电磁防护与雷电技术应用

（一）电磁辐射防护技术

电流和磁场有着不可分割的联系，磁场总是伴随着电流而存在，而电流则永远被磁场包围着。任何一种交流电路都会向周围空间辐射电磁能量，形成有电场与磁场作用的空间，这种电力与磁力同时存在的空间定义为电磁场。电磁场具有能量，电磁场能量以电磁波的形式向外发射的过程称为电磁辐射。

电磁波的频率即交流电的频率：50～60Hz为工频；1k Hz以下为低频；1～10k Hz为中频；10k Hz以上为高频。高频电磁场有较强辐射特征，被称为射频电磁场。

1.电磁辐射对人体的危害

人体在电磁场的作用下，会吸收辐射的能量，产生生物效应，会对人体造成不同程度的伤害。在一定强度高频电磁场（超短波和微波）的热效应和热外生物效应作用下，对人体有危害，会产生下列临床症状：

1）中枢神经系统功能失调

临床症状主要表现为神经衰弱综合征，有头昏、头痛、乏力、记忆减退、失眠多梦、心悸消瘦和脱发等症状。少数人员有指颤、易激动，部分女工会月经周期紊乱。

2）植物神经系统功能失调

表现为手足多汗、头晕等。

3）心血管系统的反应

有心动过速或过缓、窦性心律不齐、出现房性及室性期外收缩等症状。此外，还可能出现传导阻滞低血压或高血压、白细胞总数下降、血小板下降的倾向。

4）眼睛受损

长时间接触大强度微波的人员，会造成眼睛晶体浑浊，严重时可导致白内障。此外，微波还可能使生殖系统发生轻微改变，以及造成皮肤表层或深度灼伤。

2.电磁辐射的防护

1）屏蔽

屏蔽辐射源是电磁辐射防护的主要环节。屏蔽包括电场屏蔽和磁场屏蔽，基本原理是屏蔽体在场源作用下，根据静电感应或电磁感应原理，分别产生感应电荷或电流，限制电磁场的传播。

屏蔽多用铜、铝制成，微波屏蔽可用钢铁制成。一般厚度为1mm即可满足要求，屏蔽体的边角要圆滑，尽量避免打孔。为了提高屏蔽效果，屏蔽体宜靠近辐射源，但又不能靠得太近，以免消耗太多的辐射能，影响高频设备的工作效率。

在现场工作的人员可采用自身屏蔽，如穿屏蔽服、戴头盔和护目镜等。对辐射源可以采用局部屏蔽和整体屏蔽（如屏蔽室）。

2）吸收

吸收装置是用特殊材料制成的屏蔽装置。吸收材料大致可分为两类，即谐振型和匹配型。吸收材料的种类较多，如在塑料、橡胶、陶瓷等材料中加入铁粉、石墨、木炭和水等，可制成所需的吸收材料。设置防护板、防护屏风等可以防止微波辐射的定向传播。防护板、防护屏风可以用屏蔽材料与吸收材料叠加组成。

3）高频接地

高频接地包括高频设备金属外壳接地和其屏蔽体接地。屏蔽体接地能提高屏蔽效果。

4）抑制辐射

抑制辐射是合理选择或调整高频馈线、工作线圈等辐射源的布置和方位，以及采用其他类似方法抑制高频设备对外辐射。

（二）静电防护技术

静电与电流相比是相对静止的电荷。它广泛存在于生产、生活和自然界中，如两种不同物质相互接触和迅速分离，以及感应、电解、压电效应、极化、物质喷出、飞沫等都会产生静电。静电的数值与物质的性质、运动速度、接触压力及环境条件都有密切关系。

1.静电的危害

静电在一定条件下能形成很高的电压，但其总电量不大，即能量也不大，但静电放电也是静电消失的主要途径之一，并伴有响声和火花，会使人身和生产受到危害。

1）火灾和爆炸

造成火灾和爆炸是静电最大的危害。在有可燃液体、气体、蒸汽爆炸性混合物或有粉尘、纤维爆炸性混合物的场所，由于静电火花会引起甚至产生爆炸事故。

2）电击

静电的能量虽较小，不足以直接使人致命，但人体可能因电击时的刺激作用引起坠落、摔伤等二次事故，还可使工作人员精神紧张而引起操作事故等。

3）妨碍生产

静电如不消除，还可能直接妨碍生产效率和降低产品质量。如静电使粉体吸附于设备，会影响粉体的过滤和输送；在印刷行业，静电使纸张不齐、不能分开，影响印刷速度和质量等。同时，静电还可能引起电力、电子元件误动作，使电子计算机类设备工作失常。

