平行敷设而间距 小于10m时 ，在接近厂房的一段，其两端 及每隔30～40m应作接地，其接地电阻不应 大于20欧 接地引下线利用金属支架，若是活支架，在 管道与支持物之间必须增加跨接线；若是 非金属支架，必须另作引下线 接地装置可利用电气设备保护接地装置。接 地电阻应不大于30欧 石油与石油设施雷电安全石油设备应采用防雷接地。防雷接 地、防静电接地和电气设备接地宜 共用同一接地装置 1金属油罐当贮存易燃、可燃油品的油罐，其顶板厚度 小于4mm时，应装设防直击雷设备，如避雷 针或半导体消雷器等 当贮存易燃、可燃油品的油罐，其顶板厚度 大于、等于4mm时，可不装设防直击雷设备 。但在多雷区，当油罐顶板厚度大于、等 于4mm时，仍可装设防直击雷设备 注：多雷区通常指年雷暴日大于40天的地区 金属油罐必须作环型防雷接地，其接地点不 应少于两处，其间弧形距离不应大于30m。 接地体距罐壁的距离应大于3m，当罐顶装 有避雷针或利用罐体作接闪器时，每一接 地点的冲击接地电阻不应大于10Ω 浮顶金属油罐可不装设防直击雷设备，但必 须用两根截面不小于25mm?2的软铜绞线将 浮船与罐体作电气连接。其连接点不应小 于两处，连接点沿油罐周长的间距不应大 于30m。浮顶油罐的密封结构，宜采用耐油 导静电材料制品 ? 金属油罐的阻火器、呼吸阀、量油孔、人 孔、透光孔等金属附件必须保持等电位连 接 2 汽车槽车和铁路槽车汽车槽车和铁路槽车在装运易燃、可燃油器 时宜装阻火器 铁路装卸油品设备(包括钢轨、管路、鹤管、 栈桥等)应作电气连接并接地，冲击接地电 阻应不大于10Ω 3金属油船和油驳金属油船和油驳的金属桅杆或其它凸出物可 作接闪器。如船体的结构是木质的或其它 绝缘材料的，则必须把桅杆或其它凸出的 金属物与水线以下的铜板连接 无线电天线应装避雷器 雷暴时应中止装卸油品，并关闭贮器开口 4 管路输油管路可用其自身作接闪器，其法兰、阀 门的连接处，应设金属跨接线。当法兰用5 根以上螺栓连接时，法兰可不用金属线跨 接，但必须构成电气通路 管路系统的所有金属件，包括护套的金属包 覆层必须接地。管路两端和每隔200-300m 处，以及分支处、拐弯处均应有一处接地 ，接地点宜设在管墩处，其冲击接地电阻 不得大于10Ω 可燃性气体放空管路必须装设避雷针，避雷 针的保护范围应高管口不小于2m，避雷针 距管口的水平距离不得小于3m 4. 人身防雷雷电活动时，由于雷云直接对人体放电，产生对地 电压或二次反击放电，都可能对人体造成电击。 应注意人身防雷 ① 雷暴时，非工作必须，应尽量减少在户外或野外 逗留；在户外或野外最好穿塑料等不浸水的雨衣 。如有条件，可进入有宽大金属构架或有防雷设 施的建筑物、汽车或船只；如依靠建筑屏蔽的街 道或高大树术屏蔽的街道躲避，要注意离开墙壁 或树干8m以外 ②雷暴时，应尽量离开小山、小丘、隆起的 小道，离开海滨、湖滨、河边、池塘旁， 避开铁丝网、金属晒衣绳以及旗杆、烟囱 、宝塔、孤独的树木附近，还应尽量离开 没有防雷保护的小建筑物或其他设施 (3)雷电活动时，在户内应注意雷电侵入波的 危险，应离开照明线、动力线、电话线、 广播线、收音机电源线、收音机和电视机 天线，以及与其相连的各种设备，以防止 这些线路或设备对人体的二次放电。据统 计，户内70％以上的人体二次放电事故发 生在相距1 m以内的场合，相距1.5 m以上 的尚未发现死亡事故。在发生雷暴时，人 体最好离开可能传来雷电侵入波的线路和 设备1.5m以上 ④雷雨天气，还应注意关闭门窗，以防止球 雷进入户内造成危害 雷电活动时，仅仅拉开开关防止雷击是不起 作用的，还应注意关闭门窗，防止球形雷 进入室内造成危害 (4)防雷装置在接受雷击时，雷电流通过会产 生很高电位，可引起人身伤亡事故。为防 止反击发生，应使防雷装置与建筑物金属 导体间的绝缘介质网络电压大于反击电压 ，并划出一定的危险区，人员不得接近 (5)当雷电流经地面雷击点的接地体流入周围 土壤时，会在它周围形成很高的电位，如 有人站在接地体附近，就会受到雷电流所 造成的跨步电压的危害 (6)当雷电流经引下线接地装置时，由于引下 线本身和接地装置都有阻抗，因而会产生 较高的电压降，这时人如接触，就会受接 触电压危害，均应引起人们注意 (7)为了防止跨步电压伤人，防直击雷接地装 置距建筑物、构筑物出入口和人行道的距 离不应少于3m。当小于3m时，应采取接地 体局部深埋、隔以沥青绝缘层、敷设地下 均压条等安全措施 七、防雷装置的检查建立必要的维护保养制度，进行定期和特殊 情况下的检查。 (1)对于重要设施，应在每年雷雨季以前做定 期检查，对于一般性设施，应每二、三年 在雷雨季以前做定期检查，如有特殊情况 ，还要做临时性的检查 (2)检查是否由于维修建筑物或建筑物本身变 形，使防雷装置的保护情况发生变化 (3)检查各处明装导体有无因锈蚀或机械损伤 而折断的情况。如发现锈蚀在30％以上必 须及时更换 (4)检查接闪器有无因遭受雷击后而发生熔化 或折断，避雷器瓷套有无裂纹、碰伤的情 况，并应定期进行预防性试验 (5)检查接地线在距地面2m至地下0.3m处一般 保护处理有无被破坏的情况 (6)检查接地装置周围的土壤有无沉陷现象 (7)测量全部接地装置的接地电阻，如发现接 地电阻有很大变化时，应对接地系统进行 全面检查。必要时可补打接地极 (8)检查有无因施工挖土、敷设其它管道或种 植树木而挖断接地装置的情况 51预防雷电危害的管理措施制度 各单位技术部门应制定防雷电危害的具体 措施。建立设备防雷活动档案 2 教育 负责管理工作的人员必须掌握雷电知识 3 应急 当发现雷电可能酿成雷电事故时，应及时 采取有效措施，并上报主管领导 4预检 每年雷雨季节之前，必须检查、维修防雷 电设备和拉地。检查的主要项目如： a) 防雷设备的外观形貌、连接程度，如发 现断裂、损坏、松动应及时修复 b) 用仪器检测防雷设备冲击接地电阻值， 如发现不符合要求，应及时修复 c) 清洗堵塞的阻火芯，更换变形或腐蚀的 阻火芯，并应保证密封处不漏气 谢 谢 ！ |
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