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第六章 雷电和静电防护 雷电和静电有许多相似之处，但也存在很大的差异。 6.1 雷电安全 雷电是一种自然现象，雷击是一种自然灾害。雷击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。 6.1.1 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。 2、 感应雷 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。 （1）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。它将产生很高的电位。 6.1.1 雷电的种类 （2）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。 雷电感应引起的电磁能量若不及时泄入地下，可能产生放电火花，引起火灾、爆炸或造成触电事故。 6.1.1 雷电的种类 3、 球雷 球雷是雷电放电时形成的发红光、橙光、自光或其他颜色光的火球。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。球雷是一团处在特殊状态下的带电气体。 球雷通常沿地面滚动或在空中飘行，能从门、窗、烟囱等通道侵入室内，造成火灾和爆炸事故。 6.1.1 雷电的种类 4、雷电侵入波 雷电侵入波是由于雷击在架空线路或空中金属管道上产生的冲击电压沿线路或管道向两个方向迅速传播的雷电波。在架空线路传播速度为300 m/μs，在电缆中的传播速度为150 m/μs 。 雷电侵入波造成的事故在雷电事故中占相当大的比重。 6.1.2 雷电参数 1、 雷暴日 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，单位d/a。我国把年平均雷暴日不超过15d/a的地区划为少雷区，超过40d/a划为多雷区。 2、 雷电流幅值 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。 6.1.2 雷电参数 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。做防雷设计时，一般取波头形状为斜角波，时间按2.6μs考虑。雷电流陡度越大，对电气设备造成的危害也越大。 6.1.2 雷电参数 4、雷击冲击过电压 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： 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。 6.1.3 雷电的危害 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。就其破坏因素来看，雷电具有电性质、热性质和机械性质等三方面的破坏作用。 6.1.3 雷电的危害 1、 电性质的破坏作用 (1) 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； (2) 绝缘损坏可引起短路，导致火灾或爆炸事故； (3) 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； 6.1.3 雷电的危害 (4) 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； （5）数十至百千安的雷电流流入地下，可能直导致接触电压电击和跨步电压的触电事故。 6.1.3 雷电的危害 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。 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。这是由于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。 6.1.4 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 凡制造、使用或储存炸药、火药、起爆药、火工品等大量危险物质的建筑物，遇电火花会引起爆炸，从而造成巨大破坏或人身伤亡的建筑物，应划为第一类防雷建筑物。 6.1.4 防雷分类 2、 第二类陈雷建筑物 下列建筑物应划为第二类防雷建筑物： (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、国际机场、大型火车站、国际港口客运站、国宾馆、大型旅游建筑和大型体育场等； (3) 国家级计算中心、通信枢纽，以及对国民经济有重要意义的装有大量电子设备