電氣安全和建筑物防雷.ppt

1、七 電氣安全和建筑物防雷,電擊電流流經人體內部，引起疼痛發(fā)麻，肌肉抽搐，嚴重的會引起強烈痙攣。心臟顫動或呼吸停止，甚至由于因人體心臟，呼吸系統(tǒng)以及神經系統(tǒng)的致命傷害，造成死亡。絕大部分觸電死亡事故是電擊造成的。 電傷是指觸電時，人體與帶電體接觸不良部分發(fā)生的電弧灼傷，或者是人體與帶電體接觸部分的電烙印，或由于被電流熔化和蒸發(fā)的金屬微粒等侵入人體皮膚引起的皮膚金屬化。電傷通常是由電流的熱效應，化學效應或機械效應造成的。,一）工程設計中電氣安全 1.概念和要求,直接接觸（direct contact） 人或動物與帶電部分的接觸。 當人體在地面或其他接地導體上，而人體的某一部分觸及三相導線的任何一相

2、而引起的觸電事故稱為單相觸電。單相觸電對人體的危害與電壓高低，與電網中性點接地方式等有關。人體發(fā)生單相觸電的次數占總觸電次95以上，除了單相觸電外，還有兩相觸電。它指人體兩處同時接觸不同相的帶電體而引起的觸電事故。,2.1人體觸電的方式-直接接觸,間接接觸（indirect contact）人或動物與故障情況下變?yōu)閹щ姷耐饴秾щ姴糠值慕佑|。 人體接觸發(fā)生故障的電氣設備。在正常情況下，電氣設備的外殼是不帶電的。但當線路故障或絕緣破損時，接觸由此漏電或帶電的設備外殼時，就會發(fā)生觸電危險。 跨步電壓觸電也是間接接觸。當人的腳與腳之間同時踩在不同電位的地表面兩點時，會引起跨步電壓觸電。,2.2人體觸電

3、的方式-間接接觸,2.3電擊電流對人體的生理效應,交流電流的電擊效應 ： 1）當電流流過人體時，人身所察覺到的最小電流值稱為感覺閾值。對于 15 100Hz 交流電流，此值為 0.5mA。人握電極能擺脫的電流最大值稱為擺脫電流，對于 15100Hz 交流電流為 10mA。 2）對于100Hz 以上交流電流，人體皮膚的阻抗，在數十伏數量級的接觸電壓下，大致與頻率成反比，例如 500Hz 時皮膚阻抗，僅約為 50Hz 時皮膚阻抗的 110，在很多情況下，皮膚的阻抗可以忽略不計。但因為是高頻電流，對人體的感覺和對心臟的影響都比 100Hz 以下交流電小。,2.電擊防護的基本措施 -2.1直接接觸防護

4、,直接接觸防護應選用以下一種或幾種措施： 2.1.1.將帶電體絕緣-帶電部分完全用絕緣覆蓋。該絕緣的類型必須符合相應電氣設備的標準，且只能在遭到機械破壞后才能除去。 2.1.2.屏護-外護物一般為電氣設備的外殼，是在任何方向都能起直接接觸保護作用的部件。遮欄則只對任何經常接近的方向起直接接觸保護作用，例如用保護遮欄、欄桿或隔板等。 最低的防護要求在電氣操作區(qū)內，防護等級為 IP2X ，頂部則為 IP4X。 遮攔或外護物必須具有足夠的穩(wěn)定性和耐久性 ，并可承受在正常使用中可能出現的應力和應變。 開啟和拆卸必須使用鑰匙或工具，并設置聯鎖裝置 。,-直接接觸防護,2.1.3. 用阻擋物防護阻擋物只能

5、防護與帶電部分無意識接觸，但不能防護人們有意識接觸。例如用保護遮欄、欄桿或隔板可以防止人體無意識接近帶電部分又如用網罩或熔斷器的保護手柄，可以防止在操作電氣設備時無意識觸及帶電部分。阻擋物可不用鑰匙或工具拆除，但必須固定以免無意識地移開. 2.1.4. 安全距離-將帶電部分置于伸臂范圍以外，可以防止無意識地觸及。一般為1.25米。,-2.2 間接接觸防護,2.2.1.雙重絕緣結構-級設備既有基本絕緣也有雙重絕緣或加強絕緣；不考慮保護接地方法；設備內導電部分嚴禁與保護線連接。 2.2.2.自動斷開電源該保護方式，以防止發(fā)生接地故障電氣設備的外露可導電部分持續(xù)帶有危險電壓而產生電擊的危險。采用這種

