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文檔簡介
第3章 建筑安全與防雷接地,電能的應(yīng)用帶來了人類社會的進(jìn)步,但也帶來了人身電擊危險和電氣火災(zāi)危險, 為此,我們需要采取許多電氣安全措施來限制故障電流、故障電壓及其作用時間, 這就涉及到電氣安全及電氣裝置的接地和接地故障保護(hù)。 雷電做為一種自然現(xiàn)象,它能產(chǎn)生強(qiáng)烈的閃光、霹靂,有時落到地面上,擊毀房屋,殺傷人畜,給人類帶來極大的危害。 特別是隨著我國建筑事業(yè)的迅猛發(fā)展,高層建筑日益增多,如何防止雷電的危害,保證建筑物及設(shè)備、人身的安全,就更為重要了。,3.1 安全電壓 3.2 防觸電保護(hù) 3.3 低壓系統(tǒng)接地形式 3.4 漏電保護(hù)裝置 3.5 接地與建筑物防雷 3.6 建筑防雷與接地工程圖實(shí)例,3.1 安全電壓,發(fā)生觸電時危險程度與通過人體電流的大小,電流的頻率,通電時間的長短,電流在人體中的路徑等因素有關(guān) 。 一般情況下: 流經(jīng)人體的電流為28mA時,會發(fā)生電擊現(xiàn)象, 當(dāng)達(dá)到 810mA時人體已難以脫開電源。 電流達(dá)到3050mA時,人體會心臟跳動不規(guī)則,時間過長則會停止跳動。,1安全電壓等級 通過人體電流的大小取決于加在人體上的電壓和人體電阻。 人體電阻因人而異,主要集中在厚度0.050.2mm的角質(zhì)層,但該層易于損壞和脫落。去掉角質(zhì)后皮膚的電阻約8001200,則可求出安全電壓U為12V。 因此我國規(guī)定安全電壓為12V, 當(dāng)空氣干燥,工作條件較好時,可使用24V、36V電壓。 12V、24V、36V為我國規(guī)定的安全電壓三個等級。,2安全電壓的條件 (1)因人而異 手有老繭、身心健康、情緒樂觀的人電阻大,較安全; 皮膚細(xì)微、情緒悲觀、疲勞過度的人電阻小,較危險。 (2)與觸電時間長短有關(guān) 觸電時間長,情緒緊張,發(fā)熱出汗人體電阻減小,危險大; 若可迅速脫離電源,則危險小。 (3)與皮膚接觸的面積和壓力大小有關(guān) 接觸的面積和壓力越大,越危險; 反之,較安全。 (4)與工作環(huán)境有關(guān) 在低矮潮濕、仰臥操作、不易脫離現(xiàn)場的情況下、觸電危險大,安全電壓取12V; 其它條件較好的場所,可取24V或36V。,3電流對人體的傷害 國際上公認(rèn),人體觸電的時間和電流的乘積若超過30mAs,就會發(fā)生傷亡事故。 (1)電擊 人體接觸帶電部分,造成電流通過人體,使人體內(nèi)部的器官受到損傷的現(xiàn)象,稱為電擊觸電。 以下幾種情況下會發(fā)生電擊現(xiàn)象: 當(dāng)人體站在地面上,觸及電源的一根相線或漏電設(shè)備的外殼而觸電,稱為單相觸電。 當(dāng)人體的兩處同時觸及電源的兩根相線發(fā)生觸電的現(xiàn)象,稱為兩相觸電。 供電系統(tǒng)中出現(xiàn)對地短路,雷電流流經(jīng)輸電線入地,被雷擊中的大樹附近帶電的相線斷落處附近發(fā)生的觸電是由接觸電壓和跨步電壓引起,關(guān)于接觸電壓和跨步電壓將會在第五節(jié)介紹。,(2)電傷 由于電弧以及熔化,蒸發(fā)的金屬微粒對人體外表的傷害稱為電傷。 例如拉閘時,熔絲熔斷時產(chǎn)生的電弧就容易發(fā)生電傷。,3.2 防觸電保護(hù),低壓配電系統(tǒng)的防觸電保護(hù)可分為: 1間接接觸觸電防護(hù)措施 (1)用自動切斷供電電源的保護(hù),并輔以總等電位連接 自動切斷供電電源的保護(hù)是根據(jù)低壓配電網(wǎng)的運(yùn)行方式和安全需要,采用適當(dāng)?shù)淖詣踊瓦B接方法,使得發(fā)生故障時能夠在預(yù)期時間內(nèi)自動切斷供電電源,防止接觸電壓的危害。 通常采用過電流保護(hù)(包括接零保護(hù))、漏電保護(hù),故障電壓保護(hù)(包括接地保護(hù))、絕緣監(jiān)視器等保護(hù)措施。 