电气工程及其自动化教材

1、网络高等教育本 科 生 毕 业 论 文（设 计）题 目：关于防雷、接地和电气安全的研究学习中心： 福建漳州奥鹏学习中心 层次：专科起点本科专业：电气工程及其自动化年级：2014 年 秋 季学号：141013409206学 生： 敖 运 辉 指导教师： 何 翠 完成日期： 2016 年 05 月 26 日关于防雷、接地和电气安全的研究内容摘要建筑物防雷永远是一个热门话题，它与人们的人身、财产安全息息相关。所 以，建筑物在竣工验收时，防雷接地是一项必须的、重要的项目环节。但是，我 们常听见有人总把防雷和接地混为一谈，其实不然，防雷一定要接地，而接地， 不一定是为了防雷。总的来说，防雷接地是为了使建

2、筑物在雷电打击避免被雷电 造成损失，而接地系统则是为了防止用电器金属外壳带电伤人，它们最终需要用 导体连接到接地装置，排除安全隐患。在供电系统的的运行过程中 , 由于雷击、操 作、短路等原因 , 产生危及电气设备绝缘的过电压 ,严重危害供电系统 , 需要进行电 气设备的防雷、接地、防腐蚀。还需要注意静电的防护及防爆和防腐蚀。由于电 讯业、电力业的发展，以及人们的日常生活和生产过程中，都离不开电器、用电 设备和电力设施、建筑防雷设备，所以每年因电击伤人甚至致人死亡和损毁电气 设备所带来的经济损失数额巨大，因此电气安全问题成为关系到人身安全和设备 安全的头等大事，雷电对其产生的危害越来越显著，探讨

3、接地与电气安全问题意 义重大。必须认识电流对人体的危害 , 人体触电的形式和触电后脱离电源的方法 , 同时还得了解电后急救的知识。关键词 ： 防雷；防爆；防腐蚀；接地保护；用电安全；关于防雷、接地和电气安全的研究目录内容摘要 I 目录 II 引言 11 防雷接地装置结构 4. .1.1 雷电流反击电压与引下线间距的关系 41.2 引下线与人体之间的安全间距 41.3 跨步电压与接地装置埋地深度 52 供电系统的防雷 7. .2.1 过电压及雷电的有关概念 72.2 供电系统防雷设备 72.3 供电系统防雷措施 82.4 变配电所的防雷措施 92.5 高压电动机的防雷措施 93 建筑防雷设备和防

4、雷措施 103.1 建筑接地防雷设备 103.2 建筑防雷措施 113.3 建筑接地的种类 123.4 建筑防雷的等电位连接 1.34 对建筑防雷接地的探讨 144.1 建筑防雷接地 144.2 建筑接地系统 144.3 建筑防雷接地技术要求和指标 155 接地和接零等安全用电措施及使用范围 195.1电气设备保护接地 195.2电气设备保护接零 205.3 设置漏电保护器 215.4 安全电压 215.5 电气设备的安装 225.6 电气设备的防护 23II关于防雷、接地和电气安全的研究5.7 电气设备的操作与维修人员必须符合以下要求 245.8 电气设备的使用与维护 .245.9 施工现场

5、的配电线路 . 245.10 施工现场的电缆线路 . 255.11 安全用电组织措施 25 总结 27内容摘要 . .28III关于防雷、接地和电气安全的研究引言1.1 雷电的形成及危害雷电是雷暴天气的产物，而雷暴则是在垂直方向上剧烈发展的积雨云所形成 的一种天气现象。雷雨云中电荷分布并非均匀的，而是形成堆积中心。因而不论 是在云中或是在云对地之间，电磁强度不是到处一样。当云中电荷密集处的电场 达到 25 30KV/m时，就会有云向地开始先导放电。 当先导通道的顶端接近地面时， 可诱发迎面先导（通常起自地面的突出部分），当先导与迎面先导会合时即形成 了从云到地面的强烈电离通道，这是出现极大的电

6、流，这就是雷电的主放电阶段， 雷鸣和电闪都伴随出现。主放电存在的时间极短，约 50100 微秒，主放电的过 程是逆着先导通道发展， 速度约为光速的 1/20 1/2 ，主放电的电流可达几十万安， 是全部雷电流中最主要部分。主放电到达云端时就借宿了，然后云中的残余电荷 经过主放电通道流下来，由于云中电阻较大，余光阶段对应的电流不大，约为几 百安，持续时间较长，约为 0.03 0.15 秒。由于云中可能同时存在几个电荷中心， 所以低一个电荷中心的上述放电完成之后，可能引起第二个、第三个中心向第一 通道放电，因此雷电往往是多重性的，每次放电相隔约为 600800 微秒，放电次 数平均为 23 次。随

7、大气电场的进一步加强，进入起始击穿的后期，电子与空气的分子发生碰 撞，形成天空中带电的雷雨云的云粒或水成物）向地面延伸，在雷雨云下形成从 云层向下的流光，表现为一条暗淡的光柱，即先导注流。注流先导不断地向地面 发展过程是一电离过程，在电离过程中生成成对的正、负离子，其正离子被云中 向下输送的负电荷不断中和 , 从而形成多枝状的充满负电 荷（对负地闪） 的通道， 其中有一枝是充满负电荷（对负地闪）的主通道，称为电离通道或闪电通道，简 称为通道。其特征是在雷击放电通道中，雷雨云与大地之间凝聚着大量的电荷， 通过在放电先导所开辟的狭小电离通道（雷击放电通道）中发生猛烈的电荷中和， 释放出大量的能量，

