防雷保护与静电安全.ppt

,第八章 防雷保护与静电安全,第一节 防雷保护,第二节 静电安全技术,第八章 防雷保护与静电安全,雷是一种大气中的放电现象，静电广泛存在于生产、生活和自然界中。雷电和静电的产生都有可能导致重大事故的发生，如设备设施遭到破坏引起火灾爆炸以及人身伤亡事故等。所以对雷电、静电进行研究，加以防范，是十分必要的。本章对雷电、静电的形成、特点、危害及防范措施等方面作简要介绍。,第一节 防雷保护,一、雷电及其危害,二、防雷设备与防雷措施,三、配电变压器的防雷保护,四、防雷装置的安全要求,一、雷电及其危害,1、雷电的形成与分类,（1）雷电的形成过程,在闷热、潮湿加上无风的天气里，接近地面的空气层很快受热向上使气流上升逐渐形成雷云；,形成雷（雨）云的三个条件：空气中必须含有充分的水蒸气；太阳照射，水蒸气上升凝结成小水滴；大气对流。,一、雷电及其危害,1、雷电的形成与分类,（1）雷电的形成过程,当雷云上升到一定高度，由于空气温度下降，雷云里水珠的体积、重量也逐渐增加，形成水滴就向下降落；,一、雷电及其危害,1、雷电的形成与分类,（1）雷电的形成过程,在下降过程中遇到强烈上升的气流，由于快速摩擦而分裂成带电荷的（正或负）大小水滴，,一、雷电及其危害,1、雷电的形成与分类,（1）雷电的形成过程,大水滴量重而继续下降，小水滴量轻而被强烈气流带上去，这种上升和下降的带电水滴在运动过程中不断地发生摩擦分裂作用，使电荷逐渐积聚,电压逐渐升高；,一、雷电及其危害,1、雷电的形成与分类,（1）雷电的形成过程,当带不同电荷的两朵雷云接近时就产生强烈的放电。,这种放电时间一般仅50100s，放电电流却异常强大能达到200300kA，放电时温度可达到20000，放电瞬间出现耀眼的闪光和震耳的轰呜，这种现象就叫雷电。,一、雷电及其危害,1、雷电的形成与分类,（2）雷电的特点,电压高、电流大、能量释放时间短，因此破坏力相当大。电流幅值大，冲击性强。放电时雷电流的幅值一般为几十千安，最大可达300500kA，甚至更大。雷电流上升的速度即陡度大，一般为3050kA/s。雷电的冲击电压高，一般为几十到几千kV。放电时间短，一般为十几微秒，最大为500ms。,一、雷电及其危害,1、雷电的形成与分类,（3）雷电的分类,根据雷电的破坏性和特点，可将雷电分成四大类，即直接雷、感应雷、球形雷和雷电侵入波。,直接雷 有时雷云很低，周围又没有带异性电荷的雷云，这时有可能在地面凸出物上感应出异性电荷继之可能造成与地面凸出物之间的放电，这就是通常所说的直接雷。,一、雷电及其危害,1、雷电的形成与分类,（3）雷电的分类,感应雷 也称作雷电感应。在雷云放电的附近，还存在雷电感应，雷电感应分为静电感应和电磁感应两种。,静电感应：静电感应是由于雷云接近地面，在地面凸出物顶部感应大量异性电荷，在雷云与其它部位放电后，凸出物顶部的感应电荷失去束缚，以雷电波的形式，沿凸出物很快地传播所致。,一、雷电及其危害,1、雷电的形成与分类,（3）雷电的分类,电磁感应：电磁感应是由于雷击后，巨大的雷电流在其周围空间产生迅速变化的强大磁场所致。这种强磁场能在其附近的金属导体上感应出很高的电压，造成对人体的二次放电，从而损坏电气设备。,感应雷 也称作雷电感应。在雷云放电的附近，还存在雷电感应，雷电感应分为静电感应和电磁感应两种。,一、雷电及其危害,1、雷电的形成与分类,（3）雷电的分类,球形雷 球形雷是一种球形，发红光或极亮白光的火球。能从门、窗、烟囱等通道侵入室内，极其危险。,球状闪电,一、雷电及其危害,1、雷电的形成与分类,（3）雷电的分类,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的两个方向迅速传播的雷电波，在架空线路中的传播速度为300m/s，在电缆中为150 m/s。,雷电侵入波可毁坏电气设备的绝缘，使高压窜入低压，造成严重的触电事故。