高层建筑电气设计基础第11-12章_建筑物防雷与接地保护

1、高层建筑电气设计高层建筑电气设计建筑物的安全及防护建筑物的安全及防护n防雷防雷n接地接地n等电位联结等电位联结n漏电保护漏电保护n电磁兼容电磁兼容本章学习内容本章学习内容 雷电的形成过程可分为雷电的形成过程可分为气流上升气流上升、电荷分离电荷分离和和放电放电三个阶三个阶段。在雷雨季节，段。在雷雨季节，地面上的水分受热变成蒸汽上升地面上的水分受热变成蒸汽上升，与冷空，与冷空气相遇之后凝成水滴，形成积云。气相遇之后凝成水滴，形成积云。云中水滴受强气流摩擦产云中水滴受强气流摩擦产生电荷，生电荷，小水滴容易被气流带走，形成带负电的云；较大水小水滴容易被气流带走，形成带负电的云；较大水滴形成带正电的云。

2、由于静电感应，滴形成带正电的云。由于静电感应，大地表面与云层之间、大地表面与云层之间、云层与云层之间会感应出异性电荷云层与云层之间会感应出异性电荷，当电场强度达到一定值，当电场强度达到一定值时，即时，即发生雷云与大地或雷云与雷云之间的放电。发生雷云与大地或雷云与雷云之间的放电。第一节防雷雷电是一种常见自然现象，能产生强烈的闪光、霹雳；雷电是一种常见自然现象，能产生强烈的闪光、霹雳；落到地面上，会击毁房屋、杀伤人畜，给人类带来极大危害。落到地面上，会击毁房屋、杀伤人畜，给人类带来极大危害。因此防雷是现代建筑物、电气设备和线路必须采用的重要安因此防雷是现代建筑物、电气设备和线路必须采用的重要安全保

3、护措施，防雷接地工程图是建筑电气工程图中不可缺少全保护措施，防雷接地工程图是建筑电气工程图中不可缺少的图纸。的图纸。一、雷电的形成及危害一、雷电的形成及危害1、 雷电的形成雷电的形成“水滴分裂理论水滴分裂理论”解解释释第一节防雷2、雷电的类型、雷电的类型u 直击雷（侧击雷直击雷（侧击雷) ) 雷云与大地之间直接通过建（构）筑物、电气设备或雷云与大地之间直接通过建（构）筑物、电气设备或树木等放电称为直击雷。往往会引起火灾或爆炸，造成建树木等放电称为直击雷。往往会引起火灾或爆炸，造成建筑物倒塌、设备毁坏及人身伤害等重大事故。筑物倒塌、设备毁坏及人身伤害等重大事故。直击雷的破坏最为严重！直击雷的破坏

4、最为严重！第一节防雷措施：措施：防止直击雷的措施主要采取避雷针、避雷带、避雷线、避防止直击雷的措施主要采取避雷针、避雷带、避雷线、避雷网作为接闪器，把雷电流接受下来，通过接地引下线和雷网作为接闪器，把雷电流接受下来，通过接地引下线和接地装置，将雷电流迅速而安全送到大地，保证建筑物、接地装置，将雷电流迅速而安全送到大地，保证建筑物、人身和电气设备的安全。人身和电气设备的安全。感应雷击是由感应雷击是由静电感应静电感应或或电磁感应电磁感应引起的。感应雷会引起的。感应雷会引起过电压，可能引起火花放电，造成火灾或爆炸，并危引起过电压，可能引起火花放电，造成火灾或爆炸，并危及人身安全。及人身安全。u 感应

5、雷感应雷二次雷二次雷措施：措施：将建筑物的金属屋顶、建筑物内的大型金属物品等，做将建筑物的金属屋顶、建筑物内的大型金属物品等，做良好的接地处理，使感应电荷能迅速流向大地，防止在良好的接地处理，使感应电荷能迅速流向大地，防止在缺口处形成高电压和放电火花。缺口处形成高电压和放电火花。第一节防雷据调查统计，供电系统中由于雷电波侵入而造成的雷害据调查统计，供电系统中由于雷电波侵入而造成的雷害事故，在整个雷害事故中占事故，在整个雷害事故中占5050-70-70。 u 雷电波侵入雷电波侵入雷电波的侵入主要是指直击雷或感应雷从输电线路、通讯光雷电波的侵入主要是指直击雷或感应雷从输电线路、通讯光缆、无线天线等

6、金属的引入线引入建筑物内，发生闪击和雷缆、无线天线等金属的引入线引入建筑物内，发生闪击和雷击事故。击事故。此外，由于直击雷在建筑物或建筑物附近入地，通过接地网此外，由于直击雷在建筑物或建筑物附近入地，通过接地网入地时，接地网上会有数十千伏到数百千伏的高电位，这些入地时，接地网上会有数十千伏到数百千伏的高电位，这些高电位可以通过系统中的零线、保护接地线或通讯系统的地高电位可以通过系统中的零线、保护接地线或通讯系统的地线，以波的形式传入室内，沿着导线的传播方向扩大范围。线，以波的形式传入室内，沿着导线的传播方向扩大范围。第一节防雷措施：措施：在输电线路等能够引起雷电波侵入的设备，在进入建筑物前在输

7、电线路等能够引起雷电波侵入的设备，在进入建筑物前装设避雷器保护装置装设避雷器保护装置(限制雷电过电压限制雷电过电压) 。球形雷的形成研究还没有完整的理论，通常认为它是一球形雷的形成研究还没有完整的理论，通常认为它是一个温度极高的特别明亮的眩目发光球体，直径为个温度极高的特别明亮的眩目发光球体，直径为101020 20 cmcm或更大。球形雷通常在电闪后发生，以每秒几米的速或更大。球形雷通常在电闪后发生，以每秒几米的速度在空气中漂行，它能从烟囱、门、窗或孔洞进入建筑度在空气中漂行，它能从烟囱、门、窗或孔洞进入建筑物内部造成破坏。物内部造成破坏。第一节防雷u 球形雷球形雷二、二、建筑物易受雷击的部

