智能楼宇电气保护与接地方案设计 毕业论文.docx

题 目：智能楼宇电气保护与接地方案设计学 院：机械与电气工程学院专 业：电气工程及其自动化年 级：姓 名： 目录第一章 绪论3第二章 电气设备接地和接零作用分析42.1保护接地的作用42.2保护接零作用52.3重复接地的作用52.4过电压保护作用62.5防静电接地作用62.6工作接地的作用62.7隔离接地的作用7第三章 安全用电73.1触电的原因与触电的方式73.2常用的安全用电防护措施83.3接地电阻测量方法8第四章 接地系统分析94.1 tnc系统94.2 tns系统114.3 tncs系统124.4 tt系统134.5 it系统14第五章 接地措施分析155.1接地分类155.2接地装置的装设19第六章 漏电保护器216.1 安装漏电保护器的目的与要求216.2 漏电保护器的功能226.3漏电保护器的分类与工作原理226.4 漏电保护器的技术指标与型号22第七章 智能建筑电气装置内各种电气系统接地23第八章 接地措施及接地装置的选择 248.1 接地系统选择248.2 接地措施及接地装置的选择248.3 接地电阻选择248.4 等电位联接25参考文献28总结29致谢30智能楼宇的电气保护与接地的方案设计摘要随着现代社会的发展，智能楼宇的规模不断扩大，并且其内部各种电器的使用日趋增多，尤其是计算机网络信息技术的普及，建筑物越来越多采用各种信息化的电气设备，这给智能楼宇的电气保护和接地带来了一些新问题。通过对几种供电接地系统的概括介绍，分析和说明，筛选出适合智能楼宇的供电接地系统，并对其所采取的各类接地措施作了较为详尽的说明与分析，对智能楼宇应采取的电气保护与接地方法提出了适当的建议。在传统的低压供电系统中主要强调过载、短路保护，其目的是保护用电设备、供电线路不受损坏，近来，已提出了人身安全、消防安全的观点。所以目前对于智能楼宇的电气设计首先考虑到人身安全。【关键词】tns接地系统，等电位连接，重复接地，电位基准点 abstractwith the development of modern society, expanding the scale of the intelligent building, and the use of its internal various appliances increasing, especially the popularization of computer network information technology, electrical equipment, building more and more used in a variety of informationization for intelligent building electrical protection and earthing brings some new problems.through the overview of several power supply grounding system, screen is suitable for the power supply grounding system for intelligent building, and its all kinds of earthing measures should be taken to made a more detailed description and analysis, the intelligent building electrical protection and earthing methods should be taken to appropriate suggestions are put forward.in traditional low voltage power supply system mainly emphasizes the overload, short circuit protection, its purpose is to protect the electrical equipment, power supply circuit from being damaged, recently, has put forward the personal safety, fire safety point of view. so far, so the electrical design of intelligent building to consider personal safety and fire prevention in the first place. 