,一、雷电及其危害,2、雷电的危害,（1）电作用的破坏,直接雷和雷电感应伴随出现的极高电压和强大电流具有很大的破坏力，其破坏作用有如下三方面：,雷电数十乃至数百万伏的冲击电压可能毁坏电气设备的绝缘，造成大面积、长时间的停电事故。绝缘损坏引起的短路火花和雷电的放电火花还可能引起火灾和爆炸事故。电气绝缘的损坏以及巨大的雷电流流入地下，在电流通路上产生极高的对地电压和在流入点周围产生强电场，可能导致人身触电伤亡事故等。,一、雷电及其危害,2、雷电的危害,（2）热作用的破坏,直接雷和雷电感应伴随出现的极高电压和强大电流具有很大的破坏力，其破坏作用有如下三方面：,热的破坏作用主要表现在巨大的雷电流通过导体，在极短的时间内转换成大量的热能，造成易燃物的燃烧或造成金属熔化飞溅而引起火灾或爆炸。如果雷击在易燃物上，更容易引起火灾。,一、雷电及其危害,2、雷电的危害,（3）机械作用的破坏,直接雷和雷电感应伴随出现的极高电压和强大电流具有很大的破坏力，其破坏作用有如下三方面：,巨大的雷电流通过被击物时，瞬间产生大量的热，使被击物内部的水份或其他液体急剧气化，剧烈膨胀为大量的气体，致使被击物破坏或爆炸。此外静电作用力和电动力也具有很强的破坏作用。雷击时的气浪也有一定的破坏作用。,上述破坏作用是综合出现的，其中尤以伴有爆炸和火灾最为严重。,二、防雷设备与防雷措施,防雷包括电力系统的防雷、建筑物与其它设施的防雷。根据不同保护对象的危险程度和重要性，对于直接雷、雷电感应、雷电侵入波均应采取各自相应的防雷措施。,二、防雷设备与防雷措施,1、直接雷的防护,避雷针、避雷线、避雷网、避雷带是防护直接雷的主要措施。,防雷装置 这些避雷装置由接闪器、引下线和接地装置组成：接闪器：接闪器的作用是将雷电引至本身，接受雷电的侵入。因此，它必须装于被保护物的高处或被保护线路上。引下线：引下线的作用是将接闪器收到的雷电流引到大地去。因此，它的导线截面和机械强度必须能经受雷电流的流过。接地装置：接地装置是为了引下线与大地有良好的接触，它的设置与接地或接零设置的接地装置相同。,二、防雷设备与防雷措施,1、直接雷的防护,避雷针、避雷线、避雷网、避雷带是防护直接雷的主要措施。,防雷的原理 高耸的针、线、网、带都是接闪器。它们比被保护设施更接近雷云，在雷云对地面放电前，接闪器在电场的影响下，上面积累了大量的异性电荷，它们与雷云之间的电场超过附近地面被保护设施与雷云之间的电场强度。放电时，接闪器承受直接雷击，强大的雷电流通过阻值很小的引下线、接地体泄入大地，以此使被保护设施免受直接雷击。,二、防雷设备与防雷措施,1、直接雷的防护,避雷针、避雷线、避雷网、避雷带是防护直接雷的主要措施。,保护范围 避雷针（线、带、网）都有一定的保护范围。保护范围是指保证被保护物不受雷击的空间。被保护物应完全置于避雷针（线、带、网）的保护范围才能避免遭受直击雷。,二、防雷设备与防雷措施,1、直接雷的防护,单支避雷针的保护范围如图-所示，是一个折线圆锥形。圆锥形的轮廓线可由图中注明的尺寸关系画出。从针的顶点向下作45度的斜线，构成圆锥形的上半部；从距离针脚1.5h处向上再作斜线与前一斜线在高h/2处相交，交点以下构成圆锥形的下半部。,（1）避雷针,二、防雷设备与防雷措施,1、直接雷的防护,避雷针在地面上的保护半径。r=1.5h 在任一高度hx的平面上，保护半径也可由下式确定：当hxh/2时，rx=(h-hx)p当hxh/2时，rx=(1.5h-2hx)p,（1）避雷针,二、防雷设备与防雷措施,1、直接雷的防护,双支等高避雷针的保护范围如图-所示。两针外侧的保护范围按单支避雷针确定；两针之间的保护范围按连接两针顶点、及中点的圆弧确定。点的高度ho由下式确定：ho=h-a/7p式中：a是两针之间的距离；系数p仍按上述原则确定。,（1）避雷针,二、防雷设备与防雷措施,1、直接雷的防护,ho=h-a/7p 显然，当两针间距增大至a=7hp时，ho=0，两针之间不能构成联合的保护范围。由-截面（见图）可知，两针之间最小保护宽度的一半为：bx=1.5(ho-hx),（1）避雷针,应当指出，在所有情况下，bxrx。