第10章 建筑供配电系统

1、第十章第十章 建筑供配电系统建筑供配电系统电气设备及线缆的选择电气设备及线缆的选择负荷计算负荷计算建筑防雷建筑防雷电力系统概述电力系统概述安全用电及接地安全用电及接地建筑施工现场的供配电建筑施工现场的供配电供配电系统概念电力系统的额定电压电力负荷分级及其对供电电源要求电源质量及其标准10.1 电力系统概述本节主要内容本节主要内容一、电力系统、供配电系统的基本概念电力系统、供配电系统的基本概念 电力系统是由生产、转换、分配、输送和使用电能的发电厂、变电站、电力线路和用电设备联系在一起组成的统一整体。 图10-1所示为电力系统示意图。 在电力系统中除去发电厂和用电设备以外的部分称为电力网络，简称电

2、网电网，一个电网由很多变电站和电力线路组成。 供配电系统是电力系统的一个重要组成部分，包括电力系统中区域变电站和用户变电站，涉及电力系统电能发、输、配、用的后两个环节，其运行特点、要求与电力系统基本相同。只是由于供配电系统直接面向用电设备及其使用者，因此供、用电的安全性尤显重要。图图10-1 电力系统示意图电力系统示意图 众所周知，三相交流系统中，三相视在功率S和线电压U、线电流I之间的关系为： S=3UI 当输送功率一定时，电压越高，电流越小，线路、电气设备等的载流部分所需的截面积就越小，有色金属投资也就越小；同时，由于电流小，传输线路上的功率损耗和电压损失也较小。1、 电力系统额定电电力系

3、统额定电 压的规定压的规定二、电力系统的额定电压二、电力系统的额定电压 另一方面，电压越高，对绝缘的要求则越高，变压器、开关等设备以及线路的绝缘投资也就越大。 在我国，不同地区电网的额定电压系列不同，主要有：330kV110kV35kV10kV；500kV220kV110kV35kV10kV；500kV220kV66kV10kV。由于各电网电压标准的不同，给全国联网造成一定的难度。（1） 输送功率和输送距离 对应一定的输送功率和输送距离有一相对合理的线路电压，经验数据可查相资料。（2） 输电电压 220750kV电压一般为输电电压，完成电能的远距离传输功能。该电网称为高压输电网。2 、各种电压

4、等级的适用范围、各种电压等级的适用范围（3） 配电电压 110kV及以下电压一般为配电电压，完成对电能进行降压处理并按一定方式分配至电能用户的功能。其中35110kV配电网为高压配电网，1035kV配电网为中压配电网，1kV以下配电网称为低压配电网。 3kV、6kV是工业企业中压电气设备的供电电压。 20kV电压等级目前还不常用，一般要经论证结果证明用户确实需要时才采用。（1） 一级负荷符合下列条件之一的，为一级负荷。 中断供电将造成人身伤亡的负荷。如医院急诊室、监护病房、手术室等处的负荷。 中断供电将在政治、经济上造成重大损失的负荷。1 、负荷分级、负荷分级三、电力负荷的分级及其对供电电源的

5、要求三、电力负荷的分级及其对供电电源的要求 中断供电将影响有重大政治、经济意义的用电单位的正常工作的负荷，如：重要交通枢纽、重要通信枢纽、重要宾馆、大型体育场馆、经常用于国际活动的大量人员集中的公共场所等用电单位中的重要负荷。（2） 二级负荷符合下列条件之一的，为二级负荷。 中断供电将在政治、经济上造成较大损失的负荷。 中断供电将影响重要用电单位的正常工作的负荷。（3） 三级负荷 不属于一、二级负荷者为三级负荷。 在一个工业企业或民用建筑中，并不一定所有用电设备都属于同一等级的负荷，因此在进行系统设计时应根据其负荷级别分别考虑。（1） 一级负荷对电源的要求 一级负荷中有普通一级负荷和特别重要的

6、一级负荷之分。 普通一级负荷应由两个电源供电，且当其中一个电源发生故障时，另一个电源不应同时受到损坏。 特别重要的一级负荷，除由满足上述条件的两个电源供电外，尚应增设应急电源专门对此类负荷供电。2 、不同等级负荷对电源的要求、不同等级负荷对电源的要求（2） 二级负荷对电源的要求 宜由两回线路供电，当电源来自于同一区域变电站的不同变压器时，即可认为满足要求。 在负荷较小或地区供电条件困难时，可由一回6kV及以上专用的架空线路或电缆线路供电。当采用架空线时，可为一回架空线供电；当采用电缆线路时，应采用两根电缆组成的线路供电，且每根电缆应能承受100的二级负荷。（3） 三级负荷对电源的要求 三级负荷

