安全用電與建筑防雷1

安全用電與建筑防雷2024/3/28安全用電與建筑防雷[1]二、安全電壓的條件（一）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。（二）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。（三）與皮膚接觸的面積和壓力大小有關(guān)。接觸面積和壓力越大越危險。反之較安全。（四）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。安全用電與建筑防雷[1]

第二節(jié)安全用電技術(shù)安全用電與建筑防雷[1]一、電氣、電子設(shè)備的接地（一）電氣設(shè)備的接地為了保護人身和設(shè)備的安全，電氣設(shè)備應(yīng)可靠接地。電氣設(shè)備的接地一般可分為工作性接地①和保護性接地②。保護性接地又可分為保護接地和保護接零兩種形式。民用建筑低壓配電系統(tǒng)接地型式可有以下四種：1.TN系統(tǒng)電力系統(tǒng)有一點直接接地（中性線N接地）,用電設(shè)備的外露可導電部分通過保護線與接地點連接。按照中性線與保護線組合情況，又可分為三種型式：（1）TN-S系統(tǒng)如圖10-1（a）所示，圖中L1、L2、L3為三根火線，整個系統(tǒng)的中性線（N）注：①工作接地：為保證電力系統(tǒng)安全運行，將電力系統(tǒng)的中性點接地（如將變壓器中性點N接地）叫工作接地安全用電與建筑防雷[1]②保護性接地：分保護接地和保護接零兩種。保護接地是將大型用電設(shè)備、電動機等的金屬外殼通過導體與埋入地下的金屬接地體相連接的方法。保護接零（也叫TN系統(tǒng)）是將用電設(shè)備的金屬外殼與保護線（也叫保護零線）PE可靠連接。與保護線（PE）是分開的，俗稱三相五線制系統(tǒng)。這種系統(tǒng)消耗導線多，投資大，多用于環(huán)境較差，對安全可靠性要求較高的場所。

圖10-1（a）TN－S系統(tǒng)

圖10-1（a）TN－S系統(tǒng)

安全用電與建筑防雷[1]（2）TN－C系統(tǒng)整個系統(tǒng)的中性線（N）與保護線（PE）是合一的，為一根PEN線，如圖10-1（b）所示。這種系統(tǒng)的優(yōu)點是節(jié)約有色金屬，節(jié)約投資，得到廣泛應(yīng)用。（3）TN－C－S系統(tǒng)系統(tǒng)中前一部分線路的中性線與保護線是合一的，后邊是分開的，如圖10-1（C）。這種系統(tǒng)兼有有上述兩種系統(tǒng)的優(yōu)點，常用于配電系統(tǒng)的末端，環(huán)境條件較差的場所。在TN系統(tǒng)的接地型式中，所有用電設(shè)備的外露可導電部分必須用保護線（或共用中性線即PEN線）與電力系統(tǒng)的接地點相連，并且須將能同時觸及的外露可導電部分接至同一接地裝置上。當采用TN－C－S系統(tǒng)時，當保護線與中性線從某點（一般為進戶線）分開后就不能再合并，且中性線絕緣等級應(yīng)與相線相同安全用電與建筑防雷[1]圖10-1（c）TN－C－S系統(tǒng)

圖10-1（b）TN－C系統(tǒng)安全用電與建筑防雷[1]2.TT系統(tǒng)電力系統(tǒng)有一點直接接地（中性線N接地），且引出N線，屬三相四線制系統(tǒng)。用電設(shè)備的外露可導電部分通過保護線，接至與電力系統(tǒng)接地點無直接關(guān)聯(lián)的接地極,如圖10-2.23頁安全用電與建筑防雷[1]3.IT系統(tǒng)電力系統(tǒng)的帶電部分與大地間無直接連接（或有一點經(jīng)足夠大的阻抗接地），用電設(shè)備的外露可導電部分通過保護線接至接地極，如圖10-3。