,二、防雷设备与防雷措施,1、直接雷的防护,三支避雷针在某一高度上的保护范围，如图-所示.。其外侧保护范围按单支双支避雷针确定；其内侧也按双针联合保护范围确定；如果每两针之间能满足bx0的条件，则认为三角形全部面积在三针联合保护范围之内。,（1）避雷针,多支避雷针都可以分成若干组相邻的三支避雷针，依次按上述方法确定其保护范围。,二、防雷设备与防雷措施,1、直接雷的防护,避雷针分类：避雷针分独立避雷针和附设避雷针。,（1）避雷针,独立避雷针 独立避雷针是离于建筑物单独装设的，接地装置也是独立装设的，接地电阻一般不超过10。,附设避雷针 附设避雷针是装置在建筑物或构筑物上的，允许与电气设备其它接地装置共用接地体。,二、防雷设备与防雷措施,1、直接雷的防护,避雷线的功用与避雷针相似，主要用来保护电力线路，这时的避雷线也叫架空地线。避雷线也可以用来保护夹长的设施。避雷线的保护范围本教材从略。,（2）避雷线,避雷线一般用直径为2550mm2的镀锌钢绞线与架空线路同杆塔架设，架设方法及垂度要求与架空线路相同，并且在首尾及中间各部位与接地装置相连，接地电阻不大于10，最大不得超过30。,二、防雷设备与防雷措施,1、直接雷的防护,与接地装置的相连可利用混凝杆的主筋或用涂锌圆钢或扁钢沿杆而下，也可用塔身金属体本身引下，与接地装置可靠连接。,（2）避雷线,杆塔上部的引下线应与相线保持允许的安全距离，用塔身引下时，塔身螺栓连接的连接部位必须焊接跨接线，跨接线的截面应不小于引下线的截面。,二、防雷设备与防雷措施,1、直接雷的防护,避雷网和避雷带主要用于工业和民用建筑物对直接雷的防护，其保护范围无需进行计算。避雷网的网络大小可根据具体情况选择。对于工业建筑物，根据防雷的重要性可采用66610m的网格或适当距离的避雷带。对于民用建筑物，可采用610m的网格。应当注意，不论是什么建筑物，对其屋角、屋脊和屋檐等易受雷击的突出部位都应装设避雷带。,（3）避雷网和避雷带,二、防雷设备与防雷措施,1、直接雷的防护,避雷网：避雷网是保护平顶或斜顶屋面且屋顶面积较大的建筑物的。,（3）避雷网和避雷带,先是沿屋顶边缘及凸出物、屋面凸出物的边缘设置避雷线，避雷线一般用直径1216mm的镀锌圆钢制成，并用同径圆钢或专用卡子支持，卡子间距一般为600800mm，专用卡子是预先为避雷线埋设的。,二、防雷设备与防雷措施,1、直接雷的防护,避雷网：避雷网是保护平顶或斜顶屋面且屋顶面积较大的建筑物的。,（3）避雷网和避雷带,在屋顶同样用直径1216mm镀锌圆钢将屋外分成6m6m或6m10m或10m10m的方格，并与屋缘先设置的避雷线相焊接，再用专用支座将屋面的镀锌圆钢线网格支起，支座的间距一般为10001200mm。,二、防雷设备与防雷措施,1、直接雷的防护,避雷网：避雷网是保护平顶或斜顶屋面且屋顶面积较大的建筑物的。,（3）避雷网和避雷带,最后同样用直径1216mm镀锌圆钢在屋面四角或两个角将做好的避雷网引至地下的接地装置，引下线与避雷网焊接后沿墙引下，并用专用支持卡子支好，卡子间距20002500mm。引下线也可用钢筋混凝土柱子内的主筋代用，但连接必须可靠。避雷网的保护范围一般是自身，不必计算。,二、防雷设备与防雷措施,1、直接雷的防护,避雷带：避雷带也称均压环，是保护高层建筑的立面或侧面免遭雷击的，它和屋顶的避雷网或避雷针一起组成了完整的避雷系统。,（3）避雷网和避雷带,自建筑物的30m高处及以上每三层沿建筑物四周设避雷带，避雷带一般用12圆钢或124扁钢铸入建筑物圈梁的外皮上（即拆模后应裸露在混凝土圈梁的外皮上），并与柱子的主筋可靠焊接。同时，建筑物四周的墙上的金属窗、金属构架（物）必须与避雷带多点可靠接地。,二、防雷设备与防雷措施,1、直接雷的防护,下列设施必须采取防直接雷措施：,使用或贮存有爆炸危险物质的工业建筑物或构筑物；重要的民用建筑物，如国家重要机关、大会堂、机场、车站、大型体育场、展览馆等；易受雷击的建筑物和构筑物，如旷野孤立或高于20m的建筑物和构筑物，建筑物群中高于25m的建筑物和构筑物，突出的土山顶部或特别潮湿处或其它土壤电阻系数较周围小的地方的建筑物，还有地下有导电矿藏处的建筑物等。