建筑物防雷與接地系統(tǒng)概述

建筑物防雷與接地系統(tǒng)概述一．建筑物防雷系統(tǒng)（1）建筑物防雷措施對一、二類防雷建筑物應考慮直擊雷、雷電感應和雷電波侵入的防雷措施，對三類防雷建筑物主要考慮防直擊和防雷電波侵入的措施。以第二類防雷建筑物的防雷措施為例：防直擊雷的措施。1)在屋頂的屋脊、屋檐、屋角、女兒墻等易受雷擊部位裝設環(huán)形避雷帶。2)防雷引下線不少于2根，其間距不宜大于20m。且建筑物外廊各個角上的鋼筋應被利用。3)防直擊雷和防雷電感應宜共用接地裝置，沖擊接地電阻不應大于10?，并與電氣設備等接地共用同一接地裝置，與埋地金屬管道相連。在共用接地裝置與埋地金屬管道相連情況下，接地裝置宜圍繞建筑物敷設成環(huán)形接地體。4)高層建筑物中應有防側擊雷的均壓環(huán)、避雷帶。2．防雷電感應的措施。1）建筑物內的設備、管道、橋架等主要金屬物，應就近接到防雷接地裝置或者電氣設備的保護接地裝置上。2）在平行敷設的管道、橋架和電纜金屬外皮等金屬物上做等電位聯(lián)結。3．防雷電波侵入的措施。1）當低壓線路全長采用埋地電纜或在架空金屬線槽的電纜引入時，在入戶端應將電纜金屬外皮、金屬線槽接地，并應與防雷接地裝置相連。2）電纜與架空線連接處應裝設避雷器。避雷器、電纜金屬外皮、鋼管和絕緣子鐵腳等應連在一起接地，其沖擊接地電阻不應大于10?。3）進出建筑物的各種金屬管道及電氣設備的接地裝置應在進出處與防雷接地裝置連接。（2）防雷裝置的組成建筑物的防雷裝置由接閃器、引下線、接地裝置三部分組成。1.接閃器接閃器是吸引和接受雷電流的金屬導體，常見接閃器的形式有避雷針、避雷帶、避雷網或金屬屋面等。避雷針通常由鋼管或鋼棒制成，針尖加工成錐體，固定在建筑物或構筑物上。避雷帶一般安裝在建筑物的屋脊、屋角、屋檐、山墻、女兒墻等易受雷擊部位或建筑物要求美觀、不允許裝避雷針的地方。2.引下線引下線的安裝方式分為明敷設和暗敷設。明敷設是沿建筑物和構筑物外墻敷設，暗敷設是將引下線砌于墻內或利用建筑物柱內的對角主筋可靠焊接而成。3.接地裝置接地裝置的作用是接收引下線傳來的雷電流，并以最快的速度泄入大地。接地裝置包括接地母線和接地體兩部分，接地母線是用來連接引下線與接地體的金屬線。接地體分為自然接地體和人工接地體。自然接地體是利用基礎內的鋼筋焊接而成；人工接地體是人工專門制作的。一、二類防雷建筑物的接地電阻R≤10?。（4）避雷器避雷器是一種過電壓保護設備，分為閥式和排氣式等。避雷器用來防止雷電所產生的大氣過電壓沿架空線路侵入變電室或其他建筑物內，以免危及被保護設備的絕緣。避雷器可用來限制內部過電壓，避雷器與被保護設備并聯(lián)且位于電源側，其放電電壓低于被保護設備的絕緣耐壓值。二．接地系統(tǒng)（1）接地系統(tǒng)的內容及分類1.接地的主要內容接地包括供電系統(tǒng)接地、信息系統(tǒng)接地、防雷接地、防靜電及直流接地與防電化學腐蝕接地以及特殊設備與特殊環(huán)境設備的接地等。2．接地系統(tǒng)的分類1）供電系統(tǒng)接地按其接地的作用，可分為兩大類，即電氣功能性接地和電氣保護性接地。功能性接地主要包括：工作接地、直流接地、屏蔽接地、信號接地等。保護性接地主要包括防電擊接地、防雷接地、防靜電接地、防電化學腐蝕接地等。2）信息系統(tǒng)接地。各種形式的電子系統(tǒng)，包括計算機、通訊設備、控制系統(tǒng)、語言系統(tǒng)等，按國際電工委員會（IEC）標準統(tǒng)稱為信息系統(tǒng)。其接地一般有防電涌過電壓接地、電源工作接地、屏蔽接地、防靜電接地、保護接地、電子設備的信號接地等。