7、对电源无特殊要求，一般以单电源供电即可。1、频率质量 电力系统的额定频率为50Hz。当电力系统的容量在300万kW及以上时，频率偏差允许值为0.2Hz；电力系统的容量在300万kW以下时，频率偏差允许值为0.5Hz。四、电能的质量及其标准四、电能的质量及其标准2、电压质量 国家标准GB 5005295供配电系统设计规范规定，正常运行情况下，用电设备端子处电压偏差的允许值应符合下列要求： 电动机为5。 照明，在一般场所为5；对于远离变电所的小面积一般工作场所，难以满足以上要求时，可为+5、-10；应急照明、道路照明和警卫照明等为+5、-10。 其他用电设备，当无特殊规定时为5。3、波形质量 电能

8、的质量除了频率与电压以外，还包含了供电电压的波形。电力系统电压的波形应是50Hz的正弦正弦波形，如果波形偏离正弦波形就称为波形畸变，可以根据傅立叶级数从畸变的波形中分解出50Hz的基波及一系列的高次谐波。电压或电流中含有的高次谐波越多，或者高次谐波的幅值（或有效值）越大，其波形离正弦波形就越远，畸变就越严重，波形质量就越差。Back曲线负荷计算负荷负荷的计算方法本节主要内容本节主要内容10.2 负荷计算 负荷曲线按纵坐标所表示的功率可分为有功负荷曲线和无功负荷曲线。 按横坐标所表示的时间范围可分为日负荷曲线和年负荷曲线。1、日负荷曲线的绘制 日负荷曲线是以一昼夜24h为时间范围绘制的。日负荷曲

9、线的绘制方法有：一、负荷曲线一、负荷曲线 （1）根据某一监测点24h内各个时刻的功率表中显示的数据，逐点绘制而成的平滑曲线，这样得到的负荷曲线最为准确。 （2）工程上，为了表达和计算简单起见，往往将负荷曲线用等效的阶梯形曲线来代替，与精确的负荷曲线之间会有一定的误差，但这种误差是可以允许的。最为常见的负荷曲线是以0.5h为时间间隔所绘制的曲线。2、日负荷曲线的特征参数（1） 日电能耗量Wd(kWh)（2） 最大功率Pmax(kW) 表示负荷曲线上功率最大的一点的功率值。（3） 平均功率Pav(kW) 表示日负荷曲线上日电能耗量与时间（24h）的比值，即， Pav=Wd/2424d0W =P(t

10、)dt（4） 有功负荷系数为 =Pav/Pmax 通常0.70.75。（5） 无功负荷系数 =Qav/Qmax 通常0.760.82。 计算负荷是一个假想的持续负荷，其热效应与同时间内实际变动负荷所产生的热效应相等。在供配电系统中，以最大30min的平均负荷作为选择电气设备的依据，并认为只要电气设备能承受该负荷的长期作用即可在正常情况下长期运行。一般将这个最大平均负荷称为计算负荷。二、计算负荷的概念二、计算负荷的概念 为什么要以为什么要以30min作为确定计算负荷的依据呢？作为确定计算负荷的依据呢？ 当通过载流导体的电流过大时由于发热，导体温度会持续上升，直至被损坏。当正常工作电流通过载流导体

11、时，导体发热达到某一热平衡状态，此时导体温度也相应升高到某一可以允许的较高的温度值。分析表明，载流导体一般经过（34）（为发热时间常数）即能达到稳定温度，而导体的一般为1030min，因此达到稳定温度需30120min。为了保证当载流导体上长期通过计算电流时的最高稳定温度不超过其允许温度，因此取最大30min平均负荷作为计算负荷其实是一种较为保守的取法，它是以发热时间常数较短的导体达到热平衡的时间为取值依据。时间值取得越短，最大的等效负荷（即计算负荷）就越大。 需要系数Kd的含义 当一个供电范围内的所有电气设备正常使用的时候，由于各种原因，该供电范围的计算负荷Pc总会比电气设备的总容量小，它们

12、的比值称为需要系数，即1、 需要系数法需要系数法cdi1PK =Pni三、负荷计算的方法三、负荷计算的方法2、需要系数法的计算步骤（1） 设备功率 每组中只有一台（套）电气设备时，应将设备实际向供配电系统吸取的电功率作为计算负荷，又常把单台设备的计算负荷称作设备功率,以PN表示。 连续工作制负荷时： PN=Pr 断续运行工作制电动机类负荷时，应将其额定功率换算成负荷持续率为25时的等效功率，即， PN=2Prr 断续运行工作制电焊机类负荷时，应将其额定功率换算成负荷持续率为100时的等效功率，即 PN=Prr 成组用电设备的设备功率是指除备用设备以外的所有单个用电设备额定输入功率的总和。 照明

