电气安全和建筑物防雷.ppt

1、七 电气安全和建筑物防雷,电击电流流经人体内部，引起疼痛发麻，肌肉抽搐，严重的会引起强烈痉挛。心脏颤动或呼吸停止，甚至由于因人体心脏，呼吸系统以及神经系统的致命伤害，造成死亡。绝大部分触电死亡事故是电击造成的。 电伤是指触电时，人体与带电体接触不良部分发生的电弧灼伤，或者是人体与带电体接触部分的电烙印，或由于被电流熔化和蒸发的金属微粒等侵入人体皮肤引起的皮肤金属化。电伤通常是由电流的热效应，化学效应或机械效应造成的。,一）工程设计中电气安全 1.概念和要求,直接接触（direct contact） 人或动物与带电部分的接触。 当人体在地面或其他接地导体上，而人体的某一部分触及三相导线的任何一相

2、而引起的触电事故称为单相触电。单相触电对人体的危害与电压高低，与电网中性点接地方式等有关。人体发生单相触电的次数占总触电次95以上，除了单相触电外，还有两相触电。它指人体两处同时接触不同相的带电体而引起的触电事故。,2.1人体触电的方式-直接接触,间接接触（indirect contact）人或动物与故障情况下变为带电的外露导电部分的接触。 人体接触发生故障的电气设备。在正常情况下，电气设备的外壳是不带电的。但当线路故障或绝缘破损时，接触由此漏电或带电的设备外壳时，就会发生触电危险。 跨步电压触电也是间接接触。当人的脚与脚之间同时踩在不同电位的地表面两点时，会引起跨步电压触电。,2.2人体触电

3、的方式-间接接触,2.3电击电流对人体的生理效应,交流电流的电击效应 ： 1）当电流流过人体时，人身所察觉到的最小电流值称为感觉阈值。对于 15 100Hz 交流电流，此值为 0.5mA。人握电极能摆脱的电流最大值称为摆脱电流，对于 15100Hz 交流电流为 10mA。 2）对于100Hz 以上交流电流，人体皮肤的阻抗，在数十伏数量级的接触电压下，大致与频率成反比，例如 500Hz 时皮肤阻抗，仅约为 50Hz 时皮肤阻抗的 110，在很多情况下，皮肤的阻抗可以忽略不计。但因为是高频电流，对人体的感觉和对心脏的影响都比 100Hz 以下交流电小。,2.电击防护的基本措施 -2.1直接接触防护

4、,直接接触防护应选用以下一种或几种措施： 2.1.1.将带电体绝缘-带电部分完全用绝缘覆盖。该绝缘的类型必须符合相应电气设备的标准，且只能在遭到机械破坏后才能除去。 2.1.2.屏护-外护物一般为电气设备的外壳，是在任何方向都能起直接接触保护作用的部件。遮栏则只对任何经常接近的方向起直接接触保护作用，例如用保护遮栏、栏杆或隔板等。 最低的防护要求在电气操作区内，防护等级为 IP2X ，顶部则为 IP4X。 遮拦或外护物必须具有足够的稳定性和耐久性 ，并可承受在正常使用中可能出现的应力和应变。 开启和拆卸必须使用钥匙或工具，并设置联锁装置 。,-直接接触防护,2.1.3. 用阻挡物防护阻挡物只能

5、防护与带电部分无意识接触，但不能防护人们有意识接触。例如用保护遮栏、栏杆或隔板可以防止人体无意识接近带电部分又如用网罩或熔断器的保护手柄，可以防止在操作电气设备时无意识触及带电部分。阻挡物可不用钥匙或工具拆除，但必须固定以免无意识地移开. 2.1.4. 安全距离-将带电部分置于伸臂范围以外，可以防止无意识地触及。一般为1.25米。,-2.2 间接接触防护,2.2.1.双重绝缘结构-级设备既有基本绝缘也有双重绝缘或加强绝缘；不考虑保护接地方法；设备内导电部分严禁与保护线连接。 2.2.2.自动断开电源该保护方式，以防止发生接地故障电气设备的外露可导电部分持续带有危险电压而产生电击的危险。采用这种

6、方法的前提是：电气设备的外露导电部分必须按系统接地制式与保护线相连，同时还宜进行总等电位联结。自动切断电源法可以最大限度地利用原有的过电流保护设备，且方法简单、投资最省，是一种常用的措施。,2.2.3. 电气隔离-将回路进行电气隔离是为了防止触及绝缘破坏的外露导电部分产生电击电流，措施如下： 1）由隔离变压器供电； 2）回路电压不能超过 500V，其带电部分严禁与其它回路或大地相连,并须注意与大地之间的绝缘； 3）不同回路应分开布线。这些电缆或导线的额定电压不低于可能出现的最高电压，且每条回路有过电流保护。 4）被隔离回路的外露导电部分必须采用绝缘的不接地等电位联结，该连接线严禁与其它回路的保

