建筑供配電與照明技術(shù) 課件 第八章 電氣安全技術(shù)

任課教師：劉義艷建筑供配電與照明技術(shù)任課教師：劉義艷第八章電氣安全技術(shù)民用建筑物防雷8.1電氣接地裝置8.28.1民用建筑物防雷1.雷電產(chǎn)生的原因8.1.1雷電的產(chǎn)生雷電是發(fā)生在大氣層中大氣或云塊在氣流作用下產(chǎn)生異性電荷的積累使某處空氣被擊穿，電荷中和產(chǎn)生強(qiáng)烈的聲、光、電并發(fā)的一種物理現(xiàn)象，通常是指帶電的云層對(duì)大地之間、云層與云層之間、云層內(nèi)部的放電現(xiàn)象2.雷電的分類(lèi)雷電的種類(lèi)主要有四種：直擊雷、球雷、感應(yīng)雷和雷電侵入波。8.1民用建筑物防雷3.雷電的危害8.1.1雷電的產(chǎn)生雷擊造成的危害直擊雷雷電波侵入感應(yīng)過(guò)電壓系統(tǒng)內(nèi)部操作過(guò)電壓地電位反擊按破壞因素電性質(zhì)破壞熱性質(zhì)破壞機(jī)械性質(zhì)破壞8.1.2防雷分類(lèi)1.建筑物落雷的相關(guān)因素和民用建筑的防雷分類(lèi)根據(jù)建筑物的重要性、使用性質(zhì)，以及發(fā)生雷電事故的可能性和影響后果等，在建筑電氣設(shè)計(jì)中，把建筑物按照防雷要求分成三類(lèi)。第一類(lèi)防雷建筑物第二類(lèi)防雷建筑物第三類(lèi)防雷建筑物8.1.2防雷分類(lèi)2.建筑物年雷擊次數(shù)的計(jì)算

建筑物年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)式中，

—校正次數(shù)，一般情況下取1，在下列情況下取相應(yīng)數(shù)值：位于山頂上或曠野的孤立的建筑物取2；金屬屋面

沒(méi)有接地的磚木結(jié)構(gòu)建筑物取1.7；位于河邊、湖邊、山坡下或山地中土壤電阻率較小處、地下水露頭處、土山頂部、山谷風(fēng)口等處的建筑物，以及特別潮濕的建筑物取1.5；

—建筑物所處地區(qū)的雷擊大地的年平均密度，次/；

—與建筑物截收相同雷擊次數(shù)的等效面積，

。

雷擊大地的年平均密度

式中，Td—年平均雷電日數(shù)8.1.2防雷分類(lèi)2.建筑物年雷擊次數(shù)的計(jì)算①當(dāng)建筑物的高

時(shí),式中D—建筑物每邊的擴(kuò)大寬度(m)；—建筑的長(zhǎng)、寬、高(m)。②當(dāng)建筑物的高時(shí)，其每邊的擴(kuò)大寬度應(yīng)按照等于建筑物的高計(jì)算③當(dāng)建筑物各部位的高不同時(shí)，應(yīng)沿建筑物周邊遠(yuǎn)點(diǎn)計(jì)算出最大擴(kuò)大寬度，應(yīng)按每點(diǎn)最大擴(kuò)大寬度外端的連接線所包圍的面積計(jì)算。

建筑物的等值受雷面積8.1.3防雷保護(hù)措施防止直接雷擊的裝置一般由接閃器、引下線和接地裝置三部分組成。（1）接閃器接閃器種類(lèi)安裝位置材料規(guī)格避雷針屋面針長(zhǎng)1m以下；圓鋼直徑12mm；鋼管直徑20mm；針長(zhǎng)1~2m；圓鋼直徑16mm；鋼管直徑25mm煙囪、水塔圓鋼直徑20mm；鋼管直徑40mm避雷環(huán)煙囪、水塔頂部圓鋼直徑12mm；扁鋼截面100mm2，厚度4mm避雷帶、避雷網(wǎng)屋面圓鋼直徑8mm；扁鋼截面48mm2，厚度4mm避雷線架空線路的桿、塔鍍鋅鋼絞線50mm2，跨度大時(shí)應(yīng)驗(yàn)算機(jī)械強(qiáng)度表8.1接閃器的分類(lèi)建筑物防雷類(lèi)別Hr(m)避雷網(wǎng)網(wǎng)格尺寸（m*m)130≦5x5或≦6x4245≦10x10或≦12x8360≦20x20或≦24x16表8.2避雷網(wǎng)布置8.1.3防雷保護(hù)措施（2）引下線的設(shè)置種類(lèi)安裝位置材料規(guī)格間距

