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.雷電的分類雷電的種類主要有四種：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)過電壓系統(tǒng)內(nèi)部操作過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1.建筑物落雷的相關(guān)因素和民用建筑的防雷分類根據(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)計中，把建筑物按照防雷要求分成三類。第一類防雷建筑物第二類防雷建筑物第三類防雷建筑物8.1.2防雷分類2.建筑物年雷擊次數(shù)的計算

建筑物年預(yù)計雷擊次數(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2.建筑物年雷擊次數(shù)的計算①當(dāng)建筑物的高

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

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）接閃器接閃器種類安裝位置材料規(guī)格避雷針屋面針長1m以下；圓鋼直徑12mm；鋼管直徑20mm；針長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，跨度大時應(yīng)驗算機(jī)械強(qiáng)度表8.1接閃器的分類建筑物防雷類別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48mm2一類防雷建筑≦12m多跟引下線時，在距地0.3~1.8m處設(shè)斷接卡，用于測量接地電阻；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)二類防雷建筑≦18m三類防雷建筑≦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

在無爆炸危險的民用建筑內(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)周圍土壤的含水量不低于4%，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、將接地體周圍土壤換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，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，采用一段長度不小于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，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，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、金屬管道分割開時，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)電位參考點也稱為“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、無意的或意外的；也可以是永久性的或臨時性的。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：接地導(dǎo)體少、系統(tǒng)簡單經(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)采用一個接地系統(tǒng)。（2）各個建、構(gòu)筑物可分別設(shè)置本身的共用接地系統(tǒng)。每個獨(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，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，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：一般不引出N導(dǎo)體，不便于對照明、控制系統(tǒng)等單相負(fù)荷供電，不適用于具有大量220V的單項用電設(shè)備的供電，否則需要采用380/220V的變壓器，給設(shè)計、施工、使用帶來不便，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所的應(yīng)用。適用場所：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，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接地故障電壓有嚴(yán)格限制的場所。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：電氣裝置外露可導(dǎo)電部分與電源端系統(tǒng)接地分開，單獨(dú)接地，裝置外殼為地電位且不會倒入電源側(cè)接地故障電壓，防電擊安全性優(yōu)于TN-S系統(tǒng)。

適用場所：TT系統(tǒng)僅對一些取不到區(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)接線圖電源中性點直接接地，設(shè)備外露可導(dǎo)電部分與電源中性點直接電氣連接①TN-C系統(tǒng)TN-C系統(tǒng)中，將PE線和N線的功能綜合起來，由一根稱為PEN線的導(dǎo)體同時承擔(dān)兩者的功能。在用電設(shè)備處，PEN線既連接到負(fù)荷中性點上，又連接到設(shè)備外露的可導(dǎo)電部分缺點：PEN導(dǎo)體不允許被切斷，檢修設(shè)備時不安全；PEN導(dǎo)體通過中性電流，對信息系統(tǒng)和電子設(shè)備易產(chǎn)生干擾；正常運(yùn)行時設(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)適用場所：TN-S系統(tǒng)的安全性能最好，是我國現(xiàn)在應(yīng)用最廣泛的一種系統(tǒng)。應(yīng)用于有爆炸危險、火災(zāi)危險性大及其他安全要求高的場所。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PE線連接到電源中性點，與系統(tǒng)中性點共用接地體，而不是連接到自己專用的接地體，中性線（N線）和保護(hù)線（PE線）是分開的。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，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10Ω。（2）中性點不接地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，可不另設(shè)接地裝置。人員密集的公共場所的入戶線，當(dāng)鋼筋混凝土桿的自然接地電阻大于30Ω時，入戶處的絕緣子鐵腳應(yīng)接地，并應(yīng)設(shè)專用的接地裝置。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)電器自動動作的動作電流，當(dāng)保護(hù)電器為剩余電流保護(hù)時，

為額定剩余動作電流

（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，亦可個別地或成組地用單獨(dú)的接地裝置接地。每個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)電器自動動作的動作電流。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)危險電位差的可同時接觸的電氣設(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，PE導(dǎo)體此段上接觸電壓超過50V；（2）由TN系統(tǒng)同一配電箱供電給固定式和手持式、移動式兩種電氣設(shè)備，而固定式保護(hù)電器切斷電源時間不能滿足手持式、移動式設(shè)備防電擊要求時；（3）為滿足浴室、游泳池、醫(yī)院手術(shù)室等場所對防電