8、位建筑物易受雷击的部位建筑物建筑物易受雷击部位易受雷击部位与多种因素有关，特别是建筑物屋顶坡与多种因素有关，特别是建筑物屋顶坡度与度与雷击部位关系较大。雷击部位关系较大。第一节防雷 平屋面或坡度不大于平屋面或坡度不大于1/10的屋的屋面面檐角、女儿墙、屋檐，檐角、女儿墙、屋檐，如图（如图（a）、（）、（b）。）。 坡度大于坡度大于1/10且小于且小于1/2的屋的屋面面屋角、屋脊、檐角、屋屋角、屋脊、檐角、屋檐，如图（檐，如图（c）。）。 坡度不小于坡度不小于1/2的屋面的屋面屋角、屋角、屋脊、檐角，如图（屋脊、檐角，如图（d）。）。三、三、建筑物防雷装置的组成建筑物防雷装置的组成l接闪器接闪器

9、指直接接受雷击的避雷针、避雷带指直接接受雷击的避雷针、避雷带（线）、避雷网，以及用作接闪的（线）、避雷网，以及用作接闪的金属屋面和金属构件等。金属屋面和金属构件等。 l引下线引下线指连接接闪器和接地装置的金属导指连接接闪器和接地装置的金属导体。体。 l接地装置接地装置将引至的雷电流安全无害地释放到将引至的雷电流安全无害地释放到大地的部分。大地的部分。第一节防雷作用原理作用原理：将雷电引向自身并安全导入大地内，从而使被保：将雷电引向自身并安全导入大地内，从而使被保护的建筑物免遭雷击。护的建筑物免遭雷击。所有接闪器都必须经过接地引下线与接地装置相连接。所有接闪器都必须经过接地引下线与接地装置相连接

10、。 1 1、接闪器、接闪器第一节防雷种类种类安装部位安装部位材料规格材料规格备注备注避雷针避雷针屋面屋面烟囱、水塔烟囱、水塔针长针长1m以下：圆钢直径以下：圆钢直径12mm 钢管直径钢管直径20mm针长针长12m：圆钢直径：圆钢直径16mm 钢管直径钢管直径25mm 圆钢直径圆钢直径20mm 钢管直径钢管直径40mm避雷针的保护角：避雷针的保护角：平原地区：平原地区：45 山区：山区：37 避雷带避雷带避雷网避雷网屋面屋面圆钢直径圆钢直径8mm扁钢截面扁钢截面48mm2，厚度，厚度4mm避雷环避雷环 烟囱、水塔顶烟囱、水塔顶部部圆钢直径圆钢直径12mm扁钢截面扁钢截面100mm2，厚度，厚度4

11、mm接闪器的最小尺寸接闪器的最小尺寸 u 避雷针避雷针避雷针是安装在建筑物突出部位或独立装设的针形导体。避雷针是安装在建筑物突出部位或独立装设的针形导体。引雷针引雷针第一节防雷在一定高度的避雷针下面，有一个安全区域，在这个区域中的物在一定高度的避雷针下面，有一个安全区域，在这个区域中的物体基本上不致遭受雷击，故称为避雷针的保护范围。单支避雷针体基本上不致遭受雷击，故称为避雷针的保护范围。单支避雷针保护范围可以用保护范围可以用“滚球法滚球法”求得，其形状是一个对称的锥体。求得，其形状是一个对称的锥体。不同防雷类别的滚球半径不同防雷类别的滚球半径建筑物的防雷类别建筑物的防雷类别滚球半径滚球半径hr

12、（m）一类一类30二类二类45三类三类60（1） 当避雷针高度当避雷针高度h小于或等于滚球半径小于或等于滚球半径hr时时 距地面距地面hr处作一平行于地面的平行线。处作一平行于地面的平行线。 以避雷针针尖为圆心，以以避雷针针尖为圆心，以hr为半径，作弧线交平行线于为半径，作弧线交平行线于A、B两点。两点。 分别以分别以A、B为圆心，为圆心，hr为半径作弧线，该两条弧线上与避雷针尖为半径作弧线，该两条弧线上与避雷针尖相交，下与地面相切，再将此两条弧线以避雷针为轴旋转相交，下与地面相切，再将此两条弧线以避雷针为轴旋转180，形成，形成的圆弧曲面体空间就是避雷针的保护范围。的圆弧曲面体空间就是避雷针

13、的保护范围。第一节防雷第一节防雷 避雷针在避雷针在hx高度高度xx平面上的保护半径平面上的保护半径rx按下式确定：按下式确定：（2） 当避雷针高度当避雷针高度hhr时，在避雷针上取高度时，在避雷针上取高度hr的一点的一点代替单支避雷针的针尖作为圆心，其余同第（代替单支避雷针的针尖作为圆心，其余同第（1）条方法。计算中取条方法。计算中取h=hr，xrxrxr = h(2h -h)- h (2h -h )【例【例7.1】某厂有一座二类防雷建筑物，高某厂有一座二类防雷建筑物，高10 m，其屋顶最远一，其屋顶最远一角距离高角距离高47.5 m的烟囱为的烟囱为15 m远，烟囱上装有一根远，烟囱上装有一根

14、2.5 m高的高的避雷针。试用避雷针。试用“滚球法滚球法”验算此避雷针能否保护这座建筑物。验算此避雷针能否保护这座建筑物。第一节防雷【解】【解】已知滚球半径已知滚球半径hr=45 m（二类防雷建筑物），（二类防雷建筑物）， h=47.5+2.5=50 m，hx=10 m，因为，因为hhr，所以取，所以取h=hr，在在rx水平面上避雷针的保护半径为水平面上避雷针的保护半径为所以避雷针能保护该建筑物。所以避雷针能保护该建筑物。第一节防雷u 避雷带和避雷网避雷带和避雷网避雷网避雷网是纵横交错的避雷带叠加在一起，形成多个网孔，它是纵横交错的避雷带叠加在一起，形成多个网孔，它既是接既是接闪器，又是防感应

