-雷电的形成与危害.pptx

电工取证电工取证电工取证电工取证济钢安全教育中心济钢安全教育中心特种作业培训特种作业培训内容幻灯片标题内容幻灯片标题1第二章第二章 电流及电磁场对人体的影响电流及电磁场对人体的影响23456第七章：用电设备安全第七章：用电设备安全7891011第八章第八章 电工测量电工测量第一章第一章 电工基础电工基础第三章第三章 变配电装置变配电装置第四章第四章 配电线路配电线路第五章第五章 触电防护触电防护第六章第六章 漏电防护装置漏电防护装置第九章第九章 电气防火与防爆电气防火与防爆第十章第十章 防雷防静电防雷防静电第十一章第十一章 触电急救触电急救第十章第十章 防雷防静电防雷防静电 课程设计课程设计教学对象教学对象特种作业人员时时间间2012年9月30日课课时时4教学课题教学课题第十章第十章 防雷防静电防雷防静电教学目的教学目的及要求及要求清楚雷电及危害，熟悉防雷措施（重点，尤其是计清楚雷电及危害，熟悉防雷措施（重点，尤其是计算），掌握静电危害及防护算），掌握静电危害及防护教学重点教学重点 雷电及危害、防雷措施（重点，尤其是计算）静雷电及危害、防雷措施（重点，尤其是计算）静电危害及防护电危害及防护教学难点教学难点相同相同教学方法教学方法讲授、启发讲授、启发教具教具投影仪投影仪教学步骤教学步骤雷电与危害v一、雷电的形成一、雷电的形成v二、雷电的危害二、雷电的危害前前 言言 雷电是一种强对流天气灾害。被联合国十年雷电是一种强对流天气灾害。被联合国十年减灾委员会列为减灾委员会列为“对人类生活影响最严重十种自对人类生活影响最严重十种自然灾害之一然灾害之一”；被中国电工委员会称为被中国电工委员会称为“电子时电子时代的一大公害代的一大公害”。我国每年因雷电灾害造成人员伤亡为我国每年因雷电灾害造成人员伤亡为3000-3000-50005000人，财产损失为人，财产损失为70-10070-100亿元。亿元。雷电研究和雷灾防护对安全生产和国防安全雷电研究和雷灾防护对安全生产和国防安全都十分重要。都十分重要。一一.雷电的形成雷电的形成雷暴：雷电是积雨云强烈发展阶段产生的闪电雷鸣现象，雷暴：雷电是积雨云强烈发展阶段产生的闪电雷鸣现象，气象上称之为雷暴。气象上称之为雷暴。雷暴发展的三个主要条件：雷暴发展的三个主要条件：1、非常湿润的空气；、非常湿润的空气；(空气的运动产生电荷空气的运动产生电荷)2、潜在的大气不稳定性；、潜在的大气不稳定性；3、靠近地面的空气产生上升运动的激发作用。、靠近地面的空气产生上升运动的激发作用。积雨云的电结构积雨云的电结构 单体雷暴单体雷暴形成阶段（15-20m/s)成熟阶段（20-30m/s)消散阶段淡积云淡积云浓积云浓积云积雨云积雨云雷暴范围：雷暴半径为雷暴半径为1020公里、移动平均速度为公里、移动平均速度为2030公里、雷声可闻（人听）距离为公里、雷声可闻（人听）距离为15公里（更公里（更为准确的可用雷电定位系统）、持续时间，温带弱雷为准确的可用雷电定位系统）、持续时间，温带弱雷暴约暴约1小时，夏天强雷暴约小时，夏天强雷暴约3小时以上小时以上。雷暴特点：时间短促、发生范围广、发生频率高、立体性强、富于时间短促、发生范围广、发生频率高、立体性强、富于神秘性、在任一时刻，全球表面上连续发展着大约神秘性、在任一时刻，全球表面上连续发展着大约1000个雷暴。雷暴主要出现在较低纬度，但两极也能观测到。个雷暴。雷暴主要出现在较低纬度，但两极也能观测到。v形成原因，雷暴形成其实就是闪电的形成。形成原因，雷暴形成其实就是闪电的形成。v闪电可在云内、云间、云地之间产生。闪电可在云内、云间、云地之间产生。雷击过程雷击过程 当天空中有雷雨云的时候，因雷雨云带有大量的电荷，当天空中有雷雨云的时候，因雷雨云带有大量的电荷，由于静电感应的作用，雷雨云下方的地面和地面上的物体由于静电感应的作用，雷雨云下方的地面和地面上的物体都带上了与雷雨云相反的电荷，当雷雨云与地面之间的电都带上了与雷雨云相反的电荷，当雷雨云与地面之间的电压高到一定的时候压高到一定的时候，雷雨云与地面上突出的物体之间就会出雷雨云与地面上突出的物体之间就会出现放电。现放电。单次闪击和多次闪击单次闪击和多次闪击 由一次闪击构成的地闪称为由一次闪击构成的地闪称为单次地闪单次地闪，由一次以上的闪击构成的闪击，由一次以上的闪击构成的闪击称为称为多次闪击多次闪击。