為了防止上述保護(hù)失靈,輔以總等電位連接,可大幅度降低接地故障時人所遭受的接觸電壓。,(2)采用雙重絕緣或加強(qiáng)絕緣的電氣設(shè)備 類電工產(chǎn)品具有雙重絕緣或加強(qiáng)絕緣的功能。 因此采用類低壓電器設(shè)備可以起到防止間接接觸觸電的作用,而且不需要采用保護(hù)接地的措施。 (3)將有觸電危險的場所絕緣,構(gòu)成不導(dǎo)電環(huán)境 這種措施是防止設(shè)備工作絕緣損壞時人體同時觸及不同電位的兩點(diǎn)。 電氣設(shè)備所處使用環(huán)境的墻和地板系絕緣體,當(dāng)發(fā)生設(shè)備絕緣損壞時可能出現(xiàn)不同電位的兩點(diǎn)之間的距離若超過2米,即可滿足這種保護(hù)條件。,(4)采用不接地的局部等電位連接的保護(hù) 對于無法或不需要采取自動切斷供電電源防護(hù)的裝置中的某些部分, 要以將所有可能同時觸及的外露可導(dǎo)電部分,以及裝置處可導(dǎo)電的部分用等電位連接線互相連接起來, 從而形成一個不接地的局部等電位環(huán)境。 (5)采用電氣隔離 采用隔離變壓器或有同等隔離性能的發(fā)電機(jī)供電,以實(shí)現(xiàn)電氣隔離,防止裸露導(dǎo)體故障帶電時造成電擊。 被隔離的回路電壓不應(yīng)超過500V,其帶電部分不能同其他回路或大地相連,以保持隔離要求。,2直接接觸觸電的防護(hù)措施 (1)絕緣防護(hù) 將帶電體進(jìn)行絕緣,以防止與帶電部分有任何接觸的可能。 被絕緣的設(shè)備必須滿足該電氣設(shè)備國家現(xiàn)行的絕緣標(biāo)準(zhǔn),一般單獨(dú)用涂漆、漆包等類似的絕緣來防止觸電是不夠的。 (2)屏護(hù)防護(hù) 采用遮欄和外護(hù)物防止人員觸及帶電部分的保護(hù),遮欄和外護(hù)物在技術(shù)上必須遵照有關(guān)規(guī)定進(jìn)行設(shè)置。 (3)障礙防護(hù) 采用阻擋物進(jìn)行保護(hù)。 對于設(shè)置的障礙必須防止這樣兩種情況的發(fā)生:一是身體無意識地接近帶電部分;二是在正常工作中,無意識地觸及運(yùn)行中的帶電設(shè)備。,(4)保證安全距離的防護(hù) 為了防止人和其他物體觸及或接近電氣設(shè)備造成事故,要求帶電體與地面、帶電體與其他設(shè)施的設(shè)備之間、帶電體與帶電體之間必須保持一定的安全距離。 凡能同時觸及不同電位的兩部位間的距離,嚴(yán)禁在伸臂范圍以內(nèi)。 在計算伸臂范圍時,必須將手持較大尺寸的導(dǎo)電物體考慮在內(nèi)。 (5)采用漏電保護(hù)裝置 這是一種后備保護(hù)措施,可與其它措施同時使用。 在其他保護(hù)措施一旦失效或者使用者不小心的情況下,漏電保護(hù)裝置會自動切斷供電電源,從而保證工作人員的安全。,3間接接觸與直接接觸兼顧的保護(hù) 通常采用安全超低壓的防護(hù)方法,其通用條件是供電電壓值的上限不得超過50V(有效值),在使用中應(yīng)根據(jù)用電場所特點(diǎn),采用相應(yīng)等級的安全電壓。 一般條件下,采用了超低電壓供電,即可認(rèn)為間接接觸觸電和直接接觸觸電防護(hù)都有了保證。 4特殊場所裝置的安全保護(hù) 主要指澡盆、淋浴室、游泳池及其周圍,由于人體電阻降低和身體接觸地電位而增加電擊危險的安全保護(hù)。,5下列設(shè)備的配電線路宜設(shè)置漏電電流動作保護(hù) (1)手握式及移動式用電設(shè)備; (2)建筑施工工地的用電設(shè)備; (3)環(huán)境特別惡劣或潮濕場所(如鍋爐房、食堂、地下室及浴室)的電氣設(shè)備; (4)住宅建筑每戶的進(jìn)線開關(guān)或插座專用回路; (5)由TT系統(tǒng)供電的用電設(shè)備。,6常見的幾種插座接線 見圖3-1。,圖3-1常用插座接線圖,3.3 低壓系統(tǒng)接地形式,在GB50054-95新的國家標(biāo)準(zhǔn)低壓配電設(shè)計規(guī)范中已不再使用接零、接地、零線等名稱,而改用ICE標(biāo)準(zhǔn)代號。 