【key words】electric potential reference，tns，unified grounding body， anti-static grounding，safety utilization of electric power第一章 绪论智能建筑指通过将建筑物的结构、系统、服务和管理根据用户的需求进行最优化组合，从而为用户提供一个高效、舒适、便利的人性化建筑环境。智能建筑是集现代科学技术之大成的产物。其技术基础主要由现代建筑技术、现代电脑技术现代通讯技术和现代控制技术所组成。在建筑物供配电设计中，接地系统设计占有重要的地位，因为它关系到供电系统的可靠性，安全性。不管哪类建筑物，在供电设计中总包含有接地系统设计。而且，随着建筑物的要求不同，各类设备的功能不同，接地系统也相应不同。尤其进入90年代后，大量的智能化楼宇的出现对接地系统设计提出了许多新的内容。供电系统的安全可靠方面存在问题很多问题：1.在传统的低压供电系统中主要强调过载、短路保护，其目的是保护用电设备、供电线路不受损坏。2.供电系统不采取可靠接地措施，或者建筑物防雷设计规范的要求作了接地，但在建筑电气设计及施工过程中，还存在低压配电系统接地形式混用的作法，电气接地的质量不符合要求，对于重要的电子设备未做等电位连接，乃至发生了许多不该发生的触电事故。3.现行的低压配电系统中设置的保护接零和过电流保护装置等措施不能完全有效地防止漏电火灾发生，导致高层建筑的频繁火灾事故。4.随着大量电器设备的使用，漏电保护器的应用也日趋普及，漏电保护器是限时有效防止接地故障引起人身电击和电气火灾的保护电器，但漏电保护的选用不当或接线不正确，使漏电保护器不能发挥应有的作用，降低供电系统的可能性与安全性。5.在低压配电系统设计中，多年来一直存在一个悬而未决的老难题，那就是当下级配电回路发生大短路电流的短路故障时，即使其上级保护装有带短路延时的所谓三阶段保护断路器，也往往无选择地越级跳闸，造成大面积停电，有时导致不应有的巨额经济损失，由于技术问题，国际上也长期未解决这一问题。第二章 电气设备接地和接零作用分析2.1保护接地的作用1） 三相三线中性点不接地系统中电气设备若没有采取保护接地，当电气设备一相绝缘损坏漏电使金属外壳带电时，操作人员误触及漏电设备，故障电流将通过人体和线路对地绝缘阻抗构成回路，如图1-1所示，绝缘阻抗是绝缘电阻和分布电容的并联组合，其接地电阻的大小与线路绝缘的好坏、分布电容的大小及电网对地电压的高低成正比。线路的绝缘越坏，对地分布电容越大，电压越高，触点的危险性越大。若漏电设备已采取保护接地措施时，故障电流将会通过接地体流散，流过人体的电流仅是全部接地电流的一部分，如图1-1所示 无保护接地 有保护接地 图2-1保护接地原理 在两条通道中，电流的分配关系为ir/ie=re/rr （2-1） ie=ie+ir （2-2） 式中 ir流经人体的电流； ie流经接地体的电流； re接地电阻； rr人体电阻； ie接地电流。从式中可看出，接地电阻r越小，流经人体电流ir就越小。因此，只要控制接地电阻值在一定范围内，就能减轻人身触点危险。所以，保证最小的接地电阻是很重要的，在电气设备施工和运行期间，均应保证接地电阻不大于设定或规程所定的接地电阻值，否则是不能充分起到保护作用的。2）三相四线制中性点直接接地系统中的电气设备如不采取保护接地或接零措施，电气设备漏电时，人体触及漏电设备外壳，加在人体的电压为相电压220v，接地短路电流通过人体电阻rr与变压器工作接地电阻rn组成串联电路，通过人体的接地电流为 ir=urr+rn （2-3）式中 ir流经人体电流； u漏电设备外壳对地电压220v； rr人体电阻； in变压器中性点接地电阻。变压器中性点的工作接地电阻，一般规定在4以下。若漏电设备已采用保护接地时，则人体电阻和保护接地电阻并联。由于人体电阻比保护接地电阻大得多，接地短路电流绝大部分从接地电阻上通过，减轻了对人体触电伤害程度，如图2-2所示。