備注人工引下線外墻（最短路徑接地）圓鋼直徑8mm，扁鋼厚度4mm，截面48mm2一類(lèi)防雷建筑≦12m多跟引下線時(shí)，在距地0.3~1.8m處設(shè)斷接卡，用于測(cè)量接地電阻；在易受損位置，地上1.7m到地下0.3m應(yīng)暗敷或加鍍鋅角鋼、改性塑料管或膠管保護(hù)二類(lèi)防雷建筑≦18m三類(lèi)防雷建筑≦25m建筑物金屬金屬構(gòu)件、金屬煙囪、金屬爬梯煙囪、水路圓鋼直徑12mm，扁鋼厚度4mm，截面100mm2

8.1.3防雷保護(hù)措施（3）接地裝置

在無(wú)爆炸危險(xiǎn)的民用建筑內(nèi)一般采用共用接地裝置，共用接地裝置散流電阻聯(lián)合的接地電阻值不大于1Ω。人工接地體垂直接地體水平接地體單獨(dú)接地環(huán)繞建筑四周的聯(lián)合接地鋼筋混凝土基礎(chǔ)接地混凝土采用以硅膠鹽為基料的水泥，且基礎(chǔ)周?chē)寥赖暮坎坏陀?%，引下線與基礎(chǔ)內(nèi)徑不小于16mm的主筋2根分別可靠焊接。8.1.3防雷保護(hù)措施防雷接地裝置埋設(shè)要求：①埋于土壤中的人工垂直接地宜采用角鋼、鋼管或圓管；埋于土壤中的人工水平接地宜采用扁鋼或圓鋼。圓鋼直徑不應(yīng)小于16mm；扁鋼截面不應(yīng)小于100mm2，其厚度不應(yīng)小于4mm，角鋼厚度不應(yīng)小于4mm，鋼管壁厚不應(yīng)小于3.5mm②人工垂直接地體的長(zhǎng)度宜為2.5m。人工垂直接地體間的距離及人工水平接地體間的距離宜為5m，當(dāng)受地方限制時(shí)可適當(dāng)減小。人工接地體在土壤中的埋設(shè)深度不應(yīng)小于0.5m。接地體應(yīng)遠(yuǎn)離由于磚窯、煙道的高溫影響使土壤電阻率升高的地方。③在腐蝕性較強(qiáng)的土壤中，應(yīng)采取熱鍍鋅等防腐措施或加大截面。④在高土壤電阻率地區(qū)，宜采用增加接地體、將接地體埋于較深的低電阻率土壤中、在土壤中混合降阻劑、將接地體周?chē)寥罁Q成低電阻率土壤等方法降低防直擊雷接地裝置接地電阻。⑤防直擊雷的人工接地體距建筑物出入口或人行道不應(yīng)小于3m。當(dāng)小于3m時(shí)，應(yīng)采取下列措施之一：a.水平接地體局部深埋不小于1m。b.水平接地體局部應(yīng)包絕緣物，可采用50~80mm厚的瀝青層。c.采用瀝青碎石地面或在接地體上面敷設(shè)50~80mm厚的瀝青層，其跨百度應(yīng)超過(guò)接地體2m。⑥埋在土壤中的接地裝置，其連接應(yīng)采用焊接，并在焊接處作防腐處理。8.1.3防雷保護(hù)措施2.防雷電波侵入的措施及防雷裝置把進(jìn)入建筑物的各種線路及金屬管道全線埋地引入，并在進(jìn)戶處將其有關(guān)部分與接地裝置相連接。當(dāng)?shù)碗妷喝€埋地有困難時(shí)，采用一段長(zhǎng)度不小于50m的鎧裝電纜直接埋地引入，并在進(jìn)戶端將電纜的金屬處皮與接地裝置相連接；當(dāng)?shù)蛪壕€采用架空線直接進(jìn)戶時(shí)，應(yīng)在進(jìn)戶處裝設(shè)閥型避雷器，該避雷器的接地引下線應(yīng)與進(jìn)戶線的絕緣體鐵腳、電氣設(shè)備的接地裝置連在一起，避雷器是防止雷電波有架空管線進(jìn)入建筑物的有效措施。閥型避雷針1-間隙；2-可變電阻；3-瓷瓶；4-避雷針；5-變壓器8.1.3防雷保護(hù)措施3.防止雷電反擊的措施防止反擊的措施有兩種：（1）將建筑物的金屬物體（含鋼筋）與防雷裝置的接閃器、引下線分隔開(kāi)，并且保持一定安全距離