圖10-3IT系統(tǒng)安全用電與建筑防雷[1]在IT系統(tǒng)中的任何帶電部分嚴禁直接接地。IT系統(tǒng)中的電源系統(tǒng)對地應(yīng)保持良好的絕緣狀態(tài)。在正常情況下，從各項測得的對地短路電流值均不得超過70mA（交流有效值）。所有設(shè)備的外露可導電部分均應(yīng)通過導線與接地線連接。IT系統(tǒng)必須裝設(shè)絕緣監(jiān)視及接地故障報警或顯示裝置。在無特殊要求的情況下，IT系統(tǒng)不宜引出中性線。必須注意，不允許在同一系統(tǒng)中采用不同的接地保護型式。應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)安全保護所具備的條件并結(jié)合工程的實際情況，確定其中一種。如在同一低壓配電系統(tǒng)中，不能既采用TN系統(tǒng)又采用TT系統(tǒng)，只能全部采用其中的一種系統(tǒng)。4.重復接地采用保護接零時，除系統(tǒng)的中性點工作接地外，將零線上的一點或多點與地再作金屬連接，稱為重復接地，如圖10-4。安全用電與建筑防雷[1]如果不采取重復接地，一旦出現(xiàn)零線折斷的情況，那末，接在折斷處后面的用電設(shè)備相線碰殼時，保護電器就不會動作，該設(shè)備以及后面的所有接零設(shè)備外殼，都存在接近于相電壓的對地電壓，相當于設(shè)備既沒有接地又沒有接零。若在用戶集中的地方采取重要接地，即使零線偶爾折斷，帶電的外殼也可以通過重復接地裝置與系統(tǒng)中性點構(gòu)成回路，產(chǎn)生接地短路電流，保護電器動作。如果用電設(shè)備較大，保護電器因整定電流大于接地短路電流而不動作，也可以減輕事故的危害。在R與R相等的情況下，外殼對地電壓只有相電壓的1/2。當然，這個電壓對人還是危險的，因此零線折斷的故障應(yīng)盡量避免。

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圖10-4重復接地的作用安全用電與建筑防雷[1]（二）電子設(shè)備的接地1.消防控制室的接地消防控制室內(nèi)安裝有許多電子設(shè)備，為了使所有的電子設(shè)備能正常工作，消防控制室內(nèi)的電子設(shè)備應(yīng)進行工作接地，其工作接地電阻應(yīng)小于4Ω。若采用聯(lián)合接地時，其接地電阻應(yīng)小于1Ω，并且應(yīng)用專用接地干線由消防控制室引至接地體。接地專用干線應(yīng)采用銅芯絕緣導線，其線芯截面不小于25mm2。由消防控制室接地板引至和各消防電子設(shè)備的接地線，應(yīng)采用銅芯絕緣導線，其線芯截面積不應(yīng)小于4mm2。安全用電與建筑防雷[1]2.共用電視天線（CATV）系統(tǒng)的接地。共用電視天線系統(tǒng)是用來接收、整理、傳輸以及分配電視信號的設(shè)備，其目的是要向電視用戶提供穩(wěn)定的、強度合適的不失真信號。通常由前端設(shè)備、信號源設(shè)備和傳輸分配系統(tǒng)組成。前端設(shè)備中的接收天線由于架設(shè)較高，易受雷擊，因此應(yīng)在接收天線的豎桿（架）上裝設(shè)避雷針，避雷針的高度應(yīng)能滿足對天線設(shè)施的保護。當安裝獨立的避雷針時，避雷針與天線之間的最小水平間距應(yīng)大于3m，獨立避雷針和接受天線的豎桿（架）均應(yīng)有可靠的接地。當建筑物已有防雷接地系統(tǒng)時，避雷針和天線豎桿（架）的接地應(yīng)與建筑物的防雷接地系統(tǒng)共地連接；當建筑物沒有專門的防雷接地系統(tǒng)可供利用時，應(yīng)設(shè)置專門的接地裝置，從接閃器至接地裝置的引下線宜采用兩根，接地電阻不應(yīng)大于4Ω。進入前端的天線饋線應(yīng)加裝避雷保護器，沿天線豎桿（架）引下的同軸電纜，應(yīng)采用雙屏蔽電纜或采用單屏蔽電纜穿金屬管敷設(shè)。雙屏蔽電纜的外層或金屬管應(yīng)與豎桿（架）有良好的電氣連接。安全用電與建筑防雷[1]二、特殊建筑物的接地（一）煙囪的防雷接地煙囪的防雷接地應(yīng)滿足以下要求：1．接地沖擊電阻①小于30Ω。2．引下線：當采用圓鋼時直徑不小于12mm；采用扁鋼時。引下線的截面積不應(yīng)小于100mm2,厚度不應(yīng)小于4mm。當煙囪低于40m設(shè)一根引下線，高于40m設(shè)兩根和兩組接地極。可利用鐵爬梯作為引下線。當為鋼筋混凝土煙囪時，應(yīng)把兩根以上主筋與鐵爬梯焊接作為引下線。3（二）水塔的防雷接地水塔的防雷接地應(yīng)滿足如下條件:1．接地沖擊電阻小于30Ω；2．接閃器可利用水塔周圍的鐵欄柵或做一圈避雷帶，保護水塔邊緣；水塔中心高出部分只裝一支1.5m長的避雷針；安全用電與建筑防雷[1]3．可利用鐵爬梯作為引下線。注：①接地沖擊電阻：在雷電作用下，接地體對地沖擊電壓峰值與沖擊電流峰值之比。第三節(jié)建筑物防雷雷電是一種大氣放電現(xiàn)象。雷電的破壞作用主要是當雷電流通過建（構(gòu)）筑物或電氣設(shè)備對大地放電時，將會對建（構(gòu)）筑物或電氣設(shè)備產(chǎn)生破壞作用或威脅到相關(guān)人員的人身安全。因此，必須了解和認識雷電現(xiàn)象，即雷電的形成和危害，從而采取相應(yīng)的防雷保護措施。一、雷電的形成與危害（一）雷電的形成雷電形成的必要條件是雷云，即帶有電荷的汽、水混合物。雷電的形成是比較復雜的。在雷雨季節(jié)里，地面水分受熱蒸發(fā)形成水蒸汽隨熱空氣上升，在高空遇冷空氣而凝結(jié)形成小水滴，安全用電與建筑防雷[1]小水滴受重力作用下降。由于冷熱氣流在空中產(chǎn)生下降、上升的強烈對流作用，使其上升的熱空氣和下降的水滴發(fā)生摩擦，產(chǎn)生水滴分離。在水滴分離過種中，便產(chǎn)生正、負兩種電荷，下降的大水滴帶正電荷，而繼續(xù)隨熱氣流上升的小水滴帶負電荷。隨著云層的聚集，電荷也越來越多，在帶有正、負電荷的云層之間形成越來越強的電場。當電場增大到一定程度,便會擊穿空氣絕緣,在云層之間或云層與大地之間放電,放生強烈的弧光和聲音,這就是我們通常說“閃電”和“雷聲”即“雷電”。（二）雷電的危害雷電的破壞作用主要是雷電流引起的，雷電流是一種沖擊波。圖10-5是雷電流的波形圖。由放電開始至雷電流最大值的時間為波頭，一般為1～4μs;而從最大值起到雷電流衰減到安全用電與建筑防雷[1]/2的一段波形為波尾。雷電流的陡度按其波頭增長的速率來表示，即，雷電流陡度可達50kA/μs以上，所以，雷電流是一個幅值很大，陡度很高的沖擊波電流。對電氣設(shè)備絕緣來說，雷電流的陡度越大，由可知,產(chǎn)生的過電壓越高,對絕緣的破壞性也越嚴重