13、设备的设备功率应考虑辅助其正常工作的镇流器等元件上的功率损耗。 白炽灯光源的照明设备：PN=Pr; 荧光灯光源的照明设备：PN=1.25Pr; 高强气体放电灯光源的照明设备：PN=1.1Pr。（2） 单组设备计算负荷 当分组后同一组中设备台数3台时，计算负荷应考虑其需要系数，以第j组为例，即cjd jN j1cjcj22cjcjcjcjcjrP =KPQ =P tanS =P +QSI =3Unj（3） 多组设备的计算负荷 当供电范围内有多个性质不同的电气设备组时，先将每一组都按上述12所述步骤计算后，再考虑各个设备组的一个同时系数，因此其计算负荷为ccjP1ccjQ122cccccrP =K

14、PQ =PQS = P +QSI =3Umjmj 常见的方法有负荷密度法、单位指标法和住宅用电量指标法。（1） 负荷密度法： Pc=S 一些常见的工业与民用电能用户的负荷密度指标见附录。（2） 单位指标法： Pc=N3、 利用各种用电指标的负荷计算方法利用各种用电指标的负荷计算方法（3） 住宅用电量指标法： Pc=KN 上述方法中所涉及到的负荷密度指标、单位用电量指标或住宅用电量指标也都是由经统计和处理的经验数据得到的。Back开关电器及其选择熔断器及其选择电力线缆及其选择本节重点与难点本节重点与难点10.3 电气设备及线缆的选择 供配电系统中开关电器按所在电压等级可分为高压开关、中压开关和低

15、压开关。1、低压断路器、低压断路器 低压断路器又叫低压自动空气开关，是低压系统中既能分合负荷电流也能分断短路电流的开关电器。低压断路器通常是按其结构形式分类的，可分为框架式、塑壳式和小型模块式。其操作方法有人力操作、电动操作和储能操作。主触头极数有单极、2极、3极和4极。一、一、 开关电器及其选择开关电器及其选择 图10-2所示为低压断路器的工作原理示意图。低压断路器由三个基本部分组成。 主触头和灭弧系统 脱扣器 自由脱扣机构和操作机构图图10-2 低压断路器的工作原理示意图低压断路器的工作原理示意图Back（2） 常用低压断路器 万能式断路器 万能式断路器一般具有一个有绝缘衬垫的钢制框架，所

16、有部件均安装在这个框架内，所以又称为框架式断路器。其外形结构如图10-3所示。 塑料外壳式断路器 塑料外壳式断路器的主要特征是有一个采用聚酯绝缘材料模压而成的外壳，所有部件都装在这个封闭型外壳中。其塑料外壳式断路器外形结构如图10-4所示。图图10-3 万能式断路器的外形结构万能式断路器的外形结构 Back图图10-4 塑料外壳式断路器的外形结构塑料外壳式断路器的外形结构 Back2、低压隔离开关、低压隔离开关 在断开位置能符合规定的隔离功能要求的开关电器称为低压隔离器。 在断开位置能满足隔离器要求的开关称为低压隔离开关，又称低压刀开关。 低压隔离开关是一种结构简单、应用十分广泛的手动电器，主

17、要供无载通断电路用，即在不分断负载电流或分断时各极两触头间不会出现明显电压差的条件下接通或分断电路用。 3、负荷开关 负荷开关有HH系列封闭式负荷开关和HK系列开启式负荷开关。负荷开关具有灭弧装置，可以通断正常的负荷电流。 HH系列封闭式负荷开关又称铁壳开关，一般是三极，常用型号有HH3、HH4系列。它是刀开关和熔断器的组合产品，由铁壳、熔断器、闸刀、夹座和操作机构等组成。 HK系列开启式负荷开关，也称胶盖瓷底闸刀开关。 4、剩余电流保护装置及开关 剩余电流保护装置又称为漏电保护装置，是对电气回路的不平衡电流进行检测而发出信号的装置。当回路中有电流泄漏且达到一定值时，剩余电流保护装置可向断路器

18、发出跳闸信号，切断电路，以避免触电事故的发生或因泄漏电流造成火灾事故的发生。其动作原理如图10-5所示。图图10-5 剩余电流动作保护装置原理图剩余电流动作保护装置原理图Back5、开关电器的选择 开关电器的选择原则具有共通性，即不仅要保证开关电器正常时的可靠工作，还应保证系统故障时能承受短时的故障电流的作用，同时尚应满足不同的开关电器对电路分断能力的要求，因此，开关电器的选择应符合下列基本条件： （1） 满足正常工作条件 满足工作电压要求开关电器额定电压应等于系统的标称电压，开关电器最高工作电压应大于或等于装设处系统的最高工作电压。 满足工作电流要求开关电器额定电流大于或等于装设处的计算电流