2.静电的防护(www.xing528.com)

静电防护的基本途径有工艺控制法、接地泄漏法、静电中和法和人体防护等。

1）工艺控制法

工艺控制法就是从工艺流程、设备结构、材料选择和操作管理等方面采取措施，限制静电的产生或积累，使之不能达到危险的程度。

2）接地泄漏法

接地是消除导电体上静电最简单而又有效的方法，只要接地连接系统的接地电阻不大于100Ω，静电就不会产生积聚。静电接地可采用静电跨接、直接接地和间接接地等方法。

3）静电中和法

静电中和法是消除静电的重要措施，用静电消除器来消除绝缘体上的静电。静电中和法是在静电电荷密集的地方，设法产生与带电物体极性相反的离子，向带电物体移动，并和带电物体的电荷进行中和，从而达到消除静电的目的。

4）防止静电放电和人体带电

为防止大量电荷集中放电形成冲击电流，通常采取的放电措施是：保证放电点的周围危险介质浓度小于爆炸范围；在接地放电回路中，串接106～108Ω的限流电阻。

人体防静电危害，通过装金属接地棒-消电装置，随时用手接触该棒消除人体所带静电。在易燃环境中不要穿化纤织物或丝绸。在有爆炸粉尘混合物、氢气和乙炔等工作场所，应穿用导电纤维制成的防静电工作服、工作鞋和手套，工作地面导电化。同时，操作人员必须遵守安全操作规定。

（三）雷电防护技术

雷电从危害程度可分为直击雷、感应雷（包括静电感应和电磁感应）和雷电侵入波三种。

1.雷电的危害

直击雷和雷电感应伴随出现的极高电压和强大电流具有极大的破坏力，其破坏作用有：

1）电性质破坏

雷电放电产生极高的冲击电压，可击穿电气设备的绝缘，损坏电气设备和线路，造成大面积停电事故。

2）热性质破坏

强大雷电流通过导体时，在极短的时间内将转换成为大量热能，产生的高温会造成易燃物燃烧或金属熔化飞溅，从而引起火灾爆炸。

3）机械性质破坏

强大的雷电流通过被击物时，在瞬间产生的大量热量，使被击物内部的水分或其他液体急剧气化，剧烈膨胀为大量气体而产生强大的机械压力，致使被击物破坏和爆裂。

2.雷电的防护

根据不同的保护对象、危险程度和重要性，对直击雷、雷电感应、雷电侵入波应采取相应的防雷措施。

1）直击雷的防护

防直击雷的主要措施是采用接闪器，即避雷针、避雷线、避雷带和避雷网。直击雷的雷电流是通过接闪器、引下线和接地装置构成的引雷装置流入大地，从而起到保护作用。防雷接地电阻不应大于10Ω。

避雷针用来保护工业、民用高层建筑、发电厂和变电所的户外配电装置、油品燃料储罐等。避雷线用来保护输电线路。避雷带、避雷网主要用来保护高大的建筑物。

2）雷电感应的防护

为了防止雷电感应产生的高压，应将室内外的金属设备、金属管道、结构钢筋予以接地。根据建筑物屋顶结构不同，采用的防护措施也不相同：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6～12m的网格，连成通路后接地；对于非金属屋顶，应在屋顶上加装边长6～12m的金属网格并予以接地，屋顶或其他金属网格的接地不得少于两处，且其间距离不得超过30m。

为防止雷电感应放电，平行管道相距不到0.1m时，每20～30m用金属线跨接；交叉管道相距不到0.1m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0.1m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，也应用金属导线跨接。其接地装置如与其他接地装置共用时，接地电阻不应大于1Ω。

雷电感应防护主要是针对有爆炸危险的建筑物和构筑物，其他一般不考虑雷电感应防护。

3）雷电侵入波的防护措施

有装置阀型避雷器、管型避雷器、磁吹避雷器和保护间隙，主要用于保护电力设备，也可用于防止高压侵入室内的安全措施。

4）电离防雷装置

这是一种新技术，与传统避雷针的防雷原理完全不同，是利用雷云的感应作用或采取专门的措施，在电离装置附近形成强电场，使空气电离，以产生向雷云移动的离子流，使雷云所带电荷得以缓慢中和，从而保证空间电场强度不超过空气的击穿程度，消除了落雷条件，从而抑制雷击的发生。