8、以至在雷击放电通道中产生万度的高温并发出强烈的闪光和 震耳欲聋的雷鸣，在雷击中，雷击点有的巨大雷电流流过。雷雨云是否发生闪电，取决于雷雨云的电荷量和对地高度或者云地间的电场 强度，对于云与云之间的放电，其破坏作用主要体现在对飞行物和无线通讯的影 响，对地面的建筑物和人畜的安全基本没有影响。而云对地放电（包括对地面建 筑物）对人类的影响是巨大的其破坏作用主要是雷电流引起的。直击雷破坏作用关于防雷、接地和电气安全的研究（热效应、机械效应、电效应），雷电电磁脉冲的破坏作用（雷电反击、雷电波 侵入、电磁感应、雷击电磁脉冲等）。雷电以其高电压，大电流对财物、人员造 成巨大伤害，其实质是雷击产生瞬态高压浪

9、涌。浪涌通过电网或感应进入电源线， 对设备产生破坏。一个强烈的雷击可能会对用户的设备立即造成灾害性后果，除 直接的设备破坏、人身伤亡损失外，有些会产生间接的损失，如果银行服务停顿， 交通指挥混乱。高压、大电流有时也会因人为的操作而产生，如高压变压器的切 换、补偿调整电容系统的调节等，有时候，终端负载过流短路也会对用电系统造 成冲击。中强度的雷击可能造成用户设备中的一些零部件被损害或致其性能提前 老化，如电子设备的线路板及元件烧毁。轻度过频的雷击亦有可能对用户造成损 失，如传输或存储的讯号或数据错乱，丢失服务器，电脑死机等。1.2 电流对人体的作用当电流流过人体时，人身所察觉到的最小电流值被称为

10、感觉阈值。对于15100Hz 交流电流为 0.5mA。人握电极能摆脱的电流最大值被称为摆脱电流，对于 15-100Hz 交流电流为 10mA。心室纤维性颤动是电击致死的主要原因。一个心动周期由产生兴奋期、兴奋 扩展期和兴奋复原期所组成。在兴奋复原期内有一个相对较小的部份称为易损期， 在易损期内，心肌纤维处于兴奋的不均匀状态，如果受到足够幅度电流的刺激， 心室纤维发生颤动和血压降低，如电流足够大将导致死亡。在工业企业和民用建筑中，有不少电气设备的使用频率超过 100Hz，例如有些电动工具和电焊机，可用到 450Hz；电疗设备大多数使用 4000 5000Hz；开关 方式供电的设备则 为 20kH

11、z-1MHz；微波及无线电设备还有使用更高的频率 的。 对于这些 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。频率在 10kHz 及 100Hz之间时，阈值大 致由 10mA上升到 100mA，频率在 100kHz 以上及电流强度在数百毫安数量级时， 较 低频率时有针刺的感觉，频率再高则有温暖的感觉。频率在 100khz 以上及电流在 安培数量级时，可能出现烧伤，烧

12、伤的严重程度随电流流通的持续时间而定。电流对人体的效应，例如刺激神经和肌肉，引起心房或心室纤维性颤等，与 电流大小的变化有关，特别是在接通或断开电流的时候。电流幅度不变的直流电关于防雷、接地和电气安全的研究流要产生同样的效应，要比交流电流大得多。握持直流电器，事故时较易摆脱； 当电击持续时间长于心动周期时，心室纤维性颤动阈值比交流的阈值高得多。直流电流感觉阈值取决于接触面积、接触状态 （ 干湿度、压力、温度 ） 、电流 流过的持续时间和各自的生理特征等，与交流电不同的是：当电流以感觉阈值强 度流过人体时，只是在接通和断开电流时有感觉，其他时间没有感觉。在与测 定 交流电流感觉阈值相等条件下，直

13、流电流的感觉阈值约为 2mA。直流的摆脱阈值与交流不同，约 300mA以下的直流电流没有可以确定的摆脱 阈值，只有在接通和断开电流时，才能引起疼痛性和痉挛似的肌肉收缩。当电流 大干 300mA时，可能摆脱不了，或仅在电击持续时间达几秒或几分种后才有可能 摆脱不了。通过人体的电流约为 30mA时，人体四肢有暖热感觉。 流经人体的电流为 300mA 及以下横向电流持续几分钟时，随着时间和电流增加，可能产生可逆性的心节律 障碍。电流伤痕、烧伤、眩晕、有时失去知觉，超过300mA时，经常出现失去知觉的情况。关于防雷、接地和电气安全的研究1 防雷接地装置结构1.1 雷电流反击电压与引下线间距的关系当建筑

14、物遭受雷击时，雷击电流通过敷设在楼顶的避雷网，经接地引下线至 接地装置流入地下，在接地装置上升高的电位等于电流与电阻的乘积，在接地引 下线上某点离地面的高度为 h的对地电位 1则为： Uo=URUL=IkRq L式中 Ik kARq L避雷引下线上某点离地面的高度的为 h 到接地装置的电感 H雷电流的波 头陡度 kA/ H式中右边第一项 UR即 IkRq 为电位的电阻分量，第二项 UL 即为电位的电感分 量，据 GB5005794 有关规定，三类级防雷建筑物中，可取雷电流 Ik=100kA，波 头形状为斜角形，波头长度为 10s，则雷电流波头陡度 = =10kA / s，取引下 线单位长度电感