19、，即： IrIc 满足工作环境要求选择电气设备时，应考虑其适合运行环境条件要求，如温度、风速、湿度、污秽、海拔、地震烈 （2） 满足短路故障时的动、热稳定条件 （3） 满足开关电器分断能力的要求1 1、 常用低常用低压压熔熔断断器器（1） 瓷插式熔断器 如图10-6所示，这种熔断器一般用于民用交流电50Hz，额定电压380V或220V，额定电流小于200A的低压照明线路或分支回路中，作短路或过电流保护用。 二、二、 熔断器及其选择熔断器及其选择图图10-6 瓷插式熔断器瓷插式熔断器Back（2） 螺旋式熔断器 如图10-7所示，一般用于电气设备的控制系统中作短路和过电流保护。其熔体支持部分是一

20、个瓷管，内有石英砂和熔体，熔体两端焊在瓷管两端的导电金属端盖上，其上端盖中有一个染有红漆的熔断指示器。当熔体熔断时，熔断指示器弹出脱落。图图10-7 螺旋式熔断器螺旋式熔断器Back（3） 有填料高分断熔断器 如图10-8所示，有填料高分断熔断器广泛应用于各种低压电气线路和设备中作为短路和过电流保护。它具有较高的分断电流（120kA）的能力，额定电流也可达1250A。其熔体是采用紫铜箔冲制的网状多根并联形式的熔片，中间部位有锡桥，装配时将熔片围成笼状，以充分发挥填料与熔体接触的作用，这样既可均匀分布电弧能量而提高分断能力，又可使管体受热比较均匀而不易使其断裂。图图10-8 有填料高分断熔断器有

21、填料高分断熔断器Back2 2 、熔、熔断断器的器的选择选择（1）满足正常工作条件 满足工作电压 要求熔断器额定电压应等于系统的标称电压，熔断器最高工作电压应大于或等于装设处系统的最高工作电压。 满足工作电流 要求由于熔断器有熔断器额定电流和熔体额定电流之分，因此需对两个电流进行选择。（2）满足分断能力的要求 熔断器分为限流式熔断器和不限流式熔断器。限流式熔断器能在约0.01s内（即短路电流达到最大值之前）熄灭电弧，切断电路；不限流式熔断器需在电流第一次过零时才能熄灭电弧，切断电路。1 1、相线截面的选择、相线截面的选择（1） 按机械强度条件选择导线截面 为保证电力线缆在正常生产、运输、安装和

22、运行过程中不受机械力的作用而损坏，必须满足机械强度的要求。三、电力线缆及其选择三、电力线缆及其选择（2） 按导线载流量条件选择导线截面： IalIc 导线载流量Ial是指导线或电缆在某一特定的环境和敷设条件下，其稳定工作温度不超过其绝缘允许最高持续工作温度的最大负载电流。（3） 按电压损失选择导线截面（4） 按短路条件选择导线截面 线缆的动稳定除硬母线外，其余导线、电缆等均为可绕的，力效应不明显，一般不进行动稳定校验。 线缆的热稳定架空导线因散热性很好，可不作热稳定校验。绝缘电线、电缆则应进行热稳定校验。 满足热稳定要求的导线或电缆的最小截面Amin应为： AminI/Ctmin（5） 按经济

23、电流密度选择截面 从线缆选择的经济性角度出发，既要考虑一次投资的节约，也要考虑运行费用的低廉，即线路损耗小。顾及两方面因素，线缆截面在满足基本运行要求的情况下，截面选择过大不利于一次投资的节约，过小又不利于线路损耗的降低。使线路的平均年费用支出最小的截面叫经济截面Acc。经济截面可按下式计算： Acc=Ic/JccBack触电、急救与防护低压配电系统的接地保护接地与保护接零等电位联接本节重点与难点本节重点与难点 10.4 10.4 安全用电及接地安全用电及接地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

24、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通过过体体内内的的电电流强弱、流强弱、时间长时间长短及短及电电流的流的频频率率等有关。一、触电、急救与防护一、触电、急救与防护表表101 心脏内流过的电流占人体触电电流的百分率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 表10.1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。(2) 安全安全电压电压 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

25、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 安全安全电压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。 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

26、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，见图109。 图图10.9 接触电压与跨步电压示意图接触电压与跨步电压示意图 （a） 接触电压；（接触电压；（b） 跨步电压跨步电压 2、 触电的急救 触电事故发生后，首先要使触电者脱离电源，并且要马上进行现场急救。(1) 脱离电源 对低压触电，若触电地点附近有电源开关或插销，可立即拉立即拉开开关开开关或拔出或拔出插销插销，断开电断开电源源。 当电线搭落在触电者身上或被压在身下时，可用干燥的衣服、手套、绳索、木板等绝缘物作为工

27、具拉开触电者或挑开电线，使触电者脱离电源。对高压触电事故，应立即通知有关部门停电，或戴上绝缘手套，穿上绝缘用相应电压等级的绝缘衣拉开开关。 (2) 现场急救 触电者脱离电源后需积极进行抢救，时间愈快愈好。 若触电者失去知觉，但仍能呼吸，应立即抬到空气流通、温暖舒适的地方平卧，并解开衣服，速请医生诊治。 若触电者已停止呼吸，心脏也已停止跳动，这种情况往往是假死，一般不要打强心针，而应该通过人工呼吸和心脏挤压的急救方法，使触电者逐渐恢复正常。3、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