15、雷的装置，闪器，又是防感应雷的装置，因此是接近全部保护的因此是接近全部保护的方法，一般用于重要的建筑物。方法，一般用于重要的建筑物。 第一节防雷避雷带避雷带是指在平顶房子屋顶四周的女儿墙或坡屋顶的屋脊、是指在平顶房子屋顶四周的女儿墙或坡屋顶的屋脊、屋檐上装上金属带作为接闪器，并把它与大地良好连接。屋檐上装上金属带作为接闪器，并把它与大地良好连接。 避雷网也可做成笼式避雷网，简称为避雷网也可做成笼式避雷网，简称为避雷笼避雷笼。避雷笼是用来。避雷笼是用来笼罩整个建筑物的金属笼。根据电学中的法拉第笼的原理，笼罩整个建筑物的金属笼。根据电学中的法拉第笼的原理，对于雷电它起到均压和屏蔽的作用，对于雷电它

16、起到均压和屏蔽的作用，任凭接闪时笼网上出现任凭接闪时笼网上出现多高的电压，笼内空间的电场强度为零，多高的电压，笼内空间的电场强度为零，笼内各处电位相等，笼内各处电位相等，形成一个等电位体，因此笼内人身和设备都是安全的。形成一个等电位体，因此笼内人身和设备都是安全的。法拉第笼法拉第笼高层建筑防雷设计多采用避雷笼。避雷笼特点把整个建筑高层建筑防雷设计多采用避雷笼。避雷笼特点把整个建筑物梁、柱、板、基础等主要结构钢筋连成一体，因此是最物梁、柱、板、基础等主要结构钢筋连成一体，因此是最安全可靠的防雷措施。安全可靠的防雷措施。“鸟巢鸟巢”表面没有一般大型建筑表面没有一般大型建筑上的避雷针。它的钢结构通过

17、焊上的避雷针。它的钢结构通过焊接方式进行连接，遭到闪电袭击接方式进行连接，遭到闪电袭击时，钢结构就成为一个巨大的接时，钢结构就成为一个巨大的接收闪电装置。收闪电装置。“鸟巢鸟巢”内几乎所有的设备都与内几乎所有的设备都与避雷网做了可靠连接，雷电来临避雷网做了可靠连接，雷电来临的瞬间，能顺利将巨大电流导入的瞬间，能顺利将巨大电流导入地下，保证了场馆自身、仪器设地下，保证了场馆自身、仪器设备和人身安全。备和人身安全。第一节防雷它适于安装在建筑物的屋脊、屋檐它适于安装在建筑物的屋脊、屋檐( (坡屋顶坡屋顶) )或屋顶边缘及女或屋顶边缘及女儿墙儿墙( (平屋顶平屋顶) )等处，对等处，对建筑物易受雷击部

18、位进行重点保护。建筑物易受雷击部位进行重点保护。避雷带和避雷网避雷带和避雷网的安装可分为的安装可分为明装明装和和暗装暗装两种方式。两种方式。 明装明装第一节防雷 暗装暗装暗装避雷网是利用建筑物内的钢筋做避雷网，它较暗装避雷网是利用建筑物内的钢筋做避雷网，它较明装明装避雷网美观，尤其是在工业厂房和高层建筑中应用较多。避雷网美观，尤其是在工业厂房和高层建筑中应用较多。第一节防雷例如：建筑物全部为钢筋混凝土结构时，可将结例如：建筑物全部为钢筋混凝土结构时，可将结构圈梁钢筋与柱内充当引下线的钢筋进行连接构圈梁钢筋与柱内充当引下线的钢筋进行连接( (焊焊接接) )作为均压环。当建筑物为砖混结构但有钢筋混

19、作为均压环。当建筑物为砖混结构但有钢筋混凝土组合柱和圈梁时，均压环做法同钢筋混凝土凝土组合柱和圈梁时，均压环做法同钢筋混凝土结构。没有组合柱和圈梁的建筑物，应每结构。没有组合柱和圈梁的建筑物，应每3 3层在建层在建筑物外墙内敷设一圈筑物外墙内敷设一圈12mm12mm镀锌圆钢作为均压环，镀锌圆钢作为均压环，并与防雷装置的所有引下线连接，并与防雷装置的所有引下线连接， 2 2、引下线、引下线第一节防雷种类种类安装部位安装部位材料规格材料规格备注备注人工引下人工引下线线外墙外墙（经最短路（经最短路径接地）径接地）圆钢直径圆钢直径8mm；扁钢截面扁钢截面48mm2，厚度厚度4mm1多根引下线时，为便于

20、多根引下线时，为便于测量接地电阻，在各引下线测量接地电阻，在各引下线上距地上距地0.3m1.8m之间设置之间设置断接卡断接卡。2在易受机械损伤的地方在易受机械损伤的地方，地上约，地上约1.7m至地下至地下0.3m的的一段接地线暗敷或加镀锌角一段接地线暗敷或加镀锌角钢、改性塑料管或橡胶管保钢、改性塑料管或橡胶管保护。护。建筑物的建筑物的金属构件金属构件、金属烟、金属烟囱、金属囱、金属爬梯爬梯烟囱、水塔烟囱、水塔圆钢直径圆钢直径12mm；扁钢截面扁钢截面100mm2，厚度，厚度4mm引下线还可引下线还可利用混凝土内钢筋、钢柱等利用混凝土内钢筋、钢柱等作作自然引下线自然引下线。竖向钢筋可作为引下线，

21、竖向钢筋可作为引下线，横向钢筋若与引下线有可靠的连接（绑扎或焊接）时，可横向钢筋若与引下线有可靠的连接（绑扎或焊接）时，可作均压环。作均压环。 引下线的规格引下线的规格 u 断接卡断接卡设置断接卡的目的是为了便于运行、维护和设置断接卡的目的是为了便于运行、维护和检测接地电阻。检测接地电阻。当利用混凝土内钢筋、钢柱等自然引下线并同时采用基础当利用混凝土内钢筋、钢柱等自然引下线并同时采用基础接地体时，可不设断接卡。接地体时，可不设断接卡。第一节防雷利用钢筋作引下线时应在室内外适当地点设若干利用钢筋作引下线时应在室内外适当地点设若干连接板连接板，该连接板可供测量、接人工接地体和做等电位连接用。该连接