6、方法的前提是：電氣設備的外露導電部分必須按系統(tǒng)接地制式與保護線相連，同時還宜進行總等電位聯結。自動切斷電源法可以最大限度地利用原有的過電流保護設備，且方法簡單、投資最省，是一種常用的措施。,2.2.3. 電氣隔離-將回路進行電氣隔離是為了防止觸及絕緣破壞的外露導電部分產生電擊電流，措施如下： 1）由隔離變壓器供電； 2）回路電壓不能超過 500V，其帶電部分嚴禁與其它回路或大地相連,并須注意與大地之間的絕緣； 3）不同回路應分開布線。這些電纜或導線的額定電壓不低于可能出現的最高電壓，且每條回路有過電流保護。 4）被隔離回路的外露導電部分必須采用絕緣的不接地等電位聯結，該連接線嚴禁與其它回路的保

7、護線或外露導電部分相連接，也不與外部導電部分連接。 5）如出現影響兩個外露導電部分的故障，而這兩部分又接至不同相的導線時，則必須有一個保護裝置能滿足自動切斷電源的要求。,2.2.4. 采用非導電場所在非導電場所內，嚴禁有保護線，也不采取接地措施，因此可采用 0 級設備（這種設備只有基本絕緣，沒有保護接地手段）。非導電場所應具有絕緣的地板和墻（用于標稱電壓不超過 500V 的設備，其絕緣電阻不小于 50k；如標稱電壓超過 500V，則為 100k）. 其防護措施如下：, 外露導電部分之間、外露導電部分與外部導電部分之間的距離不小于 2m；如在伸臂范圍以外，則為 1.25m。 如達不到上述距離，則

8、在兩導電部分之間設置絕緣阻擋物，使越過阻擋物的距離不小于 2m。 將外部導電部分絕緣起來，絕緣物要有足夠的機械強度并能耐受 2000V 電壓，且在正常情況下，泄漏電流不大于1mA。 上述布置必須是永久性的，即使使用手攜式或移動式設備也必須能滿足上述要求；另外，還應采取措施使墻和地板不因受潮而失去原有電阻值，同時外部導電部分也不能從外部引入電位。,2.2.5. 不接地的局部等電位聯結凡是能同時觸及的外露導電部分和外部導電部分采用不與大地相連的等電位聯結，使其電位近似相等，以免發(fā)生電擊。局部等電位聯結系統(tǒng)嚴禁通過外露導電部分或外部導電部分與大地接觸，如不能滿足，必須采用自動切斷電源措施。為了防止進

9、入等電位場所的人遭受危險的電位差，在和大地絕緣的導電地板與不接地的等電位聯結系統(tǒng)連接的地方，必須采取措施減少電位差。 F. 安全特低電壓； G. 保護接地(與其他防護措施配合使用); H. 電工用個體防護用品。,2.3兼有防止直接和間接電擊的保護,兼有防止直接和間接電擊的保護，也稱為正常工作及故障情況下兩者的電擊保護，可采取以下措施： （1）如果引出中性殘，中性線的絕緣與相線相同,安全電壓采用的標稱電壓不超過安全電壓交流50V、直流120V。 （2）由安全電源供電 安全隔離變壓器。 電化電源，如蓄電池。 柴油發(fā)電機。 按標準制造的電子裝置，保證內部故障時，端子電壓不超過 50V，或端子電壓可能

