安全生产技术第二章第四节 雷击和静电防护技术

注册安全工程师，安全生产技术，雷击和静电防护技术，如直击雷：一次雷击的全部放电时间一般不超过500ms，感应雷：分为静电感应和电磁感应。

第四节 雷击和静电防护技术

• 一、雷电防护技术
  • 1.雷电分类
    • （1）直击雷：一次雷击的全部放电时间一般不超过500ms。
    • （2）感应雷：分为静电感应和电磁感应。
    • （3）球雷：球雷是一团处在特殊状态下的带电气体。在雷雨季节，球雷可能从门、窗、烟囱等通道侵入室内。
  • 2.雷电危害
    • （1）火灾和爆炸
    • （2）触电
    • （3）设备和设施毁坏
    • （4）大规模停电。
  • 3.防雷建筑分类
    • （1）第一类防雷建筑：
      • ①制造、使用或储存火炸药及其制品，遇电火会引起爆炸、爆轰，从而造成巨大破坏或人身伤亡的建筑物；如电石库、乙炔制造场所。
      • ②具有0区、20区爆炸危险场所的建筑物；
      • ③具有1区、21区爆炸危险场所，且因电火花引起爆炸会造成巨大破坏和人身伤亡的建筑物。
    • （2）第二类防雷建筑：
      • ①国家级重点文物保护的建筑物；
      • ②国家级的会堂、办公楼、档案馆，大型展览馆，大型机场航站楼，大型火车站，大型港口客运站，大型旅游建筑，国宾馆，大型城市的重要动力设施；
      • ③国家级计算中心、国际通讯枢纽；
      • ④国际特级和甲级大型体育馆；
      • ⑤制造、使用或储存火炸药及其制品，但电火花不易引起爆炸，或不致造成巨大破坏和人身伤亡的建筑物；
      • ⑥具有1区、21区爆炸危险场所，但电火花引起爆炸或不会造成巨大破坏和人身伤亡的建筑物；具有2区、22区爆炸危险场所的建筑物；
      • ⑦有爆炸危险的露天气罐和油罐；
    • （3）第三类防雷建筑：①省级重点文物保护的建筑物和省级档案馆
  • 4.防雷装置分类
    • 1）介绍
      • (1) 经常采用的防雷装置: 避雷针、避雷线、避雷网、避雷带
      • (2) 外部防雷装置：接闪器、引下线和接地装置。
      • (3) 内部防雷装置：防雷等电位连接及防雷间距
    • 2）接闪器
      • 1.接闪杆（避雷针）（独立的）（一类防雷建筑）
      • 2.接闪带（避雷带）（楼顶外廓有）
      • 3.接闪线（避雷线）
      • 4.接闪网（避雷网）（楼房房顶都有）
      • 接闪器是利用其高出被保护物的地位，把雷电引向自身，起到拦截闪击的作用，通过引下线和接地装置把雷电流泄入大地。
      • 避雷针（接闪杆）、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。
      • 滚球半径：
        • 第一类防雷建筑：30M
        • 第二类防雷建筑： 45M
        • 第三类防雷建筑：60M
      • 接闪器焊接处应涂防腐漆，截面锈蚀30%以上者应予以更换。
    • 3）避雷器和电涌保护器
      • 1）概念：
        • （1）避雷器：装设在被保护设施的引入端。正常时处在不通的状态；出现雷击过电压时，击穿放电，切断过电压，发挥保护作用；过电压终止后，迅速恢复不通状态，恢复正常工作。
        • （2）电涌保护器：无论哪种电涌保护器，无冲击波时都表现为高阻抗，冲击到来时急剧转变为低阻抗。电涌保护器就是低压阀型避雷器。阀型避雷器类似一个阀门，对于雷电流，阀门打开，让雷电流泄入地下；对于工频电流，阀门关闭，迅速切断。
    • 4）引下线：引下线截面锈蚀30%以上者应予以更换。
    • 5）防雷接地装置
      • ①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。
      • 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。
      • ③独立避雷针的冲击接地电阻一般不应大于10Ω；附设接闪器每引下线的冲击接地电阻一般也不应大于10Ω，但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。防雷电冲击波的接地电阻，视其类别和防雷级别，冲击接地电阻不应大于30Ω。其中，阀型避雷器的接地电阻一般不应大于5Ω。
  • 5.防雷技术
    • 1、直击雷防护
      • 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。
      • 第一类防雷建筑物的直击雷防护，要求装设独立接闪杆、架空接闪线或网