22、板可供测量、接人工接地体和做等电位连接用。当仅利用钢筋做引下线并采用埋于土壤中的人工接地体时，当仅利用钢筋做引下线并采用埋于土壤中的人工接地体时，应在每根引下线上距地面不低于应在每根引下线上距地面不低于0.3 m0.3 m处设接地体连接板。处设接地体连接板。u 连接板连接板自然接地体自然接地体即兼作接地用的直接与大地接触的各种金属构即兼作接地用的直接与大地接触的各种金属构件，如建筑物的钢结构、件，如建筑物的钢结构、行车钢轨、埋地的金属管道行车钢轨、埋地的金属管道( (可燃可燃液体和可燃气体管道除外液体和可燃气体管道除外) )等。等。 指埋入土壤中或混凝土基础中作散流用的金属导体。接地指埋入土壤

23、中或混凝土基础中作散流用的金属导体。接地体分体分人工接地体人工接地体和和自然接自然接地体地体两种。两种。人工接地体人工接地体即直接打入地下即直接打入地下专作接地用的经加工的各种型钢专作接地用的经加工的各种型钢或钢管等。按其敷设方式可分为垂直接地体和水平接地体。或钢管等。按其敷设方式可分为垂直接地体和水平接地体。3、接地装置、接地装置接地装置是接地体接地装置是接地体( (或称接地极或称接地极) )和接地线的合称，它的作用和接地线的合称，它的作用是把引下线引下的雷电流是把引下线引下的雷电流迅速流散到大地土壤中去。迅速流散到大地土壤中去。u 接地体接地体第一节防雷人工垂直接地体的长度宜为人工垂直接地

24、体的长度宜为2.5m2.5m。人工垂直接地体间的距离。人工垂直接地体间的距离及人工水平接地体间的距及人工水平接地体间的距离宜为离宜为5m5m，当受地方限制可适当减，当受地方限制可适当减小。人工接地体在土壤中的埋设深度不应小于小。人工接地体在土壤中的埋设深度不应小于0.50.50.80.8m m。 埋入土壤中的人工水平接地体宜采用扁钢或圆钢。埋入土壤中的人工水平接地体宜采用扁钢或圆钢。圆钢直径不应小于圆钢直径不应小于10mm10mm；扁钢截面积不应小于扁钢截面积不应小于100mm100mm2 2，其厚度不应小于，其厚度不应小于4mm4mm；角钢厚度不应小于角钢厚度不应小于4mm4mm；钢管壁厚不

25、应小于钢管壁厚不应小于3.5 mm3.5 mm。第一节防雷埋入土壤中的人工垂直接地体宜采用角钢、钢管或圆钢。埋入土壤中的人工垂直接地体宜采用角钢、钢管或圆钢。u 接地线接地线接地线接地线是从引下线断接卡或换线处至接地体的连接导体，是是从引下线断接卡或换线处至接地体的连接导体，是接地体与接地体之间的连接导体。接地线应与水平接地体的接地体与接地体之间的连接导体。接地线应与水平接地体的截面相同。截面相同。高层建筑中，常常利用柱子和基础内的钢筋作高层建筑中，常常利用柱子和基础内的钢筋作为引下线和接地体。为引下线和接地体。基础接地体基础接地体必须说明的是，不仅仅是防雷装置的接闪器需要接地，电必须说明的是

26、，不仅仅是防雷装置的接闪器需要接地，电气工程中的很多电气设备为了正常工作和安全运行，其中气工程中的很多电气设备为了正常工作和安全运行，其中性点或金属构架、外壳都必须接地，即必须配备相应的接性点或金属构架、外壳都必须接地，即必须配备相应的接地装置，这种接地装置的组成与防雷装置的是一样的。地装置，这种接地装置的组成与防雷装置的是一样的。第一节防雷四、避雷器四、避雷器第一节防雷与被保护设备并联安装，防止雷电波侵入建筑物室内、故障与被保护设备并联安装，防止雷电波侵入建筑物室内、故障或操作引起的过电压破坏的防雷器件。或操作引起的过电压破坏的防雷器件。避雷器主要由放电间隙、避雷器主要由放电间隙、可变电阻及

27、电磁吹弧元件可变电阻及电磁吹弧元件组成。当雷电流过来时，组成。当雷电流过来时，避雷器在导线与大地之间避雷器在导线与大地之间提供一低阻抗的导电通路，提供一低阻抗的导电通路，让雷电流导入大地，以减让雷电流导入大地，以减少过电压。少过电压。 第一节防雷最简单的防雷设备。保护间隙最简单的防雷设备。保护间隙一般用镀锌圆钢制成，由主间一般用镀锌圆钢制成，由主间隙和辅助间隙两部分组成。主隙和辅助间隙两部分组成。主间隙做成角形的，水平安装，间隙做成角形的，水平安装，以便灭弧。为了防止主间隙被以便灭弧。为了防止主间隙被外来的物体短路而引起误动作，外来的物体短路而引起误动作，在主间隙的下方串联有辅助间在主间隙的下

28、方串联有辅助间隙。因为保护间隙灭弧能力弱，隙。因为保护间隙灭弧能力弱，一般要求与自动重合闸装置配一般要求与自动重合闸装置配合使用，以提高供电的可靠性。合使用，以提高供电的可靠性。u 保护间隙保护间隙应用于应用于10kV10kV以以下配电网中下配电网中管式避雷器的基本元件是安装在产气管内的火花间隙，间隙由棒型管式避雷器的基本元件是安装在产气管内的火花间隙，间隙由棒型和环型电极构成。管式避雷器由灭弧管内间隙和外间隙组成。灭弧和环型电极构成。管式避雷器由灭弧管内间隙和外间隙组成。灭弧管一般用纤维胶木等能在高温下产生气体的材料制成。当雷电波过管一般用纤维胶木等能在高温下产生气体的材料制成。当雷电波过电