7、护线或外露导电部分相连接，也不与外部导电部分连接。 5）如出现影响两个外露导电部分的故障，而这两部分又接至不同相的导线时，则必须有一个保护装置能满足自动切断电源的要求。,2.2.4. 采用非导电场所在非导电场所内，严禁有保护线，也不采取接地措施，因此可采用 0 级设备（这种设备只有基本绝缘，没有保护接地手段）。非导电场所应具有绝缘的地板和墙（用于标称电压不超过 500V 的设备，其绝缘电阻不小于 50k；如标称电压超过 500V，则为 100k）. 其防护措施如下：, 外露导电部分之间、外露导电部分与外部导电部分之间的距离不小于 2m；如在伸臂范围以外，则为 1.25m。 如达不到上述距离，则

8、在两导电部分之间设置绝缘阻挡物，使越过阻挡物的距离不小于 2m。 将外部导电部分绝缘起来，绝缘物要有足够的机械强度并能耐受 2000V 电压，且在正常情况下，泄漏电流不大于1mA。 上述布置必须是永久性的，即使使用手携式或移动式设备也必须能满足上述要求；另外，还应采取措施使墙和地板不因受潮而失去原有电阻值，同时外部导电部分也不能从外部引入电位。,2.2.5. 不接地的局部等电位联结凡是能同时触及的外露导电部分和外部导电部分采用不与大地相连的等电位联结，使其电位近似相等，以免发生电击。局部等电位联结系统严禁通过外露导电部分或外部导电部分与大地接触，如不能满足，必须采用自动切断电源措施。为了防止进

9、入等电位场所的人遭受危险的电位差，在和大地绝缘的导电地板与不接地的等电位联结系统连接的地方，必须采取措施减少电位差。 F. 安全特低电压； G. 保护接地(与其他防护措施配合使用); H. 电工用个体防护用品。,2.3兼有防止直接和间接电击的保护,兼有防止直接和间接电击的保护，也称为正常工作及故障情况下两者的电击保护，可采取以下措施： （1）如果引出中性残，中性线的绝缘与相线相同,安全电压采用的标称电压不超过安全电压交流50V、直流120V。 （2）由安全电源供电 安全隔离变压器。 电化电源，如蓄电池。 柴油发电机。 按标准制造的电子装置，保证内部故障时，端子电压不超过 50V，或端子电压可能

10、超过 50V，但电能量很小，人一接触端子，电压立即降到 50V 以下。,（3）安全特低电压 安全特低电压（SELV）定义：用安全隔离变压器或具有独立绕组的变流器与供电干线隔离开的电路中，导体之间或任何一个导体与地之间有效值不超过50V的安全电压。,3.建筑物内总等电位连接,3.1 等电位连接的分类 等电位连接就是电气装置的各外露导电部分和装置外导电部分的电位实质上相等的电气连接。从而消除或减少各部之间的电位差，等电位连接可分为： 1）总等电位连接（MEB）； 2）局部等电位连接（LEB）； 3）辅助等地位连接（SEB）； 建筑物内总等电位连接示意图如图所示。,建筑物内总等电位连接示意,1保护线

11、； 2等电位连接线；3接地线； 4辅助等电位连接线；5局部等电位连接线；6金属地漏；7卫生洁具金属弯头；8建筑物钢筋； B总等电位连接（接地）端子板； M外露可导电部分；C装置外可导电部分； P金属水管干线； T接地极； L局部等电位连接端子。,建筑物内总等电位连接,（2）等电位连接的作用。等电位连接是接地故障保护的一项基本措施。它可以在发生接地故障时，显著地降低电气装置外露导电部分的预期接触电压，减少保护电器动作不可靠的危险性，消除或降低从建筑物外部窜入电气装置外露导电部分上的危险电压。 总之，种种电气灾害，均不是因为电位的高、低而引起的，而是由于存在电位差的原因引起放电。采用等电位连接才能

