項目7 安全用電與建筑防雷課件

建筑設(shè)備（建筑工程類專業(yè)）113安全用電與建筑防雷

安全用電的基本常識、保護接地和保護接零的作用，還介紹了雷電現(xiàn)象及危害和防雷措施等，是《建筑設(shè)備》課程的重要內(nèi)容之一。13.1安全用電基礎(chǔ)電流對人體的傷害是電氣事故中最為常見的一種。因此，應(yīng)了解安全用電常識，遵守安全用電的有關(guān)規(guī)定，以避免電氣設(shè)備的損壞或發(fā)生觸電傷亡事故。2

13.1.1電擊和電傷電流對人體的傷害可以分為：電擊和電傷兩大類。1、電擊

人體接觸帶電部分，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。在觸電時，由于肌肉發(fā)生收縮，受害者常常不能立即脫離帶電部分，使電流連續(xù)通過人體，造成呼吸困難，心臟麻痹，以至于死亡，所以危險性很大。356

（2）兩相觸電當人體的兩處，如兩手、或手和腳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。

在兩相觸電時，雖然人體與地有良好的絕緣，但因人同時與兩根相線接觸，人體處于線電壓下，在電壓為380/220V的供電系統(tǒng)中，人體受380V電壓的作用，并且電流大部分通過心臟，因此是最危險的。如圖13-3所示。7810

2、電傷

由于電弧以熔化、蒸發(fā)的金屬微粒對人體外表造成的傷害，稱為電傷。

例如：拉閘時，在不正常情況下，可能發(fā)生電弧燒傷或刺傷操作人員的眼睛。再如熔絲熔斷時，飛濺起的金屬微?？赡苁谷说钠つw燙傷或滲入皮膚表層等。電傷的危險程度雖不如電擊，但有時后果也是很嚴重的。12

若取人體電阻R=1200，則可求出安全電壓U=IR=0.011200=12V。故我國確定安全電壓為12V。當空氣干燥、工作條件好時，安全電壓可使用24V、36V。所以12V、24V和36V為我國規(guī)定的安全電壓三個等級。影響安全電壓的因素:

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。皮膚細嫩，情緒悲觀，疲勞過度的人電阻小，較危險。14

2、與觸電時間長短有關(guān)觸電時間越長、情緒緊張、發(fā)熱出汗，人體電阻減小，危險大；若迅速脫離電源，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)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。1513.2建筑電氣設(shè)備的保護

埋入地中并直接與大地有良好接觸的金屬導(dǎo)體，稱為接地體。

兼作接地體用的直接與大地接觸的各種金屬構(gòu)件、金屬井管、鋼筋混凝土建筑物的基礎(chǔ)、金屬管道和設(shè)備等，稱為自然接地體；而人為埋入地中的圓鋼、角鋼等接地體，稱為人工接地體。16連結(jié)設(shè)備與接地體的金屬導(dǎo)線，稱為接地線。接地體和接地線的總和，稱為接地裝置。

工作接地、保護接地、保護接零與重復(fù)接地是適于電動機等用電設(shè)備，因絕緣破壞造成外殼帶電時，防止人們觸及外殼而觸電所采取的安全用電技術(shù)措施。17

13.2.1工作接地與接地電阻的要求和敷設(shè)

在三相四線制的配電系統(tǒng)中，將配電變壓器副邊中性點通過接地裝置與大地直接連接，叫工作接地。

工作接地時，可以降低每相電源的對地電壓。當人觸及一相電源時，人體受到的是相電壓，見圖13-5（a）；而在中性點不接地系統(tǒng)中，人體觸及一根相線時，作用于人體的是線電壓，危險性很大。見圖13-5（b）。18

13.2.2保護接地

對于中性點不接地的供電系統(tǒng)，可采用保護接地措施。

保護接地是將電動機、家用電器等用電設(shè)備的全屬外殼，通過導(dǎo)體，和埋入地下的金屬接地體連在一起的技術(shù)措施。這種方法使用于變壓器中性點不接地（小接地電流）系統(tǒng)。20圖13-6保護接地21圖13-7保護接零23

13.2.5重復(fù)接地

在接零的配電系統(tǒng)中，將設(shè)備的零線2再一次接地，則相對于第一處接地線1而言，稱為重復(fù)接地。重復(fù)接地，用電安全，如圖13-11所示。發(fā)生零線斷開時，設(shè)備外殼因重復(fù)接地2重新回到零電位，故使熔斷器馬上熔斷，故障設(shè)備迅速脫離電源，同時保證系統(tǒng)中其它用電設(shè)備的安全。2413.3建筑防雷