现假设工作接地电阻rn 和保护电阻re 都为4，电气设备一相绝缘被破坏，接地短路电流为 ie=urn +rrrerr+re=2204+3.98a=27.57 a （2-4）通过人体电流为 ir=220-27.5741700a=0.0645a=64.5ma （2-5）图2-2 中性点直接接地系统采用保护接地时人体触及漏电设备外壳示意上述分析可知，中性点直接接地的电网采用保护接地虽比没有保护接地时触电危险性有所减小，但通过人体的接地短路电流仍有可能致命，因此，在三相四线制中性点直接接地的低压配电系统中，电气设备如采用保护接地，根据国际iec标准应装有漏电保护器。2.2保护接零作用采用保护接零时，电气设备的金属外壳直接与低压配电系统的零线连在一起。当其中任何一相绝缘损坏而使外壳带电时，形成相线和零线短路。由于相零回路阻抗很小，所以短路电流很大，是线路上的保护装置（断路器、熔断器等）迅速动作，切除故障设备的电源，从而起到防止人身触电的保护作用，并减少设备损坏的机会。在1000v以下电源中性点接地的三相四线制供电系统中应采用保护接零的方法，如图1-4所示 图2-3 保护接零2.3重复接地的作用1）减轻零线断线时的触电危险如零线没有采用重复接地时发生零线断线，而且在断线后面的某一电气设备又发生一相碰壳接地短路故障，故障电流通过触及漏电设备的人体和变压器的工作接地构成回路。因为人体电阻比工作接地电阻rn大得多，所以人体几乎承受了全部相电压，造成严重的触电危险。当零线采用了重复接地后，这时接地短路电流通过重复接地电阻rn和re形成回路。在零线断线后，电气设备外壳对地电压为ue=iere；在断线前，电气设备外壳对地电压为ue=iern。由于ue和ue都小于相电压，所以降低了触电危险程度。2）降低漏电设备外壳的对地电压当没有采用重复接地时，一旦发生设备漏电，设备外壳对地电压ue等于单相短路电流ie在零线电阻上产生的降压un，即ue=un；当采用了重复接地后，设备外壳对地电压仅为零线压降un的一部分；即 uerern+reun （2-6）式中 ue设备对地电压； re重复接地电阻； rn中性点接地电阻； un零线上电压降。3）缩短故障持续时间当发生碰壳接地短路时，因为重复接地在短路电流返回的途径上增加了一条并联支路，使单相短路电流增大，加速了线路保护装置动作，缩短了故障持续时间。4）改善配电线路的防雷架空线路零线上的重复接地，对雷电流具有分流作用，因此有利于防止雷电过电压。 图2-4 重复接地2.4过电压保护作用对于直击雷，避雷装置雷云正电荷和地面感应负电荷中和，以防止雷电的产生。对于静电感应雷，感应产生的静电荷，其作用是迅速地把它们导入地中，以防止静电感应过电压。对于电磁感应雷，防止感应出非常高的电动势，避免产生火花放电或局部发热，造成易燃或易爆物品燃烧爆炸的危险。2.5防静电接地作用设备移动或物体在管道中流动，因摩擦产生静电，它聚集在管道、容器和储罐加工设备上，形成很多电位，对人身安全及设备和建筑物都有危险。作静电接地后，一旦静电产生就导入地中，以消除其聚集的可能。2.6工作接地的作用 在工作接地和事故情况下，保证电气设备可靠运行，降低人体的接触电压，迅速切断故障设备。电气系统中，电力变压器中性点接地，避雷器组的引出线端接地等于工作接地。2.7隔离接地的作用把干扰源产生的电场限制在全金属屏蔽内部，使外界免受金属屏蔽器内干扰源的干扰。也可以把防止干扰的电器设备用金属接地屏蔽接地，任何外来干扰源所产生的电场不能穿进机壳内部，使屏蔽内的设备不受外界干扰源的影响。第三章 安全用电3.1触电的原因与触电的方式1）触电原因及危害造成触电事故，往往是由于操作人员麻痹大意，违反电气操作规程；或是电气设备绝缘损坏、接地不良；或是进入高压线路的接地短路点以及遭雷击等原因。 人体触电的危险性与通过体内的电流强弱、时间长短及电流的频率等有关。下表表示电流通过人体不同部位时，心脏内流过的电流占人体触电电流的百分率。表3-1 心脏内流过的电流占人体触电电流的百分率触电部位两脚触电两手触电右手至右脚左手至右脚通过心脏的电流百分率 0.43.33.76.7 2）安全电压一般而言，工频30ma电流，对人体是个临界值，当人体内通过30ma以上的交流电，将引起呼吸困难，自己已不能摆脱电源，所以有生命危险。于是，根据欧姆定律，对人体来讲，安全电压为 uirm3010-3(8001200）2436v （3-1）安全电压是指人体不戴任何防护设备时，触及带电体而不受电击或电伤，这个带电体的电压就是安全电压。严格地讲，安全电压是因人而异的，与触碰带电体的时间长短、与带电体接触的面积和压力等均有关系。 