15、 Lo=1.4 H/m，则由式可得出 Uo=100Rq1.4h10=100Rq+14hkV在不同的接地电阻 Rq及高度 h 时，可求出相应的 Uo值，但引下线数量不同， 则 Uo的数值有较大差异。下面以例 1中引下线分别为 4、8 根假定每根引下线均 流过相同幅度的雷击电流，且忽略雷电流在水平避雷上的电阻及电感压降，由计 算出的 UR/UL值可知，接地电阻 Rq即使为零，在不同高度的接地引下线由于电感 产生的电位电感分量也是相当高的，同样会产生反击网络。1.2 引下线与人体之间的安全间距1. 当引下线为 4组时，人站在一层， h1=3m，Rq=30，则 URI=750kVUL1=10.5kV

16、人体与引下线之间安全距离 L安全。方可产生的反击。人站在 5层，h2 =15m，Rq=30 ，则： UR2=750kVU12=52.5kV则安全距离 L安全 2 1.575m 0.757m. 人站在 5 层时， h2=15m则 UL2=26.25kVUR2=375kV则安全间距 L 安全 2可见，引下线数量增加一倍，安全间 距则减小一半。因此设置了防雷设施后，应严格按照规范设置引下线的数量及间 距。同时建议可缩短规范内规定的引下线间距，多设一定数量的引下线，可减少 雷电压反击现象。这样处理，对增加工程造价微乎其微。关于防雷、接地和电气安全的研究3. 引下线与室内金属管道、金属物体的距离 1 当

17、防雷接地装置未与金属管道 的埋地部分连接时，按例一中数据：楼顶的引下线高度 h=Lx=20m，Rq=30 时，据 JCJ/T1692 第 12.5.7 条规定，Lx5Rq=530=150m，则 Sal 0.2KcRi 0.1Lx 式 中 Kc分流系数，因多根引下线，取 0.44 Ri 防雷接地装置的冲击电阻，因是 环路接地体， Ri=Rq=30Sal 引下线与金属物体之间的安全距离 /m 则 Sal 0.2 0.44300.120=2.816m. 2当防雷接地体与金属管道的埋地部分连接时，按 式 12.3.6 3，Sa20.075KcLx=0.075 0.44 20=0.66 由以上计算的 S

18、al 2.816m，Sa20.66m，在实际施工时，均很难保证以上距离，因为金属管道靠墙 0.1m 左右安装，又由于 Sa2Sal ，因此可将防雷接地装置与金属管道的埋地部分 连接起来，同时，在楼层内应将引下线与金属管道物体连接起来，防止雷电反击。4. 引下线接地装置与地下多种金属管道及其它接地装置的距离Sed据 JCJ/T1692 第 12.5.7 条及公式 12.3.6 4：Sed0.3KcRi=0.3 0.4 30=3.96m，而在 实际施工中，地下水暖管道交错纵横，先于防雷及电气接地装置施工，等施工后 者时，已经很难保证 Sed3.96m 了，也难于保证不应小于 2m的规定，因此可将

19、防雷接地装置与各种接地装置共用，即实行一栋建筑一个接地体。将接地装置与 地下进出建筑物的各种金属管道连接起来，实行总等电位联结。综上所述，在实 行一栋建筑一个总带电位联结、一个共用接地体的措施后，在楼顶部应将避雷带 针与伸出屋面的金属管道金属物体连接起来，在每层内的建筑物内应实行辅助等 电位联结，即引下线在经过各个楼层时，将它与该楼层内的钢筋、金属构架全部 联结起来，于是不论引下线的电位升到多高，同楼层建筑物内的所有金属物包括 地面内钢筋、金属管道、电气设备的安全接地都同时升到相同电位，方可消除雷 电压反击。1.3 跨步电压与接地装置埋地深度埋地深度跨步电压是指人的两脚接触地面间两点的电位差，

20、一般取人的跨距0.8m 内的电位差。跨步电压的大小与接地体埋地深度、土壤电阻率、雷电位幅值 等诸多因素。世界各国根据发生的人身冲击触电事故分析，认为相当于雷电流持续时间内 人体能承受的跨步电压为 90110kV. 从计算结果可知，该工程的防雷接地体埋深 0.8m时，跨步电压已在安全范围内。 JCJ/T1692第 12.9.4 规定接地体埋设深度 不宜小于 0.6m，第 12.9.7 条规定： 防击雷的人工接接地体距建筑物入口处及人行 道不应小于 3m，当小于 3m 时，接地体局部埋深不应小于 1m，或水平接地体局部关于防雷、接地和电气安全的研究包以绝缘物。包以绝缘物易增大其接地电阻，因此还是以

21、埋深大于1m时为好。这样处理，只增加少量工程造价，却将接地装置处理得更加安全可靠，起到事半功 倍的效果。若采用基础和圈梁内钢筋作为环形接地体，但由于三级防雷的建筑物大多为 毛石基础，毛石基础上的圈梁埋地一般为 0.3m 左右，较浅根本达不到防止危险的 跨步电压需将接地装置埋深 1m的要求，因此不宜采用圈梁做为环形接地体指三级 防雷建筑物。关于防雷、接地和电气安全的研究2 供电系统的防雷2.1 过电压及雷电的有关概念过电压（ over voltage ）是指在电气设备上或线路上出现的超过正常工作要 求的电压。在电力系统中，按过电压产生的原因不同， 可分为内部过电压 （internal over