29、压来临时，管式避雷器的内、外间隙被击穿，雷电流通过接地线电压来临时，管式避雷器的内、外间隙被击穿，雷电流通过接地线泄入大地。接踵而来的工频电流产生强烈的电弧，电弧燃烧管壁并泄入大地。接踵而来的工频电流产生强烈的电弧，电弧燃烧管壁并产生大量气体从管口喷出，很快地吹灭电弧。同时外部间隙恢复绝产生大量气体从管口喷出，很快地吹灭电弧。同时外部间隙恢复绝缘，使灭弧管或避雷器与系统隔开，系统恢复正常运行。缘，使灭弧管或避雷器与系统隔开，系统恢复正常运行。第一节防雷u 管式避雷器管式避雷器排气式避雷器排气式避雷器应用于户外应用于户外第一节防雷因管式避雷器是靠工频电流产生气体而灭弧的，如果开断的因管式避雷器是

30、靠工频电流产生气体而灭弧的，如果开断的短路电流过大，产气过多超出灭弧管的机械强度时，会使其短路电流过大，产气过多超出灭弧管的机械强度时，会使其开裂或爆炸，因此管式避雷器通常用于户外。开裂或爆炸，因此管式避雷器通常用于户外。第一节防雷常用的阀型避雷器有碳化硅和氧化锌为主要常用的阀型避雷器有碳化硅和氧化锌为主要原料的两类。原料的两类。目前主要使用的是氧化锌压敏电阻制成的避目前主要使用的是氧化锌压敏电阻制成的避雷器。雷器。每一块压敏电阻从制成起就有开关电每一块压敏电阻从制成起就有开关电压（压敏电压），当加在压敏电阻上的电压压（压敏电压），当加在压敏电阻上的电压低于开关电压时，压敏电阻呈现高电阻值状低

31、于开关电压时，压敏电阻呈现高电阻值状态；当加在压敏电阻两端的电压高于开关电态；当加在压敏电阻两端的电压高于开关电压时，压敏电阻被击穿，呈现低电阻值。压时，压敏电阻被击穿，呈现低电阻值。当电力线路被雷击时，雷电波的高电压使压当电力线路被雷击时，雷电波的高电压使压敏电阻击穿，雷电流通过压敏电阻流入大地，敏电阻击穿，雷电流通过压敏电阻流入大地，使电力线路上的雷电压被遏制在安全范围内。使电力线路上的雷电压被遏制在安全范围内。当雷电流消失后，压敏电路恢复成高阻状态，当雷电流消失后，压敏电路恢复成高阻状态，电力线路恢复正常供电。电力线路恢复正常供电。 u 阀式避雷器阀式避雷器第一节防雷第一节防雷目前各国制

32、造的磁吹避雷器主要有以下两种：目前各国制造的磁吹避雷器主要有以下两种：FCDFCD型型-保护旋转电机保护旋转电机 电压一般电压一般2-15KV2-15KVFCZFCZ型型-保护变电站设备保护变电站设备 电压一般电压一般35-500KV35-500KV第一节防雷u 磁吹避雷器磁吹避雷器磁吹阀式避雷器的内部附有磁吹装置来加速火花间隙中磁吹阀式避雷器的内部附有磁吹装置来加速火花间隙中电弧的熄灭，专门用来保护重要的或绝缘较为薄弱的设电弧的熄灭，专门用来保护重要的或绝缘较为薄弱的设备，如高压电动机等。备，如高压电动机等。型号中字母的含义：型号中字母的含义：F阀式避雷器阀式避雷器S配（变）电作用配（变）电

33、作用 Z电站用电站用Y线路用线路用 D旋转电机用旋转电机用C具有磁吹放电间隙具有磁吹放电间隙 第一节防雷指省级的重点建筑、可能遭受雷击的建筑物。指省级的重点建筑、可能遭受雷击的建筑物。 五、五、建筑物防雷等级的划分建筑物防雷等级的划分1 1、按、按建筑物防雷设计规范建筑物防雷设计规范(GB 5005794)(GB 5005794)的规定，将建的规定，将建筑物防雷等级分为筑物防雷等级分为3 3类。类。u 第一类防雷建筑物第一类防雷建筑物指具指具有爆炸有爆炸物质或具有爆炸物质或具有爆炸危险危险环境环境的建筑的建筑物。物。u 第第二二类防雷建筑物类防雷建筑物 指国家级的重点建筑、特别重要指国家级的重

34、点建筑、特别重要的建筑的建筑物以及雷击次数较物以及雷击次数较多的建筑物。多的建筑物。 u 第第三三类防雷建筑物类防雷建筑物第一节防雷第一节防雷2 2、根据、根据民用建筑电气设计规范民用建筑电气设计规范（JGJ/T16-92JGJ/T16-92）规定）规定，将，将建筑物防雷等级分为三级。（该规范已修订为建筑物防雷等级分为三级。（该规范已修订为JGJ16-2008JGJ16-2008）该按级划分法与前述按类划分法是该按级划分法与前述按类划分法是统一统一的：的：一级一级第二类中的重要建筑物；第二类中的重要建筑物；二级二级第二类中的次要建筑物和第三类中的重要建筑物；第二类中的次要建筑物和第三类中的重要

35、建筑物；三级三级第三类中的次要建筑物；第三类中的次要建筑物；u一级防雷建筑物一级防雷建筑物（1）具有特别重要用途的建筑物，如）具有特别重要用途的建筑物，如国家级国家级的会的会堂、办公建筑、档案馆、大型博展建筑；特堂、办公建筑、档案馆、大型博展建筑；特大型、大型铁路旅客站；国际性的航空港、大型、大型铁路旅客站；国际性的航空港、通讯枢纽；国宾馆；大型旅游建筑、国际港通讯枢纽；国宾馆；大型旅游建筑、国际港口客运站等。口客运站等。（2）国家级重点国家级重点文物保护的建筑物或构筑物。文物保护的建筑物或构筑物。（3）高度超过高度超过100m的建筑物的建筑物。第一节防雷u 防直击雷的措施防直击雷的措施 1）

