建筑防雷及接地.ppt

接地与接零作用及分类,接地装置,建筑物等电位连接,第八章 建筑接地及防雷,建筑物防雷措施,雷电产生与防雷等级,8.1 接地与接零作用及分类,第八章 建筑接地及防雷8.1 接地作用与分类,用电设备某处绝缘损坏可致外壳带电，可在触摸的人体和大地间形成接地电流，造成人身危害。,电击对人体的危害程度主要取决于通过人体电流的大小和时间。能引起人感觉到的最小电流值称为感知电流：交流为1mA，直流为5mA；人触电后能自己摆脱的最大电流称为摆脱电流：交流为10mA，直流为50mA；在较短的时间内危及生命的电流称为致命电流，致命电流为50mA。在有防止触电保护装置的情况下，人体允许通过的电流一般可按30mA考虑。一般情况下安全电压为36V，在有高度触电危险的建筑物中为24V，在有特别触电危险的建筑物中为12V。,第八章 建筑接地及防雷8.1 接地作用与分类,8.1 接地与接零作用及分类,第八章 建筑接地及防雷8.1 接地与接零作用及分类,用电设备某处绝缘损坏可致外壳带电，人触摸时，可在人体和大地之间形成接地电流，造成人身危害。,采取接地或接零保护措施，就能保障人身安全。,一、接地与接零区别,用电设备接地将设备外壳用导线与地可靠连接，这时通过人体的电流仅是全部接地电流的一部分。接地电阻与人体电阻是并联的，接地电阻越小，流经人体的电流也越小，如果限制接地电阻在适当的范围内，就能保障人身安全。,一、接地与接零区别,用电设备接地将设备外壳用导线与地可靠连接。这时通过人体的电流仅是全部接地电流的一部分，接地电阻与人体电阻是并联的，接地电阻越小，流经人体的电流也越小，如果限制接地电阻在适当的范围内，就能保障人身安全。,用电设备接零三相四线制系统中，将设备外壳与中线（零线）相接。在这种情况下，如果有一相带电部分碰连设备外壳，则通过设备外壳形成相线对零线的单相短路，短路电流能使线路上的保护装置迅速动作，从而使故障部分脱离电源，保障安全。,第八章 建筑接地及防雷8.1 接地与接零作用及分类,接地装置包括接地体(接地极)和接地线。,二、接地概述,1、接地装置,第八章 建筑接地及防雷8.1 接地与接零作用及分类,接地电阻等于接地体与大地远处之间的电压与埋入地中的接地体流向周围土壤的电流（接地电流）之比，包括接地线和接地体本身的电阻、接地体与大地远处之间的电阻。接地电阻大小直接体现了电气装置接地的良好程度。,二、接地概述,2、接地电阻,可用接地电阻测量仪测量接地电阻大小。,接地电阻一般小于10 （人体对地电阻约2k、潮湿时约为1k）。,第八章 建筑接地及防雷8.1 接地与接零作用及分类,由于接地电阻的存在，接地电流在接地体周围形成电位分布（无穷远处电位为零）：,二、接地概述,3、电位分布,距接地体20m远处电位几乎为0。,电位为零处称为电气中的“地” 。,第八章 建筑接地及防雷8.1 接地与接零作用及分类,跨步电压是指人站在接地体旁地面时，人两脚之间的电位差。,二、接地概述,4、跨步电压,计算跨步电压时，人两脚距离约0.8m。,距接地体越近，跨步电压越大，接地体20m外跨步电压为0 。,第八章 建筑接地及防雷8.1 接地与接零作用及分类,根据接地作用不同，分为工作接地、保护接地、重复接地、防雷接地、屏蔽接地等。,三、接地类型和作用,1、工作接地,电路或设备中性点接地。,工作接地的作用是保持系统电位的稳定性，以保证设备正常工作。