通常一次地闪过程多由。通常一次地闪过程多由2424次闪击构成，个别地闪过程次闪击构成，个别地闪过程的闪击数可达的闪击数可达2626次之多。多次地闪的各闪击间隙时间在无连续电流的情次之多。多次地闪的各闪击间隙时间在无连续电流的情况下平均为况下平均为50ms50ms左右，变化范围为左右，变化范围为338 ms338 ms。一次地闪的持续时间平均。一次地闪的持续时间平均为为0.2S0.2S左右，变化范围为左右，变化范围为0.012S0.012S左右。左右。雷电放电具有重复性，雷电放电具有重复性，第一闪击后第一闪击后的各闪击称为随后闪击。的各闪击称为随后闪击。一次雷电平均一次雷电平均包括包括3 3次至次至4 4次放电，通常第一次放电的次放电，通常第一次放电的电流幅值最高，因此第一次放电它对防电流幅值最高，因此第一次放电它对防雷设计至关重要。雷设计至关重要。二、雷电的分类二、雷电的分类 大量的观测事实表明：大地被雷击时，多数是负大量的观测事实表明：大地被雷击时，多数是负电荷从雷雨云向大地放电，称之为电荷从雷雨云向大地放电，称之为负地闪负地闪；少数是；少数是正电荷从雷雨云向大地放电，称之正电荷从雷雨云向大地放电，称之正地闪正地闪。在一块雷雨云发生的多次雷击中，最后一次雷在一块雷雨云发生的多次雷击中，最后一次雷击往往是雷雨云上的正电荷向大地放电。击往往是雷雨云上的正电荷向大地放电。云层是否发生闪电，取决于云层是否发生闪电，取决于云体的电荷量及对地云体的电荷量及对地高度高度或者说是或者说是云地间的电场强度云地间的电场强度。根据闪电出现位置、形状、声音和危害分类根据闪电出现位置、形状、声音和危害分类闪电闪电空间位置空间位置晴天放电晴天放电雷云闪电雷云闪电云内闪电云内闪电云际闪电云际闪电云地闪电云地闪电正地闪正地闪负地闪负地闪闪电的性质闪电的性质线状闪电线状闪电带状闪电带状闪电片状闪电片状闪电链珠状闪电链珠状闪电球状闪电球状闪电闪电闪电形状形状相对建筑物相对建筑物受雷击危害受雷击危害直击雷直击雷侧击雷侧击雷闪电感应闪电感应闪电的声音闪电的声音有声闪电有声闪电无声闪电无声闪电云地闪仅占六分之一云地闪仅占六分之一云内放电云内放电云际放电云际放电云地放电 线状闪电线状闪电球形闪电球形闪电三.描述雷电活动和雷电流特征参数 雷电产生与地理位置、地质条件、季节和气象因素有关。雷电产生与地理位置、地质条件、季节和气象因素有关。夏季是雷电的多发季节，低纬度多于高纬度地区，山区多于平原。夏季是雷电的多发季节，低纬度多于高纬度地区，山区多于平原。在同一地区不同时间发生的雷电强度也不同，各地闪电电流大小和波形差别在同一地区不同时间发生的雷电强度也不同，各地闪电电流大小和波形差别很大。很大。一般平原地区比山地雷电流大，正闪击比负闪击大，第一闪击比随后闪一般平原地区比山地雷电流大，正闪击比负闪击大，第一闪击比随后闪击大。击大。因此因此,雷电活动的时、空分布规律和雷电流的大小，雷电流的波形是描雷电活动的时、空分布规律和雷电流的大小，雷电流的波形是描述雷电流特征的重要参数。述雷电流特征的重要参数。参数主要包括：参数主要包括：雷电小时、雷雷电小时、雷电电日、季、年等日、季、年等时间时间分布规律；分布规律；地面落雷密度等地面落雷密度等空间空间分布规律；分布规律；雷电波形、雷电流强度等雷电波形、雷电流强度等特征特征参数。参数。雷暴日：指该天发生雷暴的日子，即在一天内，只要听到雷声一次或一次以上的就算一个雷暴日，而不论该天雷暴发生的次数和持续时间。表征不同地区雷暴活动的频繁程度。雷暴日的统计通常分月雷暴日、季雷暴日和年雷暴日等。月雷暴日：月雷暴日：是指一个月是雷暴的天数，单是指一个月是雷暴的天数，单位天。它反映的是一月内雷暴活动日的多少；位天。它反映的是一月内雷暴活动日的多少；季雷暴日：季雷暴日：是一个季度内雷暴天数；是一个季度内雷暴天数；年雷暴日：年雷暴日：是一年中的雷暴天数。能可靠是一年中的雷暴天数。能可靠地反映全年雷暴的活动。地反映全年雷暴的活动。但所有雷暴日都不能反映一天中雷暴发生但所有雷暴日都不能反映一天中雷暴发生多少次或雷暴持续时间。多少次或雷暴持续时间。我国各地年平均雷暴日的大小与当地所处的纬度以及距海洋的远近有关。“建筑物电子信息系统防雷技术规范“(GB50343-2012)”中雷暴日划分的标准为：1少雷区：年平均雷暴日在25d及以下的地区；2中雷区：年平均雷暴日大于25d，不超过40d的地区；3多雷区：年平均雷暴日大于40d，不超过90d的地区；4强雷区：年平均雷暴日超过90d的地区。