建筑設(shè)備課件-第九章2概述

9.4建筑防雷與接地9.4.1安全用電9.4.2建筑防雷

9.4.3接地

9.4.4等電位連接

9-4-1安全用電一、安全電流和安全電壓二、電流對人體的傷害發(fā)生觸電的危險(xiǎn)程度與通過人體電流的大小、電流的頻率、通電時(shí)間的長短、電流在人體的路徑等多方面因素有關(guān)。1.1安全電流觸電主要是指電流流經(jīng)人體，使人體機(jī)能受到損害。人體對流經(jīng)肌體的電流所產(chǎn)生的感覺，是隨電流的大小而不同，傷害程度也不同。一、安全電流和安全電壓

安全電流就是人體觸電后最大的擺脫電流。我國規(guī)定安全電流為30mA（50Hz交流），按觸電時(shí)間不超過1s（即1000ms），因此安全電流值為30mA·s。通過人體電流不超過30mA·s時(shí)，對人機(jī)體不會(huì)有損傷。如果通過人體電流達(dá)到50mA·s，對人就有致命危險(xiǎn)，而達(dá)到100mA·s時(shí)，一般會(huì)致人死亡。100mA·s，即為“致命電流”。一、安全電流和安全電壓

1.2.與觸電電流大小有關(guān)的因素：通過人體電流的大小主要取決于加在人體上的電壓和人體電阻。（1）人體電阻人體電阻因人而異，主要集中在厚度0.05～0.2mm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800～1200Ω。一、安全電流和安全電壓

1.2.與觸電電流大小有關(guān)的因素：(2)觸電部位及健康狀況：觸電電流流過呼吸器官和神經(jīng)中樞時(shí)，危害程度較大；流過心臟時(shí)，危害程度更大；流過大腦時(shí)，會(huì)使人立即昏迷。心臟病、內(nèi)分泌失調(diào)、肺病、精神病患者，在同等情況下危險(xiǎn)更大。(3)觸電時(shí)間：觸電時(shí)間越長，后果就越嚴(yán)重。一、安全電流和安全電壓

1.2.與觸電電流大小有關(guān)的因素：(4)觸電電壓：電壓越高，危險(xiǎn)性就越大。人體通過10mA以上的電流就會(huì)有危險(xiǎn)。因此，要使通過人體的電流小于10mA，若人體電阻按1200Ω算，根據(jù)歐姆定律：U=IR=0.01×1200=12V。如果觸電電壓小于12V，電流小于10mA，人體是安全的。一、安全電流和安全電壓

1.3.安全電壓我國規(guī)定安全電壓為12V，當(dāng)空氣干燥，工作條件較好時(shí)，可使用24V、36V電壓。

12V、24V、36V為我國規(guī)定的安全電壓三個(gè)等級。一、安全電流和安全電壓

1.4.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(xiǎn)。(2)與觸電時(shí)間長短有關(guān)觸電時(shí)間長，情緒緊張，發(fā)熱出汗人體電阻減小，危險(xiǎn)大；若可迅速脫離電源,則危險(xiǎn)小。一、安全電流和安全電壓

1.4.安全電壓的條件(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(xiǎn)；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(xiǎn)大，安全電壓取12V；其它條件較好的場所，可取24V或36V。一、安全電流和安全電壓

二、觸電引起的事故觸電或雷擊是由于人體受到一定量的電流通過人體致使組織損傷和功能障礙甚至死亡的現(xiàn)象。一般把電流對人體的傷害方式分為兩類：電擊和電傷。電擊：電流流過人體時(shí)在人體內(nèi)部造成器官的損傷，而在人體的外表不一定會(huì)留下電流痕跡。電傷：電傷是由電流的熱效應(yīng)、化學(xué)效應(yīng)、機(jī)械效應(yīng)等效應(yīng)對人造成的傷害。2.1電擊電擊是電流對人體內(nèi)部組織的傷害，是最危險(xiǎn)的一種傷害，絕大多數(shù)(大約85％以上)的觸電死亡事故都是由電擊造成的。電擊的主要特征有：(1)傷害人體內(nèi)部。(2)在人體的外表沒有顯著的痕跡。(3)致命電流較小。2.1電擊按照發(fā)生電擊時(shí)電氣設(shè)備的狀態(tài)，電擊可分為直接接觸電擊和間接接觸電擊：