10、超過 50V，但電能量很小，人一接觸端子，電壓立即降到 50V 以下。,（3）安全特低電壓 安全特低電壓（SELV）定義：用安全隔離變壓器或具有獨立繞組的變流器與供電干線隔離開的電路中，導體之間或任何一個導體與地之間有效值不超過50V的安全電壓。,3.建筑物內總等電位連接,3.1 等電位連接的分類 等電位連接就是電氣裝置的各外露導電部分和裝置外導電部分的電位實質上相等的電氣連接。從而消除或減少各部之間的電位差，等電位連接可分為： 1）總等電位連接（MEB）； 2）局部等電位連接（LEB）； 3）輔助等地位連接（SEB）； 建筑物內總等電位連接示意圖如圖所示。,建筑物內總等電位連接示意,1保護線

11、； 2等電位連接線；3接地線； 4輔助等電位連接線；5局部等電位連接線；6金屬地漏；7衛(wèi)生潔具金屬彎頭；8建筑物鋼筋； B總等電位連接（接地）端子板； M外露可導電部分；C裝置外可導電部分； P金屬水管干線； T接地極； L局部等電位連接端子。,建筑物內總等電位連接,（2）等電位連接的作用。等電位連接是接地故障保護的一項基本措施。它可以在發(fā)生接地故障時，顯著地降低電氣裝置外露導電部分的預期接觸電壓，減少保護電器動作不可靠的危險性，消除或降低從建筑物外部竄入電氣裝置外露導電部分上的危險電壓。 總之，種種電氣災害，均不是因為電位的高、低而引起的，而是由于存在電位差的原因引起放電。采用等電位連接才能

12、有效地消除或減少電位差，使設備和人身得到安全防護作用。,4.漏電保護器的正確選用和安裝,必須安裝漏電斷路器的設備和場所： a. 屬于I類的移動式電氣設備及手持式電動工具； b. 安裝在潮濕，強腐蝕性等環(huán)境惡劣場所的電器設備； c. 建筑施工工地的電氣施工機械設備； d. 暫設臨時用電的電器設備； e. 賓館、飯店及招待所的客房內插座回路； f. 機關、學校、企業(yè)、住宅等建筑物內的插座回路； g. 游泳池、噴水池、浴池的水中照明設備； h. 安裝在水中的供電線路和設備； i. 醫(yī)院中直接接觸人體的電氣醫(yī)用設備；,二）建筑物防雷保護措施,0綜合知識 雷電的形成及危害； 建筑物防雷分類； 避雷裝置的

13、組成：接閃器（避雷針、避雷線、避雷帶、避雷網、避雷器）、引下線、接地裝置。 1.防雷措施,0.1雷電一般知識,雷電是自然界中常見的現象，它對建筑物及電氣設備的危害極大。雷電早就引起了人類的注意，但是，有關雷電的全部問題并沒有完全弄清超，許多現象還不能作出完滿的解釋。 雷云在形成過程中受氣溫劇烈變化等因素的影響，一部分云層中帶有正電荷，另一部分云層中帶有負電荷。隨著正、負電荷的不斷積累，不同電荷云層或云層與大地之間的電壓便逐漸提高，當到了一定程度之后，由于強大的電場的作用，空氣的絕緣性侵會遭到破壞，于是云層與云層之間或是云層與大地之間便發(fā)生強烈的放電，并伴隨有強烈的閃光，由于放電時的溫度高達萬度

14、以上，空氣受熱劇烈膨脹，發(fā)出爆炸的轟鳴聲。這就是常見的閃電和雷聲現象。,0.2分類,根據雷電產生及危害特點的不同，將雷電分為直擊雷、感應雷、球形雷和雷電波侵入等幾種。 1直擊冒 就是餃低的雷云與大地凸出物之間的放電視象。宜擊雷一般有重復放電的件質，平均電復放電三到四次。 2感應雷 亦稱為雷電感應。雷電感應分靜電感應相電磁感應兩種。靜電感應是由于雷云接近地面，在地面凸出物感應出大量異性電荷所致，在雷云與另外部位的凸起物放電后，該凸出物頂端電荷失去束縛，以雷電波的形式，沿凸出物極快地傳播。電磁感應是由于雷擊后，巨大的雷電流在周圍空間產生迅速為變化磁場所致，這種磁場電波附近的金屬物產生極高的電壓。