我国一些重要城市的年平均雷暴日我国一些重要城市的年平均雷暴日 地地 名名雷暴日数雷暴日数（d/ad/a）地地 名名雷暴日数雷暴日数（d/ad/a）地地 名名雷暴日数雷暴日数（d/ad/a）地地 名名雷暴日数雷暴日数（d/ad/a）北京市北京市36.336.3苏州市苏州市28.128.1郑州市郑州市21.421.4自贡市自贡市37.637.6天津市天津市29.329.3南通市南通市35.635.6洛阳市洛阳市24.824.8贵阳市贵阳市49.449.4上海市上海市28.428.4徐州市徐州市29.429.4三门峡市三门峡市24.324.3遵义市遵义市53.353.3重庆市重庆市36.036.0杭州市杭州市37.637.6武汉市武汉市34.234.2昆明市昆明市63.463.4石家庄市石家庄市31.231.2宁波市宁波市40.040.0宜昌市宜昌市44.644.6拉萨市拉萨市68.968.9太原市太原市34.534.5温州市温州市51.051.0长沙市长沙市46.646.6西安市西安市15.615.6呼和浩特市呼和浩特市36.136.1合肥市合肥市30.130.1衡阳市衡阳市55.155.1兰州市兰州市23.623.6包头市包头市34.734.7蚌阜市蚌阜市31.431.4广州市广州市76.176.1汉中市汉中市31.431.4沈阳市沈阳市26.926.9安庆市安庆市44.344.3深圳市深圳市73.973.9西宁市西宁市31.731.7大连市大连市19.219.2福州市福州市53.053.0湛江市湛江市94.694.6银川市银川市18.318.3长春市长春市35.235.2厦门市厦门市47.447.4南宁市南宁市84.684.6乌鲁木齐市乌鲁木齐市9.39.3吉林市吉林市40.540.5南昌市南昌市56.456.4柳州市柳州市67.367.3海口市海口市104.3104.3哈尔滨市哈尔滨市27.727.7济南市济南市25.425.4桂林市桂林市78.278.2琼中琼中115.5115.5南京市南京市32.632.6青岛市青岛市20.820.8北海市北海市83.183.1香港香港34.034.0常州市常州市35.735.7烟台市烟台市23.223.2成都市成都市34.034.0台北市台北市27.927.9四、雷电的空间分布参数四、雷电的空间分布参数 地面落雷密度：地面落雷密度：对于雷电放电来说，云与对于雷电放电来说，云与云之间的放电次数多于云对地放电次数，而上云之间的放电次数多于云对地放电次数，而上述雷暴日或雷暴小时对于这一事实没有加以区述雷暴日或雷暴小时对于这一事实没有加以区分。从防雷角度分析，分。从防雷角度分析，地闪发生的频数是确定地闪发生的频数是确定地闪对人类和建筑物的最重要的参数。地闪对人类和建筑物的最重要的参数。雷云对地放电的频繁程度，用地面落雷密雷云对地放电的频繁程度，用地面落雷密度度NgNg来表示。来表示。定义：每个雷电日每平方公里上的平均落定义：每个雷电日每平方公里上的平均落雷次数，又称闪电频数。雷次数，又称闪电频数。设计规范设计规范P59GB20057-2010附录附录A 雷击大地的年平均密度公式简化雷击大地的年平均密度公式简化 Ng=0.1 T d (次/km2 a)式中：式中：T d 年平均雷暴日，年平均雷暴日，根据当地气象台、站资料确定根据当地气象台、站资料确定(d/a)设计规范P59 雷电流具有雷电流具有单极性单极性的脉冲波形，的脉冲波形，大约有大约有80-90%80-90%的雷电流是的雷电流是负极性负极性的，的，常见的负电流波形前沿常见的负电流波形前沿呈拱形呈拱形。