第四节雷击和静电防护技术

一、建筑物防雷的分类

根据建筑物的重要性、生产性质及雷击后果的严重性以及雷击可能性等因素综合考虑进行分类为：

（1）第一类防雷建筑物

制造、使用、贮存炸药、火药等危险物质的建筑物，遇电火花会引起爆炸。例如：火药制造车间、乙炔站、电石库、汽油提炼车间等。

（易引起较大人员伤亡）（能爆炸）

（2）第二类防雷建筑物

对政治、经济具有重要意义的建筑物或电火花不易引起制造、存放爆炸危险物质的建筑物。

（国家级的，但不易引起较大人员伤亡）（国字头、可能爆炸、省部级有雷击次数0.05次/a）

（3）第三类防雷建筑物

第一、第二类以外的建筑物。

第一类防雷建筑物

具有0区或20区爆炸危险环境的建筑物；

具有1区或21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的建筑物。

第二类防雷建筑物

具有2区或22区爆炸危险环境的建筑物；

具有1区或21区爆炸危险环境的建筑物；因电火花不易引起爆炸不致造成巨大破坏和人身伤亡的建筑物。

例1：建筑物防雷分类是按照建筑物的重要性、生产性质、遭受雷击的可能性和后果的严重性进行的。在建筑物防雷类别的划分中，电石库应划为第（）类防雷建筑物。

A．一B．二C．三D．四

二、防雷技术分类及防雷装置

1、防雷技术分类

防雷主要分为外部防雷和内部防雷以及防雷击电磁脉冲

1）外部防雷。即针对防直击雷的防护。不包括防止外部防雷装置受到直接雷击时向其他物的反击。

2）内部防雷。包括雷电感应、防反击、雷击电涌侵入和防生命危险。

（电火花）（跨步电压、接触电压）（顺架空线等）

3）防雷击电磁脉冲。是对建筑物内电气系统和电子系统防雷电流引发的电磁效应，包含防经导体传导的闪电电涌和防辐射脉冲电磁场效应。

2.防雷装置

建筑物防雷装置是指用于对建筑物进行雷电防护的整套装

置，由外部防雷装置和内部防雷装置组成。

（1）外部防雷装置。

1）装置构成：指用于防直击雷的防雷装置，由接闪器、引下线和接地装置组成。

2)接闪器：包括接闪杆（避雷针）、接闪带（避雷带）、接闪线（避雷线）、接闪网（避雷网）以及金属屋面、金属构件等均为常用的接闪器。

原理：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，保护被保护物免受雷击。

接闪器的保护范围按滚球法确定。一类为30m、二类为45m、三类为60m。

接闪器：（接雷电流）

接闪杆(以前称为避雷针）（独立的）（一类防雷建筑）

接闪带（以前称为避雷带）（楼顶外廓有）

接闪线（以前称为避雷线）（像晾衣绳）

接闪网（以前称为避雷网)（楼房房顶都有）

3）引下线：是连接接闪器与接地装置的圆钢或扁钢等金属导体，用于将雷电流从接闪器传导至接地装置。引下线应满足机械强度、耐腐蚀和热稳定的要求。防直击雷的专设引下线距建筑物出入口或人行道边沿不宜小于3m。

4）接地装置：是接地体和接地线的总和。用于传导雷电流并将其流散入大地。P99

除独立接闪杆外，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。

防雷接地电阻通常指冲击接地电阻，一般不等于工频接地电阻，一般小于工频接地电阻。

独立接闪杆的冲击接地电阻不大于10Ω；

为了防止跨步电压伤人，防直击雷的人工接地体距建筑物出入口、人行道3m以上。

（2）内部防雷装置。由屏蔽导体、等电位连接件和电涌保护器等组成。

对于变配电设备，常采用避雷器作为防止雷电波侵入的装置。

注：内部防雷主要防闪电感应和雷电波侵入。

★相邻金属间之间有电火花

1）屏蔽导体（防雷电波）

2）等电位连接件（防闪电感应）

3）电涌保护器（防雷电波）（电涌过电压）

4）避雷器（防雷电波）（电涌过电压）

●屏蔽导体

通常指电阻率小的良导体材料，由屏蔽导体可构成屏蔽层，当空间干扰电磁波入射到屏蔽层金属体表面时，会产生反射和吸收，电磁能量被衰减，从而起到屏蔽作用。 　　建筑物的钢筋及金属构件；电气设备及电子装置金属外壳；电气及信号线路的外设金属管、线槽、外皮、网、膜等。