圖10-5雷電流波形圖安全用電與建筑防雷[1]雷電的破壞作用有以三個方面：１.直擊雷雷云與大地之間直接通過建(構(gòu))筑物、電氣設(shè)備或樹木等放電稱為直擊雷。強大的雷電流通過被擊物時產(chǎn)生大量的熱量，而在短時內(nèi)又不易散發(fā)出來。所以，凡雷電流流過的物體，金屬被熔化，樹木被燒焦，建筑物炸裂。尤其是雷電流流過易燃易爆物體時，會引起火災(zāi)或爆炸；造成建筑物倒塌、設(shè)備毀壞及人身傷害的重大事故。直擊雷的破壞作用最為嚴重。2.感應(yīng)雷當有很強的帶電雷云出現(xiàn)在建筑物上空時，就會在建筑物上感應(yīng)出與雷云等量而異性的束縛電荷。當雷云在空間放電后，空中的電場即消失，但在建筑物上聚集的電荷并不能很快泄入大地，殘留的電荷對地形成相當高的電壓、它會造成室內(nèi)電線、金屬管道、金屬設(shè)備的空隙之間發(fā)生放電現(xiàn)象，引起火災(zāi)、爆炸、并危及人身安全。感應(yīng)雷形成見圖10-6。安全用電與建筑防雷[1]圖10-6雷云下儲油罐靜電感應(yīng)安全用電與建筑防雷[1]3.雷電波侵入當雷云出現(xiàn)在架空線上方，在線路上因靜電感應(yīng)而聚集大量異性等量的束縛電荷，當雷云向其它地方放電后，線路上的束縛電荷被釋放便成為自由電荷向線路兩端行進，形成很高的過電壓，在高壓線路，可高達幾十萬V，在低壓線路也可達幾萬V。這個高電壓沿著架空線路、金屬管道引入室內(nèi)，這種現(xiàn)象叫雷電波侵入。如金屬設(shè)備接觸不良或有間隙，就會產(chǎn)生火花放電，引起火災(zāi)事故；如果沿線路串入電氣設(shè)備，就可能擊穿設(shè)備絕緣而損壞設(shè)備。安全用電與建筑防雷[1]雷電波侵入也可由線路上遭受直擊雷或發(fā)生感應(yīng)雷所引起。據(jù)調(diào)查統(tǒng)計，供電系統(tǒng)中由于雷電波侵入而造成的雷害事故，在整個雷害故中占50～70%，因此對雷電波侵入的防護應(yīng)予足夠的重視。（三）雷電活動的一般規(guī)律及易受雷擊的部位雷電活動有一定的規(guī)律。從氣候上看，熱而潮濕的地區(qū)比冷而干燥的地區(qū)雷電活動多；從地域上看，山區(qū)比平原多；從時間上看，春夏、夏秋之交雷電活動較多。根據(jù)統(tǒng)計，容易遭受雷擊的部位有：1.筑物高聳、突出部位。如水塔、煙囪、屋角、山墻、女兒墻等。安全用電與建筑防雷[1]不同屋頂坡度(0°、15°、30°、45°)建筑物的雷擊部位如圖10-7所示。圖中說明，屋角與檐角的雷擊率最高。屋頂?shù)钠露仍酱?，屋脊的雷擊率也越大，當坡度大?0°時，屋檐一般不再遭受雷擊。當屋面坡度小于27°，長度小于30m時，雷擊點多發(fā)生在山墻，而屋檐一般不再遭受雷擊。