3）触电方式直接触电即人体的某一部位接触电气设备的带电导体，而另一部位与大地接触引起的触电，或同时接触到两相不同的导体。 图3-1 直接触电间接触电人体接触到故障状态带电导体，而正常情况下该导体是不带电的。减少接触电压的有效方法就是在后面将讲述的等电位联接。跨步电压触电当有电流流入电网接地点或防雷接地点时，电流在接地点周围土壤中产生电压降，接地点的电位往往很高，距接地点越远，则电位逐渐下降越陡。通常把地面上0.8m的两处的电位差叫做跨步电压，用uk表示，如图3-2所示。 接触电压 跨步电压图3-2 接触电压与跨步电压示意图3.2常用的安全用电防护措施1） 设立屏障，保证人与带电体的安全距离，并挂标示牌。2） 有金属外壳的电气设备，要采取接地或接零保护。3） 采用安全电压。4） 采用联锁装置和继电保护装置，推广使用漏电断路器对人进行保护。3.3接地电阻测量方法测量接地电阻的方法很多，有电流表电压表测量法和专用仪器测量法。1） 用电流表电压表测量接地电阻，如图3-4所示。 2）用接地电阻测量仪测量接地电阻接地电阻测量仪又叫接地摇表。用此接地摇表测量接地电阻的方法如下： 图3-3电流表-电压表测量接地电阻3.4 降低接地电阻的方法1）扩大接地网面积均匀土壤条件下，变电站接地网的接地电阻与接地网面积平方根近似成反比，地网面积越大，其接地电阻值也就越低。增大地网的面积无疑是一种降低地网接地电阻的一种行之有效的方法。2）外引接地外引接地是指将变电站主接地网与接地网区域以来某一低土壤电阻率区域敷设的辅助接地装置相连的方法，以达到降低整个接地系统接地电阻的目的。3） 增加地网的埋设深度在我国高寒地区，为了避开永久冻土带，会增加接地网的埋设深度，有时会达到1.2m.通过仿真计算表明，在接地网其他参数不变得情况下，增加地网的埋设深度会使得接地电阻减小，但是其降阻效果是不明显的。4）局部换土土壤电阻率的高低直接影响到接地装置接地电阻的大小，某些位于高土壤电阻率地区的接地装置，如果采用其他方法降阻困难。可以采用局部换土的方法。5） 降阻剂降阻剂就是一种辅助性材料，在接地工程中大量使用，并取得了较好的降阻效果。3.5 降低接地电阻的方法1）水平棒状接地体的接地电阻 r=2（in2hd+a） （3-2）式中为自然土壤率，为水平接地体的总长度，h为水平接地体的埋设深度，d为水平接地体的直径和等值直径，a为接地体的形状系数。2） 水平板状接地体的接地电阻 r=2（in2hb+a） （3-3）式中，b为板厚度，其他符号含义与上面相同。3）垂直接地体的接地电阻对于垂直接地体，当1d时，接地电阻按下式计算: r=2in4d （3-4） 式中，是大地电阻率m, 是接地体长度m，d是接地体的等效直径（圆钢取直径，钢管取1.2倍直径，扁钢取1/2倍厚度，角钢取0.84倍宽度）第四章 接地系统分析 4.1 tnc系统 tnc系统被称之为三相四线系统，该系统中性线n与保护接地pe合二为一，通称pen线。这种接地系统虽对接地故障灵敏度高，线路经济简单，但它只适合用于三相负荷较平衡的场所。智能化大楼内，单相负荷所占比重较大，难以实现三相负荷平衡，pen线的不平衡电流加上线路中存在着的由于荧光灯、晶闸管（可控硅）等设备引起的高次谐波电流，在非故障情况下，会在中性线n上叠加，使中性线n电压波动，且电流时大时小极不稳定，造成中性点接地电位不稳定漂移。该系统的接地故障保护的动作特性应满足下式的要求： zsiauo (4-1)式中，zs接地故障回路（包括变压器及其至接地故障处相线与pe线）阻抗，； ia保证保护电器在规定时间内自动切断故障回路的电流，a； uo相线对地标称电压，v。tn-c系统的接地故障电流大，可使故障线路的保护装置迅速动作，切除故障回路电源，以达到保护目的。由于三相负载不平衡，pen线上有不平衡电流，对地有电压，因而与pen线所连接的电气设备金属外壳存在着一定的电压。从这个角度能得出，tn-c系统不适宜作为智能楼宇的接地系统。图4-1 tnc系统示意图负荷不平衡时，中性点发生漂移，电源中性点和负荷中性点之间产生电压：u=uaya+ubyb+ucyc/（ya+yb+yc+yn） （4-2）式中，ua、ub、uc三相相电压（向量）；y导纳;y=1/z。要使u=0，必须使式中的分子等于零，或者分母无穷大，满足分子等于零的条件是负荷必须对称，ya+yb+yc=y；满足分母无穷大，yn，zn0，即pen线上阻抗趋于零。