雷电流的波形特点：雷电流的波形特点：GB20057-2010附录附录F雷电流雷电流闪电中可能出现的三种雷击闪电中可能出现的三种雷击短时首次雷击后续雷击长时间雷击GB20057-2010附录F 雷电流表 F.0.1-1首次正极性雷击的雷电流参量雷电流参数防雷建筑物类别 一类二类三类I幅值（kA）200150100T1波头时间（s）101010T2半值时间（s）350350350Qs电荷量（C）1007550W/R单位能量（MJ/）105.62.5GB20057-2010附录F 雷电流表 F.0.1-2首次负极性雷击的雷电流参量雷电流参数防雷建筑物类别 一类二类三类I幅值（kA）1007550T1波头时间（s）111T2半值时间（s）200200200平均陡度I/T1(kA/s)1007550GB20057-2010附录F 雷电流表 F.0.1-3首次负极性以后雷击的雷电流参量雷电流参数防雷建筑物类别 一类二类三类I幅值（kA）5037.525T1波头时间（s）0.250.250.25T2半值时间（s）100100100平均陡度I/T1(kA/s)200150100本节复习思考题 一、填空题一、填空题1、国内的科学家关于雷电的形成，并先后提出很多雷电形成的理论和假说，目国内的科学家关于雷电的形成，并先后提出很多雷电形成的理论和假说，目前比较流行的几种理论。前比较流行的几种理论。(1)感应起电学说感应起电学说；(2)破碎起电学破碎起电学；(3)温差起电学说温差起电学说。（热对流云、雷雨云降水、云雾粒子扩散）（热对流云、雷雨云降水、云雾粒子扩散）2、云闪指不与大地和地物接触的闪电，它包括云闪指不与大地和地物接触的闪电，它包括云内闪电云内闪电；云际闪电云际闪电；云空闪电云空闪电三种。三种。3、根据闪电电流极性，地闪可分为、根据闪电电流极性，地闪可分为正地闪正地闪和和负地闪负地闪两类。两类。本节复习思考题 二、判断题二、判断题 1、从雷电监测资料来看，云地间闪电中，负闪电占闪电总数的、从雷电监测资料来看，云地间闪电中，负闪电占闪电总数的95以上；正闪以上；正闪电占闪电总数的电占闪电总数的5以上。以上。()2、一般情况下，雷雨云上部有一个正电荷中心，下部有一个负电荷中心，即云层一般情况下，雷雨云上部有一个正电荷中心，下部有一个负电荷中心，即云层底部一般是带负电荷，因此，云对地的闪电绝大多数是负闪电。底部一般是带负电荷，因此，云对地的闪电绝大多数是负闪电。()3、通常晴天大气电场随高度呈指数衰减的分布特征。大气的电场强度数值由地通常晴天大气电场随高度呈指数衰减的分布特征。大气的电场强度数值由地面向上逐渐减少。面向上逐渐减少。()本节复习思考题 三、选择题三、选择题 1、福建省近、福建省近45年雷电日数统计资料表明：福建省平均初雷日和平均终雷日分年雷电日数统计资料表明：福建省平均初雷日和平均终雷日分别在别在(c)。A、2月下旬和月下旬和9月下旬月下旬 B、2月中旬和月中旬和10月中旬月中旬 C、2月上旬和月上旬和11月上旬月上旬 2、雷电过电压波是持续时间极短的、雷电过电压波是持续时间极短的(C)。A、方波、方波 B、正弦波、正弦波 C、脉冲波、脉冲波 D、谐波、谐波 3、(B)是根本的损害源。是根本的损害源。A、雷电、雷电 B、雷电流、雷电流 C、雷电过电压、雷电过电压 D、雷电高电压、雷电高电压 雷电有什么特点？（1）电压高、电流大、能量释放时间短，因此被坏力相当大。）电压高、电流大、能量释放时间短，因此被坏力相当大。（2）电电流流幅幅值值大大，冲冲击击性性强强。放放电电时时雷雷电电流流的的幅幅值值一一般般为为几几十十千千安安，最最大可达大可达300500kA，甚至更大。，甚至更大。（3）电流上升的速度即陡度大，一般为）电流上升的速度即陡度大，一般为3050kA/s。（4）雷电的冲击电压高，一般为几十到几千）雷电的冲击电压高，一般为几十到几千kV。（5）放电时间短，一般为十几微秒，最大为）放电时间短，一般为十几微秒，最大为500ms。第二节第二节 雷电的危害雷电的危害闪电感应闪电感应雷电危害雷电危害直直击击雷雷静静电电感感应应雷雷电电反反击击雷雷电电脉脉冲冲电电磁磁感感应应冲冲击击波波效效应应热热效效应应机机械械效效应应雷电的危害雷电的危害一一.直击雷的危害与防护直击雷的危害与防护 1 1、雷电流热效应、雷电流热效应的危害的危害 雷云对地放电时，强大的雷电流从雷击点注入被击物体，雷电流幅值高达雷云对地放电时，强大的雷电流从雷击点注入被击物体，雷电流幅值高达数十至数百千安，可在雷击点局部范围内产生高达数十至数百千安，可在雷击点局部范围内产生高达60006000 1000010000 C C，甚至更高，甚至更高的温度，能够使金属熔化，树木、草堆引燃；的温度，能够使金属熔化，树木、草堆引燃；当雷电波侵入建筑物内低压供配电线路时，可以将线路熔断。当雷电波侵入建筑物内低压供配电线路时，可以将线路熔断。