●等电位连接件（等电位连接带/导体）

包括等电位连接带、等电位连接导体等。利用其可将分开的装置、诸导电物体连接起来以减小雷电流在它们之间产生的电位差。 　　　

●电涌保护器（SPD）

　指用于限制瞬态过电压和分泄电涌电流的器件。

其作用是把窜入电力线、信号传输线的瞬态过电压限制在设备或系统所能承受的电压范围内，或将强大的雷电流泄流入地，防止设备或系统遭受闪电电涌冲击而损坏。

4）避雷器

避雷器是用来防护雷电产生的过电压沿线路侵入变配电所或建筑物内，以免危及被保护电气设备的绝缘。

按其结构，避雷器主要分为阀型避雷器和氧化锌避雷器等。

阀型避雷器上端接在架空线路上，下端接地。正常时，避雷器对地保持绝缘状态；当雷电

冲击波到来时，避雷器被击穿，将雷电引入大地冲击波过去后，避雷器自动恢复绝缘状态。

氧化锌避雷器利用了氧化铸阀片理想的非线性伏安特性，即在正常工频电压下呈高电阻特

性，而在大电流时呈低电阻特性，限制了避雷器上的电压。其具有无间隙、无续流、残压低等优点，被广泛使用。

其实原理很简单，也就是绝缘是相对的概念。

注：作用和浪涌防护器相似，一个用在末端，一个用在电源侧

例2：有一种防雷装置，当雷电冲击波到来时，该装置被击穿，将雷电流引入大地，而在雷电冲击波过去后，该装置自动恢复绝缘状态，这种装置是（）。

A．接闪器B．接地装置C．避雷针D．避雷器

三、防雷措施

根据不同雷电种类，各类防雷建筑物所应采取的主要防雷措施要求如下。

（1）直击雷防护

（2）闪电感应防护

（3）闪电电涌侵入防护

（4）人身防雷

各类防雷建筑物均应设置防直击雷的外部防雷装置，防闪电电涌侵入的措施，设内部防雷装置，防雷等电位连接，与外部防雷装置之间的间隔距离。

（1）直击雷防护

1）第一类、第二类和第三类防雷建筑物，高压架空电力线路、变电站等应采取防直击雷的措施。

（即各类防雷建筑均应设置防直击雷的外部防雷装置）。

2）高压架空电力线路、变电站等也应采取防直击雷的措施。

3）独立接闪杆是离开建筑物单独装设的，接地装置应当单设。

4）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。

5）第二类和第三类防雷建筑物的直击雷防护措施，宜采用装设在建筑物上的接闪网、接闪带或接闪杆，或由其混合组成的接闪器。

（2）闪电感应防护

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。闪电感应的防护主要有静电感应防护和电磁感应防护两方面。

静电感应防护：为了防止静电感应产生的过电压，应将建筑物内的设备、管道、构架、钢屋架、钢窗、电缆金属外皮等较大金属物和突出屋面的放散管、风管等金属物，均应与防闪电感应的接地装置相连。

（即各类金属均应与防闪电感应的接地装置相连。可共用。）

电磁感应防护：

（1）平行敷设的管道、构架和电缆金属外皮等长金属物，其净距小于l00mm时，应采用金属线跨接，跨接点之间的距离不应超过30m；

（2）交叉净距小于mm时，其交叉处也应跨接。

（即平行的长金属物，净距小于mm时应采用金属线跨接。可共用。）

（3）闪电电涌侵入防护

1）在第一、二、三类防雷建筑物（各类防雷建筑物）均应采取防闪电电涌侵入的防护措施。

2）室外低压配电线路宜全线采用电缆直接埋地敷设，在入户处应将电缆的金属外皮、钢管接到等电位连接带或防闪电感应的接地装置上，在入户处的总配电箱内装设电涌保护器（避雷器）。