：

。如果距離不能滿足上述要求，金屬線應(yīng)與引下線連接。（2）當(dāng)防雷裝置不易與建筑物內(nèi)的鋼筋、金屬管道分割開(kāi)時(shí)，則將建筑物內(nèi)的金屬管道系統(tǒng)，在其主干管道處與靠近的防雷裝置相連接，有條件是宜將建筑物每層的鋼筋與所有的防雷引下線連接。8.2電氣接地裝置

8.2.1相關(guān)概念1.地和接地電氣工程中的地：提供或接受大量電荷并可用來(lái)作為穩(wěn)定良好的基準(zhǔn)電位或參考電位的物體，一般指大地。電子設(shè)備中的基準(zhǔn)電位參考點(diǎn)也稱(chēng)為“地”，但不一定與大地相連。（1）參考地（基準(zhǔn)地）是指不受任何接地配置影響、可視為導(dǎo)電的大地的部分，其電位約定為零。大地是指地球及其所有自然物質(zhì)。局部地是指大地與接地極有電接觸的部分，其電位不一定等于零。（2）接地是指在系統(tǒng)、裝置或設(shè)備的給定點(diǎn)與局部之間做電連接，與局部地之間的連接可以是有意的、無(wú)意的或意外的；也可以是永久性的或臨時(shí)性的。8.2.1相關(guān)概念2.電氣裝置接地功能接地保護(hù)接地功能和保護(hù)兼有的接地（電力）系統(tǒng)接地信號(hào)電路接地電氣裝置保護(hù)接地作業(yè)接地雷電防護(hù)接地防靜電接地陰極保護(hù)接地接地裝置接地極(板)接地母線(戶內(nèi)、戶外)接地引下線(接地跨接線)構(gòu)架接地功能接地與保護(hù)接地8.2.1相關(guān)概念3.共用接地系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)：接地導(dǎo)體少、系統(tǒng)簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)、便于維護(hù)、可靠性高且低阻抗（1）每幢建筑物本身應(yīng)采用一個(gè)接地系統(tǒng)。（2）各個(gè)建、構(gòu)筑物可分別設(shè)置本身的共用接地系統(tǒng)。每個(gè)獨(dú)立接閃桿（避雷針）或每組接閃線（避雷線）是用于防雷的單獨(dú)的構(gòu)筑物，應(yīng)有各自的接地極。（3）數(shù)座建筑物間相互通信和有數(shù)據(jù)交換時(shí)，各接地極應(yīng)相互連接。當(dāng)接地極相互連接不可能或不可行時(shí)，通信網(wǎng)絡(luò)推薦采用電氣分隔，例如，采用光纖連接。（4）在一定條件下，變電站的保護(hù)接地和低壓系統(tǒng)接地可以共用接地裝置。8.2.2低壓配電系統(tǒng)的接地形式和要求（1）IT系統(tǒng)電源中性點(diǎn)不接地，用電設(shè)備外露可導(dǎo)電部分直接接地的系統(tǒng)特點(diǎn)：一般不引出N導(dǎo)體，不便于對(duì)照明、控制系統(tǒng)等單相負(fù)荷供電，不適用于具有大量220V的單項(xiàng)用電設(shè)備的供電，否則需要采用380/220V的變壓器，給設(shè)計(jì)、施工、使用帶來(lái)不便，且其接地故障防護(hù)和維護(hù)管理較復(fù)雜而限制了在其他場(chǎng)所的應(yīng)用。適用場(chǎng)所：接地故障電流很小，故障電壓很低，不致引發(fā)電擊、火災(zāi)、爆炸等危險(xiǎn)，供電連續(xù)性和安全性最高，因此適用于不間斷供電要求較高和對(duì)接地故障電壓有嚴(yán)格限制的場(chǎng)所。IT系統(tǒng)接線圖8.2.2低壓配電系統(tǒng)的接地形式和要求（2）TT系統(tǒng)TT系統(tǒng)接線圖電源中性點(diǎn)直接接地，用電設(shè)備外露可導(dǎo)電部分也直接接地。電源中性點(diǎn)的接地叫做工作接地，而設(shè)備外露可導(dǎo)電部分的接地叫做保護(hù)接地。特點(diǎn)：電氣裝置外露可導(dǎo)電部分與電源端系統(tǒng)接地分開(kāi)，單獨(dú)接地，裝置外殼為地電位且不會(huì)倒入電源側(cè)接地故障電壓，防電擊安全性?xún)?yōu)于TN-S系統(tǒng)。