接閃器、引下線和接地裝置，如圖10-8。10-8煙囪的防雷系統(tǒng)示意圖1—接閃器2－引下線3－接地裝置安全用電與建筑防雷[1]（一）接閃器用以接收雷電流的金屬導體叫接閃器。有避雷針、避雷線、避雷帶、避雷網(wǎng)等形式。1.避雷針避雷針是安裝在建筑物突出部位或獨立裝設(shè)的針形導體。通常采用鍍鋅圓鋼或鍍鋅鋼管制成。當針長1m以下，圓鋼直徑為12mm,鋼管管徑為20mm；當針長為1-2m時，圓鋼直徑為16mm，鋼管直徑為25mm；煙囪頂上的避雷針，圓鋼直徑為20mm。當避雷針較長時，針體則由針尖和不同管徑的管段組成。避雷針對建筑物的防雷保護是一定范圍的。其保護范圍是以它能防護直擊雷的錐形空間來表示。這個錐形空間由新制訂的國家標準《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》GBJ57修訂本參照國際電工委員會IEC標準規(guī)定采用“滾球法”來確定。安全用電與建筑防雷[1]所謂“滾球法”，就是選擇一個半徑為（滾球半徑）的球體，沿需要防護直擊雷的部位滾動，如果球體只接觸到避雷針或避雷針與地面，而不觸及需要保護的物體，則該物體就在避雷針的保護范圍之內(nèi)。單支避雷針的保護范圍，GBJ57修定本規(guī)定，應(yīng)按下列步驟確定，見圖10－9。（1）當避雷針高度時：①距地面處作一平行于地面的平行線；②以避雷針的針尖為圓心為半徑，作弧線交于平行線的A、B兩點；③以A、B為圓心，為半徑作弧線，該弧線與針尖相交，與地面相切，由引弧線起到地面止的整個錐形空間就是避雷針的保護范圍；

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圖10-9單支避雷針的保護范圍1－避雷針2－保護范圍邊界3－平面上保護范圍的截面安全用電與建筑防雷[1]安全用電與建筑防雷[1]式中滾球半徑可按表10－2確定。（2）當避雷針高度時：在避雷針上取高度的一點，代替避雷針的針尖作為圓心，其余的作法如的作法。關(guān)于多支避雷針的保護范圍可參看GBJ57修訂本或有關(guān)設(shè)計手冊，此處從略。2.避雷帶采用直徑不小于8mm的圓鋼或截面不小于48mm2、厚度不小于4mm的扁鋼，沿建筑物易受雷擊的部位（如屋脊、女兒墻）裝設(shè)一周、高出屋面100～150mm，支持卡間距離1～1.5m，兩根兩行的避雷帶之間的距離要小于或等于10m,并必須經(jīng)1～2根以上的引下線與接地裝置可靠地連接，這樣整個屋面就認為全部被保護了。圖10-10為避雷帶在女兒墻上的敷設(shè)示意圖，圖10-11為防雷平面圖。對于第二、三類建筑物避雷帶是作為防直擊雷的主要措施。安全用電與建筑防雷[1]對于第一類建筑物，避雷帶用作防雷側(cè)擊。例如，防雷規(guī)程規(guī)定，高層建筑中自30m以上每3層應(yīng)沿建筑物四周裝設(shè)避雷帶。該水平避雷帶可用25mm×4mm的扁鋼在結(jié)構(gòu)圈梁內(nèi)敷設(shè)，并應(yīng)與引下線焊接。