雷电流的巨大能量使被击物体燃烧或金属材料熔化的现象都属于典型的雷电流的巨大能量使被击物体燃烧或金属材料熔化的现象都属于典型的雷雷电流热效应的破坏作用，如果防护不当，就会造成灾害。电流热效应的破坏作用，如果防护不当，就会造成灾害。雷击建筑物起火雷击建筑物起火 在在发发生生雷雷击击时时，雷雷电电的的机机械械效效应应所所产产生生的的破破坏作用表现为两种形式：坏作用表现为两种形式：是雷电流流过金属物体时产生的电动力；是雷电流流过金属物体时产生的电动力；是是雷雷电电流流注注入入树树木木或或建建筑筑构构件件时时在在它它们们内内部产生的内压力。部产生的内压力。2 2、雷电流机械效应、雷电流机械效应的危害的危害 电动力危害电动力危害 图图 两根平行导体两根平行导体 之间的电动力作用之间的电动力作用 式中式中 i i1 1 i i1 1两根平行导体上的电流，两根平行导体上的电流，kAkA；dd导体之间的距离，导体之间的距离，m m；FF单位长度导体的电动力，单位长度导体的电动力，kg/mkg/m。图图 引下线的走线方式引下线的走线方式 （a a）正确（）正确（b b）不正确）不正确 图图 载有雷电流的弯曲导体受载有雷电流的弯曲导体受力示意力示意 在在被被击击物物体体内内部部产产生生内内压压力力是是雷雷电电流流机机械械效效应应破破坏坏作作用用的的另另一一种种表表现现形形式式。当当雷雷击击于于树树木木或或建建筑筑构构件件时时，在在它它们们的的内内部部将将瞬瞬时时地地产产生生大大量量热热量量。在在短短时时间间内内热热量量来来不不及及散散发发出出去去，以以致致使使这这些些内内部部的水分被大量蒸发成水蒸气，并迅速膨胀，产生巨大的内压力。的水分被大量蒸发成水蒸气，并迅速膨胀，产生巨大的内压力。这这种种内内压压力力是是一一种种爆爆炸炸力力，能能够够使使被被击击树树木木劈劈裂裂和和使使建建筑筑构构件件崩塌。有关这类现象，国内外均有报道。崩塌。有关这类现象，国内外均有报道。内压力危害内压力危害20052005年年7 7月在江苏扬州市文昌中路月在江苏扬州市文昌中路拍摄的历史上被雷击劈裂的百年古银树照片拍摄的历史上被雷击劈裂的百年古银树照片 在雷云对地放电过程中的回击阶段，放电通道中既有强烈的空气游离在雷云对地放电过程中的回击阶段，放电通道中既有强烈的空气游离又有强烈的异性电荷中和，通道中瞬时温度非常高，这使得通道周围的又有强烈的异性电荷中和，通道中瞬时温度非常高，这使得通道周围的空空气急剧膨胀气急剧膨胀，以，以超声波速度超声波速度向四周扩散，从而形成向四周扩散，从而形成冲击波冲击波。同时，通道外。同时，通道外围附近的冷空气被严重压缩，在冲击波波前到达的地方，空气的密度、气围附近的冷空气被严重压缩，在冲击波波前到达的地方，空气的密度、气压和温度都会突然增大，产生剧烈振动，这种冲击波与爆炸时产生的冲击压和温度都会突然增大，产生剧烈振动，这种冲击波与爆炸时产生的冲击波是类似的，可以使其附近的建筑物、人、畜受到破坏或伤害。波是类似的，可以使其附近的建筑物、人、畜受到破坏或伤害。冲击波向外传播的速度远大于声速，但很快就会衰减，转化为冲击波向外传播的速度远大于声速，但很快就会衰减，转化为声波声波，于是人们就能够听到雷鸣声。冲击波的强度与回击时雷电流的大小有关，于是人们就能够听到雷鸣声。冲击波的强度与回击时雷电流的大小有关，其破坏作用与波阵面气压和环境大气压有关。其破坏作用与波阵面气压和环境大气压有关。3 3、雷电流冲击波效应、雷电流冲击波效应的危害的危害1、闪电静电感应的危害闪电的静电感应与电磁感应作用属于闪电的间接破坏闪电的静电感应与电磁感应作用属于闪电的间接破坏作用。由闪电的静电感应与电磁感应所产生的暂态过电压作用。由闪电的静电感应与电磁感应所产生的暂态过电压比以上所述的直接破坏作用具有更大的危害范围，它能够比以上所述的直接破坏作用具有更大的危害范围，它能够损坏建筑物内的信息系统和电气设备，甚至造成人员伤亡，损坏建筑物内的信息系统和电气设备，甚至造成人员伤亡，因此，在防雷设计中，倍受到关注。因此，在防雷设计中，倍受到关注。在建筑物顶部金属体上静电感应的危害 金属屋顶上的静电感应金属屋顶上的静电感应 当当先先导导发发展展到到附附近近地地面面时时，回回击击过过程程便便开开始始，先先导导通通道道中中携携带带的的负负电电荷荷将将被被地地面面上上的的正正电电荷荷自自上上而而下下地地迅迅速速中中和和，伴伴随随着着负负电电荷荷的的消消失失，金金属属屋屋顶顶上上的的正正电电荷荷将将失失去去束束缚缚，变变为为自自由由电电荷荷，但但由由于于屋屋顶顶金金属属体体与与地地之之间间的的电电荷荷流流散散路路径径上上存存在在着着数数值值可可观观的的电电阻阻，这这些些被被释释放放的正电荷不能以与回击发展同样的速度来消散。