建筑设备第十三章

1、建筑设备建筑设备主讲：张鸿恺13 安全用电和建筑防雷安全用电和建筑防雷目录目录安全用电安全用电1建筑物防雷建筑物防雷213.1 安全用电安全用电1、安全电流、安全电流 安全电流，也就是人体触电后最大的摆脱电流。各国对安全电流，也就是人体触电后最大的摆脱电流。各国对于安全电流的规定并不完全一致。我国规定，于安全电流的规定并不完全一致。我国规定，30mA (50Hz交交流流)为安全电流值，但要求其触电时间不超过为安全电流值，但要求其触电时间不超过1秒。秒。2、安全电压、安全电压 安全电压，就是不致使人直接致死或致残的电压。安全安全电压，就是不致使人直接致死或致残的电压。安全电压与人体电阻是有关系的

2、。从触电安全角度考虑，人体电电压与人体电阻是有关系的。从触电安全角度考虑，人体电阻一般可取阻一般可取1700。由于安全电流为。由于安全电流为30mA，所以人体允许，所以人体允许13.1.1 安全电流和安全电压安全电流和安全电压持续接触的安全电压为：持续接触的安全电压为： U = 30mA1700 50V 所以一般称所以一般称50V为正常环境条件下允许持续接触的安全特为正常环境条件下允许持续接触的安全特低电压。我国规定的安全电压标准有：低电压。我国规定的安全电压标准有：42、36、24、12、6V。3、安全电压的条件、安全电压的条件 (1) 因人而异。手有老茧，身心健康，情绪乐观的人电阻因人而异

3、。手有老茧，身心健康，情绪乐观的人电阻大，较安全。皮肤细嫩，情绪悲观，疲劳过度的人电阻小，大，较安全。皮肤细嫩，情绪悲观，疲劳过度的人电阻小，较危险。较危险。 (2)与触电时间长短有关。触电时间越长，情绪紧张，发热与触电时间长短有关。触电时间越长，情绪紧张，发热出汗，人体电阻减小，危险大。若迅速脱离电源，则危险小。出汗，人体电阻减小，危险大。若迅速脱离电源，则危险小。13.1 安全用电安全用电 (3) 与皮肤接触的面积和压力大小有关。接触面积和压力与皮肤接触的面积和压力大小有关。接触面积和压力越大越危险。反之较安全。越大越危险。反之较安全。 (4) 与工作环境有关。低矮潮湿，仰卧操作，不易脱离

4、现与工作环境有关。低矮潮湿，仰卧操作，不易脱离现场的情况下触电危险大。场的情况下触电危险大。 13.1 安全用电安全用电 为了保护人身和设备的安全，电气设备应可靠接地。电为了保护人身和设备的安全，电气设备应可靠接地。电气设备的接地一般可分为工作性接地和保护性接地。保护性气设备的接地一般可分为工作性接地和保护性接地。保护性接地又可分为保护接地和保护接零两种形式。接地又可分为保护接地和保护接零两种形式。 工作接地：为保证电力系统安全运行，将电力系统的中工作接地：为保证电力系统安全运行，将电力系统的中性点接地（如将变压器中性点性点接地（如将变压器中性点N接地）叫工作接地。接地）叫工作接地。 保护性接

5、地：分保护接地和保护接零两种。保护接地是保护性接地：分保护接地和保护接零两种。保护接地是将大型用电设备、电动机等的金属外壳通过导体与埋入地下将大型用电设备、电动机等的金属外壳通过导体与埋入地下的金属接地体相连接的方法。保护接零（也叫的金属接地体相连接的方法。保护接零（也叫TN系统）是将系统）是将用电设备的金属外壳与保护线（也叫保护零线）用电设备的金属外壳与保护线（也叫保护零线）PE可靠连接。可靠连接。 13.1 安全用电安全用电13.1.2 电气设备的接地电气设备的接地 低压配电系统接地的形式根据电源端与地的关系、电气低压配电系统接地的形式根据电源端与地的关系、电气装置的外露可导电部分与地的关

6、系分为装置的外露可导电部分与地的关系分为TN、TT、IT系统，系统，其中其中TN系统又分为系统又分为TN-S、TN-C、TN-C-S系统。系统。 以拉丁文字作代号形式的意义为：以拉丁文字作代号形式的意义为： 第一个字母表示电源与地的关系。第一个字母表示电源与地的关系。T表示电源有一点直接表示电源有一点直接接地；接地；I表示电源端所有带电部分不接地或有一点通过阻抗接表示电源端所有带电部分不接地或有一点通过阻抗接地。地。 第二个字母表示电气装置的外露可导电部分与地的关系。第二个字母表示电气装置的外露可导电部分与地的关系。N表示电气装置的外露可导电部分与电源端有直接电气连接；表示电气装置的外露可导电