,第八章 建筑接地及防雷8.1 接地与接零作用及分类,三、接地类型和作用,2、保护接地,电气设备的金属外壳接地。,保护接地的作用是保证电气设备漏电时产生的对地电压不超过安全范围。,3、重复接地,在中性点直接接地的系统中，在零线的一处或多处用金属导线连接接地装置。,重复接地的作用是保证零线断线时断线点后的其他设备仍可靠接地。,第八章 建筑接地及防雷8.1 接地与接零作用及分类,三、接地类型和作用,4、防雷接地,避免雷电危害进行的接地。,5、屏蔽接地,金属屏蔽壳体的接地，作用是将屏蔽壳上感应产生的电荷倒入大地。,第八章 建筑接地及防雷8.1 接地与接零作用及分类,接地装置是指埋设在地下的接地体与接地体到设备之间的连接导线的总称。,1、接地体分类,接地体分为自然接地体和人工接地体两类。,（1）自然接地体,自然接地体包括建筑物中与大地有良好接触的各种金属构件、金属井管、钢筋混凝土中的钢筋、埋地金属管道等。,利用自然接地体时，一定要保证金属构件可靠连接，凡用螺栓连接或其他连接的，要采用焊接。,四、接地装置,第八章 建筑接地及防雷8.1 接地与接零作用及分类,1、接地体分类,接地体分为自然接地体和人工接地体两类。,（2）人工接地体,人为埋入地下用作接地装置的导体 。常用钢管、圆钢、扁钢、角钢等。,2、人工接地体安装,圆钢：直径8mm；扁钢：厚度4 mm、截面48 mm2 ； 角钢：504mm；钢管：直径50mm、壁厚 2.5mm 。,（1）人工接地体最小尺寸,垂直安装长度一般为2.5m、水平安装可达几十米。,第八章 建筑接地及防雷8.1 接地与接零作用及分类,接地体上端离地面深度不应小于0.6m(农田地带不应小于1m)，并应在冰冻层以下。相邻垂直接地体之间的距离一般为2倍长度（一般为5m）。接地体的引出导体应高出地面0.3m以上。,（2）人工接地体安装要求,接地体分为垂直安装和水平安装两种形式(常用垂直安装)。,垂直安装分为单根、多根、环路及网状等形式。,为减小电压影响，接地体距建筑物应不小于1.5m、距出口或人行道距离不小于3m。,第八章 建筑接地及防雷8.1 接地与接零作用及分类,单根接地体,多根接地体,环路接地体,网状接地体,8.2 电气设备的接地,第八章 建筑接地及防雷8.2 电气设备的接地,电气设备及电子设备接地的目的是为了保证人身安全，其次才是保护设备及建筑物等的安全。,所有电气设备均应设接地装置(或接地端)，将装置外壳可靠接地。,接地时有几点注意事项参见P199。,8.3 常见保护接地方式,第八章 建筑接地及防雷8.3 常见保护接地方式,一、国际电工委员会（IEC）划分的接地形式,接地形式中字母意义：,根据接地不同，IEC将接地形式划分为IT系统、TT系统及TN系统。,第一个字母表示电源端与地的关系： T电源端有一点直接接地； I电源端不接地或通过高阻接地。,第二个字母表示电气装置外露可导电部分与地的关系： T电气装置外露可导电部分直接接地，与电源端无关； N电气装置外露可导电部分与电源端接地点直接连接。,8.3 常见保护接地方式,第八章 建筑接地及防雷8.3 常见保护接地方式,二、IT系统,电源端不接地，电气装置金属外壳直接接地。,IT系统适用于环境条件不良、易发生单相碰壳故障的场所及易燃易爆的场所。