22、voltage） 和雷电过电压（ lightning over voltage）两大类。1 内部过电压 内部过甩压是由子电力系统中的开关操作、出现故障或其它原因，使电力系 统的工作状态突然改变，从而在其过渡过程中出现因电磁能在系统内部发生振荡 而引起的过电压。内部过电压又分操作过电压和谐振过电压等形式。操作过电压是申于系统中 的开关操作、负荷骤变或由于故障出现断续性电弧而引起的过电压。谐振过电压 是由于系统中的电路参数 （R、L、 C）在不利组合时发生谐振而引起的过电压，包 括电力变压器铁芯饱和而引起的铁磁谐振过电压。运行经验证明，内部过电压一般不会超过系统正常运行时相对地（单相）额定电压 3

23、4 倍，因此对电气设备或线路的绝缘威胁不是很大。2 雷电过电压 雷电过电压又称为大气过电压或外部过电压，它是由子电力系统内的设备或 构筑物遭受来自大气中的雷击或雷电感应而引起的过电压。雷电过电压产生的雷 电冲击波，其电压幅值可高达 1 亿伏，其电流幅值可高达几十万安培，因此供电 系统危害极大、必须采用有效措施加以防护。雷电过电压又有两种基本形式：一种是雷电直接击中电气设备、线路或构筑 物，其过电压引起强大的雷电流通过这些物体放电入地，从而产生破坏性极大的 热效应和机械效应，相伴的还有电磁效应和闪络放电，这称为直接雷击或直击雷。 另一种是雷电对设备、线路或其它物体的静电感应或电磁感应所引起的过电

24、压， 称为雷电感应或感应雷。2.2 供电系统防雷设备防雷设备主要有避雷针、避雷线和避雷器 2 。1. 避雷针避雷针一般用镀锌圆钢（针长 12m时，直径不小于 16mm）或镀锌焊接钢管 （针长 12m时，内径不小于 25mm）制成。它通常安装在电（支柱）或构架、建 筑物上。它的下端要经引下线与接地装置焊接。关于防雷、接地和电气安全的研究避雷针的功能实质上是引雷作用，它能对雷电场产生一个附加电场（这附加 电场是由于雷云对避雷针产生静电感应引起的），使雷电场畸变，从而将雷云放 电的通路，由原来可能向被保护物体发展的方向，吸引到避雷针本身，然后经与 避雷针相连的引下线和搂地装置将二雷电流泄放到大地中去

25、，使被保护物体免受 直接雷击。所以，避雷针实质上是引雷针，它把雷电波引入地下，从而保护了线 路、设备及建筑物等，避雷针是防直击雷的有效措施。2 避雷线避雷线一般用截成不小于 25mm2的镀锌钢绞线，架设在架空线路的上边，以保 护架空线路或其他物体（包括建筑物）免遭直接雷击。由于避雷线既要架空，又 要接地，因此它又称为架空地线。避雷线的功能和原理与避雷针基本相同。 3 避雷带和避雷网避雷带和避雷网普遍用来保护高层建筑物免遭直击雷和感应雷。避雷带采用 进径不小于 8mm的圆钢或截面不小于 48mm2、厚度不小于 4mm的扁钢，沿屋顶周围 装设，高出屋面 100150mm，支持卡间距离 11.5m。

26、避雷网则除沿屋顶周围装 设外，屋顶上面还用圆钢或扁钢纵横连接成网。避雷带、网必须经12 根引下线与接地装置可靠地连接。2.3 供电系统防雷措施 21 装设避雷线这是第一道防线，它用来防止线路遭受直接雷击。一般 63kV 及以上架空线路 需沿全线装设避雷线。 35kV 的架空线路一般只在经过人口稠密区或进出变电所一 段线路上装设，而 10kV 及以下线路上一般不装设避雷线。2 加强线路绝缘或装设避雷器为使杆塔或避擂线遭受雷击后线路绝缘不致发生闪络，应设法改善避雷线接 地，或适当加强线路绝缘，或在绝缘薄弱点装设避雷器，这是第 2 道防线。例如 木横担、瓷横担，或采用高一级电压的绝缘子，或顶项用针式

27、而下面用两项改用 悬式绝缘子（一针二悬），以提高 10kV 架空线路的防雷水平。3 利用三角形排列的顶线兼作防雷保护线在线路上遭受雷击并发生闪络时也要不使它发展为短路故障而导致线路跳 闸，这是第 3 道防线。例如，对于 310kV线路，可利用三角形排列的顶线兼作防 雷保护线。在顶线绝缘子上加装保护间隙，当雷击时，顶线承受雷击，击穿保护 间隙，对地泄放类电六，从而保护了下面两相导线。关于防雷、接地和电气安全的研究4 装设自动重合闸装置（ ARD） 为使架空路线在因雷击而跳闸时也能迅速恢复供电，可装设自动重合闸装置 （ARD），这是第 4 道防线。必须说明：并不是所有架空线路必须具备以上 4 道防

28、线。在确定架空线路的 防雷措施时，要全面考虑线路的重要程度、沿线的带雷电活动情况、地形地貌特 点、土壤电阻率高低等条件，进行经济技术比较，因地制宜，采取合理的防雷保 护措施。为了防止雷击低压架空线路时雷电波侵入建筑物，对低压架空进出线，应在 进出处装设避雷器并与绝缘子铁脚、金具连在一起接到电器设备的接地装置上。 当多回路进出线时，可仅在母线或总配电箱处装置一组避雷器或其他形式的过电 压保护设备，但绝缘子铁脚、金具仍接到接地装置上。进出建筑物的架空金属管 道，在进出处应就近接到接地装置上或者单独接地，其冲击接地电阻不宜大于 30 。以上规定是对第 3 类防雷建筑物而言。对第 2 类防雷建筑物另有