7、部分与电源端有直接电气连接；T表示电气装置的外露可导电部分直接接地，此接地点在电气表示电气装置的外露可导电部分直接接地，此接地点在电气上独立于电源端的接地点。上独立于电源端的接地点。13.1 安全用电安全用电1、TN系统系统 电力系统有一点直接接地（中性线电力系统有一点直接接地（中性线N接地），用电设备的接地），用电设备的外露可导电部分通过保护线与接地点连接。按照中性线与保外露可导电部分通过保护线与接地点连接。按照中性线与保护线组合情况，又可分为三种型式：护线组合情况，又可分为三种型式： 按中性线与保护线的组合情况，按中性线与保护线的组合情况，TN系统有以下三种形式：系统有以下三种形式： TN

8、-S系统（见图系统（见图13-1） 整个系统的中性线和保护线整个系统的中性线和保护线是分开的。是分开的。 TN-C系统（见图系统（见图13-2） 整个系统的中性线和保护线整个系统的中性线和保护线是合一的。是合一的。 TN-C-S系统（见图系统（见图13-3） 系统中有一部分中性线和系统中有一部分中性线和保护线是合一的。保护线是合一的。13.1 安全用电安全用电2、TT系统系统 TT系统有一个直接接地点，电气设施的外露可导电部分系统有一个直接接地点，电气设施的外露可导电部分接至电气上与电力系统的接地点无关的接地极（见图接至电气上与电力系统的接地点无关的接地极（见图13-4）。）。3、IT系统系统

9、 IT系统的带电部分与大地间不直接连接，而电气设施的系统的带电部分与大地间不直接连接，而电气设施的外露可导电部分则是接地的（见图外露可导电部分则是接地的（见图13-5）。）。 在在IT系统中的任何带电部分严禁直接接地。系统中的任何带电部分严禁直接接地。IT系统中的系统中的电源系统对地应保持良好的绝缘状态。在正常情况下，从各电源系统对地应保持良好的绝缘状态。在正常情况下，从各项测得的对地短路电流值均不得超过项测得的对地短路电流值均不得超过70mA(交流有效值交流有效值)。所。所有设备的外露可导电部分均应通过导线与接地线连接。有设备的外露可导电部分均应通过导线与接地线连接。 13.1 安全用电安全

10、用电 IT系统必须装设绝缘监视及接地故障报警或显示装置。系统必须装设绝缘监视及接地故障报警或显示装置。在无特殊要求的情况下，在无特殊要求的情况下，IT系统不宜引出中性线。系统不宜引出中性线。 必须注意，不允许在同一系统中采用不同的接地保护型必须注意，不允许在同一系统中采用不同的接地保护型式。应根据系统安全保护所具备的条件并结合工程的实际情式。应根据系统安全保护所具备的条件并结合工程的实际情况，确定其中一种。如在同一低压配电系统中，不能既采用况，确定其中一种。如在同一低压配电系统中，不能既采用TN系统又采用系统又采用TT系统，只能全部采用其中的一种系统。系统，只能全部采用其中的一种系统。 4、重

11、复接地、重复接地 采用保护接零时，除系统的中性点工作接地外，将零线采用保护接零时，除系统的中性点工作接地外，将零线上的一点或多点与地再作金属连接，称为重复接地，如图上的一点或多点与地再作金属连接，称为重复接地，如图13-6所示。所示。 13.1 安全用电安全用电 如果不采取重复接地，一旦出现零线折断的情况，那么，如果不采取重复接地，一旦出现零线折断的情况，那么，接在折断处后面的用电设备相线碰壳时，保护电器就不会动接在折断处后面的用电设备相线碰壳时，保护电器就不会动作，该设备以及后面的所有接零设备外壳，都存在接近于相作，该设备以及后面的所有接零设备外壳，都存在接近于相电压的对地电压，相当于设备既

12、没有接地又没有接零。电压的对地电压，相当于设备既没有接地又没有接零。 若在用户集中的地方采取重要接地，即使零线偶尔折断，若在用户集中的地方采取重要接地，即使零线偶尔折断，带电的外壳也可以通过重复接地装置与系统中性点构成回路，带电的外壳也可以通过重复接地装置与系统中性点构成回路，产生接地短路电流，保护电器动作。如果用电设备较大，保产生接地短路电流，保护电器动作。如果用电设备较大，保护电器因整定电流大于接地短路电流而不动作，也可以减轻护电器因整定电流大于接地短路电流而不动作，也可以减轻事故的危害。在事故的危害。在R0与与Rd相等的情况下，外壳对地电压只有相相等的情况下，外壳对地电压只有相电压的电压