12、有效地消除或减少电位差，使设备和人身得到安全防护作用。,4.漏电保护器的正确选用和安装,必须安装漏电断路器的设备和场所： a. 属于I类的移动式电气设备及手持式电动工具； b. 安装在潮湿，强腐蚀性等环境恶劣场所的电器设备； c. 建筑施工工地的电气施工机械设备； d. 暂设临时用电的电器设备； e. 宾馆、饭店及招待所的客房内插座回路； f. 机关、学校、企业、住宅等建筑物内的插座回路； g. 游泳池、喷水池、浴池的水中照明设备； h. 安装在水中的供电线路和设备； i. 医院中直接接触人体的电气医用设备；,二）建筑物防雷保护措施,0综合知识 雷电的形成及危害； 建筑物防雷分类； 避雷装置的

13、组成：接闪器（避雷针、避雷线、避雷带、避雷网、避雷器）、引下线、接地装置。 1.防雷措施,0.1雷电一般知识,雷电是自然界中常见的现象，它对建筑物及电气设备的危害极大。雷电早就引起了人类的注意，但是，有关雷电的全部问题并没有完全弄清超，许多现象还不能作出完满的解释。 雷云在形成过程中受气温剧烈变化等因素的影响，一部分云层中带有正电荷，另一部分云层中带有负电荷。随着正、负电荷的不断积累，不同电荷云层或云层与大地之间的电压便逐渐提高，当到了一定程度之后，由于强大的电场的作用，空气的绝缘性侵会遭到破坏，于是云层与云层之间或是云层与大地之间便发生强烈的放电，并伴随有强烈的闪光，由于放电时的温度高达万度

14、以上，空气受热剧烈膨胀，发出爆炸的轰鸣声。这就是常见的闪电和雷声现象。,0.2分类,根据雷电产生及危害特点的不同，将雷电分为直击雷、感应雷、球形雷和雷电波侵入等几种。 1直击冒 就是饺低的雷云与大地凸出物之间的放电视象。宜击雷一般有重复放电的件质，平均电复放电三到四次。 2感应雷 亦称为雷电感应。雷电感应分静电感应相电磁感应两种。静电感应是由于雷云接近地面，在地面凸出物感应出大量异性电荷所致，在雷云与另外部位的凸起物放电后，该凸出物顶端电荷失去束缚，以雷电波的形式，沿凸出物极快地传播。电磁感应是由于雷击后，巨大的雷电流在周围空间产生迅速为变化磁场所致，这种磁场电波附近的金属物产生极高的电压。

15、3球形雷 是一种球形发红光或白光的火球，以大约以2米秒的速度漂移。 4雷电波 是由于雷击而在电力线路或架空金属管道土产生的冲击电压，沿线路或管道的两个方向迅速传播的现象。,0.3雷电的放电过程,雷电的放电过程时间极短，全部放电时间不超过500毫秒。放电过程包括先驱放电、主放电和余光电按等几个过程。 雷电放电过程用雷电流幅值、雷电流强度、放电时间和冲击过电流等电气参数来衡量。雷电流幅值印为雷电流放电时的最大值，其值可高达几十至几百千安。雷电流冲击过电压即为放电时雷电压的最大值，其值一般不超过500千伏。,雷电的活动与地理位置相时间季节有着密切关系。在我国，一般说来，山区比平原的雷多，南方比北方的

16、雷多，夏季比冬季的雷多，土壤电阻率低的地方比高的地方雷多。,0.4雷电的破坏作用,雷电流具有电流所具有的一切效应，不过，雷电流是极短时间内的巨大的冲击电流，特别是直击雷。 1热效应破坏作用 强大约雷电流通过被击物体时要发热，由于电流极大，时间很短，物体的热来不及散发，巨大的热能会使物体的水分迅速汽化而产生爆炸现象。若雷电流通过金属导体时，巨大的热量会使金届发热变红甚至熔化。热效应作用在易燃物质上还会引起火灾。 2电动效应破坏作用 导线中通有电流时，两者之间会产生电动力。当导体中通有强大的雷电流时，会使导体间产生巨大的作用力而引起磁按、断线等事故。甚至使设备坏。 3雷电感应的破环作用 不论是静电

17、感应还是电磁感应，都会使建筑物或金属导体产生极高的电压，这一电压对人身构成极大的危险。当这极高的电压向四周扩散时，还会引起放电现象而在易燃易爆物质处产生火灾和爆炸事故。 4雷电反击的破环作用 对于电力系统而言，一切对电气设备绝缘造成危害的电位或电位差的升高，称为过电压。由于误操作、短路，断线和负荷剧变引起的过电压称为内部过电压，亦称操过电压。而由雷电等外部引入的过电压称为外部过电压，亦称大气过电压。当雷电波从输电线等引入建筑物内而产生电气设备或其他导体的过电压时，都将造成事故。,0.5防雷原理及防雷装置,当空中出现雷云时，大地上也会感应出与雷云电荷相反的电荷。由于防雷装置一股都与大地有良好的连