適用場(chǎng)所：TT系統(tǒng)僅對(duì)一些取不到區(qū)域變電所單獨(dú)供電的建筑適用，也就是供電是來(lái)自公共電網(wǎng)的建筑物。但由于公共電網(wǎng)的供電可靠性和供電質(zhì)量都不很高，為了保證電子設(shè)備和電子計(jì)算機(jī)的正常準(zhǔn)確運(yùn)行，還必須作一些技術(shù)型措施。我國(guó)TT系統(tǒng)主要用于城市公共配電網(wǎng)和農(nóng)網(wǎng)。8.2.2低壓配電系統(tǒng)的接地形式和要求（3）TN系統(tǒng)TN-C系統(tǒng)接線圖電源中性點(diǎn)直接接地，設(shè)備外露可導(dǎo)電部分與電源中性點(diǎn)直接電氣連接①TN-C系統(tǒng)TN-C系統(tǒng)中，將PE線和N線的功能綜合起來(lái)，由一根稱(chēng)為PEN線的導(dǎo)體同時(shí)承擔(dān)兩者的功能。在用電設(shè)備處，PEN線既連接到負(fù)荷中性點(diǎn)上，又連接到設(shè)備外露的可導(dǎo)電部分缺點(diǎn)：PEN導(dǎo)體不允許被切斷，檢修設(shè)備時(shí)不安全；PEN導(dǎo)體通過(guò)中性電流，對(duì)信息系統(tǒng)和電子設(shè)備易產(chǎn)生干擾；正常運(yùn)行時(shí)設(shè)備外殼帶電由于以上弊端的存在，民用配電中，已基本上不允許采用TN-C系統(tǒng)。8.2.2低壓配電系統(tǒng)的接地形式和要求TN-S系統(tǒng)接線圖②TN-S系統(tǒng)適用場(chǎng)所：TN-S系統(tǒng)的安全性能最好，是我國(guó)現(xiàn)在應(yīng)用最廣泛的一種系統(tǒng)。應(yīng)用于有爆炸危險(xiǎn)、火災(zāi)危險(xiǎn)性大及其他安全要求高的場(chǎng)所。在設(shè)有變電所的建筑中，均采用了TN-S系統(tǒng)，在住宅小區(qū)和小型的公共建筑中也有一些采用了TN-S系統(tǒng)。

TN-S系統(tǒng)中性線N與TT系統(tǒng)相同。與TT系統(tǒng)不同的是，用電設(shè)備外露可導(dǎo)電部分通過(guò)PE線連接到電源中性點(diǎn)，與系統(tǒng)中性點(diǎn)共用接地體，而不是連接到自己專(zhuān)用的接地體，中性線（N線）和保護(hù)線（PE線）是分開(kāi)的。8.2.3電氣裝置的接地電阻（1）配電變壓器設(shè)置在建筑物外，其低壓采用TN系統(tǒng)時(shí)，低壓線路在引入建筑物處，PE或PEN應(yīng)重復(fù)接地，接地電阻不宜超過(guò)10Ω。（2）中性點(diǎn)不接地IT系統(tǒng)的低壓線路鋼筋混凝土桿塔宜接地，金屬桿塔應(yīng)接地，接地電阻不宜超過(guò)30Ω。（3）架空低壓線路入戶處的絕緣子鐵腳宜接地，接地電阻不宜超過(guò)30Ω。土壤電阻率在200Ω·m及以下地區(qū)的鐵橫擔(dān)鋼筋混凝土桿線路，可不另設(shè)人工接地裝置。當(dāng)絕緣子鐵腳與建筑物內(nèi)電氣裝置的接地裝置相連時(shí)，可不另設(shè)接地裝置。人員密集的公共場(chǎng)所的入戶線，當(dāng)鋼筋混凝土桿的自然接地電阻大于30Ω時(shí)，入戶處的絕緣子鐵腳應(yīng)接地，并應(yīng)設(shè)專(zhuān)用的接地裝置。8.2.3電氣裝置的接地電阻（4）TT系統(tǒng)中電氣裝置外露可導(dǎo)電部分應(yīng)設(shè)保護(hù)接地的接地裝置，其接地電阻與外露可導(dǎo)電部分的保護(hù)導(dǎo)體電阻之和，應(yīng)符合：式中：