(1)直接接觸電擊：是觸及設(shè)備和線路正常運(yùn)行時(shí)的帶電體發(fā)生的電擊，也稱為正常狀態(tài)下的電擊。(2)間接接觸電擊：是觸及正常狀態(tài)下不帶電，而當(dāng)設(shè)備或線路故障時(shí)意外帶電的導(dǎo)體發(fā)生的電擊，也稱為故障狀態(tài)下的電擊。2.1電擊按照人體觸及帶電體的方式和電流流過人體的途徑，電擊可分為單相觸電、兩相觸電和跨步電壓觸電。2.1.1．單相觸電人體站在地面上，觸及電源的一根相線或者人體直接碰觸漏電設(shè)備的外殼，電流通過人體流入大地，這種觸電現(xiàn)象稱為單相觸電。2.1.1．單相觸電單相觸電由于通過人體的電流路徑不同，其危險(xiǎn)性也不同①電源變壓器中性點(diǎn)接地的供電系統(tǒng)②電源變壓器中性點(diǎn)不接地的供電系統(tǒng)①中性點(diǎn)接地電網(wǎng)的單相觸電。

當(dāng)人體接觸導(dǎo)線時(shí)，電流經(jīng)過人體、大地和中性點(diǎn)接地裝置形成閉合回路。由于接地電阻較人體電阻小的多，加在人體的電壓值接近于電源的相電壓，觸電后果比較嚴(yán)重。2.1.1單相觸電②中性點(diǎn)不接地單相觸電。

因?yàn)橹行渣c(diǎn)不接地，所以有兩個(gè)回路的電流通過人體。一個(gè)是從L3相導(dǎo)線出發(fā)，經(jīng)人體、大地、線路對地空氣阻抗Z到L1相導(dǎo)線；另一個(gè)是同樣路徑到L2相導(dǎo)線。如果人體和大地絕緣良好，流經(jīng)人體的電流就比較小，一般不發(fā)生危險(xiǎn)；絕緣性不好，危險(xiǎn)性就增大。2.1.1單相觸電是人體同時(shí)觸及兩根相線。因?yàn)槭┘佑谌梭w的電壓為全部工作電壓（即線電壓），且此時(shí)電流將不經(jīng)過大地，直接從L2經(jīng)人體到L3構(gòu)成閉合回路。所以不論中性點(diǎn)是否接地、人體對地是否絕緣，都會(huì)使人觸電。

此時(shí)人體處于線電壓下，電流流經(jīng)人的中樞神經(jīng)系統(tǒng)和心臟，對人的危害最嚴(yán)重。2.1.2.兩相觸電2.1.3.接觸電壓和跨步電壓當(dāng)電力系統(tǒng)和設(shè)備的接地裝置中有電流時(shí)，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)的電位分布如下圖示。0.8m0.8mUjaUjc20m20m接地電流電位分布曲線Uja--跨步電壓;Ujc--接觸電壓Ujc接觸電壓：在短路接地系統(tǒng)中，人體觸及設(shè)備的帶電外殼一點(diǎn)和人站立地面上一點(diǎn)之間的電位差，稱為接觸電壓。Uja跨步電壓: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，跨步電壓大小與跨距有關(guān),人的跨距一般按0.8m考慮。2.1.3.接觸電壓和跨步電壓

當(dāng)供電系統(tǒng)中出現(xiàn)對地短路時(shí)，或有雷電流流經(jīng)輸電線入地時(shí)，都會(huì)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4Ω。2.1.3.接觸電壓和跨步電壓