15、3球形雷 是一種球形發(fā)紅光或白光的火球，以大約以2米秒的速度漂移。 4雷電波 是由于雷擊而在電力線路或架空金屬管道土產生的沖擊電壓，沿線路或管道的兩個方向迅速傳播的現象。,0.3雷電的放電過程,雷電的放電過程時間極短，全部放電時間不超過500毫秒。放電過程包括先驅放電、主放電和余光電按等幾個過程。 雷電放電過程用雷電流幅值、雷電流強度、放電時間和沖擊過電流等電氣參數來衡量。雷電流幅值印為雷電流放電時的最大值，其值可高達幾十至幾百千安。雷電流沖擊過電壓即為放電時雷電壓的最大值，其值一般不超過500千伏。,雷電的活動與地理位置相時間季節(jié)有著密切關系。在我國，一般說來，山區(qū)比平原的雷多，南方比北方的

16、雷多，夏季比冬季的雷多，土壤電阻率低的地方比高的地方雷多。,0.4雷電的破壞作用,雷電流具有電流所具有的一切效應，不過，雷電流是極短時間內的巨大的沖擊電流，特別是直擊雷。 1熱效應破壞作用 強大約雷電流通過被擊物體時要發(fā)熱，由于電流極大，時間很短，物體的熱來不及散發(fā)，巨大的熱能會使物體的水分迅速汽化而產生爆炸現象。若雷電流通過金屬導體時，巨大的熱量會使金屆發(fā)熱變紅甚至熔化。熱效應作用在易燃物質上還會引起火災。 2電動效應破壞作用 導線中通有電流時，兩者之間會產生電動力。當導體中通有強大的雷電流時，會使導體間產生巨大的作用力而引起磁按、斷線等事故。甚至使設備壞。 3雷電感應的破環(huán)作用 不論是靜電

17、感應還是電磁感應，都會使建筑物或金屬導體產生極高的電壓，這一電壓對人身構成極大的危險。當這極高的電壓向四周擴散時，還會引起放電現象而在易燃易爆物質處產生火災和爆炸事故。 4雷電反擊的破環(huán)作用 對于電力系統(tǒng)而言，一切對電氣設備絕緣造成危害的電位或電位差的升高，稱為過電壓。由于誤操作、短路，斷線和負荷劇變引起的過電壓稱為內部過電壓，亦稱操過電壓。而由雷電等外部引入的過電壓稱為外部過電壓，亦稱大氣過電壓。當雷電波從輸電線等引入建筑物內而產生電氣設備或其他導體的過電壓時，都將造成事故。,0.5防雷原理及防雷裝置,當空中出現雷云時，大地上也會感應出與雷云電荷相反的電荷。由于防雷裝置一股都與大地有良好的連

18、接，而且又處在建筑設施的最高處，離雷云最近。因此防雷裝置極易吸引雷云在其上放電，從而使被保護建筑物免遭雷擊。從這個意義上來說，防雷裝置的作用不是防雷而是引雷。大地與云層問就相當于一個電容，而防雷裝置就相當于一個電阻，由放電公式可知，防雷裝置的電阻R越小(即散流電膽小)，則建筑物遭受雷擊的危險越小，因此要求防雷裝置的接地電阻越小越好。,1.第一類防雷建筑物的防雷措施,1.1防直擊雷 1.1.1應裝設獨立避雷針或架空避雷線（網），使被保護建筑物及風帽、放散管等突出屋面的的物體均處于接閃器的保護范圍內。架空避雷網網網格尺寸不應大于5m5m或6m4m。 1.1.2.排放爆炸危險氣體、蒸氣或粉塵的放散管

19、、呼吸閥、排風管等管口外的以下空間應處于接閃器的保護范圍內：當有管帽時應按GB50057-94（2000年版）表3.2.1確定；當無管帽時，應為管口上方半徑5m的半球體。接閃器與雷閃的接觸點應在上述空間之外。,1.1.4獨立避雷針的桿塔、架空避雷線的端部和架空避雷網的各支柱處應至少設一根引下線。對用金屬制成或焊接、綁扎連接鋼筋網的桿塔、支柱，宜利用其作為引下線。 1.1.5獨立避雷針和架空避雷線（網）的支柱及其接地裝置至被保護建筑物及與其有聯系的管道、電纜等金屬物之間的距離，應符合下列表達式的要求，但不得小于3 m. 1.1.6當建筑物太高或其他原因難以裝設獨立避雷針、架空避雷線、避雷網時可將