—季節(jié)變化時(shí)接地裝置的最大接地電阻與外露可導(dǎo)電部分的保護(hù)導(dǎo)體電阻之和（Ω）；

—保護(hù)電器自動(dòng)動(dòng)作的動(dòng)作電流，當(dāng)保護(hù)電器為剩余電流保護(hù)時(shí)，

為額定剩余動(dòng)作電流

（A）。（5）IT系統(tǒng)各電氣裝置的外露可導(dǎo)電部分其保護(hù)接地可共用同一接地裝置，亦可個(gè)別地或成組地用單獨(dú)的接地裝置接地。每個(gè)接地裝置的接地電阻應(yīng)符合：式中：

—外露可導(dǎo)電部分的接地裝置因季節(jié)變化的最大接地電阻（Ω）；

—保護(hù)電器自動(dòng)動(dòng)作的動(dòng)作電流。8.2.4保護(hù)等電位聯(lián)結(jié)總等電位聯(lián)結(jié)：保護(hù)接地導(dǎo)體、總接地導(dǎo)體或總接地端子（或母線）、建筑物內(nèi)的金屬管道和可利用的建筑物金屬結(jié)構(gòu)等可導(dǎo)電部分連接在一起。每個(gè)建筑物內(nèi)的接地導(dǎo)體、總接地端子和下列可導(dǎo)電部分應(yīng)實(shí)施保護(hù)等電位聯(lián)結(jié)：（1）進(jìn)入建筑物的供應(yīng)設(shè)施的金屬管道，例如燃?xì)夤?、水管等；?）在正常使用時(shí)可觸及的裝置外部可導(dǎo)電結(jié)構(gòu)、集中供熱和空調(diào)系統(tǒng)的金屬部分；（3）便于利用的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋；（4）進(jìn)線配電箱的PE（PEN）母排；（5）自接地極引來(lái)的接地干線（如需要）。1.總等電位聯(lián)結(jié)8.2.4保護(hù)等電位聯(lián)結(jié)1.總等電位聯(lián)結(jié)總等電位聯(lián)結(jié)8.2.4保護(hù)等電位聯(lián)結(jié)2.輔助等電位聯(lián)結(jié)輔助等電位聯(lián)結(jié)：在伸臂范圍內(nèi)有可能出現(xiàn)危險(xiǎn)電位差的可同時(shí)接觸的電氣設(shè)備之間或電氣設(shè)備與外界可導(dǎo)電部分（如金屬管道、金屬結(jié)構(gòu)件）之間直接用導(dǎo)體作聯(lián)結(jié)。8.2.4保護(hù)等電位聯(lián)結(jié)3.局部等電位聯(lián)結(jié)下列情況需作局部等電位聯(lián)結(jié)：（1）配電箱或用電設(shè)備距總等電位聯(lián)結(jié)端子較遠(yuǎn)，發(fā)生接地故障時(shí)，PE導(dǎo)體此段上接觸電壓超過(guò)50V；（2）由TN系統(tǒng)同一配電箱供電給固定式和手持式、移動(dòng)式兩種電氣設(shè)備，而固定式保護(hù)電器切斷電源時(shí)間不能滿足手持式、移動(dòng)式設(shè)備防電擊要求時(shí)；（3）為滿足浴室、游泳池、醫(yī)院手術(shù)室等場(chǎng)所對(duì)防電