28、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。 (5) 正确选用和安装导线、电缆、电气设备，对有故障的电气设备及时进行修理。 (6) 合理使用各种安全保护用具。 (7) 建立健全各项安全规章制度，加强安全教育和对电气工作人员的培训。1、 TN系统电力系统有一点直接接地，受电设备的外露可导电部分通过保护线与接地点连接。 （1） TN-S系统：整个系统的中性线（N）与保护线(PE)是分开的，见图10.10。 （2） TN-C系统：整个系统的中性线（N）与保护线（PE）是合一的，见图10.11。 二、二、 低压配电系统的接地形式低压配电系统的接地形式图图10.10 TN-

29、S系统系统 图图10.11 TN-C系统系统 （3） TN-C-S系统：系统的前一部分线路的中性线(N)与保护线(PE)是合一的，而系统的后一部分线路的中性线(N)与保护线(PE)则是分开的，见图10.12。 2、TT系统 电力系统有一点直接接地，受电设备的外露可导电部分通过保护线接至与电力系统接地点无直接关联的接地极。见图10.13。图图10.12TN-C-S系统系统 图图10.13 TT系统系统 3、IT系统 电力系统的带电部分与大地无直接连接（或有一点经足够大的阻抗接地），受电设备的外露可导电部分通过保护线接至接地极。见图10.14。图图10.14 IT系统系统 1、 保保护护接地接地

30、保护接地将电气设备在正常情况下不带电的金属外壳用电阻很小的导线与接地体可靠地连接起来，这种接地方式称为保保护护接地。接地。 保护接地适用于中性点不接地的供电系统，根据规定在电压低于1000V而中性点不接地的电力网中， 或电压高于1000V的电力网中均须采用保护接地。 图10.15所示为保护接地的作用。三、保护接地与保护接零三、保护接地与保护接零图图10.15 保护接地的作用保护接地的作用 2、 保保护护接零接零 在三相四线制中，电源中性点接地的低压供电系统，如果仍然采用保护接地的方法不能有效地防止人身触电的事故。 如图10.16 所示的中性点接地系统，当采用保护接地而绝缘损坏使一相线碰壳短路时

31、，短路电流Ik为： PkodUIRR图图10.16中性点接地系统采用保护接地的情况中性点接地系统采用保护接地的情况 3、重复接地 在中性点接地的供电系统中，除将电源中性点接地外，沿中线走向，每隔一定距离再次将中线接地，叫重复接地。 如图10.17所示。经过重复接地处理后，即使零线发生断裂，也能使故障程度减轻。在照明线路中，也可以避免因零线断裂三相电压不平衡而造成的某些电气设备的损坏。 图图10.17 重复接地重复接地 1 1、等、等电电位位联联接接概概念及作用念及作用 等电位连接即将分开的装置诸导电物体用等电位连接导体或电涌保护器连接起来以减小雷电流在它们之间产生的电位差。 即，将建筑物内的下

32、列导电部分汇集到进线配电箱近旁的接地母排上而互相联接：进线配电箱的保护线干线；自电气装置接地极引来的接地干线；建筑物内水管、煤气管、采暖和空调管道等金属管道；条件许可的建筑物金属构件等导电体。 四、等电位联接四、等电位联接 等电位联接可分为总等电位联接和辅助(或局部)等电位联接。 图10.21所示为总等电位联接示意图。 辅助等电位联接是将上述导电部分在局部范围内再作一次联接，或将人体可同时触及的有可能出现危险电位差的不同导电部分互相直接联接。图图10.21 总等电位联接示意图总等电位联接示意图 根据有关规范(如低压配电设计规范GB50054-95)的规定，采用接地故障保接地故障保护护时，应在建

33、筑物内作总等电位联接。需要联接的部分如前所述，所需联接的各导电体应尽量在进入建筑物处接向总等电位联接端子，如图10.22所示。 图图10.22 卫生间局部等电位联接示意图卫生间局部等电位联接示意图 2、 等电位联接时的注意事项等电位联接时的注意事项 在施工完毕后应进行测试，对个别导电不良处需做跨接处理。 水管的联接应与其主管部门协调 。 煤气管的联接也应与其主管部门协调。 为了提高电气安全水平，避免或减少人体遭受电击的危险，应根据具体情况将各种安全保护措施结合使用。 建筑的低压配电系统宜采用TNS制的接地形式，为了提高过电流保护装置的接地故障保护的灵敏度，降低PE线上的接触电压，应尽量降低故障