(1)電燒傷是電流的熱效應(yīng)造成的傷害，分為電流灼傷和電弧燒傷。電流灼傷是人體與帶電體接觸，電流通過人體由電能轉(zhuǎn)換成熱能造成的傷害。。電弧燒傷是由弧光放電造成的傷害，分為直接電弧燒傷和間接電弧燒傷。2.2.電傷直接電弧燒傷是帶電體與人體之間發(fā)生電弧，有電流流過人體的燒傷；間接電弧燒傷是電弧發(fā)生在人體附近對人體的燒傷，包含熔化了的熾熱金屬濺出造成的燙傷。直接電弧燒傷是與電擊同時(shí)發(fā)生的。電弧溫度高達(dá)900℃以上，可造成大面積、大深度的燒傷，甚至燒焦、燒掉四肢及其他部位。高壓電弧的燒傷較低壓電弧嚴(yán)重，直流電弧的燒傷較直流交流電弧嚴(yán)重。發(fā)生直接電弧燒傷時(shí)，電流進(jìn)、出口燒傷最為嚴(yán)重。2.2.電傷(2)皮膚金屬化是在電弧高溫的作用下，金屬熔化、汽化，金屬微粒滲入皮膚，使皮膚傷害。皮膚金屬化多與電弧燒傷同時(shí)發(fā)生。(3)電烙印是在人體與帶電體接觸的部位留下的永久性斑痕。斑痕處皮膚失去原有彈性、色澤，表皮壞死，失去知覺。2.2.電傷(4)機(jī)械性損傷是電流作用于人體時(shí)，由于中樞神經(jīng)反射和肌肉強(qiáng)烈收縮等作用導(dǎo)致的機(jī)體組織斷裂、骨折等傷害。(5)電光眼是發(fā)生弧光放電時(shí)，由紅外線、可見光、紫外線對眼睛的傷害。電光眼表現(xiàn)為角膜炎或結(jié)膜炎。2.2.電傷9.4.2建筑防雷雷電現(xiàn)象是自然界大氣層中在特定條件下形成的。雷云對地面泄放電荷的現(xiàn)象，稱為雷擊。雷擊產(chǎn)生的破壞力極大，它對地面上的建筑物、電氣線路、電氣設(shè)備和人身都可能造成直接或間接的危害。因此必須采取適當(dāng)?shù)姆婪洞胧?。雷擊的危害方式主要有直擊雷，雷電感?yīng)和雷電波侵入。雷電的破壞作用1）直擊雷直擊雷就是雷云直接通過建筑物或地面設(shè)備對地放電的過程。強(qiáng)大的雷電流通過建筑物產(chǎn)生大量的熱，使其破壞，還能產(chǎn)生過電壓破壞絕緣，產(chǎn)生火花，引起燃燒和爆炸等。雷電的破壞作用2）雷電感應(yīng)附近有雷云或落雷所引起的電磁作用的結(jié)果，分靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)。靜電感應(yīng)是由于雷云靠近建筑物，使建筑物頂部由于靜電感應(yīng)積聚起極性相反的電荷，來不及流散入地形成很高的對地電位，在建筑物內(nèi)引起火花；電磁感應(yīng)是當(dāng)雷電流通過金屬導(dǎo)體入地時(shí)，形成迅速變化的強(qiáng)大磁場，在附近的金屬導(dǎo)體內(nèi)感應(yīng)出電勢，而在導(dǎo)體回路的缺口處引起火花，發(fā)生火災(zāi)。雷電的破壞作用3）雷電波侵入架空線路在直接受到雷擊或因附近落雷而感應(yīng)出過電壓時(shí)，如果在中途不能使大量電荷入地，就會(huì)侵入建筑物內(nèi)，破壞建筑物和電氣設(shè)備。防雷裝置作用是將雷云電荷或建筑物感應(yīng)電荷迅速引導(dǎo)入地，以保護(hù)建筑物、電氣設(shè)備及人身不受損害。主要由接閃器、引下線和接地裝置組成。

1.接閃器接閃器是引導(dǎo)雷電流的裝置。接閃器的類型主要有避雷針、避雷線、避雷帶、避雷網(wǎng)和避雷器等。避雷器主要防范雷電波侵入。避雷針引下線斷接卡子（測試點(diǎn)）接地體接地線避雷帶(網(wǎng))引下線（柱筋）測試點(diǎn)接地體(基礎(chǔ)筋)接地線(地梁筋)均壓環(huán)（梁筋）避雷針防雷裝置（1）避雷針常用在屋面較小建筑物、構(gòu)筑物上，有些室外低矮的大型設(shè)備附近，一般在地面上設(shè)置獨(dú)立的避雷針。避雷針一般用鍍鋅圓鋼或鍍鋅鋼管制成。避雷帶防雷裝置（2）避雷帶（網(wǎng)）常設(shè)置在屋面較大的建筑物上，沿建筑物易受雷擊的部位（如屋脊、屋角等）裝設(shè)成閉合的環(huán)形（網(wǎng)格形狀）導(dǎo)體。避雷帶（網(wǎng)）常用鍍鋅圓鋼制作。（3）避雷線一般采用截面不小于35㎜的鍍鋅鋼絞線，架設(shè)在架空線路之上，以保護(hù)架空線路免受雷擊。避雷線引下線引下線測試點(diǎn)2.引下線是將雷電流引入大地的通道。引下線的材料多采用鍍鋅扁鋼或圓鋼。圖為利用柱筋作為引下線時(shí)，在柱筋上設(shè)置的測試點(diǎn)做法。2.引下線高層建筑的外墻有大量的金屬門窗等金屬導(dǎo)體，易遭受雷擊，稱側(cè)雷擊。為防止側(cè)雷擊，將建筑物外墻圈梁內(nèi)敷設(shè)圓鋼與引下線連接成環(huán)形導(dǎo)體，稱均壓環(huán)。外墻的金屬導(dǎo)體與附近的均壓環(huán)連接，可以有效防止側(cè)雷擊。防雷裝置避雷帶(網(wǎng))引下線（柱筋）測試點(diǎn)接地體(基礎(chǔ)筋)接地線(地梁筋)均壓環(huán)（梁筋）2.引下線