20、避雷針或網格不大于5m5m或6m4m的避雷網或由其混合組成的接閃直接安裝在建筑物上，避雷網應按GB5005794附錄二的規(guī)定，沿屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷擊的部位敷設，并符合以下要求：,所有避雷針應采用避雷帶互相連接； 引下線不能少于兩根，并應沿四周均勻或對稱布置，其間距不應大于12 m。 排放爆炸危險氣體、蒸氣或粉塵的管道應符合GB5005794第3.2.1條二、三款的要求。 建筑物應裝設均壓環(huán)，環(huán)間垂直距離不應大于12 m。所有引下線、建筑物的金屬結構和金屬設備均應連到均壓環(huán)上。均壓環(huán)可利用電氣設備的接地干線環(huán)路。 防直擊雷的接地裝置應圍繞建筑物敷設環(huán)形接地體，每根引下線的沖擊接地電阻

21、不應大于10，并應和電氣設備接地及所有進入建筑物的金屬管道相連，此接地裝置可兼作防雷電感應之用 當建筑物高于30 m時，尚應采取以下防側擊雷措施： a從30m起每隔不大于6m沿建筑物四周設水平避雷帶并與引下線相連。 b30m及以上外墻的欄桿、門窗等較大的金屬物與防雷裝置連接。 在電源引的總配電箱處宜裝設過電壓保護器。,1.2防雷電感應,1.2.1建筑物內的設備、管道、構架、電纜金屬外皮、鋼屋架、鋼窗等較大金屬物和突出屋面的放散管、風管等金屬物，均應接到防雷電感應的接地裝置上。 1.2.2金屬屋面周邊每隔1824m應采用引下線接地一次?，F場澆制或由預制的構件組成的鋼筋混凝土，其鋼筋宜綁扎或焊接成

22、閉合回路，并應每隔1824m采用引下線接地一次。 1.2.3防雷電感應的接地裝置應和電氣設備的接地裝置共用，其工頻接地電阻不應大于10。 屋內接地干線與防雷電感應接地裝置的連接不應少于兩處。,1.3防雷電波侵入,1.3.1低壓線路宜全線采用電纜埋地敷設，在入戶端應將電纜的金屬外皮鋼管接到防雷電感應的接地裝置上。當全線采用電纜有困難時，可采用鋼筋混凝土和鐵橫擔的架空線，并應使用一段金屬鎧裝電纜或護套電纜穿鋼管直接埋地引入，其埋地長度應符合下列表達式的要求，但不應小于15m： 1.3.2架空金屬管道,在進出建筑物處應與防雷電感應的接地裝置相連。距離建筑物100 m內的管道，應每隔25 m左右接地一

23、次，其沖擊接地電阻不應大于20，并宜利用金屬支架或或鋼筋混凝土支架的焊接、綁扎鋼筋作為引下線，其鋼筋混凝土基礎宜作為接地裝置。埋地或地溝內金屬管道，在進出建筑物處亦應與防雷電感應的接地裝置相連。,2.第二類防雷建筑物的防雷措施,2.1第二類防雷建筑物防直擊雷宜采用裝設在建筑物上的避雷網(帶)或避雷針或其混合組成的接閃器。避雷網(帶)應按GB5005794附錄二的規(guī)定沿屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷擊的部位敷設，并應在整個屋面組成不大于10m10m或12m8m的網格。所有避雷針應采用避雷帶相互連接。 2. 3引下線不應少于兩根，并應沿建筑物四周均勻或對稱布置，其間距18m。當僅利用建筑物四周的鋼