      • 独立避雷针是离开建筑物单独装设的。一般情况下，其接地装置应当单设。
    • 2、二次放电防护
      • 1.为了防止二次放电，不论是空气中或地下，都必须保证接闪器、引下线、接地装置与邻近导体之间有足够的安全距离。
      • 2.第一类防雷建筑物防止二次放电的最小距离不得小于3m，
      • 3.第二类防雷建筑物防止二次放电的最小距离不得小于2m。
      • 4.不能满足间距要求时应予跨接，即进行等电位连接。
    • 3、感应雷防护
      • 1）第一类防雷建筑物和具有爆炸危险的第二类防雷建筑物均应采取防闪电感应的防护措施。
      • 2）电力系统中应采取雷电感应防护措施;
      • 3）闪电感应防护措施
        • ①等电位连接
        • ②相邻金属管道跨接
    • 4、人身防雷
      • 1.雷暴时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
      • 2.雷暴时，应尽量离开小山、小丘、隆起的小道，应尽量离开海滨、湖滨、河边、池塘旁，应尽量避开电力设施、铁丝网、铁栅栏、金属晒衣绳、旗杆、电线杆、烟囱、宝塔、孤独的树木、铁轨附近，应尽量离开没有防雷保护的小建筑物或其他设施。
      • 3.在户外避雨时，要注意离开墙壁或树干8m以外。
      • 4.雷暴时，在户内应注意防止雷电冲击波的危险，应离开照明线、动力线、电话线、广播线、收音机和电视机电源线、收音机和电视机天线，以及与其相连的各种金属设备，以防止这些线路或设备对人体二次放电。
      • 5.雷暴时人体最好离开可能传来雷电冲击波的线路和设备1.5m以上
      • 6.雷雨天气，还应注意关闭门窗，以防止球雷进入室内造成危害。
• 二、静电防护技术
  • （一）静电产生、影响与特点
    • 1.接触--分离起电
      • 1.两种物体紧密接触，界面两侧会出现大小相等、极性相反的两层电荷这两层电荷称为双电层，其间的电位差称为接触电位差。
      • 2.根据双电层和接触电位差的理论，可以推知两种物质紧密接触再分离时，即可能产生静电。
    • 2.感应起电
    • 3.液体静电
      • 1.液体在流动、过滤、搅拌、喷雾、喷射、飞溅、冲刷、灌注、剧烈晃动等过程中会产生静电。
      • 2.由于静电荷的产生速度高于静电荷的泄漏速度，从而积聚静电荷，可能产生十分危险的静电。
    • 4.静电的影响因素
      • （1）材质和杂质的影响：杂质有增强静电的趋势；电阻率很高的材料才容易产生和积累静电。
      • （2）工艺设备和工艺参数的影响
      • ①接触面积越大，双电层正、负电荷越多，产生的静电越多。接触压力越大或摩擦越强烈，产生静电越多。
      • ②设备的几何形状也对静电有影响。例如，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。
      • ③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。
      • （3）环境条件的影响
      • ①湿度对静电泄漏的影响很大。随着湿度增加，加速静电泄漏。导电性材料接地在很多情况下能加强静电的泄放，减少静电的积累。
  • （二）静电危害与防治
    • 工艺过程中产生的静电可能引起爆炸和火灾，也可能给人以电击，还可能妨碍生产。其中，爆炸或火灾是最大的危害和危险。爆炸和火灾/静电电击/妨碍生产。
  • （三）静电防护措施
    • 1.环境危险程度的控制
      • 1）取代易燃介质：三氯乙烯、四氯化碳代替汽油、煤油等。
      • 2）降低爆炸性气体、蒸气混合物的浓度：机械通风
      • 3）减少氧化剂含量：充填不活泼气体
    • 2.工艺控制
      • 1）材料选用：生产设备与生产物料材料相同。
      • 2）限制物料运动速度
      • 3）加大静电消散过程：在输送工艺过程中，在管道的末端加装一个直径较大的缓和器。可大大降低液体在管道内积累的静电。
    • 3.静电接地
      • 接地的主要作用是消除导体上的静电。
      • 金属导体应直接接地。
    • 4.增湿 : 为防止大量带电，相对湿度应控制在50%以上，增湿的方法不宜用于消除高温绝缘体上的静电。
    • 5.抗静电添加剂 : 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以加速静电的泄漏，消除静电的危险。
    • 6.静电中和器 : 静电消除器主要用来消除非导体上的静电。