,8.3 常见保护接地方式,第八章 建筑接地及防雷8.3 常见保护接地方式,三、TT系统,电源端的中性点接地，电气装置金属外壳也直接接地。,TT系统广泛用于民用建筑中。,8.3 常见保护接地方式,第八章 建筑接地及防雷8.3 常见保护接地方式,四、TN系统,电源端的中性点接地，电气装置金属外壳与电源中心点直接连接。,TN系统节省材料，也广泛得到应用。,1、等电位连接及作用,通过等电位联结端子板将建筑物中的金属构件与接地装置相连，以达到降低建筑物接触电压和不同金属部件间的电位差（这些装置电位相等），并消除建筑物外经电气线路和各种金属管道引入的故障电压危害。,第八章 建筑接地及防雷8.3 常见保护接地方式,五、建筑物等电位连接,2、等电位连接类型,总体等电位连接是将建筑物内煤气、给排水管道、冷暖管道、电讯设备等所有金属构件与接地装置相连。,建筑物等电位连接分为总体等电位连接、局部等电位连接和辅助等电位连接三类。,局部等电位连接是将建筑物内某一局部范围内的金属构件与接地装置相连。,辅助等电位连接是将导体用导线直接连接。,第八章 建筑接地及防雷8.3 常见保护接地方式,五、建筑物等电位连接,8.4 雷电的产生与防雷等级,第八章 建筑接地及防雷8.4 雷电的产生与防雷等级,一、雷电的产生,地面水气受热上升，在空中形成积云，积云在运动过程中摩擦起电，形成了带正负电荷的两种积云（雷云），它们之间形成空间电场。同时，接近地面的雷云使大地及建筑物感应出与其极性相反的电荷，二者之间形成空地电场。当电场足够强时，破坏了空气的绝缘作用，正负电荷相遇产生巨大火花、并伴随着很大的响声，同时产生高温放电现象，由此产生了雷电。,雷电是伴有闪电和雷鸣的一种自然放电现象。,第八章 建筑接地及防雷8.4 雷电的产生与防雷等级,二、雷电对建筑物的破坏,雷电的放电电流可达几十万安、放电电压可达几百万伏、温度可达两万摄氏度。,空旷的孤立物、尖顶建筑物、建筑物中的突出部分、建筑物中的金属部分、潮湿部位、金属矿藏地带等为易遭雷击处。,雷电打在建筑物上（直接雷击），极短时间内产生巨大的热量，可融化金属、烧焦物品等；,雷电打在架空线路或金属管道上，雷电波将沿着这些管线侵入建筑物内部，危机人身和设备安全。,第八章 建筑接地及防雷8.4 雷电的产生与防雷等级,三、雷暴日,一个地区的雷暴日指的是该地有雷电活动的年平均天数。,我国部分地区年平均雷暴日,第八章 建筑接地及防雷8.4 雷电的产生与防雷等级,四、建筑物防雷等级,根据建筑物的使用性质、发生雷电事故的可能性及危害性，将其防雷等级分为三类。,1、第一类防雷建筑,（1）凡制造、使用或贮存炸药、火药、起爆药、人工品等大量爆炸物质的建筑物，因电火花而引起爆炸，会造成巨大破坏和人身伤亡者； （2）具有0区或10区爆炸危险环境的建筑物； （3）具有1区爆炸危险环境的建筑物，因电火花而引起爆炸，会造成巨大坡坏和人身伤亡者。,遇下列情况之一时，应划为第一类防雷建筑物：,第八章 建筑接地及防雷8.4 雷电的产生与防雷等级,爆炸环境分区,0区：连续出现或长期出现爆炸性气体混合物的环境 1区：在正常运行时可能出现爆炸性气体混合物的环境 2区：在正常运行时不可能出现爆炸性气体混合物的环境，或即使出现也仅是短时存在的爆炸性气体混合物的环境 10区：连续出现或长期出现爆炸性粉尘环境 11区：有时会将积留下的粉尘扬起而偶然出现爆炸性粉尘混合物的环境 