发生相线碰壳事故时， ik1=uro+rr=220v4+1700=129ma30ma (4-2)发生相间碰壳故障时， ik2=uro+rr=380v4+1700=223ma30ma (4-3)式中，ik1为相线短路电流； ik2为相间短路电流；u为相电压；u为线电压； ro为中性点接地电阻； rr为人体电阻。u 图4-2 等效电路图由于人体安全电流为30ma，且由上式得出的触电电流均远大于人体安全电流，所以会导致死亡事故。该系统不但会使设备外壳带电（这种情况不止相线和相间碰壳事故，另外还有pen断裂时，如图4-3所示，对后面设备没有保护作用，所以应重复接地），对人身造成不安全，而且也无法取到一个合适的电位基准点，精密电子设备无法准确可靠运行。因此tnc接地系统只适合三相负荷较平衡的场所，而不能作为智能化建筑的接地系统。图4-3 中性点接地系统中pen线断线的危险4.2 tns系统 tns是一个三相四线加pe线的接地系统，也即三相五线系统。通常建筑物内设有独立变配电所时进线采用该系统。tns系统的特点是，中性线n与保护接地线pe除在变压器中性点共同接地外，两线不再有任何的电气连接。中性线n是带电的，而pe线不带电。该接地系统的优点是：中性线在正常工作时不通过工作电流，因此正常情况下的负荷不平衡电流不会在保护线路上产生对地电压；一旦中性线断线，只会导致用电设备不能正常工作，而不会导致断线点后的设备外壳上出现危险电压。因此，tn-s系统在工业和民用建筑中得到大量使用。图4-5 tns系统示意图发生相线碰壳事故时， ik1=uro+rr=220v4+1700=129ma30ma (4-4)发生相间碰壳故障时， ik2=uro+rr=380v4+1700=223ma30ma (4-5)由以上计算可以看出，当设备绝缘损坏碰壳时，故障电流都远大于人体安全电流30ma,电压高于安全电压50v，这也就是tn-s系统的缺点，可以通过重复接地和等电位连接解决此问题。重复接地可以降低碰壳时pe线的对地电压。无重复接地时图4-6 无重复接地示意图4-7 有重复接地示意重复接地的作用是：当电气设备外壳时，可以降低pe线的对地电压，以减轻触电危险。此外，重复接地还可以减轻pe线意外断线，断线点后方碰壳故障时pe线上的对地电压，从而降低电击的危险性。但是，重复接地后，设备绝缘损坏时，外壳对地电压依然高于人体安全电压50v，解决的办法就是等电位连接。tn-s系统能规避tn-c系统中性点漂移和零线断线的弊端，并且能通过重复接地和等电位连接解决碰壳故障。综合考虑，选择tn-s系统作为智能楼宇接地系统。4.3 tncs系统tncs系统由两个接地系统组成，第一部分是tnc系统，第二部分是tns系统，分界面在n线与pe线的连接点。该系统一般用在建筑物的供电由区域变电所引来的场所，进户之前采用tnc系统，进户处做重复接地（pe线重复接地，n线不用），进户后变成tns系统。tnc系统前面已做分析。tns系统的特点是：中性线n与保护接地线pe在进户时共同接地后，不能再有任何电气连接。该系统中，中性线n常会带电，保护接地线pe没有电的来源。pe线连接的设备外壳及金属构件在系统正常运行时,始终不会带电.因此tns接地系统明显提高了人及物的安全性.同时只要我们采取接地引线,各自都从接地体一点引出,及选择正确的接地电阻值使电子设备共同获得一个等电位基准点等措施,那么tncs系统可以作为智能型建筑物的一种接地系统。图4-4 tncs系统示意图tn-c-s系统发生单项碰壳短路时，情况跟tn-s一样。4.4 tt系统 通常称tt系统为三相四线接地系统。该系统常用于建筑物供电来自公共电网的地方。tt系统的特点是中性线n与保护接地线pe无一点电气连接，即中性点接地与pe线接地是分开的。该系统在正常运行时，不管三相负荷平衡不平衡，在中性线n带电情况下，pe线不会带电。只有单相接地故障时，由于保护接地灵敏度低，故障不能及时切断，设备外壳才可能带电。正常运行时的tt系统类似于tns系统，也能获得人与物的安全性和取得合格的基准接地电位。随着大容量的漏电保护器的出现，该系统也会越来越作为智能型建筑物的接地系统。 图4-6 tt系统示意当发生相线碰壳短路时 ik=uro+rdrr(rd+rr) (4-6) 其中，ro为中性点接地电阻，此时，电气设备外壳带一对地电压ud ud=rdrrirrd+rr (4-7)从上式可见，要降低ud，只有减小rd，要使ud50v（安全电压），ro一般大于等于4，则可由上述公式计算出rd=1.18，可见，这种情况对保护接地电阻的要求比较高，在tt系统中，熔断器及自动开关不宜做碰壳、单相接地的保护电器。