29、更严格的规 定。2.4 变配电所的防雷措施1 装设避雷针或避雷线 装设避雷针或避雷线以防护整个变配电所，使之免遭直接雷击。当雷击于避 雷针时，强大的雷电流通过引下线接地装置泄人大地，在避雷针和引下线形成的 高电位可能对附近的配电设备发生反击闪络。为防止反击闪络，则必须设法降低 接地电阻和保证防雷设备与配电设备之间有足够的安全距离。2 装设避雷器主要是用来保护主变压器，以免雷击冲击波沿高压线路侵入变电所。阀式避 雷器与变压器及其他被保护设备的电气距离应尽量缩短，其接地线应与变压器压 侧接地中性点及金属外壳连在一起接地。在多雷区，为防止雷电波沿低压线路侵 入而击穿变压器的绝缘，还应在低压侧装设阀式

30、避雷器或保护间隙。2.5 高压电动机的防雷措施高压电动机的绝缘水平比变压器的底。因此高压电动机对雷电波侵入的防护 应是用性能较好的 FCD型磁吹阀式避雷器或金属氧化物避雷器，并尽可能靠近电 动机处安装。也要根据电动机容量大小、雷电活动强弱和运行可靠性等确定保护。关于防雷、接地和电气安全的研究3 建筑防雷设备和防雷措施3.1 建筑接地防雷设备防雷设备从类型上可以分为：电源防雷器、电源保护插座、天馈线保护器、 信号防雷器、防雷测试工具、测量和控制系统防雷器、地极保护器。 电源防雷器分为 B、C、D三级。依据 IEC（国际电工委员会）标准的分区防雷、多 级保护的理论， B 级防雷属于第一级防雷器，可

31、应用于建筑物内的主配电柜上； C 级属第二级防雷器，应用于建筑物的分路配电柜中； D级属第三级防雷器，应用于 重要设备的前端，对设备进行精细保护。测量和控制装置有着广泛的应用，例如生产厂、建筑物管理、报警装置等。 由于雷电或其他原因造成的过电压不仅会对控制系统造成危害，而且对昂贵的转 换器、传感器也会造成危害。控制系统的故障通常会导致产品损失和对生产的影 响。测量和控制单元通常比电源系统对浪涌过电压的反应更加敏感。在测量和控 制系统选择和安装防雷器的时候，下面的几个因素必须要考虑：系统的最大工作 电压，最大工作电流，最大数据传输频率，是否允许电阻值增大 导线是否从建筑 物外部引进，建筑物是否有

32、外部防雷装置等。建筑物安全防雷主要有以下几种：首先宜采用装设在建筑物上的避雷网或避 雷针或由其混合组成的接闪器，其次避雷网应按规范的规定沿屋角、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 10m 10m或者 12m 8m（网格密度按建筑物类别确定）的网格。再次所有避雷针应采用避雷带相互连 接，引下线不应少于两根，并应沿建筑物四周均匀或对称布置，其间距不应大于 18m（引下线间距按建筑物类别确定） 。当仅利用建筑物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不应大于 18m。每根引下线 的冲击接地电阻不应大于 10。防直击雷接地宜和防雷电感应、电

33、气设备、信息 系统等接地共用同一接地装置，并宜与埋地金属管道相连；当不共用、不相连时， 两者间在地中的距离应符合下列表达式的要求，但不应小于2m。现代防雷产品种类繁多，大致可分为四大类 31 接闪器 避雷针是最早的接闪器，也是目前世界上公认的最成熟的防直击雷装置。避 雷带、避雷网、避雷线是避雷针的变形，其接闪原理是一致的。对避雷针的接闪原理的认识是有一个发展过程的，现在的滚球法理论比较全面地解释了接闪 器吸引雷电的各种现象，被国内外标准所采纳。10关于防雷、接地和电气安全的研究2 消雷器消雷器是国内近年来有非常大影响的防雷产品。它是希望改变接闪器的 材料和形状来产生电流综合雷云中的电荷，让雷云

34、在消雷器的保护范围内无 法建立起接闪所需的场强，以达到消雷的目的。3 特殊避雷针还有一些避雷针承认自己接闪雷电，但其保护范围特别大，而且不会因为加 装了避雷针而增大雷击概率。这一类产品在市场上的份额不大，没多少人去深究 其技术原理的可行性。但在标准中规定任何接闪器都只能按滚球法校核保护范围。 4 引下线一些厂家不在接闪器上作文章，却在引下线上采取措施，他们认为接闪 器接闪时大量的雷电流通过引下线入地，会在周围的导体中产生感应雷，因 此推出有屏蔽作用的引下线。必须指出：感应雷主要是由雷云的静电感应引 起的，只屏蔽引下线作用并不大，而是要加强所有导线的屏蔽效果，才能削 弱感应雷。其实，在国标建筑物

35、防雷设计规范(GB50057 94)中，对金属引下线的规定就已采取了降低引下线电磁干扰的措施， 如多根引下线的分流作用， 均匀对称的布置在建筑物四周可相互抵消内部电磁场，利用建筑物的钢筋框 架这个很好的屏蔽笼(法拉第笼)接闪引下雷电流等。因此，普通金属引下 线的方法在技术经济上都是可行的。3.2 建筑防雷措施1 关于三级防雷为防止感应雷侧击雷沿电源线进入房内损坏重要设备，本方案在UPS输出配电柜加装一套防雷器，作为电源部分的三级保护。另外，因设备间大多为弱电设 备，故应进行细保护。(1) 、选型：第三级 SPD采用天盾雷电生产的 MB40B3+N型 SPD进行细保护。(2) 、安装位置：设备间