24、柱或柱子鋼筋作引下線時，可按跨度設引下線，但引下線平均間距18m。,2.3.0高度超過45m的鋼筋混凝土結構、鋼結構建筑物，尚應采取以下防側擊和等電位的保護措施： 2.3.1鋼構架和鋼筋混凝土的鋼筋應互相連接； 2.3.2應利用鋼柱或柱子鋼筋作為防雷裝置引下線； 2.3.3應將45m及以上外墻上的攔桿、門窗等較大的金屬物與防雷裝置連接； 2.3.4竪直敷設的金屬管道及金屬物的頂端和底端與防雷裝置連接。,3.第三類防雷建筑物的防雷措施,3.1第三類防雷建筑物防直擊雷的措施,宜采用裝設在建筑物上的避雷網(帶)或避雷針或由這兩種混合組成的接閃器。避雷網(帶)應按GB5005794附錄二的規(guī)定沿屋角、

25、屋脊、屋檐和檐角等易受雷擊的部位敷設，并應在整個屋面組成不大于20m20m或24m16 m的網格。 3.2平屋面的建筑物,當其寬度20m時,可僅沿周邊敷設一圈避雷。,3.3磚煙囪、鋼筋混凝土煙囪，宜在煙囪上裝設避雷針或避雷環(huán)保護。多支避雷針應連接到避雷環(huán)上。當非金屬煙囪無法采用單針或雙針保護時，應在煙囪口裝設環(huán)形避雷帶，并應對稱布置三支高出煙囪口不低于0.5 m的避雷針。 3.4鋼筋混凝土煙囪的鋼筋應在其頂部和底部與引下線和貫通連接的金屬爬梯相連。當符合規(guī)范3.4.3條的要求時，宜利用鋼筋作為引下線和接地裝置，可不另設專用引下線。 3.5高度不超過40m的煙囪，可只設一根引下線，超過40m時應

26、設兩根引下線。 3.6金屬煙囪應作為接閃器和引下線。,3.7引下線不應少于兩根，但周長不超過25m且高度不超過40m的建筑物可只設一根引下線。引下線應沿建筑物四周均勻或對稱布置，其間距25m。當僅利用建筑物的四周的鋼柱或柱子鋼筋作為引下線時，可按跨度設引下線，但引下線的平均間距25m。 3.8高度超過60 m的建筑物，其防側擊雷和等電位的保護措施應符合規(guī)范3.3.10條一、二、四款的規(guī)定，并應將60 m及以上外墻上的攔桿、門窗等較大的金屬物與防雷裝置連接。,三.接地和接零,電氣設備的保護接地和保護接零是為了防止人體接觸絕緣損壞的電氣設備所引起的觸電事故而采取的有效措施。 （1）保護接地 電氣設

27、備的金屬外殼或構架與土壤之間作良好的電氣連接稱為接地。可分為工作接地和保護接地兩種。 工作接地是為了保證電器設備在正常及事故情況下可靠工作而進行的接地，如三相四線制電源中性點的接地。 保護接地是為了防止電器設備正常運行時，不帶電的金屬外殼或框架因漏電使人體接觸時發(fā)生觸電事故而進行的接地。適用于中性點不接地的低壓電網。 (2)保護接零 在中性點接地的電網中，由于單相對地電流較大，保護接地就不能完全避免人體觸電的危險，而要采用保護接零。將電氣設備的金屬外殼或構架與電網的零線相連接的保護方式叫保護接零。,一）接地的分類,接地按其作用可分為工作接地，保護接地、重復接地、屏蔽接地和防雷接地等幾種。 1工作接地 為保證電氣設備在正常工作和發(fā)生事故的情況下能夠可靠助工作，而將電路中的某一點進行接地稱為工作接地。例如，在三相四線制供電系統(tǒng)中，將變壓器的副邊中性點接地后，就能保證正常情況下相電壓的穩(wěn)定，而在單相發(fā)生短路故障時，可保證其他兩相的電壓值不變。 2保護接地 電氣設備的金屬外殼會因為絕緣的損壞而帶電，為防止這種情況危害人身安全，將正常情況下不帶電的金屬外完同大地作良好的連接，稱為保護接地。它一般用在低壓電網中性點不接地系統(tǒng)中。對于高壓不接地系統(tǒng)亦可應用保護接地。,3保護接零 將電氣設備或帶電部分絕緣的外殼與中性點接地后引出的零件