4.5 it系统 it系统是三相三线式接地系统，该系统变压器中性点不接地或经阻抗接地，无中性线n，只有线电压（380v），无相压压（220v），保护接地线pe各自独立接地。该系统的优点是当一相接地时，不会使外壳带有较大的故障电流，系统可以照常运行。缺点是不能配出中性线n。因此它是不适用于拥有大量单相设备的智能化大楼的。如图3-7所示，当发生相线碰壳事故时，短路电流ik将同时沿着接地体和人体两条通路流过。在低压供电系统中，可忽略导线对地电容的影响，按纯电阻电路分析。图4-7 it系统 ir=rdrd+rrik (4-8) ik=ur3+rdrr(rd+rr) (4-9)式中， ir流过人体的电 id接地体流入大地的电流； rd接地体的接地电阻； rr人体电阻，约为1700；r导线对地的电阻； u相电压。图4-8 等效电路图如果r=5000，当rd=4时，根据以上公式可算出流过人体的电流为0.31ma，可见it系统漏电的触电危险性不大。it系统使用于环境不良、易发生单相接地地或火灾爆炸的场所。不宜用于智能楼宇。第五章 接地措施分析5.1接地分类1）防雷接地为把雷电流迅速导入大地，以防止雷害为目的的接地叫作防雷接地，完整的防雷装置包括接闪器、引下线和接地装置。常见接闪器有避雷针、避雷线、避雷网、避雷带和避雷器等。智能化楼宇内有大量的电子设备与布线系统，如通信自动化系统，火灾报警及消防联动控制系统，楼宇自动化系统，保安监控系统，办公自动化系统，闭路电视系统等，以及他们相应的布线系统。从已建成的大楼看，大楼的各层顶板，底板，侧墙，吊顶内几乎被各种布线布满。这些电子设备及布线系统一般均属于耐压等级低，防干扰要求高，最怕受到雷击的部分。不管是直击，串击，反击都会使电子设备受到不同程度的损坏或严重干扰。因此对智能化楼宇的防雷接地设计必须严密，可靠。智能化楼宇的所有功能接地，必须以防雷接地系统为基础，并建立严密，完整的防雷结构。 单只避雷针保护范围如图5-1所示，是一个折线圆锥形，避雷针在地面上的保护半径r=1.5h 图5-1 单根避雷针的保护范围 式中h是避雷针高度。从针顶点向下作45斜线，构成圆锥形的上半部分；从距离针脚1.5h处向上再做斜线与前一斜线在高h/2处相交，交点以下构成圆锥形的下半部。在任一高度hx的x-x平面上，保护半径也可以由下式确定： 当hxh2时， rx=h-hxp （5-1） 当hx30米时，p=5.5h。同理可得双只和三只避雷针的保护范围。图5-2 三支避雷针的保护范围同避雷针相似，保护范围由折线分成上下两部分。地面上保护宽度的一半为1.2h。其任意高度hx上的保护宽度bx由下式确定； 当hxh2时， bx=0.7（h-hx)p （5-3） 当hxh2时， bx=（1.2h-1.7hx)p （5-4）式中，系数p同前。同理可得双只、三只避雷线保护范围。对于避雷线的保护范围，经常引进保护角的概念。图中是避雷线最大保护角，按上述方法确定保护范围时，保护角=35。避雷带和避雷网主要用于工业和民用建筑物对直击雷的防护，也作为防止静电感应的安全措施。对于民用建筑物，根据防雷的重要性，可采取610米的网格。由于建筑物易受雷击部位基本都是屋角、屋脊、檐角和屋檐等部位，应有接闪器加以防护。避雷器原理：如图4-3所示，避雷器装设在被保护物的引入端。其上端接在线路上，下端接地。正常时，避雷器的间隙保持绝缘状态，不影响系统运行。当雷击有高压波沿线路袭来时，避雷器间隙击穿而接地，从而强行切断冲击波。这时，能够进入被保护物的电压仅雷电流通过及其引线和接地装置产生的所谓残压。雷电流通过后，避雷器装置又恢复绝缘状态，以便系统正常运行。图5-3避雷器原理避雷带宜采用镀锌圆钢或扁钢，圆钢直径最小为8mm,扁钢最小厚度为4mm,最小截面为48平方毫米。由于智能建筑多属于一级负荷，应按一级防雷建筑物的保护措施设计，接闪器采用针带组合接闪器，避雷带采用254（mm）镀锌扁钢在屋顶组成1010（m）的网格，该网格与屋面金属构件作电气连接，与大楼柱头钢筋作电气连接，引下线利用柱头中钢筋，圈梁钢筋，楼层钢筋与防雷系统连接，外墙面所有金属构件也应与防雷系统连接，柱头钢筋与接地体连接，组成具有多层屏蔽的笼形防雷体系。这样不仅可以有效防止雷击损坏楼内设备，而且还能防止外来的电磁干扰。 另外，引下线应取最短路径，并尽量避免弯曲。各类防雷接地装置的工频接地电阻，一般应根据落雷时的反击条件来确定。