34、回路的阻抗。 为了尽量降低故障回路的阻抗，应尽量将PE(PEN)线与相线靠近并同路敷设。 接地母排或总接地端子作为一建筑物电气装置内的参考电位点，通过它将电气装置的外露导电部分与接地体相连接，也可通过它将电气装置内的诸总等电位联接线互相连通。 对于地下等电位联接，一般要求地面上任意一点距接地体不超过10m，即要求地面下有20m20m的金属网格。 雷电基本知识建筑物防雷措施本节主要内容本节主要内容10.5 10.5 建筑防雷建筑防雷1、 雷电的形成及种类 在带有不同电荷雷云之间，或在雷云及由其感应而生的不同电荷之间发生击穿放电，即为雷电。造成危害的雷电有以下三种。 (1) 直直击击雷雷：接近地面

35、的雷云，当其附近没有带电荷的雷云时，就会在地面凸出物上感应异性电荷。 一、一、 雷电的基本知识雷电的基本知识 (2) 雷雷电电感感应应： 雷电感应分静电感应和电磁感应两种。静电感应形成是由于雷云接近地面时，在地面凸出物顶部感应出大量异性电荷。 当雷云与其它雷云或物体放电后，凸出物顶部积聚的电荷顿时失去约束，呈现出高电压，雷电流在周围空间产生迅速变化的强磁场，在附近的金属上感应出高电压。 (3) 雷雷电电侵入波：侵入波：由于雷击，在架空线路或金属管道上产生高压冲击波，沿线路或管道的两个方向迅速传播，侵入室内，称为雷电侵入波或高电位侵入。 2、雷电的特点及其危害 由于雷电具有大电流和高电位的特点，

36、因此能造成很大的危害。 (1) 雷电的特点 雷电流放电电流大，幅值高达数十至数百千安；放电时间极短，大约只有50100s；波头陡度高，可达50kA/s，属于高频冲击波。雷电感应所产生的电压可高达300500kV。直击雷冲击电压高达MV级，放电时产生的温度达2000K。(2) 雷电的危害 机械效应：雷电流流过建筑物时，使被击建筑物缝隙中的气体剧烈膨胀，水分充分汽化，导致被击建筑物破坏或炸裂甚至击毁，以致伤害人畜及设备 热效应：雷电流通过导体时，在极短的时间内产生大量的热能，可烧断导线，烧坏设备，引起金属熔化、飞溅而造成火灾及停电事故。 电气效应：雷电引起大气过电压，使得电气设备和线路的绝缘破坏，

37、产生闪烁放电，以致开关掉闸，线路停电，甚至高压窜入低压，造成人身伤亡。 3、年平均雷暴日数和年预计雷击次数 (1) 年平均雷暴日数Td 由当地气象站统计的多年雷暴日的年平均值，称为年平均雷暴日数。 此值不超过15d的地区称为少雷区，此值超过40d的地区称为多雷区。 也有用雷暴小时作单位的，即在1h内只要听到雷声或者看到雷闪就算一个雷暴小时。我国大部分地区一个雷暴日约折合3个雷暴小时。 (2) 年预计雷击次数 年预计雷击次数表征建筑物可能遭受雷击的一个频率参数，按GB5005794建筑物防雷设计规范修订本规定，用下列经验公式来计算：N=0.024KTd1.3Ae 4、雷击的选择性 大量雷害事故的

38、统计资料和实验研究证明，雷击的地点和建筑物遭受雷击的部分是有一定规律的，这些规律称为雷击的选择性。 雷击通常受下列因素影响： (1) 与地质构造有关。 (2) 与地面上的设施情况有关。 (3) 从地形来看，凡是有利于雷云的形成和相遇条件的易遭受雷击。 建筑物的雷击部位如下： 不同屋顶坡度（0、15、30、45）建筑物的雷击部位如图10.18所示。 屋角与檐角的雷击率最高。 屋顶的坡度越大，屋脊的雷击率也越大；当坡度大于40时，屋檐一般不会再受到雷击。 当屋面坡度小于27，长度小于30m时，雷击多发生在山墙，而屋脊和屋檐一般不再受雷击。 雷击屋面的几率很小。 图图10.18 建筑物易受雷击部位建

39、筑物易受雷击部位 按民用建筑电气设计规范（JGJ/T1692)规定，可划分为如下三级：(1) 一级防雷的建筑物 此类建筑物指具有特别重要用途的建筑物。二、二、 建筑物的防雷建筑物的防雷1、 建筑物的防雷分级建筑物的防雷分级 如，国家级的会堂、办公建筑、档案馆、大型博展建筑；特大型、大型铁路枢纽站；国际性的航空港、通讯枢纽；国宾馆、大型旅游建筑、国际港口、客运站等；另外，还有国家级重点文物保护的建筑物和构筑物，高度超过100m的建筑物。(2) 二二级级防雷的建筑物防雷的建筑物 此类建筑物指重要的或人员密集的大型建筑物。 如部、省级办公楼；省级会堂、博展、体育、交通、通讯、广播等建筑；以及大型商店