13、的1/2。当然，这个电压对人还是危险的，因此零线折断。当然，这个电压对人还是危险的，因此零线折断的故障应尽量避免。的故障应尽量避免。 13.1 安全用电安全用电5、等电位连接、等电位连接 我们常做的安全接地其实就是等电位连接，它以地电位作我们常做的安全接地其实就是等电位连接，它以地电位作为基准电位，由于它连接的范围大、线路距离长，减少故障接为基准电位，由于它连接的范围大、线路距离长，减少故障接触电压的效果并不好。在建筑物内用几根导线作等电位连接可触电压的效果并不好。在建筑物内用几根导线作等电位连接可大大减少接触电压，而被连接的金属管道，结构本身往往就是大大减少接触电压，而被连接的金属管道，结构

14、本身往往就是接地电阻小、寿命长的自然接地极，因此除有特殊要求外，做接地电阻小、寿命长的自然接地极，因此除有特殊要求外，做等电位连接后人工接地极没有多大意义。等电位连接后人工接地极没有多大意义。 民用建筑中需进行等电位连接的部位有：民用建筑中需进行等电位连接的部位有： (1) 电缆桥架、设施管道、金属门框架、金属地板、电梯轨电缆桥架、设施管道、金属门框架、金属地板、电梯轨道等大尺寸的内部导电物，其等电位连接应以最短路径连到最道等大尺寸的内部导电物，其等电位连接应以最短路径连到最13.1 安全用电安全用电近的等电位连接带。近的等电位连接带。 (2) 电力线、通信线和外来导电物均应在进入建筑物处做等

15、电力线、通信线和外来导电物均应在进入建筑物处做等电位连接。电位连接。 (3) 信息系统的所有外露导电物应建立一个等电位连接网，信息系统的所有外露导电物应建立一个等电位连接网，并与建筑物的共用接地系统等电位连接。并与建筑物的共用接地系统等电位连接。13.1 安全用电安全用电13.1 安全用电安全用电图图13-1 TN-S系统系统 Back13.1 安全用电安全用电图图13-2 TN-C系统系统 Back13.1 安全用电安全用电图图13-3 TN-C-S系统系统 Back13.1 安全用电安全用电图图13-4 TT系统系统 Back13.1 安全用电安全用电图图13-5 IT系统系统 Back1

16、3.1 安全用电安全用电图图13-6 重复接地的作用重复接地的作用 Back 雷电是一种常见的自然现象，雷击能使建筑物损坏、着雷电是一种常见的自然现象，雷击能使建筑物损坏、着火，能造成严重的人身安全事故，损坏电气设备，使电力系火，能造成严重的人身安全事故，损坏电气设备，使电力系统停电。因此，防雷是现代建筑物必须设置的安全保护措施。统停电。因此，防雷是现代建筑物必须设置的安全保护措施。 雷电按其造成危害的形式和作用一般可分为直接雷和感雷电按其造成危害的形式和作用一般可分为直接雷和感应雷两种，直接雷和感应雷都可转变成另外一种作用形式应雷两种，直接雷和感应雷都可转变成另外一种作用形式高电位侵入，即很

17、高的电压沿着供电线路和金属管道，高速高电位侵入，即很高的电压沿着供电线路和金属管道，高速涌人变电所、用电户等建筑内部，造成人员伤亡和设备损坏。涌人变电所、用电户等建筑内部，造成人员伤亡和设备损坏。13.2 建筑物防雷建筑物防雷 建筑物根据其重要性、使用性质、发生雷电事故的可能建筑物根据其重要性、使用性质、发生雷电事故的可能性和后果，按防雷要求分为三级。性和后果，按防雷要求分为三级。1、 一级防雷的建筑物一级防雷的建筑物 (1) 具有特别重要用途的建筑物。如国家级的会堂、办公建具有特别重要用途的建筑物。如国家级的会堂、办公建 筑、档案馆、大型博展建筑；特大型、大型铁路旅客站；国际筑、档案馆、大型

