第三章-接闪装置与避雷器件演示幻灯片.ppt
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1、第三章 接闪装置与避雷元件掌握接闪杆的结构和工作原理了解接闪杆保护范围的计算方法掌握接闪线、接闪带和接闪网的结构和工作原理了解接闪线保护范围的计算方法掌握接闪杆、接闪线、接闪带和接闪网的安装方法掌握防感应雷的常见避雷器的结构和原理掌握常见低压避雷器的选择和安装教学目标:1概 述18世纪中叶美国科学家富兰克林通过大量实验(风筝引雷电)建立了雷电学说,创立了避雷理论,发明了接闪杆。用接闪杆来保护高耸的房屋、教堂等,其方法是在物体的最高顶上固定一支更高的磨尖铁棒,在其下端通过一导线通到地下即通过避雷器来引雷放电。贝尔发明电话机以后,就出现了第二种避雷器导雷器,它实际上为一个火花隙。19世纪末出现了阀
2、型避雷器的前身。到了20世纪,人们开始注意到感应雷击(静电感应和电磁感应)的危害。1968年日本松下电器公司研制出了一种金属氧化物非线性电阻的新一代无间隙避雷器氧化锌避雷器。20世纪80年代以后,随着微电子技术的广泛应用与迅猛发展,由于微电子器件对雷电电磁脉冲极端敏感,因而雷电产生的危害面就进一步扩大,许多领域都需要防雷保护。2第一节 直击雷的防范措施防避直击雷装置:接闪器、引下线和接地装置三部分组成。接闪器又包括:接闪杆、接闪线、接闪带和接闪网。它们都是用金属做成,安装在建筑物的顶端。建筑物建筑物接地线接地线 接地体接地体铁塔地网铁塔地网接闪器接闪器引下线引下线3防避直击雷的方法:通过接闪器
3、尖雷电流接收下来,然后通过引下线,接地体迅速的将其送往大地。防避直击雷的基本原理(P26)结论:1)接地电阻越小,雷电压衰减的越快,雷击时散流得越快。因而避雷装置的接地电阻越小越好。2)避雷装置只能大大减少被雷击的可能性。4一、工作原理与结构 接闪杆是一种防直击雷的避雷装置,它是由两百多年前富兰克林发明的,其最大优点是结构简单,安装方便,成本低廉,维护方便。1、接闪杆工作原理:装设在比其他物体高得多的接闪杆,利用自身产生的向上先导来改变雷云的向下先导的走向,将落雷点吸引到自己身上来,以保护比它矮的物体不易遭受雷击。2、接闪杆的结构 接闪杆是接闪器中的一种,采用热镀锌圆钢或度锌焊接的钢管制成,接
4、闪杆的接闪端宜做成半球状,其弯曲半径为最小4.8 m m 至 最大1 2.7 m m。第二节 接闪杆防直击雷的避雷装置:接闪器、引下线、接地装置。防高电压引入(感应雷)的专用避雷器:电力避雷器、电信避雷器。避雷器中的避雷元件(有些可独力使用):放电管、氧化锌压敏电阻、半导体二极管等。5部分防直击雷接闪杆外形图5A35A3型优化接闪杆型优化接闪杆3A23A2型优化接闪杆型优化接闪杆ZGU-5ABZGU-5AB型型E.S.EE.S.E针针普通接闪杆普通接闪杆6优化接闪杆:优化接闪杆:它具有接閃、降低雷電流幅度及延長放電時間,它具有接閃、降低雷電流幅度及延長放電時間,使使di/dt減小的功能減小的功
5、能。提前预放电接闪杆(提前预放电接闪杆(E.S.E):):接闪杆主要由激发器从自然界的电场中吸收并接闪杆主要由激发器从自然界的电场中吸收并贮存能量。反射器及避雷器针尖与大地有良好的电贮存能量。反射器及避雷器针尖与大地有良好的电气连接,处于等电位状态。所以通常情况下,激发气连接,处于等电位状态。所以通常情况下,激发器与反射器之间有电场强度,每当雷闪发生前,电器与反射器之间有电场强度,每当雷闪发生前,电场强度会迅猛增大,激光激发器与反射器之间的电场强度会迅猛增大,激光激发器与反射器之间的电位差大致相当于雷云与大地之间的电位,它们之间位差大致相当于雷云与大地之间的电位,它们之间的电压降迅速增加会造成