根據(jù)電氣工作接地和電氣裝置外露導(dǎo)電部分保護(hù)接地的方式不同,ICE將系統(tǒng)接地分為TN,TT,IT三種形式, 這些文字符號的意思是: 第一個字母說明電源對大地的關(guān)系: T一點(diǎn)與大地直接連接: I與大地隔離或一點(diǎn)經(jīng)阻抗與大地連接:,第二個字母說明電氣裝置外露導(dǎo)電部分對大地的關(guān)系: T外露導(dǎo)電部分直接接地: N外露導(dǎo)電部分與電源的中性點(diǎn)連接而接地。 在TN系統(tǒng)中按中性線(N)線和保護(hù)接地線(PE線)的分開或合并又分為三種形式: TN-C系統(tǒng)在全系統(tǒng)中N線和PE線是合為一根的; TN-S系統(tǒng)在全系統(tǒng)中N線和PE線是合為兩根的; TN-C-S系統(tǒng)在全系統(tǒng)中僅前一部分(通常為電源至電氣裝置金線總配電箱的一段線路),N線和PE線合為一根(稱為PEN)線,此后都分為兩根。,各種形式的接地系統(tǒng)圖見圖3-2至3-6。,圖3-2 TN-C系統(tǒng),TN-C系統(tǒng)內(nèi)由于PEN線兼起PE線和N線的作用,節(jié)省了一根導(dǎo)線。但PEN線上通過三相不平衡電流I,其上有電壓降,使電氣裝置外露導(dǎo)電部分對地帶電壓,在某些場所這一對地電壓可能引起電氣事故。,圖3-3 TN-S系統(tǒng),TN-S系統(tǒng)由于PE線和N線分為單獨(dú)的兩根線,PE線平時不通過電流,只在發(fā)生接地故障時才通過故障電流,故用電設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分平時對地不帶電壓,安全性最好,但它需要多用一根導(dǎo)線,造價較高。,圖3-4 TN-C-S系統(tǒng),TN-C-S系統(tǒng)介于以上二者之間,電氣裝置外露導(dǎo)電部分對地電壓為電源線路上一段PEN線上的電壓降,數(shù)值較小。 如果采用等電位連接,則正常工作或發(fā)生接地故障時也不會出現(xiàn)引起事故的電位差。,圖3-5 TT系統(tǒng),在TT系統(tǒng)中,各裝置有其專用PE向和接地極,而且不聯(lián)通,故障電壓不互竄,電氣裝置正常工作時外露導(dǎo)電部分為地電壓,比較安全,但其接地故障中包含兩個接地電阻,阻抗較大,故障電流較小,常不能用過電流保護(hù)兼做接地故障保護(hù),而需裝設(shè)漏電保護(hù),特別是電源總進(jìn)線處應(yīng)裝設(shè)漏電保護(hù),以防止間接接觸電擊和接地故障火災(zāi)。,圖3-6 IT系統(tǒng),IT系統(tǒng)中,因中性點(diǎn)不接地(或經(jīng)大阻抗接地),所以發(fā)生接地故障時,其接地故障電流僅為非故障相的對地電容電流,故障電壓很低,不致引起事故,并且可在排除故障的同時繼續(xù)供電,可靠性較高,這是其優(yōu)點(diǎn)。但它不宜引出中性線,需要380/220V降壓變壓器供給220V設(shè)備用電,裝置的絕緣水平也需提高,除不間斷供電和電氣安全要求高的場所外,應(yīng)用受到限制。,在所有的TN系統(tǒng)中,因PE(PEN)線互相聯(lián)通,故障電壓可沿PE(PEN)線在各接地的電氣裝置中互竄,這是此種系統(tǒng)的缺點(diǎn)。 因此,我國過去大量采用的TN-C系統(tǒng)現(xiàn)在已很少使用,只有在沒有特殊電氣危險、有專門電工維護(hù)管理的一般場所,為簡化線路,節(jié)約投資,可視具體情況適當(dāng)采用外, 一般推薦采用TN-S或TN-C-S系統(tǒng),內(nèi)設(shè)10/0.4kV變電所的建筑物應(yīng)采用TN-S系統(tǒng), 這時,建筑物內(nèi)變電所的工作接地,保護(hù)接地以及用電裝置的保護(hù)接地都應(yīng)歸入同一等電位連接范圍內(nèi)而共同接地。 