13.3.1雷電現(xiàn)象及危害水蒸汽受熱上升，凝結(jié)成水滴，水滴逐漸變大，在自重作用下被上升的氣流切割成帶正電荷的較大水滴和帶負電荷的微細水滴(直徑d<0.5cm)。帶正電的較大的水滴一般落到地面變成雨，部分停留于空中。這樣帶不同電荷的水滴分別積聚，形成帶電的雷云。隨著雷云的積聚，雷云之間以及雷云和大地之間的電場強度逐漸增強，當達到25～30KV/cm時，空氣被擊穿，開始放電。所謂雷電現(xiàn)象，就是雷云和雷云之間，以及雷云和大地之間的一種放電現(xiàn)象。閃電就是放電時產(chǎn)生的強烈的光和熱，雷聲就是巨大的熱量使空氣在極短時間內(nèi)急劇膨脹而產(chǎn)生的爆炸聲響。26雷電的共同特點是：放電時間短，放電電流大，放電電壓高，破壞力很強。其破壞作用主要表現(xiàn)在以下三個方面：

1、機械性破壞由兩種力產(chǎn)生，一種是強大的雷電流通過物體時產(chǎn)生巨大電動力；另一種是強大的雷電流通過物體時產(chǎn)生巨大熱量，使物體內(nèi)的水分急劇蒸發(fā)而造成劈裂的物體內(nèi)壓力。27

2、熱力性破壞產(chǎn)生的巨大熱量使物體燃燒和金屬材料熔化的現(xiàn)象。

3、絕緣擊穿性破壞極高的電壓使電氣系統(tǒng)中絕緣材料擊穿，造成相間短路使破壞的范圍和程度迅速擴大和增長。這是電氣系統(tǒng)中最危險的一種破壞形式。28接閃器引來雷電流，通過引下線和接地體安全地引導(dǎo)入地下，使接閃器下面一定范圍內(nèi)的建筑物免遭直接雷擊，該范圍就是避雷針的保護范圍。對于防雷裝置，只有正確設(shè)計、合理安裝和適時維護才能起到應(yīng)有的作用。否則不僅不能保護建筑物，甚至?xí)衼砀嗟睦讚羰鹿省?0

2、防間接(感應(yīng))雷雷云通過靜電感應(yīng)效應(yīng)和電磁感應(yīng)效應(yīng)在建筑物上產(chǎn)生的很高的感應(yīng)高壓，是雷云的二次作用。

3、防高電位侵入雷電波可能沿著各種金屬導(dǎo)體、管路，特別是沿著天線引入室內(nèi)，對人身和設(shè)備造成嚴重危害。31

13.3.3防雷設(shè)計

1、防雷設(shè)計的目的

(1)保護建筑物內(nèi)部的人身安全；

(2)保護建筑物不遭破壞和燒毀；

(3)保護建筑物內(nèi)部存放的危險物品不會損壞、燃燒和爆炸；

(4)保護建筑物內(nèi)部的電氣設(shè)備和系統(tǒng)不會損壞。32

2、防雷保護的對象設(shè)置防雷裝置需要一定數(shù)量的鋼材，增加建筑物的造價。根據(jù)建筑投資，不可能對所有建筑物都采用防雷措施。同時，在不發(fā)生雷擊現(xiàn)象和極少發(fā)生雷擊現(xiàn)象的地區(qū)，也沒有必要考慮建筑防雷的問題。應(yīng)根據(jù)當?shù)氐睦纂娀顒忧闆r，建筑物本身的重要性和周圍環(huán)境特點，綜和考慮確定是否安裝防雷裝置及安裝何種類型的防雷裝置。

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3、形成雷擊的因素

（1）地質(zhì)條件

是形成雷擊的主要因素。土壤電阻率小的地點易落雷。土壤電阻率突變的地區(qū)，在局部電阻率較小的地點易遭雷擊。在山坡與稻田的交界處、巖石與土壤的交界處，雷擊多落于稻田和土壤中。地下水面積大和地下金屬管道多的地點，也易遭雷擊。（2）地形條件建筑群中高聳建筑和空曠的孤立建筑易遭雷擊。山口或風(fēng)口等雷暴走廊處易遭雷擊。鐵路樞紐和架空線路轉(zhuǎn)角處易遭雷擊。34

（3）建筑物的構(gòu)造及其附屬構(gòu)件條件建筑物本身所能積蓄的電荷越多，越容易接閃雷電。如建筑物的梁、板、柱和基礎(chǔ)內(nèi)的鋼筋；金屬頂屋、電梯間、水箱間；樓頂?shù)耐怀霾课唬惶炀€、旗桿、煙道、透氣管等處都容易接閃。