36、装设独立避雷针或架空避雷线（网），使被保护的建筑物的风）装设独立避雷针或架空避雷线（网），使被保护的建筑物的风帽、放散管等突出屋面的物体均处于接闪器的保护范围内。帽、放散管等突出屋面的物体均处于接闪器的保护范围内。 避雷网的网格尺寸不应大于避雷网的网格尺寸不应大于10m10m或或12m8m。 2）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）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。对用金属制成或有焊接、绑扎连接钢筋网处应至少设一根引下线。对用金属制成或有焊接、绑扎连接钢筋网的杆塔、支柱，宜利用其作为引下线。的杆塔、支柱，宜利用其作为引下线。 3）独

37、立避雷针独立避雷针和架空避雷线的支柱及其接地装置至被保护建筑物和架空避雷线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、电缆等及与其有联系的管道、电缆等金属物之间的距离不得小于金属物之间的距离不得小于3m。 4）架空避雷线至屋面和各种突出屋面的风帽、放散管等物体之间）架空避雷线至屋面和各种突出屋面的风帽、放散管等物体之间的距离不得小于的距离不得小于3m。 5）独立避雷针、架空避雷线或架空避雷网应有独立的接地装置，）独立避雷针、架空避雷线或架空避雷网应有独立的接地装置，每一引下线的冲击接地电阻不宜大于每一引下线的冲击接地电阻不宜大于10 。在土壤电阻率高的地区，在土壤电阻率高的地区，可适当

38、增大冲击接地电阻。可适当增大冲击接地电阻。第一节防雷第一节防雷u 防雷电感应的措施防雷电感应的措施 1）建筑物内的设备、管道、构架、电缆的金属外皮、钢屋架、）建筑物内的设备、管道、构架、电缆的金属外皮、钢屋架、钢窗等金属物均应接到防雷电感应的接地装置上。金属屋面周边钢窗等金属物均应接到防雷电感应的接地装置上。金属屋面周边每隔每隔18m以内应采用引下线接地一次。以内应采用引下线接地一次。 2）平行敷设的管道、构架、电缆的金属外皮等长金属物，其）平行敷设的管道、构架、电缆的金属外皮等长金属物，其净距小于净距小于100mm时应采用金属线跨接，跨接点的间距不应大于时应采用金属线跨接，跨接点的间距不应大

39、于30m；交叉净距小于；交叉净距小于100mm时，其交叉处应跨接。时，其交叉处应跨接。 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。置的连接不应少于两处。第一节防雷u 防止雷电波侵入的措施防止雷电波侵入的措施 1）低压线路宜全线采用电缆直接埋地敷设，在入户端应将）低压线路宜全线采用电缆直接埋地敷设，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。架空电缆的金属外皮、钢管接到防雷电感应的接地装置上

40、。架空线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，线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，其埋地长度不应小于其埋地长度不应小于15m。在电缆与架空线连接处，应装设避在电缆与架空线连接处，应装设避雷器，避雷器、电缆的金属外皮、钢管和绝缘子的铁脚、金雷器，避雷器、电缆的金属外皮、钢管和绝缘子的铁脚、金具等连在一起接地，冲击接地电阻不宜大于具等连在一起接地，冲击接地电阻不宜大于10 。 2）架空金属管道，在进出建筑物处，应与防雷电感应的接）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。距离建筑物地装置相连。距离建筑物100m内的管道，应每隔内的管道，应每隔25m

41、左右接左右接地一次，冲击接地电阻不宜大于地一次，冲击接地电阻不宜大于20 ，宜利用金属支架或钢筋，宜利用金属支架或钢筋混凝土支架的焊接、绑扎钢筋网作为引下线，其钢筋混凝土混凝土支架的焊接、绑扎钢筋网作为引下线，其钢筋混凝土基础宜作为接地装置。埋地或地沟内的金属管道，在进出建基础宜作为接地装置。埋地或地沟内的金属管道，在进出建筑物处应与防雷电感应的接地装置相连。筑物处应与防雷电感应的接地装置相连。u 当建筑物高于当建筑物高于30m30m时，应采取防侧击雷的措施时，应采取防侧击雷的措施 1 1）从）从30m30m起每间隔大于起每间隔大于6m6m（或每三层）沿建筑物四周（或每三层）沿建筑物四周设水平

42、避雷带并与引下线相连；设水平避雷带并与引下线相连； 2 2）30m30m及以上外墙上的栏杆、门窗等较大的金属物与及以上外墙上的栏杆、门窗等较大的金属物与防雷装置连接。防雷装置连接。 3 3）在电源引入的总配电箱处装设过电压保护器。在电源引入的总配电箱处装设过电压保护器。第一节防雷u二级防雷建筑物二级防雷建筑物（1）重要的或人员密集的建筑物，如）重要的或人员密集的建筑物，如省部级省部级的会堂、的会堂、办公建筑、博展、体育、交通、通讯、广播等建办公建筑、博展、体育、交通、通讯、广播等建筑，以及大型商店、影剧院等。筑，以及大型商店、影剧院等。（2）省级重点省级重点文物保护的建筑物或构筑物。文物保护的

43、建筑物或构筑物。（3）19层以上的住宅建筑和高度超过层以上的住宅建筑和高度超过50m的其他民用的其他民用建筑物。建筑物。（4）省级省级及以上大型计算中心和装有重要电子设备的及以上大型计算中心和装有重要电子设备的建筑物。建筑物。 第一节防雷第一节防雷u 防直击雷的措施防直击雷的措施 1）建筑物上的避雷针或避雷网（带）混合组成接闪器。）建筑物上的避雷针或避雷网（带）混合组成接闪器。 避雷网的网格尺寸不应大于避雷网的网格尺寸不应大于15m15m。 2）至少设两根引下线，在建筑物的四周均匀或对称布置，其间距至少设两根引下线，在建筑物的四周均匀或对称布置，其间距不应大于不应大于20m。 3）每一引下线的