18、博展建筑；特大型、大型铁路旅客站；国际性的航空港、通讯枢纽、国宾馆、大则旅游建筑、国际港口客性的航空港、通讯枢纽、国宾馆、大则旅游建筑、国际港口客运站等。运站等。 (2) 国家级重点文物保护的建筑物和构筑物。国家级重点文物保护的建筑物和构筑物。 (3) 高度超过高度超过100m的建筑物。的建筑物。13.2 建筑物防雷建筑物防雷13.2.1 建筑物防雷分级建筑物防雷分级2、二级防雷建筑、二级防雷建筑 (1) 重要的或人员密集的大型建筑物。如部、省级办公楼；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、通信、广播等建筑；以及大型省级会堂、博展、体育、交通、通信、广播等

19、建筑；以及大型商店、影剧院等。商店、影剧院等。 (2) 省级重点文物保护的建筑物和构筑物。省级重点文物保护的建筑物和构筑物。 (3) 19层及以上的住宅建筑和高度超过层及以上的住宅建筑和高度超过50m的其他民用建筑的其他民用建筑物。物。 (4) 省级及以上大型计算中心和装有重要电子设备的建筑物。省级及以上大型计算中心和装有重要电子设备的建筑物。13.2 建筑物防雷建筑物防雷3、三级防雷的建筑物、三级防雷的建筑物 (1) 当年计算雷击次数大于或等于当年计算雷击次数大于或等于005时，或通过调查确时，或通过调查确认需要防雷的建筑物。认需要防雷的建筑物。 (2) 建筑群中最高或位于建筑群边缘高度超过

20、建筑群中最高或位于建筑群边缘高度超过20m的建筑物。的建筑物。 (3) 高度为高度为15m及以上的烟囱、水塔等孤立的建筑物或构筑及以上的烟囱、水塔等孤立的建筑物或构筑物。在雷电活动较弱地区物。在雷电活动较弱地区(年平均雷暴日不超过年平均雷暴日不超过15d)其高度可其高度可为为20m及以上。及以上。 (4) 历史上雷害事故严重地区或雷害事故较多地区的较重要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。建筑物。13.2 建筑物防雷建筑物防雷 建筑物防雷装置一般由接闪器、引下线和接地装置三部建筑物防雷装置一般由接闪器、引下线和接地装置三部分组成。分组成。1、接闪器、接闪器 接闪器是接受雷电

21、流的金属导体，接闪器有避雷针、避接闪器是接受雷电流的金属导体，接闪器有避雷针、避雷网雷网(带带)、避雷线等。、避雷线等。(1) 避雷针避雷针 一般用镀锌圆钢一般用镀锌圆钢(针长针长12m，直径不小于，直径不小于16mm)或镀锌或镀锌钢管钢管(长长1-2m，内径不小于，内径不小于25mm)制成，可以安装在建筑物制成，可以安装在建筑物上、支柱或电杆上，下端经引下线与接地装置焊接连接。上、支柱或电杆上，下端经引下线与接地装置焊接连接。13.2 建筑物防雷建筑物防雷13.2.2 建筑物防雷系统组成建筑物防雷系统组成(2) 避雷网避雷网(带带) 一般采用截面一般采用截面48mm2、厚度不小于、厚度不小于

22、4mm的镀锌扁钢或直的镀锌扁钢或直径不小于径不小于8mm的圆钢制成。避雷带一般安装在建筑物顶部突的圆钢制成。避雷带一般安装在建筑物顶部突出的部位上，如屋脊、女儿墙等。避雷带一般采用出的部位上，如屋脊、女儿墙等。避雷带一般采用254的镀的镀锌扁钢相互焊接连成一片。避雷带可用镀锌扁钢引下到接地锌扁钢相互焊接连成一片。避雷带可用镀锌扁钢引下到接地装置，也可与建筑物柱子、剪力墙内的主钢筋焊连，形成一装置，也可与建筑物柱子、剪力墙内的主钢筋焊连，形成一个接地网，然后接到共用接地体上。个接地网，然后接到共用接地体上。(3) 避雷线避雷线 用于架空线路上的防雷，一般用于架空线路上的防雷，一般35kV以上的电

23、力架空线路，以上的电力架空线路，都必须在输电线的上方架设避雷线，避雷线一般采用截面不都必须在输电线的上方架设避雷线，避雷线一般采用截面不小于小于35mm2的镀锌钢绞线。的镀锌钢绞线。13.2 建筑物防雷建筑物防雷 2、引下线、引下线 引下线是把雷电流由接闪器引到接地装置的金属导体。引下线是把雷电流由接闪器引到接地装置的金属导体。在现代民用建筑中，一般利用建、构筑物的混凝土柱中的钢在现代民用建筑中，一般利用建、构筑物的混凝土柱中的钢筋或金属构件作为防雷引下线。引下线采用圆钢时直径不小筋或金属构件作为防雷引下线。引下线采用圆钢时直径不小于于8mm；采用扁钢时，截面不小于；采用扁钢时，截面不小于48