由于TN系統(tǒng)存在故障電壓沿PEN或PE線傳導(dǎo)的問題,供電部門規(guī)定由城市220/380V電網(wǎng)供電的用戶采用TT系統(tǒng), 另外,施工場地?zé)o等電位連接的戶外場所,宜采用TT系統(tǒng),但應(yīng)注意在每回線路首端安裝動作電流不大于30mA的瞬動漏電保護(hù)器。,3.4 漏電保護(hù)裝置,3.4.1 概述 低壓配電線路的故障主要是三相短路、兩相短路及接地故障。 由于相間短路產(chǎn)生很大的短路電流,故可用熔斷器、斷路器等開關(guān)設(shè)備來自動切斷電源。 由于其保護(hù)動作值按通過正常負(fù)荷電流整定,故動作值很大, 因此一般情況下接地故障靠熔斷器、斷路器難以自動切除,或者說靈敏度滿足不了要求。,電氣線路或電氣設(shè)備發(fā)生單相接地短路故障時會產(chǎn)生剩余電流,利用這種剩余電流來切斷故障線路或設(shè)備電源的保護(hù)器,即為通常所稱的漏電保護(hù)器, GB6829-95中稱為“剩余電流動作保護(hù)器”簡稱“剩余電流保護(hù)器”,英文縮寫RCD。 由于漏電保護(hù)器動作靈敏,切斷電源時間短,因此只要能合理選用和正確安裝、使用漏電保護(hù)器,對于保護(hù)人身安全、防止設(shè)備損壞和預(yù)防火災(zāi)產(chǎn)生會有明顯的作用。,漏電保護(hù)開關(guān),電流動作型 漏電保護(hù)開關(guān)工作原理圖 TAN零序互感器;A放大器; YR脫扣器;QF低壓斷路器,漏電保護(hù)器的分類 1)從名稱上分有觸電保護(hù)器、漏電開關(guān)、漏電繼電器等。 凡稱“保護(hù)器”、“漏電器”、“開關(guān)”者均帶有自動脫扣器。 凡稱“繼電器”者,則需要與接觸器或低壓斷路器配套使用,間接動作。 2)按工作類型分有開關(guān)型、繼電器型、單一型漏電保護(hù)器、組合型漏電保護(hù)器。 組合型漏電保護(hù)器是漏電開關(guān)與低壓斷路器組合而成。 3)按相數(shù)或極數(shù)分有單相線、單相兩線、三相三線、三相四線。 4)按結(jié)構(gòu)原理劃分有電壓動作型、電流型、簽相型、脈沖型。,2漏電保護(hù)方式 電流型RCD保護(hù)方式,通常有下列四種。 (1)全網(wǎng)總保護(hù)。是指在低壓電網(wǎng)電源處裝設(shè)保護(hù)器,總保護(hù)有三種方式: 1)保護(hù)器安裝在電源中性點(diǎn)接地線上; 2)保護(hù)器安裝在總電源線上; 3)保護(hù)器安裝在各條引出干線上。 通常,對供電范圍較大或有重要用戶的低壓電網(wǎng),采用安裝在各條引出干線上的總保護(hù)方式。,(2)對于移動式電力設(shè)備,臨時用電設(shè)備和用電的家庭,應(yīng)安裝末級保護(hù)。 (3)較大低壓電網(wǎng)的多級保護(hù)。隨著用電的不斷增加,較大低壓電網(wǎng)單單采用總保護(hù)或末級保護(hù)方式,已不能滿足對低壓電網(wǎng)供電可靠性和安全用電的需要,因此,較大電網(wǎng)實(shí)行多級保護(hù)是電氣化事業(yè)發(fā)展的必然要求。 對于保護(hù)器動作切斷電源會造成重大經(jīng)濟(jì)損失的用戶,其低壓電網(wǎng)的漏電保護(hù)可由用戶提出申請,經(jīng)供電企業(yè)批準(zhǔn),而采取漏電報警方式。此類單位應(yīng)有固定值班員,及時處理報警故障,并應(yīng)增強(qiáng)絕緣監(jiān)督,減少接地故障。,3.4.2 漏電保護(hù)裝置的選用、安裝使用 漏電保護(hù)裝置選用 1)漏電保護(hù)器設(shè)置的場所有: 手持式及移動式用電設(shè)備; 建筑施工工地的用電設(shè)備; 用于環(huán)境特別惡劣或潮濕場所(如鍋爐房、食堂、 地下室及浴室)的電氣設(shè)備; 住宅建筑每戶的進(jìn)線開關(guān)或插座專用回路; 由TT系統(tǒng)供電的用電設(shè)備; 與人體直接接觸的醫(yī)療用電氣設(shè)備(但急救和手 術(shù)用電設(shè)備等除外)。