36、配电箱内，保护器件之后。(3) 、技术要求：接线要牢固。地线应尽可能直布，不弯成直角或锐角。(4) 、用材规格：接电源线和接地线应采用 4mm2铜芯线，接地线长度 0.5m。 总接地线应 16mm，2 可穿 PVC管。3.2.2 信号防雷：11关于防雷、接地和电气安全的研究(1) 、选型：采用天盾雷电生产的信号线 SPD，用于 RS485工业控制总经防雷， 也可用于其它工业现场控制总线的防雷，安装于 LPZOB-1区或是更高的界面，防 止设备受到过电压的干扰。(2) 、安装位置：当金属信号线 30m时，均应串联信号 SPD安装于设备间设 备输出端。(3) 、技术要求：压线排列正确， 接口要相配

37、， 安装后应立即进行设备试运行， 并保证正常工作。(4) 、用材规格：接地线采用多股软铜线，线径 2.5mm2。3.3 建筑接地的种类1 工作接地 在工作或事故情况下，保证电器设备可靠地运行，降低人体接触电压，迅速 切除故障设备或线路 降低电器设备和输电线路的绝缘水平。2 保护接地 在中性点不接地系统中，如果电器设备没有保护接地，当该设备某处绝缘损 坏时，外壳将带电，同时由于线路与大地间存在电容，人体触及此绝缘损坏的电 器设备外壳，则电流流人人体形成通路，人将遭受触电的危险。设有接地装置后， 接地电流将同时沿着接地体和人体两条通路流过，接地体电阻愈小，流过人体的 电流也愈小，接地电阻极微小时，

38、流经人体的电流可不致于造成危害，人体避免 触电的危险。3 静电接地 设备移动或物体在管道中移动，因摩擦产生静电，它聚集在管道容器和贮罐 或加工设备上，形成很高电位，对人身安全及对设备和建筑物都有危险。作了静 电接地，静电一旦产生，就导入地中，以消除其聚集的可能。4 直流工作接地 计算机以及一切微电子设备，大部分采用中大规模集成电路，工作于较低的 直流电压下，为使同一系统的电脑(计算机)微电子设备的工作电路具有同一电 位参考点，将所有设备的“零”电位点接于一接地装置，它可以稳定电路的电位， 防止外来干扰，这称为直流工作接地。5 防雷接地 为使雷电浪涌电流泄入大地，使被保护物免遭直击雷或感应雷等浪

39、涌过电压 过电流的危害，所有建筑物电气设备、线路、网络等不带电金属部分，金属护套，12关于防雷、接地和电气安全的研究避雷器，以及一切水气管道等均应与防雷接地装置作金属性连接。防雷接地装置 包括避雷针、带线网接地、引下线接地、引入线接地汇集线接地体等。3.4 建筑防雷的等电位连接等电位连接的目的在于减小需要防雷的空间内各金属部件和各系统之间的电 位差。穿过各防雷区交界的金属部件和系统，以及在一个防雷区内部的金属部件 和系统，都应在防雷区交界处做等电位连接。应采用等电位连接线和螺栓紧固的 线夹在等电位连接带处做等电位连接，而且当需要时，应采用地极保护防雷器 （SPD）做等电位连接（见 3-1 图中

40、的接地线也做等电位连接） 6 。其作用为在不 同地网之间安装地极保护器用来避免地网之间产生不同电位差的危险。3-1 图 导电物体或电气系统连到等电位连接带的等电位连接13关于防雷、接地和电气安全的研究4 对建筑防雷接地的探讨 建筑物防雷永远是一个热门话题，它与人们的人身、财产安全息息相关。所 以，建筑物在竣工验收时，防雷接地是一项必须的、重要的项目环节。但是，我 们常听见有人总把防雷和接地混为一谈，其实不然，防雷一定要接地，而接地， 不一定是为了防雷。总的来说，防雷接地是为了使建筑物在雷电打击避免被雷电 造成损失，而接地系统则是为了防止用电器金属外壳带电伤人，它们最终需要用 导体连接到接地装置

41、，排除安全隐患。4.1 建筑防雷接地 防雷就是建筑物通过预先设置的接闪器（突出屋面的金属物，如明装避雷带、 避雷针），把雷电引入大地的一个过程，它可以有效地保护建筑物内部不受雷电打 击造成损害。大家可能经常会看到，我们的建筑物屋面女儿墙，沿墙压顶有设置 一道钢筋（通常是经热镀锌处理过的） ，这在建筑电气上称为明装避雷带，我们将 刚性屋面或者结构层上的钢筋，和明装避雷带进行焊接连接，可以使屋面形成一4定规格 （一级防雷为 5m5m，二级防雷为 10m 10m，三级防雷为 20m20m）的 避雷网格，再将屋面避雷网与选定作为引线的柱筋进行焊接，再传入基础通过接 地装置而引入大地。标高高于 30m