3）防雷接地。將雷電導入大地，防止建筑物的財產遭受雷電流的破壞，防止人身遭受雷擊，此類接地稱為防雷接地。4）防靜電接地。將靜電導入大地，防止由于靜電積聚而使設備造成危害的接地稱為防靜電接地。（3）低壓配電系統(tǒng)的接地形式1．低壓配電系統(tǒng)的接地形式及其含義低壓配電系統(tǒng)系指1kV以下交流電源系統(tǒng)，我國低壓變配電系統(tǒng)接地制式，采用國際電工委員會（IEC）標準，即TN、TT、IT三種接地制式，其中各字母的含義如下：第一個字母表示電源端與地的關系：T－電源端有一點直接接地；I－電源端所有帶電部分不接地或有一點通過高阻抗接地。第二個字母表示電氣裝置的外露可導電部分與地的關系：T－電氣裝置的外露可導電部分直接接地，此接地點在電氣上獨立于電源端的接地點；N－電氣裝置的外露可導電部分與電源端接地點有直接電氣連接。第三個字母表示工作零線與保護線的組合關系：C－工作零線與保護線是合一的；S－工作零線與保護線是嚴格分開的。2．TN系統(tǒng)的構成1）TN-S系統(tǒng)。在TN系統(tǒng)中，整個系統(tǒng)的中性線（N線）和保護線（PE線）是分開的。優(yōu)點：A．正常時PE線不通過負荷電流，適用于數據處理和精密電子儀器設備，也可用于爆炸危險場合；B．C．如果回路阻抗太高或者電源短路容量較小，需采用剩余電流保護裝置RCD對人身安全和設備進行保護，防止火災危險。缺點：A.由于增加了中性線，初期投資較高；B.TN-S系統(tǒng)相對地短路時，對地故障電壓較高。2）TN-C系統(tǒng)。在TN系統(tǒng)中，整個系統(tǒng)的中性線（N線）與保護線（PE線）是合一的，稱為PEN線。TN-C系統(tǒng)就是通常所說的保護接零系統(tǒng)，該系統(tǒng)適合應用在三相負荷基本平衡的工業(yè)企業(yè)中，而對供電給數據處理設備和電子儀器設備的配電系統(tǒng)，不宜采用TN-C系統(tǒng)。優(yōu)點：A.TN-C方案易于實現(xiàn)，節(jié)省了一根導線，且保護電器可節(jié)省一極，降低設備的初期投資費用；B.發(fā)生接地短路故障時，故障電流大，可采用過流保護器瞬時切斷電源，以確保安全。缺點：A.線路中有單相負荷，或三相負荷不平衡，及電網中有諧波電流時，由于PEN中有電流，電氣設備的外殼和線路金屬套管間有壓降，對敏感性電子設備不利；B.PEN線中的電流在有爆炸危險的環(huán)境中會引起爆炸；C.PEN線斷線或相線對地短路時，會呈現(xiàn)相當高的對地故障電壓，可能擴大事故范圍。3）TN-C-S系統(tǒng)。在TN系統(tǒng)中，前一部分的中性線和保護線是合為一體的，而后一部分將PEN線分為中性線（N線）和保護線（PE線）。優(yōu)點：適用于工礦企業(yè)供電，前面TN-C系統(tǒng)可滿足固定設備的需要，后端TN-S系統(tǒng)可滿足對電位敏感的電子設備的需要。四．接地裝置接地裝置包括接地體和接地線兩部分。接地體分自燃接地體和人工接地體兩種。自接地體是指兼作接地用的直接與大地接觸的各種金屬管道（輸送易燃、易爆氣體或液體的管道除外）、金屬構件、金屬井管、鋼筋混凝土基礎等。人工接地體是指人為埋入地下的金屬導體。（1）接地體1.人工接地體人工接地體裝置。接地裝置采用鍍鋅扁鋼，所有焊接點處均刷瀝青，接地電阻應小于4Ω，超過時應補增接地裝置的長度。2.自然接地體在高層建筑物中，從屋頂到梁、柱、墻、樓板以及地下的基礎，鋼筋的數量很多，把這些鋼筋從上到下連接起來，形成一個整體，構成一個籠式暗避雷網，使整個建筑物構成一個等電位的整體。