18、接，而且又处在建筑设施的最高处，离雷云最近。因此防雷装置极易吸引雷云在其上放电，从而使被保护建筑物免遭雷击。从这个意义上来说，防雷装置的作用不是防雷而是引雷。大地与云层问就相当于一个电容，而防雷装置就相当于一个电阻，由放电公式可知，防雷装置的电阻R越小(即散流电胆小)，则建筑物遭受雷击的危险越小，因此要求防雷装置的接地电阻越小越好。,1.第一类防雷建筑物的防雷措施,1.1防直击雷 1.1.1应装设独立避雷针或架空避雷线（网），使被保护建筑物及风帽、放散管等突出屋面的的物体均处于接闪器的保护范围内。架空避雷网网网格尺寸不应大于5m5m或6m4m。 1.1.2.排放爆炸危险气体、蒸气或粉尘的放散管

19、、呼吸阀、排风管等管口外的以下空间应处于接闪器的保护范围内：当有管帽时应按GB50057-94（2000年版）表3.2.1确定；当无管帽时，应为管口上方半径5m的半球体。接闪器与雷闪的接触点应在上述空间之外。,1.1.4独立避雷针的杆塔、架空避雷线的端部和架空避雷网的各支柱处应至少设一根引下线。对用金属制成或焊接、绑扎连接钢筋网的杆塔、支柱，宜利用其作为引下线。 1.1.5独立避雷针和架空避雷线（网）的支柱及其接地装置至被保护建筑物及与其有联系的管道、电缆等金属物之间的距离，应符合下列表达式的要求，但不得小于3 m. 1.1.6当建筑物太高或其他原因难以装设独立避雷针、架空避雷线、避雷网时可将

20、避雷针或网格不大于5m5m或6m4m的避雷网或由其混合组成的接闪直接安装在建筑物上，避雷网应按GB5005794附录二的规定，沿屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷击的部位敷设，并符合以下要求：,所有避雷针应采用避雷带互相连接； 引下线不能少于两根，并应沿四周均匀或对称布置，其间距不应大于12 m。 排放爆炸危险气体、蒸气或粉尘的管道应符合GB5005794第3.2.1条二、三款的要求。 建筑物应装设均压环，环间垂直距离不应大于12 m。所有引下线、建筑物的金属结构和金属设备均应连到均压环上。均压环可利用电气设备的接地干线环路。 防直击雷的接地装置应围绕建筑物敷设环形接地体，每根引下线的冲击接地电阻

21、不应大于10，并应和电气设备接地及所有进入建筑物的金属管道相连，此接地装置可兼作防雷电感应之用 当建筑物高于30 m时，尚应采取以下防侧击雷措施： a从30m起每隔不大于6m沿建筑物四周设水平避雷带并与引下线相连。 b30m及以上外墙的栏杆、门窗等较大的金属物与防雷装置连接。 在电源引的总配电箱处宜装设过电压保护器。,1.2防雷电感应,1.2.1建筑物内的设备、管道、构架、电缆金属外皮、钢屋架、钢窗等较大金属物和突出屋面的放散管、风管等金属物，均应接到防雷电感应的接地装置上。 1.2.2金属屋面周边每隔1824m应采用引下线接地一次。现场浇制或由预制的构件组成的钢筋混凝土，其钢筋宜绑扎或焊接成

22、闭合回路，并应每隔1824m采用引下线接地一次。 1.2.3防雷电感应的接地装置应和电气设备的接地装置共用，其工频接地电阻不应大于10。 屋内接地干线与防雷电感应接地装置的连接不应少于两处。,1.3防雷电波侵入,1.3.1低压线路宜全线采用电缆埋地敷设，在入户端应将电缆的金属外皮钢管接到防雷电感应的接地装置上。当全线采用电缆有困难时，可采用钢筋混凝土和铁横担的架空线，并应使用一段金属铠装电缆或护套电缆穿钢管直接埋地引入，其埋地长度应符合下列表达式的要求，但不应小于15m： 1.3.2架空金属管道,在进出建筑物处应与防雷电感应的接地装置相连。距离建筑物100 m内的管道，应每隔25 m左右接地一