防雷装置如与电气设备的工作接地合用一个总的接地网时，接地电阻应符合其最小值要求。表5-1 工频接地电阻与冲击电阻的比值表5-2 按建筑物防雷类别确定滚球半径和避雷网格尺寸建筑物防雷类别第一类第二类第三类滚球半径hr（m）304560避雷网格尺寸（不大于）（m）55或641010或1282020或2416对建筑物的要求，要用建筑防雷平面图来表示。建筑防雷平面图是在屋面平面图的基础上绘制的。如图4-4所示。图中用图例符号表示出避雷针、避雷带、引下线和接地装置的安装位置，并说明接闪器、引下线及接地装置的选用材料及尺寸，以及对接地装置施工要求、接地电阻的要求等。 图5-4 建筑防雷平面图2）交流工作接地将电力系统中的某一点，直接或经特殊设备（如阻抗，电阻等）与大地作金属连接，称为工作接5地。 工作接地主要指的是变压器中性点或中性线（n线）接地。n线必须用铜芯绝缘线。在配电中存在辅助等电位接线端子，等电位接线端子一般均在箱柜内。必须注意，该接线端子不能外露；不能与其它接地系统，如直流接地，屏蔽接地，防静电接地等混接；也不能与pe线连接。 在高压系统里，采用中性点接地方式可使接地继电保护准确动作并消除单相电弧接地过电压。中性点接地可以防止零序电压偏移，保持三相电压基本平衡，这对于低压系统很有意义，可以方便使用单相电源。3）安全保护接地安全保护接地就是将电气设备不带电的金属部分与接地体之间作良好的金属连接。即将大楼内的用电设备以及设备附近的一些金属构件，用pe线连接起来，但严禁将pe线与n线连接。 在智能化楼宇内，要求安全保护接地的设备非常多，有强电设备，弱电设备，以及一些非带电导电设备与构件，均必须采取安全保护接地措施。当没有做安全保护接地的电气设备的绝缘损坏时，其外壳有可能带电。如果人体触及此电气设备的外壳就可能被电击伤或造成生命危险。在中性点直接接地的电力系统中，接地短路电流经人身，大地流回中性点；在中性点非直接接地的电力系统中，接地电流经人体流入大地，并经线路对地电容构成通路，这两种情况都能造成人身触电。如果装有接地装置的电气设备的绝缘损坏使外壳带电时，接地短路电流将同时沿着接地体和人体两条通路流过，id=idir，我们知道：在一个并联电路中，通过每条支路的电流值与电阻的大小成反比，即， 式中：id接地回路中的电流总值 id沿接地体流过的电流 ir流经人体的电流rr人体的电阻 rd接地装置的接地电阻由上式可以看出，接地电阻越小，流经人体的电流越小，通常人体电阻要比接地电阻大数百倍经过人体的电流也比流过接地体的电流小数百倍。当接地电阻极小时，流过人体的电流几乎等于零。即idid。实际上，由于接地电阻很小，接地短路电流流过时所产生的压降很小，所以设备外壳对大地的电压是不高的。人站在大地上去碰触设备的外壳时，人体所承受的电压很低，不会有危险。加装保护接地装置并且降低它的接地电阻，不仅是保障智能建筑电气系统安全，有效运行的有效措施，也是保障非智能建筑内设备及人身安全的必要手段。 4）直流接地在一幢智能化楼宇内，包含有大量的计算机，通讯设备和带有电脑的大楼自动化设备。在这些电子设备在进行输入信息，传输信息，转换能量，放大信号，逻辑动作，输出信息等一系列过程中都是通过微电位或微电流快速进行，且设备之间常要通过互联网络进行工作。因此为了使其准确性高，稳定性好，除了需有一个稳定的供电电源外，还必须具备一个稳定的基准电位。可采用较大截面的绝缘铜芯线作为引线，一端直接与基准电位连接，另一端供电子设备直流接地。该引线不宜与pe线连接，严禁与n线连接。5） 屏蔽接地与防静电接地在智能化楼宇内，电磁兼容设计是非常重要的，为了避免所用设备的机能障碍，避免甚至会出现的设备损坏，构成布线系统的设备应当能够防止内部自身传导和外来干扰。这些干扰的产生或者是因为导线之间的耦合现象，或者是因为电容效应或电感效应。其主要来源是超高电压，大功率幅射电磁场，自然雷击和静电放电。这些现象会对设计用来发送或接收很高传输频率的设备产生很大的干扰。因此对这些设备及其布线必须采取保护措施，免受来自各种方面的干扰。屏蔽及其正确接地是防止电磁干扰的最佳保护方法。可将设备外壳与pe线连接；导线的屏蔽接地要求屏蔽管路两端与pe线可靠连接；室内屏蔽也应多点与pe线可靠连接。防静电干扰也很重要。在洁净、干燥的房间内，人的走步、移动设备，各自磨擦均会产生大量静电。例如在相对湿度1020的环境中人的走步可以积聚3.5万伏的静电电压、如果没有良好的接地，不仅仅会产生对电子设备的干扰，甚至会将设备芯片击坏。