电力系统，如主控制室、机房、35kV以上变配电站、高压输电线路等。,二、防雷设备与防雷措施,2、雷电感应的防护,雷电感应（特别是静电感应）也能产生很高的冲击电压，在电力系统中应与其它过电压同样考虑；在建筑物和构筑物中，主要应考虑放电火花引起的爆炸和火灾事故。,二、防雷设备与防雷措施,2、雷电感应的防护,静电感应的防护：为了防止静电感应产生的高压，应将建筑物内的金属设备，金属管道、结构钢筋等接地。接地装置可以和其它接地装置共用，接地电阻应不大于510。建筑物在采取防静电感应的措施时，对于金属屋顶，应将屋顶妥善接地；对于钢筋混凝土屋顶，应将屋面钢筋焊成612m网格，连成通路，并予以接地；对非金属屋顶，应在屋顶上加装边长612m金属网格，并予以接地。,二、防雷设备与防雷措施,2、雷电感应的防护,电磁感应的防护：为防止电磁感应，平行管道间距不到100mm时，每2030m须用金属线跨接；交叉管道相距不到100mm时，也应用金属线跨接。管道与金属设备或金属结构之间距离小于100mm时，也应用金属线跨接。此外，管道接头、弯头等接触不可靠的地方，也应用金属线跨接，其接地装置也可与其它接地装置共用。接地电阻不应大于10。,雷电感应的措施主要是针对有爆炸危险的建筑物和构筑物，其它建筑物和构筑物一般不考虑雷电感应的防护。,二、防雷设备与防雷措施,3、雷电侵入波的防护,当架空线路或管道遭到雷击时，雷击点要产生高电压。如果雷电荷不能就地导入地中，高电压将以波的形式沿着线路管道传到与之连接的设施上，危及设备和人身安全。雷电侵入波造成的雷害事故很多，在低压电力系统中这种事故占总雷害事故的70%以上，所以必须对雷电侵入波采取防护措施。,二、防雷设备与防雷措施,3、雷电侵入波的防护,安装避雷器是防雷电侵入波的主要措施。避雷器装设在被保护的引入端如图-所示。其上端接在线路上，下端接地。,（1）安装避雷器,二、防雷设备与防雷措施,3、雷电侵入波的防护,正常时，避雷器的间隙保持绝缘状态，不影响系统的运行。当因雷击，有高压冲击波沿线路袭来时，避雷器间隙击穿而接地，从而强行切断冲击波。这时，能够进入被保护物的电压，仅为雷电流通过避雷器及其引下线和接地装置产生的所谓残压。,（1）安装避雷器,雷电流通过以后，避雷器间隙又恢复绝缘状态，以使系统正常运行。,二、防雷设备与防雷措施,3、雷电侵入波的防护,（1）安装避雷器,国产避雷器的种类有：,系列低压阀式避雷器 用途：系列低压阀式避雷器用于保护频率为Hz，电压为到各电压等级的交流电气设备免受过电压损害。结构：外部为绝缘物，内部由放电间隙及非线性电阻（又称阀片电阻）串联而成，有二个引出极，其上极接线路，另一极接地。,二、防雷设备与防雷措施,3、雷电侵入波的防护,（1）安装避雷器,国产避雷器的种类有：,型低压金属氧化物避雷器 用途：型低压金属氧化物避雷器适用于配电变压器低压侧、电度表、通信设备及各种半导体器件的过电压保护。结构：外部为瓷绝缘，内装氧化锌阀片及熔丝，两端有引出极并与瓷绝缘间密封。保护原理：额定工作电压时具有很高电阻，呈绝缘状态。过电压作用时电阻值降低呈导通状态，泄放雷电流，电气设备绝缘被保护。恢复工作电压后又呈绝缘状态。优点：氧化锌避雷器具有通流容量大、残压低、结构简单、可靠性高、维护简单等优点，现在得到了广泛应用。,二、防雷设备与防雷措施,3、雷电侵入波的防护,（1）安装避雷器,国产避雷器的种类有：,型低压击穿保险器 用途：型低压击穿保险器可用于交流50Hz、额定电压、的低压网络的过电压保护。结构：是由一对板状电极中间夹有云母片（以维持电极间的间隙）组成，外有瓷绝缘，两端有引出极。保护原理：当过电压发生时，此过电压造成板状电极间空气电离而放电。一旦放电开始，此过电压值即迅速下降，从而使网络上的设备免受过电压侵袭。