3）不得将架空线路直接引入屋内，允许从架空线上换接

一段有金属铠装（埋地部分的金属铠装要直接与周围土壤接触）的电缆或护套电缆穿钢管直接埋地引入。

注：在低压系统，闪电电涌侵入事故占总雷害事故的70%以上。

例3：针对直击雷、电磁感应雷、静电感应雷，雷电行进波（冲击波）所带来的危害方式，人们设计了多种防雷装置。下列防雷装置中，用于直击雷防护的是（）。

A．阀型避雷器

B．易击穿间隙

C．电涌保护器

D．避雷针（接闪杆）

（4）人身防雷

①室外人身防雷：为了防直击雷伤人，应减少在户外活动时间。

②为了防止二次放电和跨步电压伤人，远离建筑物的接闪杆及其接地引下线；远离各种天线、电线杆、高塔、烟囱、旗杆、孤独的树木和没有防雷装置的孤立小建筑等。

③雷雨天气室内人身防雷

离开可能传来雷电侵入波的照明线、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1.5m以上，尽量暂时不用电器，最好拔掉电源插头。

不要靠近室内的金属管线，以防止对人体的二次放电。

关好门窗，防止球形雷窜入室内造成危害。

四、静电防护措施

1、环境危险程度的控制

（1）取代易燃介质，用三氯乙烯、四氯化碳、苛性钠代替汽油、煤油作洗涤剂。

（2）降低爆炸性气体、蒸气混合物的浓度，采用机械通风装置及时排出爆炸性危险混合物质。

（3）减少氧化剂含量，充填氮、二氧化碳或其他不活泼的气体，减少爆炸性气体、蒸气或爆炸性粉尘中氧的含量，混合物中氧含量不超过8％时即不会引起燃烧。

2、工艺控制

工艺控制是消除静电危险的重要方法。

（1）材料的选用

在存在摩擦而且容易产生静电的工艺环节，生产设备宜使用与生产物料相同的材料，或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。

(+)玻璃、有机玻璃、尼龙、羊毛、丝绸、赛璐珞、棉织品、纸、金属、

黑橡胶、涤纶、维尼纶、聚苯乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯(-)

（2）限制物料的运动速度

为了限制产生危险的静电，汽车罐车采用顶部装油时，装油鹤管应深入到槽罐的底部mm；油罐装油时，注油管出口应尽可能接近油罐底部。

烃类液体在鹤管内的容许流速按公式VD≤0.8（铁路罐车）、VD≤0.5（汽车罐车）计算。

（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流动时积累的静电。

例如，液体石油产品从精细过滤器出口到储器留有30s的缓和时间。

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。

3、静电接地

接地是防静电危害的最基本措施。

目的：使工艺设备与大地之间构成电气上的泄漏通路，将产生在工艺过程的静电泄漏

于大地，防止静电的积聚。

在静电危险场所，所有属于静电导体的物体必须接地。

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。工厂或车

间的氧气、乙炔等管道必须连成一个整体，并予以接地。

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。（工作过程始终保持接地）

接地电阻≤Ω。

4、增湿

局部环境的相对湿度宜增加至50%以上。

增湿的作用主要是增强静电沿绝缘体表面的泄露。增湿并非对绝缘体都有效果，关键是要看其能否在表面形成水膜,只有当随湿度的增加，表面容易形成水膜的绝缘体如醋酸纤维、纸张、橡胶等，才能有效消除静电。

5、抗静电添加剂

抗静电添加剂是具有良好导电性或较强吸湿性的化学药剂。加入抗静电添加剂之后,材料能降低体积电阻率或表面电阻率。

6、静电中和器

静电中和器是指将气体分子进行电离，产生消除静电所必要的离子（一般为正、负离子对）的机器，也称为静电消除器。

使用静电中和器，让与带电物体上静电荷极性相反的离子去中和带电物体上的静电，以减少物体上的带电量。

7、静电个体防护措施

为了防止人体静电的危害，在气体爆炸危险场所等级属0区及1区作业要求，作业人员应穿防静电工作服，防静电工作鞋、袜，佩戴防静电手套。禁止在静电危险场所穿脱衣物、帽子及类似物，并避免剧烈的身体运动。

例4：一些火灾和爆炸的点火源为静电放点火花，为防止静电放电火花引起爆炸，可根据生产过程中的具体情况采取相应的防静电措施。下列措施中，属于防止静电措施的有（）。

A．控制流速B．保持良好接地C．人体静电防护D．采用静电消散技术E．设法降低厂房或者设备内的湿度

本小节例题参考答案

例题1：A；

例题2：D；

例题3：D；

例题4：ABCD；