21区：具有闪点高于环境温度的可燃液体，在数量和配置上能引起火灾的环境 22区：具有悬浮状、堆积状的可燃粉尘或可燃纤维，虽不可能形成爆炸混合物，但在数量和配置上能引起火灾危险的环境 23区：具有固定状可燃物质，在数量和配置上能引起火灾危险的环境,第八章 建筑接地及防雷8.4 雷电的产生与防雷等级,2、第二类防雷建筑,（1）国家级重点文物保护的建筑物； （2）国家级的会堂、办公建筑物、大型展览和博览建筑物、大型火车站、国宾馆、国家级档案馆、大型城市的重要给水水泵房等特别重要的建筑物； （3）国家级计算中心、国际通讯枢纽等对国民经济有重要意义且装有大量电子设备的建筑物； （4）制造、使用或贮存爆炸物的建筑物，且电火花不易引起爆炸或不致造成巨大破坏和人身伤亡者；,遇下列情况之一时，应划为第二类防雷建筑物：,第八章 建筑接地及防雷8.4 雷电的产生与防雷等级,2、第二类防雷建筑,（5）具有1区爆危险环境的建筑物，且电火花不易引起爆炸或不致造成巨大破坏和人身伤亡者； （6）具有2区或11区爆炸危险环境的建筑物； （7）工业企业内有爆炸危险的露天钢质封闭气罐； （8）预计雷击次数大于0.05次/a的省、部级办公建筑物及其它重要或人员密集的公共建筑物； （9）预计雷击次数大于0.25次/a的住宅、办公楼等一般性民用建筑物； （10）地基GPS野外监测墩。,遇下列情况之一时，应划为第二类防雷建筑物：,第八章 建筑接地及防雷8.4 雷电的产生与防雷等级,3、第三类防雷建筑,（1）省级重点文物保护的建筑物及省级档案馆； （2）预计雷击次数大于或等于0.01次/a，且小于或等于0.05次/a的部、省级办公建筑物和其他重要或人员密集的公共建筑物，以及火灾危险场所； （3）预计雷击次数大于或等于0.05次/a，且小于或等于0.25次/a的住宅、办公楼等一般性民用建筑物或一般性工业建筑物；,遇下列情况之一时，应划为第三类防雷建筑物：,第八章 建筑接地及防雷8.4 雷电的产生与防雷等级,3、第三类防雷建筑,（4）在年均雷暴日大于15d/a的地区，高度在15m及以上的烟囱、水塔等孤立的高耸建筑物；在平均雷暴日小于或等于15d/a的地区，高度在20m及以上的烟囱、水塔等孤立的高耸建筑物； （5）根据雷击后对工业生产的影响及产生的后果，并结合当地气象、地形、地质及周围环境等因素，确定需要防雷的21区、22区、23区火灾危险环境。,遇下列情况之一时，应划为第三类防雷建筑物：,8.5 建筑物防雷措施,第八章 建筑接地及防雷8.6 建筑物防雷措施,在建筑物最高处安装防雷装置，将雷电引向自身，并安全导入地下，可保护本建筑物及附近建筑物免遭雷击。,8.5 建筑物防雷措施,第八章 建筑接地及防雷8.5 建筑物防雷措施,一、防雷装置,防雷装置由接闪器、引下线和接地装置三部分构成。,第八章 建筑接地及防雷8.5 建筑物防雷措施,一、防雷装置,1、接闪器,接闪器是位于防雷装置顶部的金属物体，其作用是利用其高出被保护物的突出部位把雷电引向自身，承接直击雷击。,第八章 建筑接地及防雷8.5 建筑物防雷措施,避雷塔主要用于工厂等空旷地带；避雷针主要用于尖状楼体；避雷环主要用于烟囱；避雷线主要用于输电线路保护；避雷网主要用于宽大建筑物（装在屋脊、女儿墙、通风管道以及平屋顶的边沿等最可能受雷击的地方）。