,2)漏電保護(hù)裝置的動作電流數(shù)值選擇: 手持式用電設(shè)備為15mA; 環(huán)境惡劣或潮濕場所用電設(shè)備為610 mA; 醫(yī)療電氣設(shè)備為6 mA; 建筑施工工地的用電設(shè)備為1530mA; 家用電器回路為30 mA; 成套開關(guān)柜、分配電盤等為100mA以上; 防止電氣火災(zāi)為300 mA。,3)根據(jù)安裝地點(diǎn)的實(shí)際情況,可選用的型式有: 漏電繼電器,可與交流接觸器、斷路器構(gòu)成漏 電保護(hù)裝置,主要用作總保護(hù); 漏電開關(guān),將零序電流互感器、漏電脫扣器和 低壓斷路器組裝在一個絕緣外殼中,故障時可 直接切斷供電電源。因此末級保護(hù)方式中,多 采用漏電開關(guān); 漏電插座,把漏電開關(guān)和插座組合在一起的漏 電保護(hù)裝置,特別適用于移動設(shè)備和家用電器。 4)根據(jù)使用目的由被保護(hù)回路的泄漏電流等因素 確定。,漏電保護(hù)裝置安裝使用 1)安裝前必須檢查漏電保護(hù)器的額定電壓、額定電流、短路通斷能力,漏電動作電流。漏電不動作電流以及漏電動作時間等是否符合要求。 2)漏電保護(hù)器安裝接線時,要根據(jù)配電系統(tǒng)保護(hù)接地型式進(jìn)行接線。接線時分清相線和零線。,3)對帶短路保護(hù)的漏電保護(hù)器,在分短路電流時,位于電源側(cè)的排氣孔往往有電弧噴出,故應(yīng)在安裝時保證電弧噴出方向有足夠的飛弧距離。 4)漏電保護(hù)器的安裝應(yīng)盡量遠(yuǎn)離其他鐵磁體和電流很大的載流導(dǎo)體。 5)對施工現(xiàn)場開關(guān)箱里使用的漏電保護(hù)器必須采用防濺型。 6)漏電保護(hù)器后面的工作零線不能重復(fù)接地。,7)采用分級漏電保護(hù)系統(tǒng)和分支漏電保護(hù)的線路, 每一分支線路必須有自己的工作零線; 上下級漏電保護(hù)器的額定漏電動作電流與漏電時間均應(yīng)做到相互配合, 額定漏電動作電流級差通常為1.22.5倍, 時間級差0.10.2s。 8)工作零線不能就近接線,單相負(fù)荷不能在漏電保護(hù)器兩端跨接。,9)照明以及其他單相用電負(fù)荷要均勻分布到三相電源線上偏差大時要及時調(diào)整,力求使各相漏電電流大致相等。 10)漏電保護(hù)器安裝后應(yīng)進(jìn)行試驗(yàn),試驗(yàn)有: 用試驗(yàn)按鈕試驗(yàn)3次,均應(yīng)正確動作; 帶負(fù)荷分合交流接觸器或開關(guān)3次,不應(yīng)有誤動作; 每相分別用3K試驗(yàn)電阻接地試跳,應(yīng)可靠動作。,中小型建筑物兩級漏電保護(hù)安裝位置示例見圖3-7。,圖3-7 中小型住宅樓的兩級RCD安裝位置示例,大型建筑漏電保護(hù)安裝位置示例見圖3-8。,圖3-8 大型建筑物三級RCD安裝位置示例,3.5 接地與建筑物防雷,3.5.1 接地保護(hù) 電流流過人體會發(fā)生觸電事故。 人體觸電的主要原因有兩種: 一種沒有遵守安全規(guī)程,人體直接接觸或接近電氣設(shè)備的帶電部分(超過了安全距離); 另一種是人體觸及絕緣損壞的電氣設(shè)備的金屬部分。,因此除了遵守安全規(guī)程外,還要采取措施將一些電氣設(shè)備的外殼或金屬部分接地,這樣即使是電氣設(shè)備的絕緣損壞,也不會發(fā)生觸電事故。 此外,為了電力網(wǎng)路可靠地運(yùn)行,通常也將電力網(wǎng)路中的某一點(diǎn)接地(如發(fā)電機(jī)、變壓器的中性點(diǎn)接地). 按接地的作用不同,接地可分為保護(hù)接地和工作接地。 設(shè)備的某部分與土壤之間作良好的電氣連接,稱為接地。 零線就是由變壓器和發(fā)電機(jī)的中性點(diǎn)引出的,并接了地的接地中性線。 設(shè)備的某部分與零線相連接,稱為接零。,“地”和對地電壓 當(dāng)電氣設(shè)備發(fā)生接地故障時,電流通過接地體向大地作半球形散開,如圖3-9所示。 這一電流稱為接地電流,用Ijd表示。 