,二、防雷设备与防雷措施,3、雷电侵入波的防护,（1）安装避雷器,避雷器的使用：,避雷器按使用处的电气设备额定电压选择。架空线路端及变配电装置的母线上都需要装置避雷器进行保护。避雷器接地可与电气设备接地共用接地装置，接地电阻应不大于510。安装避雷器时应尽量靠近被保护物。,二、防雷设备与防雷措施,3、雷电侵入波的防护,（2）接地,接地可以降低雷电侵入波的陡度。在架空管道进户处及邻近的100m内采取14处接地措施，可防止沿架空管道传来的雷电侵入波，接地体可与附近电气设备接地装置共用，接地电阻应不大于1030。,二、防雷设备与防雷措施,3、雷电侵入波的防护,（2）接地,容易遭雷击的较重要的低压架空线路，除使用避雷器外，还辅以接地保护，即将进户处和邻近三基杆子的绝缘子铁脚接地，降低绝缘，在雷电侵入波袭击时，使雷电流入户前即全部泄入地中，以保护室内人身和设备安全。少雷区或离高低压线路接地点不超过50m的一般用户，进户处绝缘子铁脚可不接地。上述接地也可与电气设备的接地共用一套接地装置，接地电阻应不大于30。,三、配电变压器的防雷保护,配电变压器高压侧一般都是用系列阀型避雷器作为防雷保护，低压侧可用系列阀式避雷器或氧化锌避雷器。避雷器接地线应与低压侧中性点及变压器外壳连在一起并接地（如图-）。,其接地电阻对100kVA以上变压器应不大于4，对100kVA以下的变压器应不大于10。当配电变压器低压侧中性点不接地时，必须在变压器低压侧中性点装设击穿保险器。,四、防雷装置的安全要求,防雷装置由接闪器或避雷器加上引下线和接地体组成。要确保被保护的建筑物、构筑物防雷可靠，或被保护的设施、设备运行正常，防雷装置还必须满足以下安全要求：,四、防雷装置的安全要求,1、有足够的机械强度和载流能力,防雷装置应满足通过雷电流时动稳定和热稳定的要求，即考虑雷电流通过时的机械破坏作用和热破坏作用。避雷针、避雷线、避雷带（网）、引下线和接地体的最小几何尺寸如表-所示。（P170）,四、防雷装置的安全要求,表8-1 部分防雷装置的最小尺寸,四、防雷装置的安全要求,1、有足够的机械强度和载流能力,在有腐蚀性的环境中，这些防雷装置所用材料除进行镀锌或涂漆处理外（注意地下装置不能涂漆），还应适当加大截面，以防腐蚀和锈蚀。另外，避雷针（线、带、网）与引下线之间的连接应采用焊接。建筑物和构筑物上的这些接闪器（包括金属屋面）应互相连接起来，接地引下线不得少于二根，其间距离不得大于1830m。发电厂和变电所的避雷丝不应有接头。,四、防雷装置的安全要求,2、能防止反击导致的火灾爆炸,反击：防雷装置承受雷击时，在雷电流通道上呈现很高的冲击电压，可能击穿与邻近的导体之间的绝缘，发生剧烈放电，这就叫反击。反击可能导致火灾爆炸事故。,四、防雷装置的安全要求,2、能防止反击导致的火灾爆炸,为了防止反击事故，必须保证接闪器、引下线、接地体与邻近的设施之间保持一定的距离，一般情况下，避雷针（线）与邻近设施之间的空中距离、接地体与邻近设备的接地体（或其他设施）的地下距离应不小于3m。对于装设在建筑物或构筑物上的防雷装置，不能保证要求的最小距离时，为了防止其对不带电体的反接事故，可以把邻近的不带电的金属导体与防雷装置连接起来，等化其间电位。,四、防雷装置的安全要求,2、能防止反击导致的火灾爆炸,为了防止防雷装置对带电体的反击事故，可以在可能发生反击的地方，加装避雷器以限止带电体上可能产生的高压。应当注意，不得在避雷针构架上架设低压线或通讯线。装有避雷针的构架上的照明灯电源线，也必须采用直埋于地下的带金属护层的电缆或穿入金属管的导线。电缆护层或金属管必须接地，埋地长度应在10m以上，方可与配电装置的接地网相连，电缆也才能与电源线、低压配电装置相连接使用。、此外，降低防雷装置的接地电阻，也有利于防止反击事故。各种不同情况下，对防雷装置的接地电阻有不同要求，一般情况下，接地电阻不应大于510。,四、防雷装置的安全要求,3、避雷器的安装要求,（1）避雷器的安装，应便于巡视检查，垂直安装，引线连接要牢固，避雷器上接线端子不得受力。