40、、影剧院等。另外，还有省级重点文物保护的建筑物和构筑物；19层及以上的住宅建筑和高度超过50m的其它民用建筑物；省级及以上大型计算中心和装有重要电子设备的建筑物。(3) 三级防雷的建筑物 当年预计雷击次数大于或等于0.05时，或通过调查确认需要防雷的建筑物；建筑群中最高或位于建筑群边缘高度超过20m的建筑物；高度为15m及以上的烟囱、水塔等孤立的建筑物或构筑物，在雷电活动较弱地区(年平均雷暴日不超过15)其高度可为20m及以上；历史上雷害事故严重地区或雷害事故较多地区的较重要建筑物。 2、 防雷措施防雷措施(1) 防直防直击击雷的措施雷的措施 安装独立避雷针（一级防雷建筑物）。 建筑物上安装避

41、雷针（一、二级防雷建筑物）。 建筑物上安装避雷带（三级防雷建筑物）。 避雷针、避雷带通称接闪器，安装在建筑物的顶端，以引导雷云与大地之间放电，使强大的雷电流通过引下线进入大地，从而保护建筑物免遭雷击。 (2) 防感防感应应雷的措施雷的措施 将金属屋面或钢筋混凝土屋面的钢筋用引下线与接地装置连接（一、二级防雷建筑物）。 将建筑物内的金属管道、钢窗等与接地装置连接（一、二级防雷建筑物）。这样做可以使残留在建筑物上的电荷顺利引入大地，消除建筑物内部出现的高电位。(3) 防雷防雷电电波侵入的措施波侵入的措施 在进户架空电力线路上或进户电缆首端安装阀型避雷器（一、二级防雷建筑物）。 在进户线上安装最简单

42、的避雷器，如羊角保护间隙。 避雷器的作用是将雷电流引入大地，保护建筑物。3、 防雷装置防雷装置 建筑物的防雷装置一般由接闪器、引下线、接地装置三个基本部分组成。（1）接）接闪闪器器 接闪器又称受雷装置，是接受雷电流的金属导体，其型式有避雷针、避雷带、避雷网三类。 避雷避雷针针 避雷针通常设在被保护的建筑物顶端的突出部位。有时也采用钢筋混凝土或钢架构成独立式避雷针。 避雷避雷带带 避雷带是一种接闪器，水平敷设在建筑物顶部突出部位，如屋脊、屋檐、女儿墙、山墙等位置，对建筑物易受雷击部位进行保护。 避雷带一般采用镀锌圆钢或扁钢制成，其尺寸不小于下列数值： 圆钢直径为8mm，扁钢截面积为50mm2，扁

43、钢厚度为4mm。 避雷带进行安装时，每隔1m用支架固定在墙上或现浇在混凝土的支座上。 避雷避雷网网 这是金属导体做成网式的一种接闪器。网格不应大于810m，使用的材料与避雷带相似，采用截面积不小于50mm2的圆钢和扁钢，交叉点必须进行焊接。避雷网宜采用暗装，其距屋面层的厚度一般不大于20mm。 通常最好采用明装避雷带与暗装避雷网相结合的方法，以减少接闪时在屋面层上击出的小洞。避雷网又可以看成是可靠性更高的多行交错的避雷带，既是接闪器，又是防感应雷害的装置。 （2）引下）引下线线 引下线是连接接闪器和接地装置的金属导线，它可以把接闪器上的雷电流引到接地装置上去。引下线可以用圆钢和扁钢制作，截面积

44、不小于48mm2。（3）接地）接地线与线与接地接地极极 接地极是指与大地作良好接触的导体。接地极分垂直接地极和水平接地极两种。垂直接地极常用长度为2.5m的角钢、圆钢或钢管制成，底部割成锥形，顶部深埋0.81m。 连接引下线和接地极的导体称为接地线。 图图10.19 单根避雷针的保护范围单根避雷针的保护范围 4 、建筑防雷平面图、建筑防雷平面图 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10.20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

45、的要求等。图图10.20 建筑防雷平面图建筑防雷平面图 Back施工施工现场现场供供电电形式形式施工施工现场现场供配供配电设计电设计施工施工现场临时现场临时用用电电的若干的若干规规定定本节主要内容本节主要内容10.6 建筑施工建筑施工现场现场的供配的供配电电 知识点：施工现场临时用电的基本知识，施工现场供配电的形式、配电线路的结构、电力供应以及有关施工现场临时用电的安全技术规范。 施工现场的电气系统应满足用电设备对供电可靠性、供电质量及供电安全的要求，结线方式应力求简单可靠，操作方便及安全。 一、施工一、施工现场现场的供的供电电形式形式施工现场供电的形式有多种，具体采用哪一种应根据项目的性质、