的正电荷不能以与回击发展同样的速度来消散。架空线上感应过电压的形成（架空线上感应过电压的形成（a）回击前（）回击前（b）回击后）回击后 在架空线路上静电感应在架空线路上静电感应的危害的危害-+-+-shsh-+-+-+-+-雷云雷云2、闪电电磁感应的危害 雷电流具有很大的雷电流具有很大的幅值和波头上升陡度幅值和波头上升陡度，能在所流过的路径周围产生，能在所流过的路径周围产生很很强的暂态脉冲磁场强的暂态脉冲磁场。根据电磁感应定律，这种快速变化的脉冲磁场交链导体。根据电磁感应定律，这种快速变化的脉冲磁场交链导体回路时，能在回路中感应出回路时，能在回路中感应出电动势电动势，产生，产生过电压和过电流过电压和过电流。在现代建筑物内，通常布置和铺设着各种电源线、信号线和金属管道在现代建筑物内，通常布置和铺设着各种电源线、信号线和金属管道（如供水管、供热管和供气管等），这些线路和管道常常会在建筑物内的不（如供水管、供热管和供气管等），这些线路和管道常常会在建筑物内的不同空间构成导体回路或回环，如图中阴影部分所示。同空间构成导体回路或回环，如图中阴影部分所示。感应回路所端接的电子设备损坏示意图感应回路所端接的电子设备损坏示意图 （a a）金属管形成的回路）金属管形成的回路 （b b）天馈线形成的回路）天馈线形成的回路注：注：当当环环路路不不是是矩矩形形时时，应应转转换换为为相相同同环环路路面面积积的的矩矩形环路。形环路。图图中中的的电电力力线线路路或或信信息息线线路路也也可可以以是是邻邻近近的的两两端端做做了了等等电电位位连连接接的的金属物。金属物。格栅形屏蔽建筑物附近遭雷击时在格栅形屏蔽建筑物附近遭雷击时在LPZ1区内环区内环路的感应电压和电流路的感应电压和电流 UOc/max=0blH1/max/T1（V）式中：式中：0真空的磁导系数，其值等于真空的磁导系数，其值等于4107Vs/（Am）；b环路的宽（环路的宽（m）；）；l环路的长（环路的长（m）；）；H1/maxLPZ1区内最大的磁场强度（区内最大的磁场强度（A/m）；）；T1雷电流的波头时间（雷电流的波头时间（s）。）。若略去导线的电阻（最坏情况），最大短路电流若略去导线的电阻（最坏情况），最大短路电流isc/max可按下式确定：可按下式确定：isc/max=0bLH1/max/L（A）式中式中L环路的自电感（环路的自电感（H）。）。在在LPZ1区区Vs空间内的磁场强度看成是均匀的情况下，上图所示为无屏蔽线路空间内的磁场强度看成是均匀的情况下，上图所示为无屏蔽线路构成的环路，其开路最大感应电压构成的环路，其开路最大感应电压Uoc/max 宜按下式确定：宜按下式确定：阻性耦合：阻性耦合：雷击建筑物雷击建筑物1 1，在接地电阻，在接地电阻R R1 1上产生上产生100kV100kV的电位差。该幅值的电压足以闪的电位差。该幅值的电压足以闪络设备络设备1 1和设备和设备2 2的绝缘距离，这样阻性交叉耦合电涌电流从的绝缘距离，这样阻性交叉耦合电涌电流从PEPE1 1（等电位连接（等电位连接排）通过设备排）通过设备1 1，沿着信号线流到设备，沿着信号线流到设备2 2、PEPE2 2和和R R2 2。该浪涌流的幅值（其峰值可。该浪涌流的幅值（其峰值可达达kAkA）取决于欧姆电阻）取决于欧姆电阻R1R1和和R2R2的相对值。的相对值。R R1 1设备设备2楼楼2信号线信号线楼楼1防雷系统防雷系统雨积云雨积云设备设备1楼楼2防雷系统防雷系统R R2 2 PE2PE1楼楼1设备设备1 在图中，一对信号线连接着两座建筑物内的电子设备，实现这两座建筑物之间的信号通信。这对信号线通过其两端所端接的电子设备输入或输出电路构成一个窄长的回路。当建筑物1（或建筑物2）遭受雷击时，在其防雷装置中流过的雷电流所产生的暂态脉冲磁场将会交链这一窄长回路，在回路中感应出过电压，使电子设备1和2的输入或输出电路受损坏。