23、次，其冲击接地电阻不应大于20，并宜利用金属支架或或钢筋混凝土支架的焊接、绑扎钢筋作为引下线，其钢筋混凝土基础宜作为接地装置。埋地或地沟内金属管道，在进出建筑物处亦应与防雷电感应的接地装置相连。,2.第二类防雷建筑物的防雷措施,2.1第二类防雷建筑物防直击雷宜采用装设在建筑物上的避雷网(带)或避雷针或其混合组成的接闪器。避雷网(带)应按GB5005794附录二的规定沿屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷击的部位敷设，并应在整个屋面组成不大于10m10m或12m8m的网格。所有避雷针应采用避雷带相互连接。 2. 3引下线不应少于两根，并应沿建筑物四周均匀或对称布置，其间距18m。当仅利用建筑物四周的钢

24、柱或柱子钢筋作引下线时，可按跨度设引下线，但引下线平均间距18m。,2.3.0高度超过45m的钢筋混凝土结构、钢结构建筑物，尚应采取以下防侧击和等电位的保护措施： 2.3.1钢构架和钢筋混凝土的钢筋应互相连接； 2.3.2应利用钢柱或柱子钢筋作为防雷装置引下线； 2.3.3应将45m及以上外墙上的拦杆、门窗等较大的金属物与防雷装置连接； 2.3.4竪直敷设的金属管道及金属物的顶端和底端与防雷装置连接。,3.第三类防雷建筑物的防雷措施,3.1第三类防雷建筑物防直击雷的措施,宜采用装设在建筑物上的避雷网(带)或避雷针或由这两种混合组成的接闪器。避雷网(带)应按GB5005794附录二的规定沿屋角、

25、屋脊、屋檐和檐角等易受雷击的部位敷设，并应在整个屋面组成不大于20m20m或24m16 m的网格。 3.2平屋面的建筑物,当其宽度20m时,可仅沿周边敷设一圈避雷。,3.3砖烟囱、钢筋混凝土烟囱，宜在烟囱上装设避雷针或避雷环保护。多支避雷针应连接到避雷环上。当非金属烟囱无法采用单针或双针保护时，应在烟囱口装设环形避雷带，并应对称布置三支高出烟囱口不低于0.5 m的避雷针。 3.4钢筋混凝土烟囱的钢筋应在其顶部和底部与引下线和贯通连接的金属爬梯相连。当符合规范3.4.3条的要求时，宜利用钢筋作为引下线和接地装置，可不另设专用引下线。 3.5高度不超过40m的烟囱，可只设一根引下线，超过40m时应

26、设两根引下线。 3.6金属烟囱应作为接闪器和引下线。,3.7引下线不应少于两根，但周长不超过25m且高度不超过40m的建筑物可只设一根引下线。引下线应沿建筑物四周均匀或对称布置，其间距25m。当仅利用建筑物的四周的钢柱或柱子钢筋作为引下线时，可按跨度设引下线，但引下线的平均间距25m。 3.8高度超过60 m的建筑物，其防侧击雷和等电位的保护措施应符合规范3.3.10条一、二、四款的规定，并应将60 m及以上外墙上的拦杆、门窗等较大的金属物与防雷装置连接。,三.接地和接零,电气设备的保护接地和保护接零是为了防止人体接触绝缘损坏的电气设备所引起的触电事故而采取的有效措施。 （1）保护接地 电气设

27、备的金属外壳或构架与土壤之间作良好的电气连接称为接地。可分为工作接地和保护接地两种。 工作接地是为了保证电器设备在正常及事故情况下可靠工作而进行的接地，如三相四线制电源中性点的接地。 保护接地是为了防止电器设备正常运行时，不带电的金属外壳或框架因漏电使人体接触时发生触电事故而进行的接地。适用于中性点不接地的低压电网。 (2)保护接零 在中性点接地的电网中，由于单相对地电流较大，保护接地就不能完全避免人体触电的危险，而要采用保护接零。将电气设备的金属外壳或构架与电网的零线相连接的保护方式叫保护接零。,一）接地的分类,接地按其作用可分为工作接地，保护接地、重复接地、屏蔽接地和防雷接地等几种。 1工作接地 为保证电气设备在正常工作和发生事故的情况下能够可靠助工作，而将电路中的某一点进行接地称为工作接地。例如，在三相四线制供电系统中，将变压器的副边中性点接地后，就能保证正常情况下相电压的稳定，而在单相发生短路故障时，可保证其他两相的电压值不变。 2保护接地 电气设备的金属外壳会因为绝缘的损坏而带电，为防止这种情况危害人身安全，将正常情况下不带电的金属外完同大地作良好的连接，称为保护接地。它一般用在低压电网中性点不接地系统中。对于高压不接地系统亦可应用保护接地。,3保护接零 将电气设备或带电部分绝缘的外壳与中性点接地后引出的零件