42、的建筑物，还应设置均压环（非屋面外围框梁 或圈梁钢筋通焊一圈） ，可以有效地防侧击雷。直接设置避雷针的做法基本已经被 淘汰，因为避雷针的防雷模型可以看做是伞状防护，它会存在避雷盲区，也不能 防侧击雷，但由于其引雷电的功能强大，在一级防雷的地区的建筑物就会采用避 雷针、避雷带加设均压环混合安装做法。通过以上安装施工，我们人为把建筑物 构成了钢筋避雷笼子，可以全方位的避免建筑物遭雷击时受到损害。4.2 建筑接地系统 接地系统是建筑电气的一个难点，可以分大接地和小接地，小接地主要是经 阻抗、容抗或感抗接地，而大接地是直接接地。我们这里主要从大接地的三相四 线制和三相五线制进行阐述 6 。三相四线制，

43、TN-C系统，是除必须有的三根相线 （电 工学称火线）外，将中性线（电工学称零线）和保护中性线（接地线）合二为一， 这样的系统，一旦发生漏电事故，漏电不能直接传入大地，可能会造成人身触电 事故。三相五线制， TN-S 系统，是除必须有的三根相线外，中性线和保护中性线 严格分开，保护中性线是要进行接地连接的，所有的用电器金属外壳有效地与保 护中性线进行连接，可以有效地防止漏电触电事故。我们常见的三孔插座和插头， 其实并非三相 380V电源，而是单相 220V（两孔的其实也不是两相，是单相，两相14关于防雷、接地和电气安全的研究是三相火线中选两根接入设备，因为线电压就是 380V，就无需接入零线，

44、如电焊 机就是两相设备)，插座最上端的孔是连接到保护中性线的，而用电器插头最上 端的端头，是与用电器金属外壳进行连接的，这样，我们就可以把金属外壳所带 的漏电，有效地传入大地，因为人体的电阻比电线电阻大出很多，电流基本不会 从人体通过了。 改进型的 TN-C-S系统，省去了变电房至建筑物这一段的接地电缆， 减少了造价。4.3 建筑防雷接地技术要求和指标1 具体技术要求和指标为 6(1) 建筑物可用立柱钢筋直径大于 14mm中间无间断分别上、下引出与建筑物 环状水平接地网相连，在环状网上每隔 5m安装接地极一个。(2) 塔、烟囱安装二个以上接地极与塔、烟囱连接并与主地网连通。(3) 可燃气(液)

45、体的钢罐 5000m3以上安装 4 根接地极形成环状并与罐体相 连， 1000m3以上安装 3 根接地极并与罐体相连， 1000m3以下安装 2 根接地极并与 罐体相连，环形接地装置需与主地网相连。(4) 现场的电气设备均应单独接地(现场配电箱、操作柱、电机)。(5) 各类管廊架每隔 20 米设置一个接地极并与管架支柱连接。(6) 所有防雷接地电阻不得大于 10 欧。(7) 接地极长度为 1.5 米，材质为钢质热镀锌 636 等边热轧角钢，水平环状 接地装置及引出线均为 505 热镀锌扁钢。(8) 所有接地极在土建基础开挖完成后安装，环状水平接地装置距地表面 0.6 米安装，回填土不得含沙石块

46、和建筑垃圾，并分层夯实。(9) 连接要求： (a) 扁钢与扁钢相连，搭接面大于扁钢横向尺寸 2 倍，并三面 焊接。 (b)扁钢与钢筋相连，搭接面大于钢筋直径 6倍焊接。 (c) 钢筋与钢筋相连， 搭接面大于钢筋直径 6倍焊接。 (d) 扁钢与扁钢相连，搭接面达不到 2倍要求时应 加装辅助扁钢相连焊接。扁钢与接地极相连搭接面达不到 2 倍要求时应加装辅助 扁钢相连焊接。(10) 焊接后防腐处理要求： (a) 除去焊渣及锈蚀部份。 (b) 使用沥青防腐漆涂 刷二次(11) 验收 :(a) 接地极安装后隐蔽前通知电气专业现场验收签证。 (b) 环状及水 平接地工作完成隐蔽前通知电气专业现场验收签证。

47、 (c) 经过电气专业验收签证后 的接地装置才能隐蔽。基础接地分为人工防雷接地装置和自然基础接地装置两种。15关于防雷、接地和电气安全的研究2 人工接地装置技术要求和指标 人工接地装置是指非利用建筑物基础桩、地梁，而用圆钢、角钢、扁钢或专 用成品制作件，人工布设的接地装置。其通常做法为。材料规格 :(1) 专用成品制作件。 (2) 角钢4 mm; 钢 厚度 )3.5 mm; 圆钢直径 D10 mm(3)安装深度 ( 埋设深 度):-50-80 cm, 冻土层以下。 (4) 安装长度 : 垂直接地体 2.5 m，间距-5 m。水平接 地体外引长度不应超过接地体有效长度，其中 P 为接地体周围的土

48、城电阻率。 (5) 安装形式 : 环形、水平接地体，垂直接地体，垂直与水平接地体混合而成的 接地网。当在建筑物周围的无刚筋的闭合条形混凝土基础内，敷设人工基础接地体时， 接地体的规格尺寸规定如下表所示 6 ：4-1 表：第二类防雷建筑物条形人工基础接地体的规格尺寸4-2 表：第三类防雷建筑物条形人工基础接地体的规格尺寸(6) 安装位置 : 按设计要求，不得将人工接地体敷设在基础坑底，一般应敷设 在散水以外 (距建筑物外墙皮 0. 5-0. 8 m, 灰土基础以外的基础桩边 . 人工接地体 距建筑物出人口或人行道不应小于 3m。当各种接地不共用及与金属管道不相连时， 其间距按不同防雷类别，其间距