24、mm2，明敷时外表面需，明敷时外表面需镀锌，焊接处应涂防腐漆。引下线连接必须采用焊接连成电镀锌，焊接处应涂防腐漆。引下线连接必须采用焊接连成电气通路。气通路。3、接地装置、接地装置 接地装置是对埋设于地下的接地体和接地线的总称。通接地装置是对埋设于地下的接地体和接地线的总称。通常称之为接地极。其作用是把雷电流疏散到大地中去。常称之为接地极。其作用是把雷电流疏散到大地中去。接地接地 13.2 建筑物防雷建筑物防雷体有自然接地体和人工接地体。自然接地体可利用建筑物的体有自然接地体和人工接地体。自然接地体可利用建筑物的基础中的钢筋，人工接地体按埋设方式可分为垂直接地和水基础中的钢筋，人工接地体按埋设

25、方式可分为垂直接地和水平接地体，垂直接地体一般采用镀锌钢管、镀锌角钢，水平平接地体，垂直接地体一般采用镀锌钢管、镀锌角钢，水平接地体一般采用镀锌圆钢、扁钢等。设计时应优先考虑设置接地体一般采用镀锌圆钢、扁钢等。设计时应优先考虑设置自然接地体，当接地电阻不能满足要求时再加装人工接地体。自然接地体，当接地电阻不能满足要求时再加装人工接地体。13.2 建筑物防雷建筑物防雷1、一级防雷建筑物的保护措施、一级防雷建筑物的保护措施 (1) 防直击雷的接闪器应采用装设在屋角、屋脊、女儿墙防直击雷的接闪器应采用装设在屋角、屋脊、女儿墙或屋檐上的避雷带，并在屋面上装设不大于或屋檐上的避雷带，并在屋面上装设不大于

26、10m10m 的网的网格。格。 (2) 为了防止雷电波的侵入，进入建筑物的各种线路及金为了防止雷电波的侵入，进入建筑物的各种线路及金属管道宜采用全线埋地引入，并在入户端将电缆的金属外皮、属管道宜采用全线埋地引入，并在入户端将电缆的金属外皮、钢管及金属管道与接地装置连接。钢管及金属管道与接地装置连接。 (3) 对于高层建筑，应采取防侧击雷和等电位措施。对于高层建筑，应采取防侧击雷和等电位措施。13.2 建筑物防雷建筑物防雷13.2.3 各级防雷建筑物的保护措施各级防雷建筑物的保护措施2、二级防雷建筑物的保护措施、二级防雷建筑物的保护措施 (1) 防直击雷宜采用装设在屋角、屋脊、女儿墙或屋脊上防直

27、击雷宜采用装设在屋角、屋脊、女儿墙或屋脊上的环状避雷带，并在屋面上装设不大于的环状避雷带，并在屋面上装设不大于15m15m的网格。的网格。 (2) 为了防止雷电波的侵入，对全长低压线路采用埋地电为了防止雷电波的侵入，对全长低压线路采用埋地电缆或在架空金属线槽内的电缆引入，在入户端将电缆金属外缆或在架空金属线槽内的电缆引入，在入户端将电缆金属外皮、金属线槽接地，并与防雷接地装置相连。皮、金属线槽接地，并与防雷接地装置相连。 (3) 其他防雷措施与一级防雷措施相同。其他防雷措施与一级防雷措施相同。13.2 建筑物防雷建筑物防雷3、三级防雷建筑物的保护措施、三级防雷建筑物的保护措施 (1) 防直击雷

28、宜在建筑物屋角、屋檐、女儿墙或屋脊上装防直击雷宜在建筑物屋角、屋檐、女儿墙或屋脊上装设避雷带或避雷针，当采用避雷带保护时，应在屋面上装设设避雷带或避雷针，当采用避雷带保护时，应在屋面上装设不大于不大于20m20m的网格。对防直击雷装置引下线的要求，的网格。对防直击雷装置引下线的要求，与一级防雷建筑物的保护措施对防直击雷装置引下线的要求与一级防雷建筑物的保护措施对防直击雷装置引下线的要求相同。相同。 (2) 为了防止雷电波的侵入，应在进线端将电缆的金属外为了防止雷电波的侵入，应在进线端将电缆的金属外皮、钢管等与电气设备接地相连。若电缆转换为架空线，应皮、钢管等与电气设备接地相连。若电缆转换为架空线，应在转换处装设避雷器。在转换处装设避雷器。13.2 建筑物