44、冲击接地电阻不宜大于每一引下线的冲击接地电阻不宜大于10 。防直击雷接地可与防直击雷接地可与防雷电感应、电气设备等接地共用同一接地装置，也可与埋地金属管防雷电感应、电气设备等接地共用同一接地装置，也可与埋地金属管道相连。道相连。当不共用、不相连时，两者之间的距离不得小于当不共用、不相连时，两者之间的距离不得小于3m。在共在共用接地装置与埋地金属管道相连情况下，接地装置应围绕建筑物敷设用接地装置与埋地金属管道相连情况下，接地装置应围绕建筑物敷设成环形接地体。成环形接地体。 4）敷设在混凝土中作为防雷装置的钢筋或圆钢，当仅一根时，其）敷设在混凝土中作为防雷装置的钢筋或圆钢，当仅一根时，其直径不应小

45、于直径不应小于10mm。被利用作为防雷装置的混凝土构件内有箍筋连。被利用作为防雷装置的混凝土构件内有箍筋连接的钢筋，其截面积总和不应小于一根为接的钢筋，其截面积总和不应小于一根为10mm钢筋的截面积。钢筋的截面积。第一节防雷u 防雷电感应的措施防雷电感应的措施 1）建筑物内的设备、管道、构架等金属物就近接到防直击雷）建筑物内的设备、管道、构架等金属物就近接到防直击雷接地装置或电气设备的保护接地装置上。接地装置或电气设备的保护接地装置上。 2）防雷电感应的接地干线与接地装置的连接不应少于两处。防雷电感应的接地干线与接地装置的连接不应少于两处。 3）平行敷设的管道、构架、电缆的金属外皮等长金属物，

46、与）平行敷设的管道、构架、电缆的金属外皮等长金属物，与第一类防雷建筑物的防雷措施相同。第一类防雷建筑物的防雷措施相同。第一节防雷u 防止雷电波侵入的措施防止雷电波侵入的措施 1）低压线路宜全线采用电缆直接埋地敷设或敷设在架空金属）低压线路宜全线采用电缆直接埋地敷设或敷设在架空金属线槽内的电缆引入时，在入户端应将电缆的金属外皮、金属线槽线槽内的电缆引入时，在入户端应将电缆的金属外皮、金属线槽接地。架空线应使用一段金属铠装电缆或护套电缆穿钢管直接埋接地。架空线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，其埋地长度不应小于地引入，其埋地长度不应小于15m。在电缆与架空线连接处，应在电缆与架空

47、线连接处，应装设避雷器，避雷器、电缆的金属外皮、钢管和绝缘子的铁脚、装设避雷器，避雷器、电缆的金属外皮、钢管和绝缘子的铁脚、金具等连在一起接地，冲击接地电阻不宜大于金具等连在一起接地，冲击接地电阻不宜大于10 。 2）架空金属管道，在进出建筑物处，应就近与防雷的接地装）架空金属管道，在进出建筑物处，应就近与防雷的接地装置相连。当不连接时，架空管道应接地，距离建筑物置相连。当不连接时，架空管道应接地，距离建筑物25m接地一接地一次，冲击接地电阻不宜大于次，冲击接地电阻不宜大于10 。第一节防雷u 当建筑物高于当建筑物高于45m时，应采取防侧击雷的保护措施时，应采取防侧击雷的保护措施 1）利用钢柱

48、或柱子钢筋作为防雷装置引下线；）利用钢柱或柱子钢筋作为防雷装置引下线； 2）30m及以上外墙上的栏杆、门窗等较大的金属物与防雷及以上外墙上的栏杆、门窗等较大的金属物与防雷装置连接。装置连接。 3）竖直敷设的金属管道及金属物的顶端和底端与防雷装置）竖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。连接。u三级防雷建筑物三级防雷建筑物（1） 预计雷击次数大于或等于预计雷击次数大于或等于0.05次次/a，或通过调或通过调查确认需要防雷的查确认需要防雷的建筑物。建筑物。（2）建筑群中最高或位于建筑群边缘超过建筑群中最高或位于建筑群边缘超过20m的建的建筑物。筑物。（3）历史上雷害事故严重地区或雷害

49、事故较多地区）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。的较重要建筑物。第一节防雷第一节防雷u 防直击雷的措施防直击雷的措施 1）建筑物上的避雷针或避雷网（带）混合组成接闪器。）建筑物上的避雷针或避雷网（带）混合组成接闪器。 避雷网的网格尺寸不应大于避雷网的网格尺寸不应大于20m20m或或24m16m。 2）至少设两根引下线，至少设两根引下线，在建筑物的四周均匀或对称布置，其在建筑物的四周均匀或对称布置，其间距不应大于间距不应大于25m。 3）每一引下线的冲击接地电阻不宜大于每一引下线的冲击接地电阻不宜大于30 ，其接地装置与其接地装置与电气设备等接地共用，也可与埋地金属管道相连

50、。当不共用、不电气设备等接地共用，也可与埋地金属管道相连。当不共用、不相连时，相连时，两者之间的距离不得小于两者之间的距离不得小于2m。在共用接地装置与埋地在共用接地装置与埋地金属管道相连情况下，接地装置应围绕建筑物敷设成环形接地体。金属管道相连情况下，接地装置应围绕建筑物敷设成环形接地体。第一节防雷u 防止雷电波侵入的措施防止雷电波侵入的措施 低压线路宜全线采用电缆直接埋地敷设或敷设在架空金属线槽低压线路宜全线采用电缆直接埋地敷设或敷设在架空金属线槽内的电缆引入时，在入户端应将电缆的金属外皮、金属线槽接地。内的电缆引入时，在入户端应将电缆的金属外皮、金属线槽接地。在电缆与架空线连接处，应装设