由于這是半球形的球面,距接地體越遠(yuǎn)其球面越大,其阻值越小。 在距單根接地體或接地故障點(diǎn)20m左右的地方,流散電阻已趨近于零。 也就是說,這里的電位已趨近于零。這電位趨近于零的地方,就叫做電氣的“地” 或“大地”。,當(dāng)電氣設(shè)備發(fā)生接地故障時,電流通過接地體向大地作半球形散開,這一電流稱為接地電流,用Ijd表示,圖3-9地中電流與對地電壓,電氣設(shè)備的接地部分,如接地的外殼和接地體等,與零電位的“大地”之間的電位差,就叫做接地部分的對地電壓,用Ujd表示。,2保護(hù)接地 電氣設(shè)備的外殼都是與內(nèi)部帶電部分絕緣的,正常情況下是 不帶電的,但是當(dāng)電氣設(shè)備的絕緣損壞時,這些設(shè)備的外殼便會帶電,當(dāng)人體觸及設(shè)備的金屬外殼,就會造成觸電事故。 為了防止人體觸電,將電氣設(shè)備的金屬外殼和同金屬外殼相連的金屬構(gòu)架與大地作電氣上的連接,這種保護(hù)人體安全的接地叫做保護(hù)接地。如圖3-10所示。,圖3-10保護(hù)接地示意圖,3工作接地 在電力系統(tǒng)中,為了保證電氣設(shè)備在正常和事故情況下可靠地工作而進(jìn)行的接地,叫做工作接地。 如圖3-11所示(如變壓器和發(fā)電機(jī)的中性點(diǎn)直接接地等)。,圖3-11 工作接地示意圖 1.工作接地 2.工作接零 3.重復(fù)接地,4零線、保護(hù)線和保護(hù)接零 對于低壓配電系統(tǒng),我國廣泛采用電源中性點(diǎn)直接接地的運(yùn)行方式,稱為TN系統(tǒng)。 一般把從電源中性點(diǎn)引出的,用來接單相電氣設(shè)備的導(dǎo)線稱為中性線或零線,用符號N表示。 把從電源中性點(diǎn)引出的,用來保障人身安全,防止發(fā)生觸電事故的導(dǎo)線稱為專用保護(hù)線,用符號PE表示。 通過PE線,將設(shè)備的外露導(dǎo)電部分連接到電源接地點(diǎn)處的保護(hù)方式,稱為保護(hù)接零,實(shí)際上是與PE線相接。如圖3-12所示。,圖3-12 保護(hù)接零示意圖,保護(hù)接零的目的是為了保證人身安全,防止發(fā)生觸電事故。 但必須注意,在同一系統(tǒng)中,一般只能采用同一種保護(hù)方式,或全部采用保護(hù)接地,或全部采用保護(hù)接零, 而不應(yīng)一部分設(shè)備采用保護(hù)接地,而對另一部分又采用保護(hù)接零。,5重復(fù)接地 在中性點(diǎn)直接接地的低壓系統(tǒng)中采用保護(hù)接零時,將零線上的一點(diǎn)或多點(diǎn)再次與大地作可靠的連接,稱為重復(fù)接地。如圖3-11所示。,6接觸電壓、跨步電壓 過高的接觸電壓和跨步電壓也會使人觸電。當(dāng)電力系統(tǒng)和設(shè)備的接地裝置中有電流時,此電流經(jīng)埋設(shè)在土壤中的接地體向周圍土壤中流散,使接地體附近的地表任意兩點(diǎn)之間都可能出現(xiàn)電壓。 如果以大地為零電位,即接地體以外15-20m處可以認(rèn)為是零電位,則接地體附近地面各點(diǎn)的電位分布如圖3-13所示。,圖3-13 接觸電壓和跨步電壓,在短路接地系統(tǒng)中,人體觸及設(shè)備的帶電外殼一點(diǎn),同站立地面上一點(diǎn)之間的電位差,稱為接觸電壓。 在距接地點(diǎn)20m范圍內(nèi),地面上兩腿間的電位差,稱為跨步電壓,跨步電壓大小與跨步有關(guān)。 人的跨距一般按0.8m考慮,如圖3-13所示。 當(dāng)供電系統(tǒng)中出現(xiàn)對地短路時,或有雷電電流流經(jīng)輸電線入地時,都會在接地體上流過很大的電流,使接觸電壓Ujc和跨步電壓Uja都大大超過安全電壓,造成觸電傷亡。 為此接地體要做好,使接地電阻盡量小,一般要求為4。,7接地體 直接與土壤接觸用以與大地作電氣連接,具有一定散流電阻的金屬導(dǎo)體或金屬導(dǎo)電體組,稱為接地體。 8接地線 將電氣裝置接地部分與接地體連接起來所使用的金屑導(dǎo)線,稱為接地線。