（4）建筑物外部設(shè)備的條件

建筑物外部的金屬管道設(shè)備越多，越容易糟雷擊。35

4、防雷的主要裝置

防雷主要裝置包括接閃器、引下線和接地體三大部分，如圖13-12所示。

（1）接閃器

①避雷針a、接閃原理：避雷針是人為設(shè)立的最突出的良導(dǎo)體。在雷云的感應(yīng)下，針的頂端形成的電場強度最大，所以最容易把雷電流吸引過來，完成避雷針的接閃作用。36

b、結(jié)構(gòu)：避雷針一般用鍍鋅圓鋼或焊接鋼管制成，圓鋼截面不得小于100mm2，鋼管厚度不得小于3mm。避雷針應(yīng)考慮防腐蝕，除應(yīng)鍍鋅或涂漆外，在腐蝕性較強的場所，還應(yīng)適當加大截面或采取其他防腐措施。頂端形狀可做成尖形、圓形或扁形。

37圖13-12接閃器防雷系統(tǒng)的組成38c、安裝位置：對于磚木結(jié)構(gòu)房屋，可把避雷針敷設(shè)于山墻頂部或屋脊上?？衫媚緱U做成支持物，針尖高出木桿30cm。也可利用大樹做支持物，但針尖應(yīng)高出大樹。d、保護范圍：單支避雷針的保護范圍如圖13-13；兩支避雷針的保護范圍如圖13-14；三支避雷針的保護范圍如圖13-15；四支避雷針的保護范圍如圖13-16。39圖13-13單支避雷針的保護范圍

40圖13-14兩支避雷針的保護范圍

41圖13-15三支避雷針的保護范圍圖13-16四支避雷針的保護范圍

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②避雷帶、避雷網(wǎng)和避雷籠網(wǎng)

避雷帶是用小截面圓鋼或扁鋼做成的條型長帶，裝設(shè)在建筑物易遭雷擊的部位。根據(jù)長期經(jīng)驗發(fā)現(xiàn)，雷擊建筑物有一定的規(guī)律，不論屋頂坡度多大，最可能受雷擊的地方是屋脊、屋檐、山墻、煙囪、通風(fēng)管道以及平屋頂?shù)倪吘壍?。在建筑物最可能受雷擊的地方裝設(shè)避雷帶，可對建筑物進行重點保護。避雷帶一般高出屋面0.2m，而兩根平行的避雷帶之間的距離要控制在10m以內(nèi)，避雷帶一般用8mm鍍鋅圓鋼或截面不小于50mm的扁鋼做成，每隔1m用支架固定在墻上或現(xiàn)澆的混凝土支座上，如圖13—17。43圖13-17避雷帶44

避雷網(wǎng)相當于縱橫交叉的避雷帶疊加在一起，它的原理與避雷帶相同，其材料采用截面不小于50mm的圓鋼或扁鋼，交叉點需要進行焊接。

避雷網(wǎng)宜采用暗裝，距面層的厚度一般不大于20cm。有時也可利用建筑物中的鋼筋混凝土屋面板作為避雷網(wǎng)，鋼筋混凝土板內(nèi)的鋼筋直徑不小于3mm，并須連接良好。當屋面裝有金屬旗桿或金屬柱時，均應(yīng)與避雷帶或避雷網(wǎng)連接起來。避雷網(wǎng)是接近全保護的一種方法，它還起到使建筑物不受感應(yīng)雷擊的作用，可靠性較高。45

避雷籠網(wǎng)是籠罩著整個建筑物的金屬籠。它是利用建筑結(jié)構(gòu)配筋所形成的籠殼作為接閃器，對于雷電能起到均壓和屏蔽作用。接閃時籠網(wǎng)上出現(xiàn)高電位，籠內(nèi)空間的電場強度為零，籠上各處電位相等，形成一個等電位體，使籠內(nèi)人身和設(shè)備得到保護。

另外，建筑物的金屬屋頂也是接閃器，它好象是網(wǎng)格更密的避雷網(wǎng)一樣。屋面上的金屬欄桿，也相當于避雷帶，都可以加以利用。46（2）引下線

引下線又稱引流器，接閃器通過引下線與接地裝置相連。引下線的作用是將接閃器“接”來的雷電流引入大地，它應(yīng)能保證通過雷電流，而不被熔化。

引下線一般采用圓鋼或扁鋼制成，其截面不得小于48mm。在易受腐蝕的部位，截面還應(yīng)適當加大，最好不要采用膠線

建筑物的金屬構(gòu)件，如消防梯、煙囪的鐵爬梯都可以作為引下線，但所