将带静电物体或有可能产生静电的物体（非绝缘体）通过导静电体与大地构成电气回路的接地叫防静电接地。防静电接地要求在洁静干燥环境中，所有设备外壳及室内（包括地坪）设施必须均与pe线多点可靠连接。 图5-5 人体带电的等效电路5.2接地装置的装设1）接地体本系统对接地电阻要求较高，小于等于1，所以采用自然接地体加人工接地体。图5-6 人工接地体结构图5-7加装均压带的接地网2）人工接地体工频电阻的计算 re（1） （4-5） re=re（）ne4000a时，re0.521kv以上小电流接地系统仅用于该系统的接地装置re250vie且re103与1kv以下系统共用的接地装置re120vie 且re1041kv以下系统与总容量在100kva以上的发电机或变压器相联的接地装置re105上述（序号4）装置的重复接地re106与总容量在100kva及以下的发电机或变压器相联的接地装置re107上述（序号6）装置的重复接地re308避雷装置独立避雷针和避雷线re109变配电所装设的避雷器与序号4装置共用re410与序号6装置共用re1011线路上装设的避雷器或保护间隙与电机无电气联系re1012与电机有电气联系re513防雷建筑物第一类防雷建筑物re1014第二类防雷建筑物re1015第三类防雷建筑物re303）人工接地体的常用材料及实施垂直接地体采用50mm的钢管或50505的角钢，长度=2.53m较合适，排列间距一般不宜小于5m，棒顶距地面以0.70.9m为合适。5.2.3.2水平接地体采用404mm的扁钢，或1216的圆钢；埋设深度以0.91.0m为合适；连接时要用搭接，搭接长度要为扁钢宽度二倍或圆钢直径的4倍，所有扁钢与扁钢的连接或扁钢与圆钢的连接，均要采用电焊或气焊可靠连接。接地装置至少要有两处以上引至地面或室内，穿墙处对引接接地线要穿钢管加以保护。室内接地干线采用254mm的扁钢，或用612的圆钢。 第六章 漏电保护器6.1 安装漏电保护器的目的与要求为了保证施工人员的安全，建设部jgj4688施工现场临时用电安全技术规范规定：施工现场所有用电设备，除做保护接零外，必须在设备负荷线的首端设置漏电保护装置。施工现场在采用保护接地或保护接零的同时，必须设立两级漏电保护装置。开关箱内也必须装设漏电保护器。国际电工委员会颁布剩余电流动作装置的一般要求（iec7551983）中规定：带有插座的家庭应安装动作电流小于30ma的漏电开关。 6.2 漏电保护器的功能如果流过人体的电流瞬间大于50ma，人体就会发生伤亡事故，我们把这个电流叫做致命电流。漏电保护器的功能有两个：1） 当发生人体触电时，十几毫安的触电电流就能使漏电保护器动作，直接或间接地切断电源，从而保证人身安全。2）当设备发生漏电，保护接地或保护接零不能切断电源时，十几毫安的漏电电流也能使漏电保护器切断电源。 6.3漏电保护器的分类与工作原理1）漏电保护器的分类漏电保护器按其动作原理分为电压动作型和电流动作型两大类。电流动作型的漏电保护器又分为电磁式、电子式和中性点接地式三种。漏电保护器按其工作性质又分为漏电断路器和漏电继电器。漏电保护器按其漏电动作值又分为高灵敏度型、中灵敏度型和低灵敏度型三种。漏电保护器按其动作速度又分为高速型、延时型和反时限型三种。漏电保护器按其极数和电流回路数分为：单极两线漏电保护器、两极漏电保护器、两极三线漏电、三极漏电保护器、三极四线漏电、四极漏电保护器。 2）电磁式漏电保护器的工作原理判断漏电的能力，并在脱扣器的作用下，动作跳闸，切断电路。漏电保护开关的工作原理如图5-1所示。 图6-1 漏电保护开关动作原理图a放大器；qf断路器；yr脱扣器；tan零序互感器 6.4 漏电保护器的技术指标与型号1） 额定电压：漏电保护器的工作电压，即被保护设备的额定电压，有220v、380v两种。2） 额定电流：漏电保护器长期通过的并能正常接通或分断的电流。漏电开关工作电流的等级有（iec标准）：6、10、16、20、32、40、50、63、100、200、400a等。3） 脱扣器的额定电流：脱扣器接通或分断的电流，该电流可以在一定范围内进行调整，最大值等于脱扣器的额定电流。4）额定漏电动作电流：能使漏电保护器动作的最小漏电电流。数值在10500ma之间，可根据具体情况进行选择，数值越小越灵敏。5） 动作时间：从发生漏电到漏电保护器动作所用的时间，小于0.2s。6） 额定漏电不动作电流：使漏电保护器不动作的最大漏电电流，叫做漏电保护器的额定漏电不动作电流。 7） 额定接通