為便于測量接地電阻，在引下線距地1.8m處裝設(shè)斷接卡子（接地電阻測試點(diǎn)），并在引下線地上1.7m至地下0.3m的一段加裝塑料管（或竹管）保護(hù)。利用建筑柱子內(nèi)鋼筋作為引下線時(shí)，不能設(shè)置斷接卡子，一般在距地0.5m處用短的扁鋼或鍍鋅鋼筋從柱筋焊接引出，作為測試接地電阻的測試點(diǎn)。利用柱子內(nèi)柱筋作為引下線時(shí)，柱內(nèi)的鋼筋應(yīng)每根柱至少使用兩根，鋼筋搭接時(shí)應(yīng)焊接牢固以連接成電氣通路，上部焊接在接閃器上，下部焊接在接地裝置上。防雷裝置接地裝置可迅速使雷電流在大地中流散。接地裝置按安裝形式分為垂直接地體和水平接地體。一般垂直接地體長度在2.5m～3.0m之間，常用鍍鋅圓鋼、角鋼、鋼管、扁鋼等材料，其最小規(guī)格見表。

3.接地裝置名稱接閃器引下線接地體避雷針煙囪上避雷網(wǎng)帶煙囪頂上避雷環(huán)一般處所裝在水平垂直針長m煙囪上1以下1-2埋地埋地埋地圓鋼直徑㎜121620-8128121010鋼管直徑㎜2025--------扁鋼截面㎜2----4810048100100-厚度㎜----44444-角鋼厚度㎜---------4鋼管壁厚㎜---------3.5鍍鋅鋼絞線㎜2---35---25--接地電流從接地體向大地周圍流散所遇到的全部電阻稱為接地電阻。接地電阻越小，越容易流散雷電流。當(dāng)有雷電流通過接地裝置向大地流散時(shí)，在接地裝置附近的地面上，將形成較高的跨步電壓，危及行人安全，因此接地體應(yīng)埋設(shè)在行人較少的地方，要求接地裝置距建筑物或構(gòu)筑物出入口及人行道不應(yīng)小于3m時(shí)，應(yīng)采取降低跨步電壓的措施，如在接地裝置上面敷設(shè)50-80mm厚的瀝青層，其寬度超過接地裝置2m。3.接地裝置避雷器用來防護(hù)雷電沿線路侵入建筑物內(nèi)，以免電氣設(shè)備損壞。常用避雷器的型式有閥式避雷器、管式避雷器、金屬氧化物避雷器、保護(hù)間隙和擊穿保險(xiǎn)器等。閥式避雷器金屬氧化物避雷器4.避雷器電氣線路防雷措施防雷的基本措施主要是利用避雷裝置，把雷云電荷引導(dǎo)流入大地。（1）對配電變壓器的防雷電保護(hù)，一般采用閥型避雷器，設(shè)置在高壓進(jìn)線處。避雷器的接地線、變壓器的外殼及低壓側(cè)的中性點(diǎn)接地線應(yīng)連接在一起后，統(tǒng)一連接到接地裝置上.電氣線路防雷措施（2）高低壓架空進(jìn)戶線路，在接戶橫擔(dān)上或接戶桿橫擔(dān)上設(shè)置避雷器，避雷器下端、橫擔(dān)連接引下線與建筑防雷接地裝置相連接。（3）在低壓配電室配電柜內(nèi)或總配電箱內(nèi)一般設(shè)置金屬氧化物避雷器，既可以起到防雷作用，又可以起到防止系統(tǒng)過電壓的作用。9.4.3接地為滿足電氣裝置和系統(tǒng)的工作特性和安全防護(hù)的需要，而將電氣裝置和電力系統(tǒng)的某一部位通過接地裝置與大地作良好的連接。建筑電氣系統(tǒng)的三相電源（變壓器）中性點(diǎn)一般直接接地，由接地端子上引出中線（零線）線路工作和保護(hù)根據(jù)實(shí)際情況可以采用直接接地或通過零線接地（接零）方式.9.4.3接地接地的作用1.工作接地為保證電氣設(shè)備的可靠運(yùn)行并提供部分電氣設(shè)備和裝置所需要的相電壓，將電力系統(tǒng)中的變壓器低壓側(cè)中性點(diǎn)通過接地裝置與大地直接連接的接地方式。2.保護(hù)接地為防止電氣設(shè)備由于絕緣損壞而造成觸電事故，將電氣設(shè)備的金屬外殼通過接地線與接地裝置連接起來的接地方式。其連接線稱為保護(hù)線（PE）或保護(hù)地線和接地線。接地的方式⑴工作接地。變壓器中性點(diǎn)與接地裝置連接。