,一、防雷装置,1、接闪器,接闪器有避雷针、避雷塔、避雷线、避雷网、避雷环等，无绝缘层的金属屋面也可作为接闪器 。,第八章 建筑接地及防雷8.5 建筑物防雷措施,一、防雷装置,1、接闪器,（1）避雷针宜采用圆钢或焊接钢管。当针长1m以下时，圆钢直径12mm，钢管直径20mm；当针长12m时，圆钢直径16mm，钢管直径25mm；当避雷针装在烟囱顶上时，圆钢直径20mm，钢管直径40mm。 （2）避雷网宜用圆钢或扁钢，优先采用圆钢。圆钢直径8mm，扁钢截面12mm4mm。第一类防雷建筑网格尺寸5m5m或6m4m 、第二类防雷建筑网格尺寸 10m10m 或12m8m 、第三类防雷建筑网格尺寸 20m20m 或24m16m 。 （3）烟囱顶部的避雷环一般采用圆钢或扁钢，圆钢直径12mm，扁钢截面 25mm4mm。,第八章 建筑接地及防雷8.5 建筑物防雷措施,一、防雷装置,1、接闪器,（4）架空避雷线和避雷网一般采用镀锌钢绞线，其截面积35mm2。 （5）除第一类防雷建筑物外，金属屋面的建筑物宜利用屋面作接闪器。当金属板之间采用搭接时，其搭接长度 100mm，板间的连接应保持持久的电气贯通；当金属板下面无易燃物品时，铁板或铜板厚度 5mm，铝板厚度 7mm，且金属板应无绝缘被覆层，但薄的油漆保护层或1mm厚的沥青层或0.5mm厚的聚氯乙烯层均不属于绝缘被覆层。,第八章 建筑接地及防雷8.5 建筑物防雷措施,一、防雷装置,2、引下线,引下线要在距地面0.31.8m处做断接卡，供测量、连接接地体、等电位连接等。,引下线应不少于2根，且沿建筑物周围均匀布置，间距不大于20m。,引下线是接闪器与接地装置之间的连接线。,引下线常用的有镀锌圆钢(直径8mm以上)、镀锌扁钢(440mm以上)，优先采用镀锌圆钢。可利用建筑内柱或剪力墙中的主筋作为引下线。,第八章 建筑接地及防雷8.5 建筑物防雷措施,一、防雷装置,3、接地装置,单独设置避雷接地体时，接地电阻不应大于2欧姆；与建筑物接地系统共用接地体时，接地电阻不应大于1欧姆。,第八章 建筑接地及防雷8.5 建筑物防雷措施,二、不同等级防雷措施,为防止雷击或雷电波入侵，应使建筑物内的线路及金属管道与接地体可靠连接。,对于第一、第二类建筑物，应有独立防直接雷击和防雷电波侵入的措施；对于第三类建筑物，应有防雷电波沿低压架空线侵入的措施，可利用附近高大建筑防雷措施保护较低建筑物。,第八章 建筑接地及防雷8.5 建筑物防雷措施,三、避雷保护范围,可采用“滚球法” 计算出避雷装置保护的范围（不同高度的水平范围）。,以单根避雷针为例：某一规定半径的球体沿需要保护的空间滚动，当球体只触及地面和接闪器时，球面以下空间范围被认为是接闪器的保护范围（锥体空间）。,“滚球法”是国际电工委员会（IEC）推荐的接闪器保护范围计算方法之一，也是我国常用的避雷计算方法之一。,第八章 建筑接地及防雷8.5 建筑物防雷措施,三、防雷保护范围,避雷滚球半径,第八章 建筑接地及防雷8.5 建筑物防雷措施,三、防雷保护范围,距地面高度为h的单根避雷针保护范围,距地面高度为hx平面避雷保护半径为rx,第八章 建筑接地及防雷8.5 建筑物防雷措施,三、防雷保护范围,xx平面保护半径,地面保护半径,第八章 建筑接地及防雷8.5 建筑物防雷措施,例8.1 某校区35米高的建筑物（属三类防雷建筑）上装有一只高3米的避雷针，试问其地面保护范围为多少？距该建筑物中