接地線可分為接地干線和接地支線。如圖3-14所示。 9接地裝置 接地體與接地線總稱接地裝置。 10接地電阻 電氣裝置接地部分的對地電壓與經(jīng)接地體流入地的電流之比,稱為接地電阻。,圖3-14 接地線示意圖 a接地支線埋入地坪暗敷 b接地干線水平和垂直明敷 1接地干線; 2接地支線; 3支架(固定鉤),3.5.2 建筑防雷 帶負(fù)電荷的雷云在大地表面會感應(yīng)出正電荷,這樣雷云與大地間形成一個大的電容器,當(dāng)電場強(qiáng)度超過大氣被擊穿的強(qiáng)度時,就發(fā)生了雷云與大地之間的放電,即常說的閃電,或者說是雷擊。 雷電流的幅值很大,有數(shù)千安到數(shù)百千安。而放電時間只有幾十微秒。 雷電流的大小與土壤電阻率、雷擊點(diǎn)的散流電阻有關(guān)。,1雷電的危害 可分為四類: (1)第一類是直擊雷 有時雷云較低,周圍又沒有帶異性電荷的云層,而在地面上突出的樹木或建筑物等,感應(yīng)出異性電荷,雷云就會通過這些物體與大地之間直接放電,這種直接擊在建筑物或其他物體的雷擊,稱為直擊雷。,由于受直接雷擊,被擊物體產(chǎn)生很高的電位,而引起過電壓,流過的雷電流可達(dá)幾十千安甚至幾百千安,對設(shè)備、架空線及建筑物產(chǎn)生極大的破壞作用,如架空線上產(chǎn)生幾千千伏的高壓后,會引起線路的感應(yīng)放電,發(fā)生短路事故,而且會波及變電所、發(fā)電廠,引起嚴(yán)重的后果。 雷擊放電大多數(shù)具有“重復(fù)放電”的特性,產(chǎn)生極大的雷電流,引起地面建筑物和其他物體的損壞,甚至發(fā)生爆炸和引起火災(zāi)。,(2)第二類是感應(yīng)雷 感應(yīng)雷又稱雷電感應(yīng),它是由于雷電流的強(qiáng)大電場和磁場變化產(chǎn)生的靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)引起的。它能造成金屬部件之間產(chǎn)生電火花放電。 靜電感應(yīng)的特點(diǎn)是,當(dāng)雷云出現(xiàn)在導(dǎo)體的上空時,由于感應(yīng)作用,使導(dǎo)體上感應(yīng)帶有與雷云的異性電荷,雷云放電時,在導(dǎo)體上的感應(yīng)電荷得不到釋放,致使導(dǎo)體與地面之間形成很高的電位差。 電磁感應(yīng)的特點(diǎn)是,由于雷電流的幅值和陡度迅速變化,在它周圍的空間里,會產(chǎn)生強(qiáng)大的變化的電磁場,在其中的導(dǎo)體感應(yīng)產(chǎn)生極大的電動熱,若有回路,則產(chǎn)生很大的感應(yīng)電流,而產(chǎn)生危害。,(3)第三類是高位引入 高位引入又叫雷電波侵入,由于雷電對架空線路或金屬導(dǎo)體的作用,所產(chǎn)生的雷電波就可能沿著這些導(dǎo)體侵入建筑物內(nèi),危及人身安全或損壞設(shè)備,雷電波侵入的事故時有發(fā)生,在雷害事故中占相當(dāng)大的比例。 (4)第四類是球雷 通常認(rèn)為球雷是一個熾熱的等離子體,溫度極高,并發(fā)生紫色或紅色的發(fā)光球體,直徑在1020cm以上。 球雷常沿地面滾動或在空氣中飄動,能通過煙囪、門、窗或其他縫隙進(jìn)入建筑物內(nèi)部,或無聲消失,或傷害人身和破壞物體,甚至發(fā)生劇烈的爆炸,引起嚴(yán)重的后果。,高壓避雷器必要性: 室外高壓架空線路很容易受到雷擊,將高壓沖擊波引入室內(nèi)的高壓設(shè)備,威脅它們的安全; 對高壓電路進(jìn)行運(yùn)行操作(如開關(guān)的分?jǐn)啵┮矔a(chǎn)生過電壓,同樣威脅著設(shè)備的安全。,保護(hù)原理: 正常時,避雷器的間隙保持絕緣狀態(tài),不影響運(yùn)行; 當(dāng)高壓沖擊波來臨時避雷器間隙被擊穿而接地,從而強(qiáng)行截斷沖擊波,此時能夠進(jìn)入被保護(hù)設(shè)備的電壓僅為雷電流通過避雷器和引線以及接地裝置而產(chǎn)生的所謂殘壓,雷電流通過以后,避雷器間隙又恢復(fù)絕緣狀態(tài),2建筑物易受雷擊的部位 建筑物易受雷擊的部位見表3.1。