,（2）避雷器的瓷套应无裂纹，密封应良好，需经预防性试验合格。,（3）避雷器的安装位置距被保护设备应尽量靠近。,（4）为防止阀型避雷器在其正常运行时或雷击后发生故障，影响电力系统正常运行，其安装位置可处于熔断器保护范围内。,四、防雷装置的安全要求,3、避雷器的安装要求,（5）连接避雷器的引线截面不应小于：铜线：16 mm2铝线：25mm2,（6）阀型避雷器的接地引下线应可靠地与接地网连接，线路上单组阀型避雷器，其接地装置的接地电阻值不应大于5。,四、防雷装置的安全要求,4、防雷保护装置应定期进行安全检查,防雷装置的检查包括外观检查和测量检查两个方面。,外观检查测量检查,防雷装置的检查,每次雷雨过后，应注意对防雷保护装置的巡视。避雷器应在每年雷雨季节前检查一次。,四、防雷装置的安全要求,4、防雷保护装置应定期进行安全检查,外观检查主要包括检查接闪器、引下线等各部分的连接是否牢固可靠；检查各部分腐蚀和锈蚀情况，若腐蚀和锈蚀超过30%以上，应予更换。对于阀型避雷器，应检查瓷套有无裂纹、破损、表面是否清洁等，因为如果阀型避雷器有裂纹、破损、密封不良等现象，会使避雷器内部受潮，运行中容易发生事故甚至爆炸。避雷器表面污秽会引起闪络事故。另外，避雷器在运行中还应注意是否存在异常声响。因为，在正常况下，避雷器在运行时内部不应有声响，一旦发现内部有异常声响（包括轻微的咝咝声）应视作内部故障的先兆，需使其退出运行并进行电气试验和检查，以免发生故障。,四、防雷装置的安全要求,4、防雷保护装置应定期进行安全检查,测量检查是对避雷器的测试和接地电阻的测量。避雷器的测试包括：绝缘电阻的测量、泄漏电流的测量、工频交流放电电压的测试（只对型避雷器进行）。通过这些测试，掌握避雷器的运行情况和接地电阻的变化，及时发现缺陷，及时更换或维修有缺陷设备，消除事故隐患，保证安全生产。,第二节 静电安全技术,一、静电的起因和危害,二、静电引起的火灾爆炸事故,三、防止静电危险的措施,第二节 静电安全技术,与电流相比，静电是相对静止的电荷，它广泛存在于生产、生活和自然界中，如：雷云带电、摩擦带电，以及人们用于喷漆、除尘、植绒、复印等高压静电都属于这类电荷。这一节要介绍的是对在生产工艺过程中摩擦产生的有害静电的防护。,一、静电的起因和危害,1、静电的起因和特点,摩擦起电是早已被人类发现的现象，但是对摩擦起电的物理描述则是近几十年来随着量子力学的发展才得以说明的。现在已经从理论上阐明了：只要两个物体之间存在着运动或摩擦，任何时候都会产生静电。在实际的工业生产和生活中，大多数的静电都是由于不同物质的接触和分离或相互摩擦而产生的。例如，生产工艺中的挤压、切割、搅拌、喷溅、流动和过滤以及生活中的行走、起立、穿脱衣服等都会产生静电。静电数值的大小与物质的性质、运动的速度、接触的压力以及环境条件都有关系。,一、静电的起因和危害,1、静电的起因和特点,静电的特点是它不仅可存在于导体，也存在于绝缘体，其运动无明显回路，运动速度较慢，与动电相比，静电还有电位高（数千伏以上），电流小的特点。静电放电是静电消失的主要途径，在放电过程中有声响和火花，可能对生产带来危害甚至引起严重事故。,一、静电的起因和危害,2、静电的危害,静电的危害主要有下面三个方面：,（1）爆炸和火灾。造成爆炸和火灾是静电最大的危害。在可燃液体、气体的输送和存储，面粉、锯末、煤粉、纺织等作业的场所都有静电产生，而这些场所空气中常有气体、蒸气爆炸混合物或有粉尘、纤维爆炸混合物，静电火花有可能导致火灾甚至爆炸。（2）电击生产工艺过程中产生的静电能量很小，电击不致直接使人致命。但人体可能因电击引起坠落、摔倒等二次事故，电击还可能使工作人员精神紧张而引起操作事故。,一、静电的起因和危害,2、静电的危害,（3）妨碍生产。静电除造成不安全因素外，还可能直接影响生产，降低产品质量。例如，静电使粉体吸附于设备，影响粉体的过滤和输送；在纺织行业，静电使纤维缠结，吸附尘土，降低纺织质量；在印刷行业，静电使纸张不齐、不能分开，影响印刷速度和降低印刷质量；静电还可能引起电力、电子元件误动作等等。