（a a）信号线之间的回路）信号线之间的回路 通信线路的感应回路通信线路的感应回路感应回路感应回路楼楼1防雷系统防雷系统楼楼2防雷系统防雷系统楼1楼楼2信号线信号线设备设备1设备设备2积雨云积雨云感性耦合：感性耦合：设备设备2楼楼2信号线信号线楼楼2防雷系统防雷系统 PE2楼楼1雨积云雨积云设备设备1PE1感应回路感应回路 （b b）信号线与地之间的回路）信号线与地之间的回路 通信线路的感应回路通信线路的感应回路楼楼1防雷系统防雷系统 雷击大地或接闪器，由于接地极电阻雷击大地或接闪器，由于接地极电阻R Rg g上的电位差，雷电通道或接闪器将升至上的电位差，雷电通道或接闪器将升至很高电压（约很高电压（约100kV100kV，与其周围相比）。，与其周围相比）。设备设备1 1与设备与设备2 2之间的信号线与这种雷电通道或接闪器产生容性耦合，耦合电容之间的信号线与这种雷电通道或接闪器产生容性耦合，耦合电容被充电，引起注入电流（约被充电，引起注入电流（约10A10A），通过设备），通过设备1 1与设备与设备2 2的绝缘流入大地。的绝缘流入大地。设备设备1设备设备2楼楼2R Rg g容性耦合：容性耦合：3、雷击电磁脉冲的危害、雷击电磁脉冲的危害 （闪电电涌）：闪电击于防雷装置或线路上以及由闪电静电感应或雷击电磁脉冲引发，表现为过电压、过电流的瞬态波。雷直接击在建筑物防雷装置中各个部位上产生的暂态电位升高现象，对于建筑物内的设备与人员颇具危害性。暂态高电位能够产生很大的暂态电位差，造成对设备的间接雷击；它也能够产生过大的跨步电压和接触电压，对人身安全构成威胁。在防雷设计中，暂态电位升高也一直是一个倍受重视的问题。由于对暂态电位升高现象的详细分析计算要涉及到许多较为复杂的内容。4、暂态电位抬高的危害、暂态电位抬高的危害(1)、电位升高与雷电反击 由电路原理可知，电流流过有电阻与电感串联支路时，将会在该支路由电路原理可知，电流流过有电阻与电感串联支路时，将会在该支路上产生压降，支路的总压降中含电阻上压降分量和电感压降分量。上产生压降，支路的总压降中含电阻上压降分量和电感压降分量。在建筑物遭受雷击时，雷电流沿防雷装置中各分支导体流动，经接地体在建筑物遭受雷击时，雷电流沿防雷装置中各分支导体流动，经接地体汇入大地。从工程近似的角度，可以把分支导体看成是具有分布电感和电阻的汇入大地。从工程近似的角度，可以把分支导体看成是具有分布电感和电阻的电路，把接地体等值地看做是集中电阻，即接地电阻。于是雷电流流过防雷装电路，把接地体等值地看做是集中电阻，即接地电阻。于是雷电流流过防雷装置中各分支导体和接地体时，会在分支导体的电感、电阻和接地电阻上产生压置中各分支导体和接地体时，会在分支导体的电感、电阻和接地电阻上产生压降，使防雷装置中各个部位的对地电位都有不同程度的升高。降，使防雷装置中各个部位的对地电位都有不同程度的升高。由于雷电流持续时间很短，这种电位升高现象所持续的时间也很短，所以由于雷电流持续时间很短，这种电位升高现象所持续的时间也很短，所以称为称为暂态电位升高暂态电位升高。下图给出了一座建筑物的简单防雷装置，当接闪器受雷接闪时下图给出了一座建筑物的简单防雷装置，当接闪器受雷接闪时 ，雷电流，雷电流将沿接闪器注入防雷装置，并经引下线和接地体汇入大地。在此雷电流的传将沿接闪器注入防雷装置，并经引下线和接地体汇入大地。在此雷电流的传输过程中，防雷装置中任意一点可产生很高的暂输过程中，防雷装置中任意一点可产生很高的暂态电位，它与屋内处于低电位态电位，它与屋内处于低电位的金属导体有很大的电位差，的金属导体有很大的电位差，当着一电位差达到空气击穿强当着一电位差达到空气击穿强度时，二者之间发生击穿放电度时，二者之间发生击穿放电，把高电压传到金属导体损坏，把高电压传到金属导体损坏相连接的设备和危害与金属导相连接的设备和危害与金属导体接触人。体接触人。防雷装置中的暂态电位抬高防雷装置中的暂态电位抬高 由暂态电位升高使防雷装置中的某些部位与周围金由暂态电位升高使防雷装置中的某些部位与周围金由暂态电位升高使防雷装置中的某些部位与周围金由暂态电位升高使防雷装置中的某些部位与周围金属体之间发生空气间隙击穿的现象称为属体之间发生空气间隙击穿的现象称为属体之间发生空气间隙击穿的现象称为属体之间发生空气间隙击穿的现象称为雷电反击雷电反击雷电反击雷电反击。