6、尖端打火,并使尖端周围的电压降迅速增加会造成尖端打火,并使尖端周围的空气离子化,形成尖端放电现象。的空气离子化,形成尖端放电现象。73、接闪杆接闪器的最小直径 直径 针型圆钢(mm)钢管(mm)针长1m以下1220针长12m1625烟囱顶上的针20408二、接闪杆的保护范围 1、接闪杆保护范围的计算方法:早期采用的有:改进折线法、曲线法、直线法 现在国际上普遍采用:滚球法。滚球法:指以某一定半径的球体,在装有接闪器的建筑物上滚过,滚球被建筑物上所装的接闪器撑起,这时球体的弧与建筑物之间的范围。根据建筑物被雷击后引起后果的严重程度,我国防雷技术标准规范规定,把建筑物分为三类,其滚球半径如表:保护
7、图:建筑物类别滚球半径hr第一类建筑物30m第二类建筑物45m第三类建筑物60m92、单支接闪杆保护范围的计算 (1)当接闪杆的高度hhr时:说明:h:接闪杆到地的高度(m);hr:滚球半径(m)rx:接闪杆在高度hx的xx,平面上的保护半径(m)。10距地面hr处作一平行于地面的平行线;以针尖为圆心,hr为半径,作弧线交于平行线A、B两点;以A、B为圆心,hr为半径作弧线,该弧线与地面相交并与地面相切从弧线起到地面止就是保护范围。保护范围是一个对称的锥体。接闪杆在hx高度的xx,平面上的保护半rx为:接闪杆在地面上的保护半ro为:式中:rx 接闪杆在hx高度xx平面的保护半径;hr 为滚球半
8、径;hx 被保护物的高度(m);r0 接闪杆在地面上的保护半径。11单支接闪杆的保护范围剖面立体图单支接闪杆的保护范围剖面立体图12(2)当接闪杆的高度h大于hr时,在接闪杆上取高度hr的一点代替单支接闪杆针尖作为圆心。接闪杆在地面上的保护半径等于滚球半径,即:接闪杆在地面上的保护半径等于滚球半径,即:r0=hr(3)单支接闪杆保护范围的计算程序已知输入量:rx、hx、hr;程序输出量:h.例例一一:第第二二类类防防雷雷建建筑筑物物,计计算算单单支支接接闪闪杆杆的的保保护护范范围围时时,滚滚球球半半径径为为4545m m,若若接接闪闪杆杆离离地地高高度度为为4545m m,代代入入公公式式得得
9、接接闪闪杆杆在在地地面面上上的的保保护护半半径径为为4545m m;若若接接闪闪杆杆的的高高度度为为8 8m m,代代入入公公式得:式得:=25.6(=25.6(m)m)133、双支等高接闪杆的保护范围(讨论hhr的情况)(1)D (或者D2ro)时,各按单支接闪杆的方法确定。(2)D (或者D2ro)时,保护范围的确定:外侧按单支接闪杆的方法确定,两针之间先作出O,点,以R为半径作经过两针间的弧线。14R的大小为:C、E两点为两针间最外沿的保护点,在地面上每侧的最小保护宽度bo为:在高度为hx的xx,平面上,两针间最外沿每侧的最小保护宽度b为:在AOB线上,距中心线任意距离X处,在其保护范围
10、上边线上的保护高度hx 为:154、双支不等高接闪杆的保护5、方形布置的四支等高接闪杆的保护16三、接闪杆的安装:砖木结构接闪杆的安装平顶屋上接闪杆的安装注:旧规范中,接闪器防腐可以涂漆,新规范已经不允许了,对材料作了相应规定,除以往采用的热镀锌钢外,还有铜、镀锡铜、铝、铝合金、不锈钢、镀铜除以往采用的热镀锌钢外,还有铜、镀锡铜、铝、铝合金、不锈钢、镀铜钢。钢。171、引下线:将接闪器与接地装置连接起来,只有雷击时才载流的金属导线。引 下 线 宜采用热镀锌圆钢或扁钢,宜优先采用圆钢。若用圆钢直径不得小于8mm,若采用扁钢厚度不得小于4mm,宽度不得小于12mm(截面为48m);引下线应沿建筑物