,静电的危害主要有下面三个方面：,二、静电引起的火灾爆炸事故,爆炸和火灾是静电造成的最大危害，从总的趋势来看是有增加的。现将一些主要事例和类型介绍如下：,（1）在生产中，某些容易带有静电的金属设备，特别是移动部件或设备，没有可靠的接地，而与接地体发生放电而引起火灾。如北京南郊液化气灌装站的灌装枪。因用了衬有金属丝胶管，但未很好连接而造成接地不良，导致以每秒10多米高速流动的液化气的灌枪上产生静电不能及时导走，造成对地放电着火，结果破坏了整个装置，炸毁了200多个气瓶。又如某炼油厂用多节金属套管灌装汽油罐车，但每节套管并未可靠接地。在灌装中因接地不良，套管内受汽油摩擦产生的静电未能导走而发生对地放电，造成重大事故。,二、静电引起的火灾爆炸事故,爆炸和火灾是静电造成的最大危害，从总的趋势来看是有增加的。现将一些主要事例和类型介绍如下：,（2）用塑料管输送易燃气体时，因塑料外壁带有很高的静电电位，与旁边的接地体间发生放电，而引起着火爆炸。福建省福鼎制药厂用汽油催化冰片结晶时因上述原因引起着火爆炸，伤亡，损失很大。,（3）炼油厂等单位的大型贮油罐，有时需要取样和测温。在这种操作下，国内外曾发生多起事故。如上海炼油厂在甲苯贮罐顶上将测温器提起时，突然发生爆炸，其原因是提绳是绝缘材料，当金属测温器与油料摩擦带有静电后，在提起时与罐口发生放电。,二、静电引起的火灾爆炸事故,爆炸和火灾是静电造成的最大危害，从总的趋势来看是有增加的。现将一些主要事例和类型介绍如下：,（4）在橡胶制品生产中，由于橡胶是绝缘体，极易带上静电，同时在某些工艺中还需要配用汽油，因此在胶浆制造、裁断帘布、涂胶、胶胎和胶布制品成型等场所极易发生电击，静电火灾也较为频繁。,（5）一些化工设备上，用网筛、漏斗或金属棒等小工具操作时，因与一些易燃物摩擦而产生静电，如金属工具未接地，也会发生放电引起事故。,二、静电引起的火灾爆炸事故,爆炸和火灾是静电造成的最大危害，从总的趋势来看是有增加的。现将一些主要事例和类型介绍如下：,（6）在偶然情况下，一些高绝缘的塑料管，虽然管内并无物料流动，但由于管外受风尘吹袭，在其外表面也能产生较高的电位，有时可超过1万伏，如其附近同时存在着可燃性气体及接地体，也能发生放电而引燃。如某炼油厂的大型汽油罐曾因此发生重大火灾。,（7）某炼油厂在用铁路槽车灌装汽油时，三天内在同样场所，同时情况下发生两次爆炸。经事后测试和分析，发现事故当时装油静电的起电量要比平时高出数十倍，可能是因油中混入少量容易起电的杂质所致。此外由于装油管设计上没有插到接近油灌底部，容易形成放电条件，也是事故原因之一。,二、静电引起的火灾爆炸事故,爆炸和火灾是静电造成的最大危害，从总的趋势来看是有增加的。现将一些主要事例和类型介绍如下：,（8）带有压力的气体或液体从容器或管道中高速喷出时，能产生大量静电。过去曾有三艘20万吨级的巨型油轮在用水枪清洗中发生爆炸，事故后通过实验证明是由静电油雾发生放电而引起的。,（9）人体在工作或活动时，能够产生积累静电，并由此发生放电而引起事故。特别对一些较为敏感的爆炸物，比较多的引起雷管爆炸。也有因摘纱巾或脱衣服等引起爆炸的事例。,（10）此外当用汽油擦地或用汽油洗涤化纤织物时，曾发生多次火灾事故。,三、防止静电危险的措施,1、静电接地,接地是消除导体上静电的最基本、最简单、最有效的方法。接地电阻值、一般情况下应小于100欧，在山区等土壤电阻率较高的场所，其接地电阻不应大于1000欧。在实际运用中，通常是利用电气保护接地（零）干线作为静电接地，因此其电阻值远小于静电接地的要求值。接地装置必须连接牢固并有足够的机械强度。活动性部件应有专门的接地线。在采用导电橡胶或导电涂料时与接地体间的接触面积不宜小于20平方毫米。在使用金属导电性操作工具时也要注意接地。对某些着火危险性较大的场所及转速很高的传动机，应通过滑环碳刷接地或用导电性润滑油。