利用建筑物基礎鋼筋網作為接地裝置時，可用柱內鋼筋作為防雷引下線，鋼筋要可靠焊接。3.接地線接地線一般用扁鋼和圓鋼，接地線的連接應采用焊接，焊接部分應補刷防腐漆，接地線應防止發(fā)生機械損傷和化學腐蝕，容易遭受機械損傷的地方，均應用套管或角鋼等加以保護。（2）共用接地和獨立接地系統(tǒng)一個標準建筑需要進行的接地分為很多類，一般有電氣工作接地、信息設備系統(tǒng)接地、防雷接地、屏蔽接地、防靜電接地等。各類接地的電阻值要求不一樣，在無爆炸危險的一般環(huán)境中，可以將各類接地統(tǒng)一在一組接地系統(tǒng)上，并取其中最低的接地電阻值，此種接地稱為共用接地系統(tǒng)（或稱為聯(lián)合接地系統(tǒng)）；或者將其各自按需要而單獨設置接地系統(tǒng)（各接地裝置應相距3～5m以上），稱為獨立接地系統(tǒng)，其接地電阻值據各自要求而確定。通常，電氣設備的接地裝置不可與防雷接地裝置混用，以免雷擊時電氣設備上呈現(xiàn)危險電壓。但對于現(xiàn)代化高層建筑物（或鋼筋混凝土框架結構）來講，整個建筑物的鋼筋構成了籠式避雷網，而混凝土中的電氣管網與鋼筋網會有不同程度的連接，故采用共用接地。根據等電位保護原理的要求，對于一個標準的現(xiàn)代化建筑物，采用共用接地系統(tǒng)是合理的，即建筑物的所有互相連接金屬裝置，接至一個共同的低電感的網形接地系統(tǒng)。五．建筑物的等電位聯(lián)結在電氣裝置或某一空間內，將所有金屬可導電部分，以恰當的方式互相聯(lián)結，使其電位相等或相近，從而消除或減小各部分之間的電位差，有效地防止人身遭受電擊、電氣火災等事故的發(fā)生，此類連接稱為等電位聯(lián)結。（1）等電位聯(lián)結的分類等電位聯(lián)結分為總等電位聯(lián)結、輔助等電位聯(lián)結、局部等電位聯(lián)結?？偟入娢宦?lián)結是指在建筑物的電氣裝置范圍內，將其建筑物構件、各種金屬管道、電氣系統(tǒng)的保護接地線（PE線）和人工或自然接地裝置通過總電位聯(lián)結端子板（條）互相連接，以降低建筑物內間接接觸電壓和不同金屬部件間的電位差，并消除自建筑物外經電氣線路和各種金屬管道以及金屬件引入的危險故障電壓的危害。輔助等電位聯(lián)結是指將兩個或幾個可導電部分，進行電氣連通，直接作等電位聯(lián)結，使其故障接觸電壓降至安全限制電壓以下。局部等電位聯(lián)結是指在某一個局部范圍內，通過局部等電位端子板（條），將多個輔助等電位聯(lián)結。（2）低壓接地系統(tǒng)對等電位聯(lián)結的要求1.建筑物內的總等電位聯(lián)結導體應與下列可導電部分互相連接：1）保護線干線、接地線干線；2）金屬管道，包括自來水管、燃氣管、空調管等；3）建筑結構中的金屬部分，以及來自建筑物外的可導電體；4）來自建筑物外的可導電體，應在建筑物內盡量靠近入口處與等電位聯(lián)結導體連接。2.建筑物內的輔助等電位聯(lián)結，應與下列可導電部分互相連接：1）固定設備的所有能同時觸及的外露可導電部分；2）設備或插座內的保護導體；3）裝置外的可導電部分，建筑物結構主筋。等電位連接的電阻要求是，等電位聯(lián)結端子板與其連接范圍內的金屬體末端間電阻不大于3?，并且在投入使用后要定期測試。（3）等電位聯(lián)結的作用所有的電氣災害如人身遭受電擊、電氣火災、電氣信息設備的損壞等，其主要原因都是由于有了電位差引起放電造成的。為了防止上述事