11、外墙外表明敷设,并经最短路径接地。建筑艺术要求较高者可暗敷设,但截面积应加大,若用圆钢直径不得小于10mm,若采用扁钢截面积不得小于80mm;采 用 多 根专设引下线时,应在各引下线上于距地面0.3 m 至1.8 m 之间装设断接卡,便于测量接地电阻是否达到设计要求和检验引下线。引下线尽量装在行人不易碰撞的地方。建 筑 物 的钢梁、钢柱、消防梯等金属构件以及幕墙的金属立柱宜作为引下线,但其各部件之间均应连成电气贯通。2、接地装置:埋设在地中直接与大地接触作散流的金属导体。若人工接地体采用垂直埋设,一般宜用热镀锌角钢、钢管等,若采用水平埋设,一般宜采用热镀锌扁钢或圆钢;接地电阻一般要求小于10。
12、四、引下线和接地装置18防雷测试点(连接板)引下线及断接卡接地装置 当利用混凝土内钢筋、钢柱作为当利用混凝土内钢筋、钢柱作为自然引下线并同时采用基础接地体时自然引下线并同时采用基础接地体时,可不设断接卡,可不设断接卡,但利用钢筋作引但利用钢筋作引下线时应在室内外的适当地点设若下线时应在室内外的适当地点设若 干干连接板,这些连接板,这些连接板可供测量、接人连接板可供测量、接人工接地体和作等电位连接用工接地体和作等电位连接用。19垂直人工接地体垂直人工接地体垂直人工接地体垂直人工接地体水平人工接地体水平人工接地体自然接地体与人工接地体连接线自然接地体与人工接地体连接线自然接地体与人工接地体连接线自
13、然接地体与人工接地体连接线建筑物基础自然接地体建筑物基础自然接地体建筑物基础自然接地体建筑物基础自然接地体总等电位接地端子板总等电位接地端子板总等电位接地端子板总等电位接地端子板接地总干线接地总干线接地总干线接地总干线接地总引出线接地总引出线接地总引出线接地总引出线0.50.5m m m m地面地面地面地面5m5m5m5m 接地系统接地系统20第三节 接闪线一、工作原理 接闪线:架设在输电线的上方,以此来保护输电线路免遭直接雷击的接闪器。(架空电力线最上面的地线)工作原理:同接闪杆基本相同,但引雷作用和保护宽度均比接闪杆小。接闪线一般采用截面积不小于50mm2(旧规范为35mm2)的热镀锌钢绞
14、线(或铜绞线)架设在被保护物上方而成。接接闪闪线线21二、保护范围的计算计算方法:滚球法。22第四节 接闪带和接闪网一、建筑物易受雷击部位及重点保护 1、建筑物易受雷击部位:主要在:女儿墙、屋角、屋脊、屋檐、檐角等处。2、重点保护部位:以上易受雷击部位,在屋角除装暗设接闪带以外,还应加装接闪杆(一般在50cm左右);对屋顶上的特殊突出部位(如烟囱等)应另外采取保护措施;对屋顶上的突出部位(如水箱、钢爬梯等)应加装接闪杆,并很好接地(目前建筑物无需另设引下线,利用自身钢筋接地体焊接好即可)。23二、接闪带和接闪网二、接闪带和接闪网 1、接闪带:在平顶房子屋顶四周的女儿墙或坡顶屋的屋脊、屋檐上装上
15、金属带(一般为8的圆钢)作接闪器,并将其与大地良好连接来起到避雷效果。(见下图)242、接闪网:分为明装和暗装两种,暗装利用钢筋混凝土结构中的钢筋网进行雷电保护(必要时还可在保护物上加装辅助接闪网)。2526第五节 避雷器件 避雷器件可分为电力避雷器和电涌保护器(SPD)两种。电力避雷器又分为保护间隙、排气式避雷器、阀型避雷器和氧化锌避雷器;电涌保护器(SPD)按用途不同可分为电源电涌保护器、天馈电涌保护器和信号电涌保护器。一、电力避雷器一、电力避雷器 电力避雷器是一种限制由输配电线路传播的雷电过电压的电压限制器。它实质上是一种放电器,并联在被保护设备的附近,当作用电压超过电力避雷器的放电电压
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