,表3.1 建筑物易受雷擊的部位,3建筑物的防雷分級及防雷保護(hù) 各類防雷建筑應(yīng)采取防直接雷和防雷電波侵入的措施,裝有防雷裝置的建筑物,在防雷裝置與其他設(shè)施和建筑物內(nèi)人員無法隔離的情況下,應(yīng)采取等電位連接。,(1)一類防雷建筑 具有重要用途的建筑物、屬于國家級重點(diǎn)文物的建筑物和構(gòu)筑物及高度超過100m的建筑物,如國家級的會堂、辦公建筑、大型博展建筑、大型旅游建筑、國際性的航空港、交通樞紐等屬一級防雷建筑。 對于這類建筑物,防直接雷的接閃器應(yīng)采用裝飾在屋角、屋脊、女兒墻上的避雷帶, 并在屋面上裝設(shè)不大于5m5m或6m4m的網(wǎng)格, 建筑物最高處加避雷針,其滾球半徑為30m。 引下線數(shù)量不小于2根,間距不應(yīng)大于12m。,防雷電感應(yīng)的措施: 可采取將建筑物內(nèi)的設(shè)備、管道、構(gòu)架、電纜金屬外皮、鋼屋架、鋼窗等較大金屬物和突出屋面的金屬物接到防雷電感應(yīng)的接地裝置上; 防雷電感應(yīng)的接地裝置應(yīng)和電氣設(shè)備接地裝置共用,其工頻接地電阻不應(yīng)大于10;屋內(nèi)接地干線與防雷電感應(yīng)接地裝置的連接,不應(yīng)小于兩處。 對于雷電波侵入的防范: 低壓線路宜全線采用電纜直接埋地敷設(shè)。 在入戶端應(yīng)將電纜的金屬外皮、鋼管接到防雷電感應(yīng)的接地裝置上。 當(dāng)全線采用電纜有困難時,可采用鋼筋混凝土桿和鐵橫擔(dān)的架空線,并應(yīng)使用一段金屬鎧裝電纜或擴(kuò)套電纜穿鋼管直接埋地引入。,(2)二類防雷建筑 重要的或人員密集的大型建筑物、省級重點(diǎn)文物的建筑物和構(gòu)筑物、19層以上的住宅和高度超過50m的其他民用建筑、省級及以上大型計算機(jī)中心。如省部級辦公室、省級通訊廣播建筑、大型的商店等屬于二級防雷建筑。 對于二級防雷建筑物防直接雷宜采用裝飾在屋角、屋脊、女兒墻上的環(huán)狀避雷帶,并在屋面上裝設(shè)不大于10m10m或12m8m的網(wǎng)格, 也可采用裝飾在建筑物上的避雷網(wǎng)或避雷針,或兩者組合的接閃器,其滾球半徑為45m。 引下線數(shù)量不小于兩條,間距不應(yīng)大于18m。 每根引下線的沖擊接地電阻不應(yīng)大于1。,突出屋面的風(fēng)管、煙囪等金屬物體可不裝接閃器,但應(yīng)和屋面防雷裝置相連,在屋面接閃器保護(hù)范圍之外的非金屬物體應(yīng)裝接閃器,并和屋面防雷裝置相連。 建筑物宜利用鋼筋混凝土屋面、梁、柱、基礎(chǔ)內(nèi)的鋼筋作為引下線,當(dāng)基礎(chǔ)采用硅酸鹽水泥和周圍土壤的含水量不低于4及基礎(chǔ)的外表面無防腐層或有瀝青質(zhì)的防腐層時,宜利用基礎(chǔ)內(nèi)的鋼筋作為接地裝置。,(3)三類防雷建筑 不屬于一、二類防雷的建筑屬三級防雷建筑,但通過調(diào)查確認(rèn)需要防雷的建筑物,如高度為15m及以上的煙囪、水塔等孤立的建筑物或構(gòu)筑物。 對于三級防雷建筑物防直接雷宜采用裝飾在屋角、屋脊、女兒墻上的避雷針或避雷帶, 當(dāng)采用避雷帶保護(hù)時,應(yīng)在屋面上裝設(shè)不大于24ml6m的網(wǎng)格, 采用避雷針保護(hù)時,其滾球半徑為60m。,建筑物防雷的主要裝置,單針的保護(hù)范圍,雙支等高避雷針的保護(hù)范圍,引下線數(shù)量不小于2條,間距不應(yīng)大于25m,每根引下線的沖擊接地電阻不宜大于30。防雷接地裝置宜與電氣設(shè)備等接地裝置共用,且宜與埋地金屬管相連。在共用接地裝置與埋地金屬管道相連的情況下,接地裝置宜圍繞建筑物敷設(shè)成環(huán)形接地體,當(dāng)二者不共用、不相連時,兩者在地中的距離不應(yīng)小于2m。,3.6 建筑防雷與接地工程圖實(shí)
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