49、至少分别为，第一类:S3m;第二类 :S2m;第三复类:s2m，建筑物地中距离按不同防雷类别应分别符合下列表达式 :第一类:S0. 4R; (S- 地中距离， R-冲击接地电阻值 )第二类:S0. 3K R; 式中 K-分流系数。 当只有单根引下线时， K=1；当有两根引下线及接闪器不成闭合环的多根引下 线时，K=0.66；当接闪器为网状的或成闭合环时有多根引下线的情况下， K=0. 44.16关于防雷、接地和电气安全的研究(7) 焊接情况 : 圆钢单边搭接焊接时长度不小于圈钢直径的 12 倍 ; 双边搭接焊 接时长度不小于圆钢直径的 6 倍，扁钢搭接长度为扁钢宽度的二倍多面连续焊。(8) 降

50、阻措施 : 在高土壤电阻率地区 (1000 m) 若需要可采用多种降阻措施，例 如使用降阻剂。若使用降阻剂其基本性能必须符合接地工程技术特性的要求主要 有:a. 良好的导电性能 b.长效的降阻功能 c. 对金属的耐蚀缓蚀性 e. 能耐受大电流 的冲击 f. 具有一定的负阻特性 g.降阻剂本身应无毒， 对环境无污染 h.降阻剂应便 于施工(9) 防腐措施 : 在腐蚀性较强的土壤中 . 接地装置材料应采用热镀锌材料，加大 接地材料规格，埋在土壤中的接地装置所有焊接处做防腐处理 .(10) 接地电阻值 : 按不同防雷类别应分别符合下列指标 :第一类、第二类 :R10 欧姆; 第三类 :R30 欧姆对

51、于共用接地装置，其接地电阻应 符合分系统中要求最高的接地电限值要求。3 自然基础接地装置技术要求和指标 自然基础接地装置是指利用建筑物混凝土基础桩、承台或地梁内钢筋作为接 地的装置。(1) 利用主筋数 : 单桩实际被用作基础接地体的主筋数量，一般为 4 条，最少 不应少于 2 条。若有钢筋作焊接处理，可确保所有桩筋均被用作接地体。(2) 桩利用系数 :a= 用作接地体桩数 / 建筑物总桩数。分为 4 挡 :1,0.75,0. 51.89 K 于。(4) 接地主筋直径 : 钢筋混凝土作为接地装置，采用钢筋或圆钢，当仅用一根 时，直径 D10 mm钢. 筋混凝土构件中有箍筋连接的钢筋其截面积应大于

52、等于一根 10 mm钢筋的截面积。表面积的计算 : 钢筋的表面积，以每一根长 2m计算，则表面 积为 0.02.(5) 单桩接地电阻平衡度 :接地电阻平衡度 =单桩内多根主筋中 R,最大值/R; 最 小值，要求为 1，大于 1 时应加短路环， R为单根主筋的冲击接地电阻值 .(6) 土坡电阻率 : 采用文纳四极法测量时， 按实测数值填写 . 其中 a 为探针间距， 分别取多个值，可获得土镶从地表到不同深度范围内的平均土壤电阻率 . 请参见第 四章土坡电阻率的测量等相关内容。(7) 同位含水量 ( 地下水位 ): 若基础采用硅酸盐水泥，且建筑物很 a 十基础装17关于防雷、接地和电气安全的研究置

53、被利用作为接地的装置时，周围土壤含水最不应低于4%；要知道地桩能否达到地下水位是很有意义的 . 若地桩深度能达到地下水位置 . 将非常有利于降低接地电 阻。地下水位是指离地面的深度 . 取小数后一位。如地下水位 4 m,填写为:-4. 0 m,(8) 四置距离:按建筑物地面所处的 E,S,W,N 四个方向与相邻建筑物的水平距 离据实填写。如 :E24,S24,W24,N22,超过 50米时，则填 50 m。四置距离将是判断 建筑物有效截收面积以及建筑物地中距离的重要参数，可决定是否要将邻近的建 筑物作联合接地处理。(9) 桩的深度 : 填写最深的和最浅的桩的深度，单位为 m，取小数后一位。4

54、基础承台作为接地装置的验收技术要求和指标(1) 引下线间距 : 按不同防雷类别应分别检侧 : 第一类 :12 m; 第二类 :18 m; 第 三类:25 m. 且边角、拐弯处均应设且引下线。(2) 利用柱主筋数量及直径，利用柱中一条钢筋时，其直径不应小于10 mm，一般不少于两条 .(3) 承台与桩主筋连接 : 检查承台与桩主筋焊接情况，桩内四条主筋，分别有 两条与承台配筋上、下层搭接焊 (用10 mm以上圆钢搭接过渡 ). 圆钢单边搭接焊接 时长度不小于圆钢直径的 12倍，双边搭接焊接时长度不小于圆钢直径的 6 倍.(4) 承台与引下线柱主筋连接 : 同上条。5 地梁作为接地装置的技术要求和指标(1) 地梁与引下线柱主筋连接 : 检查地梁主筋与引下线主筋焊接质量 . 两条引 下线主筋与地梁主筋焊接，做法类似于承台与桩主筋连接悄况。(2) 梁与梁的主筋连接 : 检查地梁与地梁间主筋焊接质量，地梁间主筋焊接无 交叉，使地梁周圈成为环形并实现电气连通 . 圆钢单边搭接焊接时长度不小于圆钢 直径的 12倍，双边搭接焊接时长度不小