在发生反击后，被反击的金属体带上高电位，它在发生反击后，被反击的金属体带上高电位，它在发生反击后，被反击的金属体带上高电位，它在发生反击后，被反击的金属体带上高电位，它又有可能继续对其周围的其他金属体反击，从而可能又有可能继续对其周围的其他金属体反击，从而可能又有可能继续对其周围的其他金属体反击，从而可能又有可能继续对其周围的其他金属体反击，从而可能引发多个金属体之间的一系列反击，导致严重的设备引发多个金属体之间的一系列反击，导致严重的设备引发多个金属体之间的一系列反击，导致严重的设备引发多个金属体之间的一系列反击，导致严重的设备损坏和人员伤亡。损坏和人员伤亡。损坏和人员伤亡。损坏和人员伤亡。(2)、跨步电压与接触电压跨步电压与接触电压 在在发发生生雷雷击击时时，雷雷电电流流流流经经接接地地体体散散入入大大地地，将将在在周周围围土土壤壤中中产产生生压压降降，使使附附近近地地面面上上不不同同点点之之间间出出现现电电位位差差。如如果果人人站站在在这这块块具具有有不不均均匀匀电电位位分分布布的的地地面面上上，则则在在人人的的两两只只脚脚之之间间就就存存在在着着一一定定的的电电压压，如如图图所所示示。在在工工程程上上，常常将人跨一步的步长取为将人跨一步的步长取为0.8m，并把这一距离两端的电位差称为，并把这一距离两端的电位差称为跨步电压。跨步电压。跨步电压与接触电压跨步电压与接触电压本节复习思考题 一、填空题一、填空题1、如果有人正处在被直击雷击中的另一物体近旁，就有可能发生、如果有人正处在被直击雷击中的另一物体近旁，就有可能发生跨步电压跨步电压、接触电压接触电压和和旁侧闪络旁侧闪络三种形式雷击。三种形式雷击。2、第一类、第二类、第三类防雷建筑物首次正极性雷击雷电流幅值分别为、第一类、第二类、第三类防雷建筑物首次正极性雷击雷电流幅值分别为200kA、150kA、100kA。雷电流陡度。雷电流陡度di/dt分别为分别为20kAus、15kAus、10kAus。3、首次负极性以后雷击雷电流幅值分别为、首次负极性以后雷击雷电流幅值分别为50kA、37.5kA、25kA。雷电。雷电流陡度流陡度di/dt分别为分别为200kAus、150kA/us、100kAus。本节复习思考题 二、判断题二、判断题1、防雷减灾工实行预防为主、防治结合的方针。、防雷减灾工实行预防为主、防治结合的方针。()2、适当的布线措施是防电磁干扰的一种技术手段。、适当的布线措施是防电磁干扰的一种技术手段。()3、从近三年雷电监测资料来看，福建省区域内正、负闪电的强度主要、从近三年雷电监测资料来看，福建省区域内正、负闪电的强度主要集中在集中在530kA。()本节复习思考题 三、选择题三、选择题1、一般条件下，电阻电压降的空气击穿场强约为、一般条件下，电阻电压降的空气击穿场强约为(A)kVm。A、500B、600C、660D、30002、爆炸危险场所使用的电线、爆炸危险场所使用的电线(电缆电缆)的额定耐受电压值不应低于的额定耐受电压值不应低于(B)v，且必须穿在金，且必须穿在金属管中。属管中。A、900B、750C、1000B、1200 3、220380v三相配电系统中总配电柜耐冲击过电压额定值为三相配电系统中总配电柜耐冲击过电压额定值为(D)。A、1.5kVB、2.5kVC、4kVD、6kV 例：根据GB50057-2010的规定，在建筑物引下线附近保护人身安全需要采取防跨步电压的措施，防跨步电压的措施有哪些？1)利用建筑物金属构架和建筑物互相连接的钢筋在电气上是贯通且不利用建筑物金属构架和建筑物互相连接的钢筋在电气上是贯通且不少于少于10根柱子组成的自然引下线，作为自然引下线的柱子包括位于根柱子组成的自然引下线，作为自然引下线的柱子包括位于建筑物建筑物四周和建筑物内。四周和建筑物内。2)引下线引下线3m范围内土壤地表层的电阻率不小于范围内土壤地表层的电阻率不小于50km。或敷设。或敷设5cm厚沥青层或厚沥青层或15cm厚砾石层。厚砾石层。3)用网状接地装置对地面作均衡电位处理。用网状接地装置对地面作均衡电位处理。4)用护栏、警告牌使进入距引下线用护栏、警告牌使进入距引下线3m范围内地面的可能性减小到最范围内地面的可能性减小到最低限度。低限度。同一区域容易遭受雷击的地点有哪些特点？1、土壤电阻率较小的地方，如有金属矿床的地区、河岸、地下水、土壤电阻率较小的地方，如有金属矿床的地区、河岸、地下水出口处、湖沼、低洼地区和地下水位高的地方；出口处、湖沼、低洼地区和地下水位高的地方；2、山坡与稻田接壤处；、山坡与稻田接壤处；3、具有不同电阻率土壤的交界地段。、具有不同电阻率土壤的交界地段。