圖10-11防雷平面圖

圖10-10明裝避雷帶支持卡子做法

安全用電與建筑防雷[1]1－8mm鍍鋅圓鋼2－混凝土支座3－防雷帶引下線3.避雷網(wǎng)避雷網(wǎng)相當于屋頂上縱橫敷設(shè)的避雷帶組成的網(wǎng)格。避雷網(wǎng)所需材料及做法基本與避雷帶一樣。第一類建筑物防直擊雷常采用避雷網(wǎng)。避雷網(wǎng)即金屬網(wǎng)格，分明網(wǎng)和暗網(wǎng)。層頂上的避雷網(wǎng)，如果是上人屋頂，可敷在頂板內(nèi)5cm處；對于不上人屋頂，可敷在頂板上15cm處。避雷網(wǎng)的網(wǎng)格越密，可靠性越好。網(wǎng)格的密度視建筑物的重要程度而定，通常第一類建筑物的網(wǎng)格規(guī)定不大于10m×10m，第二類建筑物的網(wǎng)格不大于20m×20m，如圖10-12所示，即為避雷網(wǎng)的網(wǎng)格。安全用電與建筑防雷[1]圖10-12中的為引下線的間距，第一類建筑，m若為雷電活動活動強烈區(qū)，m；第二類的建筑物的m.4.避雷線是裝在架空輸電線路上的導線,一般采用截面不小于35mm2的鍍鋅鋼絞線。

圖10-12屋頂避雷網(wǎng)做法安全用電與建筑防雷[1]此外，還有籠式避雷網(wǎng)，簡稱避雷籠。避雷籠是籠罩著整個建筑物的金屬籠。對于雷電它起到均壓和屏蔽作用，任憑接閃時籠網(wǎng)上出現(xiàn)高電壓，籠內(nèi)各處電位相等，形成等位體。因此，籠內(nèi)人身和設(shè)備都是安全的。日本國的高大建筑物和我國廣州國際大廈都采用。(二)引下線是連接防雷裝置與接地裝置的一段導線。其作用是將雷電流引入接地裝置。一般可由圓鋼或扁鋼制成。圓鋼直徑不小于8mm；扁鋼截面不小于48mm2,厚度不小于4mm。安全用電與建筑防雷[1]引下線可明裝，也可暗裝。明裝時，必須沿建筑物外墻敷設(shè)。引下線應(yīng)在地面上1.7m和地面下0.3m的一段線上用鋼管或塑料管加以保護；在1.8m處設(shè)斷接卡。暗裝時,可以利用建筑物本身的金屬結(jié)構(gòu),如鋼筋混凝土柱子的主筋作為引下線。但暗裝的引下線應(yīng)比明裝時增大一個規(guī)格，每根柱子內(nèi)要焊接兩根主筋，各構(gòu)件間必須連成電氣通路。屋內(nèi)接地干線與防感應(yīng)雷接地裝置的連接，不應(yīng)少于兩處。（三）接地裝置將雷電流通過引下線引入大地的散流裝置稱為接地裝置。接地裝置由接地體和接地線組成。接地線是連接引下線和接地體的導線，一般用=10mm的圓鋼制成。接地體可分為三類：

安全用電與建筑防雷[1]1.自然接地體利用埋于地下的，有其它功能的金屬物體，作為防雷保護的接地裝置。比如：

（1）直埋鎧裝電纜金屬外皮；（2）直埋金屬水管；（3）鋼筋混凝土電桿2.基礎(chǔ)接地體為節(jié)約有色金屬，降低造價，應(yīng)盡量利用建筑物中的結(jié)構(gòu)鋼筋作為接地裝置。滿堂紅基礎(chǔ)最為理想。若為獨立基礎(chǔ)，則應(yīng)根據(jù)具體情況確定，以確保電位均衡，消除接觸電壓和跨步電壓的危害。3.人工接地體專門用于防雷保護的裝置，分為垂直接地體和水平接地體兩類，如圖10-13所示。（1）垂直接地體，可采用直徑20～50mm的鋼管壁厚3.5mm、直徑19mm的圓鋼或厚3m