,三、防止静电危险的措施,2、静电中和法,这是消除静电的重要措施。静电中和法是在静电电荷密集的地方设法产生带电离子，将该处静电电荷中和掉。静电中和法可用来消除绝缘体上的静电。静电中和法依其产生相反电荷或带电离子方式的不同，主要有以下几种类型：,三、防止静电危险的措施,2、静电中和法,（1）感应中和器 感应中和器不带电源，如图-所示。,感应中和器工作时，生产物料上的静电在中和器的金属针（接地）上感应出相反的电荷。在金属针尖附近形成很强的电场。在这个强电场的作用下，和生产物料混杂在一起的气体或其它介质发生电离，产生正离子和负离子。在电场的作用下，正、负离子分别向生产物料和针尖移动，从而把生产物料上的静电电荷中和掉。感应中和器适用于石油、化工、橡胶等行业。,三、防止静电危险的措施,2、静电中和法,（2）高压中和器 高压中和器带有高压电源，如图-所示。,按照电源种类的不同，分为直流高压中和器和交流高压中和器，而交流高压中和器又有工频和高频之分。高压中和器是是利用高电压在放电针尖端附近造成强电场使空气电离来消除静电。高压中和器适用于化纤、橡胶、塑料、印刷等行业。,三、防止静电危险的措施,2、静电中和法,（3）放射线中和器放射线中和器是利用放射性同位素使空气电离，产生正离子和负离子，消除生产物料上的静电。放身线中和器工作时不产生任何火花，适用于有火灾和爆炸危险的场所。,三、防止静电危险的措施,2、静电中和法,（4）离子流中和器离子流中和器是将其产生的空气离子通过压缩空气吹向带电体去消除静电的一种中和器。这种中和器的作用范围大，消电效果也比较好。可用于要求严格防光的场所等。,三、防止静电危险的措施,3、静电屏蔽,屏蔽是指用接地的金属线和金属网等将带电的物体表面进行包覆。对带电物体进行屏蔽，主要是为了限制对其周围产生的电离的作用，限制由非导体带电而引起的力学现象及产生放电现象。因此，对带电物体的屏蔽程度，只要使物体的电位不继续上升就可以了，而不一定要把带电物体的全表面都用屏蔽材料包覆起来。不论屏蔽如何，都必须将屏蔽材料牢靠地接地或与已接地的物体相连接。进行屏蔽时，应尽量使屏蔽器材与带电物体紧密结合，最好是将屏蔽器材的主要点分别固定在带电物体上，使用金属线屏蔽时，金属线应紧密缠绕在带电物体上，缠绕间隔约为数厘米。,三、防止静电危险的措施,4、泄漏法,对绝缘性很强的物体可设法降低其绝缘性能从而使积聚的静电加快消除。其具体方法有：,（1）增加空气湿度，湿度增加后可以降低某些绝缘材料的表面电阻率，有利于静电的消除。,（2）用抗静电剂，对某些绝缘材料可以在其生产或使用过程中加入极少量的添加剂，由此降低其绝缘程度，即不影响其使用性能，又使得静电不易积聚起来。但此时带电体仍须与地连接，才能形成泄漏通道。例如在航空汽油中加入百万分之几的抗静电添加剂。就能迅速消除静电。导电塑料和导电橡胶也是加入少量导电性添加剂的结果。有时也可用对绝缘材料临时性喷涂抗静电剂的方法。,三、防止静电危险的措施,5、防人体带静电,防人体带静电包括：防静电电击或由此引起高空坠落等二次伤害的发生；预防人体静电的放电成为可燃物质的引火源，并由此造成的火灾和爆炸事故；预防由于人体带静电使人精神紧张而降低工作效率。防止人体带静电的措施有下面几点：,三、防止静电危险的措施,5、防人体带静电,（1）人体接地。人体接地就是使人体与大地之间不出现绝缘现象。将工作地面制成导电性地面，同时操作人员穿防静电鞋，利用接地用具使人体接地。凡有爆炸和火灾危险区域的操作区应辅设导电性地面，导电地面对地电阻值应低于.,（2）防止劳动保护用品的带电。在日常工作和生产场所，为防止静电危害，在易燃环境中最好不穿化纤织物，在有爆炸粉尘混合物、氢气和乙炔等工作场所，应穿用导电性纤维制成的防静电工作服、工作鞋。,（3）认真执行安全作业规程。操作人员应严格遵守操作规程，工作尽量标准化，操作人员应使用规定的劳保用品和工具，应尽可能不进行与人体带电有关的动作，如接近和接触带电量大的物体、工作时处于绝缘状态的物体等。,