46、规模和供电要求确定。常见施工现场供电的形式有：1 1、独独立立变变配配电电所供所供电电对规模比较大的项目，如规划小区、新建学校、新建工厂等工程，可利用配套建设的变配电所供电。即先建设好变配电所，由其直接供电，这样可避免重复投资，造成浪费。永久性变配电所投入使用，从管理的角度上看比较规范，供电的安全性有了基本的保障。变配电所主要由高压配电屏（箱、柜、盘）、变压器和低压配电屏（箱、柜、盘）组成。 2 2、自、自备变压备变压器供器供电电 目前，城市中高压输电的电压一般为10kV，而通常用电设备的额定电压为220/380V。因此，对于建筑施工现场的临时用电，可利用附近的高压电网，增设变压器等配套设备供

47、电。变电所的结构形式一般可分为户内与户外变电所两种，为了节约投资，在计算负荷不是特别大的情况下，施工现场的临时用电均采用户外式变电所。户外变电所又采用杆上变电所居多。 户外式变电所的结构比较简单，主要由降压变压器、高压开关、低压开关、母线、避雷装置、测量仪表、继电保护等组成。 3 3、低、低压压220/380V220/380V供供电电 对于电气设备容量较小的建设项目，若附近有低压220/380V电源，在其余量允许的情况下，可到有关部门申请，采用附近低压220/380V直接供电。 4 4、借用、借用电电源源 若建设项目电气设备容量小，施工周期短，可采取就近借用电源的方法，解决施工现场的临时用电。

48、如借用就近原有变压器供电或借用附近单位电源供电，但需征得有关部门审核批准方可。 二、二、施工施工现场现场供配供配电设计电设计施工现场临时用电安全技术规范（JGJ 46-2005）规定，施工现场临时用电组织设计应包括： 现场勘测； 确定电源进线、变电所或配电室、配电装置、用电设备位置及线路走向； 进行负荷计算； 选择变压器； 设计配电系统（设计配电线路，选择导线或电缆；设计配电装置，选择电器；设计接地装置；绘制临时用电工程图纸，主要包括用电工程总平面图、配电装置布置图、配电系统接线图、接地装置设计图）； 设计防雷装置； 确定防护措施； 制定安全用电措施和电气防火措施等内容。 现场勘测的内容主要包

49、括该施工现场周围有无外电架空线路与外电埋地电缆，外电架空线路、埋地电缆与该施工现场的位置关系，提供给该施工现场的电源及位置，施工现场的平面布置以及连接该施工现场的道路、周边的建筑物等情况。 根据现场勘测的情况及施工现场的平面布置确定电源进线、变电所或配电室、配电装置、用电设备位置及线路走向。 建筑施工现场临时用电工程专用的电源中性点直接接地的220V380V三相四线制低压电力系统必须符合下列规定：采用三级配电系统；采用TN-S接零保护系统；采用二级漏电保护系统。 关于负荷计算、开关电器的选择、变压器的选择、导线或电缆的选择，可参阅本章第2、3节的内容。最后，绘制临时用电工程图纸，主要包括用电工

50、程总平面图、配电装置布置图、配电系统接线图、接地装置设计图。1 1、设计接地装置、设计接地装置 (1) 在施工现场专用变压器供电的TN-S接零保护系统中，电气设备的金属外壳必须与保护零线连接。保护零线应由工作接地线、配电室（总配电箱）电源侧零线或总漏电保护器电源侧零线处引出（图10-20）。 (2) 当施工现场与外电线路共用同一供电系统时，电气设备的接地、接零保护应与原系统保持一致，不得一部分设备做保护接零，另一部分设备做保护接地。 采用TN系统做保护接零时，工作零线（N线）必须通过总漏电保护器，保护零线（PE线）必须由电源进线零线重复接地处或总漏电保护器电源侧零线处引出形成局部TN-S接零保

51、护系统（图10-21）。 (3) PE线上严禁装设开关或熔断器，严禁通过工作电流，且严禁断线。 (4) TN系统中的保护零线除必须在配电室或总配电箱处做重复接地外，还必须在配电系统的中间处和末端处做重复接地。图图10-20 专用变压器供电时专用变压器供电时TN-S接零保护系统示意接零保护系统示意Back图图10-21 三相四线供电时局部三相四线供电时局部TN-S接零保护系统保护零线引出示意接零保护系统保护零线引出示意Back2、设计防雷装置设计防雷装置 (1) 在土壤电阻率低于200m区域的电杆可不另设防雷接地装置，但在配电室的架空进线或出线处应将绝缘子铁脚与配电室的接地装置相连接。 (2) 施工现场内的起重机、井字架、龙门架等机械设备，以及钢脚手架和正在施工的在建工程等的金属结构，当在相邻建筑物、构筑物等设施的防雷装置接闪器的保护范围以外时，应按规定安装防雷装置。 (