51、避雷器，避雷器、电缆的金属外在电缆与架空线连接处，应装设避雷器，避雷器、电缆的金属外皮、钢管和绝缘子的铁脚、金具等连在一起接地，皮、钢管和绝缘子的铁脚、金具等连在一起接地，冲击接地电阻冲击接地电阻不宜大于不宜大于30 。u 当建筑物高于当建筑物高于60m时，应采取防侧击雷的保护措施时，应采取防侧击雷的保护措施 60m及以上外墙上的栏杆、门窗等较大的金属物与防雷装置及以上外墙上的栏杆、门窗等较大的金属物与防雷装置连接。连接。第二节接地一、一、 接地的类型接地的类型为了保证电气设备在正常的情况下可靠的工作。为了保证电气设备在正常的情况下可靠的工作。各种工作接地都有其各自的功能，如：变压器、发电机的

52、中性各种工作接地都有其各自的功能，如：变压器、发电机的中性点直接接地能在运行中维持三相系统中相线对地电压不变；又点直接接地能在运行中维持三相系统中相线对地电压不变；又如电压互感器一次线圈中性点接地是为了测量一次系统相对地如电压互感器一次线圈中性点接地是为了测量一次系统相对地的电压源，中性点经消弧线圈接地能防止系统出现过电压等。的电压源，中性点经消弧线圈接地能防止系统出现过电压等。u 工作接地工作接地u 保护接地保护接地将电气设备的金属外壳、配电装置的构架、线路的塔杆等将电气设备的金属外壳、配电装置的构架、线路的塔杆等正常情况下不带电，但可能因绝缘损坏而带电的所有部分正常情况下不带电，但可能因绝

53、缘损坏而带电的所有部分接地。因为这种接地的目的是保护人身安全，故称为保护接地。因为这种接地的目的是保护人身安全，故称为保护接地或安全接地。接地或安全接地。1 1、按功能分类、按功能分类第二节接地给防雷保护装置（避雷针、避雷线、避雷网）向大地泄放雷给防雷保护装置（避雷针、避雷线、避雷网）向大地泄放雷电流提供通道电流提供通道u 雷电保护接地雷电保护接地u 防静电接地防静电接地为了防止静电引起易燃易爆气体或液体发生火灾或爆炸，为了防止静电引起易燃易爆气体或液体发生火灾或爆炸，而对贮气体或液体管道、容器等设置的接地。而对贮气体或液体管道、容器等设置的接地。第二节接地按国际电工委员会按国际电工委员会(I

54、EC)的规定低压电网有五种接地方式。的规定低压电网有五种接地方式。第二节接地2 2、按接线方式分类、按接线方式分类n第一个字母表示电源中性点的对地关系：第一个字母表示电源中性点的对地关系： T中性点直接接地；中性点直接接地； I中性点与地绝缘，或经高阻抗接地。中性点与地绝缘，或经高阻抗接地。n第二个字母表示装置的外露可导电的部分对地关系；第二个字母表示装置的外露可导电的部分对地关系； T外露可导电部分对地直接电气连接；外露可导电部分对地直接电气连接； N外露可导电部分经过保护线与接地点相连。外露可导电部分经过保护线与接地点相连。n横线后面的字母横线后面的字母(S、C或或C-S)表示保护线与中性

55、线的结合情况。表示保护线与中性线的结合情况。 当设备带电部分与外壳相连时，短路电流经外壳和当设备带电部分与外壳相连时，短路电流经外壳和N线（或线（或PE线）线）而形成单相短路，显然该短路电流较大，可使保护线快速而可靠地而形成单相短路，显然该短路电流较大，可使保护线快速而可靠地动作，将故障部分与电源断开，消除触电危险。动作，将故障部分与电源断开，消除触电危险。 中性线中性线N和保护线和保护线PE完全分开的称为完全分开的称为TN-S系统系统（又称三相五线（又称三相五线制）；制）；N线与线与PE线前段共用、后段分开的称为线前段共用、后段分开的称为TN-C-S系统系统；N线与线与PE线完全共用的称为线

56、完全共用的称为TN-C系统系统。第二节接地u TN系统系统TT系统的使用能减少人体触电的危险，但是不够安全。为保障人系统的使用能减少人体触电的危险，但是不够安全。为保障人身安全，根据身安全，根据IEC标准应加装漏电保护器（漏电开关）。标准应加装漏电保护器（漏电开关）。TT系统的电源中性点直接接地，也引出系统的电源中性点直接接地，也引出N线，属三相四线制系统，线，属三相四线制系统，而设备的外露可导电部分则经各自的而设备的外露可导电部分则经各自的PE线分别接地。线分别接地。u TT系统系统第二节接地IT系统又称为三相三线制系统。当电气设备发生单相接地故障系统又称为三相三线制系统。当电气设备发生单相

57、接地故障时，接地电流将通过人体和电网、大地之间的电容构成回路。时，接地电流将通过人体和电网、大地之间的电容构成回路。一般情况下，此电流是不大的，但是，如果电网绝缘强度显著一般情况下，此电流是不大的，但是，如果电网绝缘强度显著下降，这个电流可能达到危险程度。下降，这个电流可能达到危险程度。 u IT系统系统第二节接地在同一个保护系统中，不允许一部分电气设备采用在同一个保护系统中，不允许一部分电气设备采用TN制，而另一制，而另一部分设备采用部分设备采用TT制。制。u 注意注意 第二节接地假如在假如在TN系统中，有个别位置系统中，有个别位置遥远的电动机为了节省遥远的电动机为了节省PEN线而线而采用直

58、接接地的措施（相当于采采用直接接地的措施（相当于采用用TT制）。制）。当采用直接接地的电动机一旦发当采用直接接地的电动机一旦发生绝缘损坏而漏电时，接地电流生绝缘损坏而漏电时，接地电流通过大地与变压器的接地极形成通过大地与变压器的接地极形成回路，使整个回路，使整个PEN线出现了约为线出现了约为U/2的危险电压。若人体接触到的危险电压。若人体接触到采用采用PEN线保护的带有线保护的带有U/2电压电压的用电设备外壳时，将会产生严的用电设备外壳时，将会产生严重后果。重后果。第二节接地二、二、PE/PENPE/PEN线的选择与敷设线的选择与敷设作为保护线，作为保护线，PE线和线和PEN线的截面积应满足：

59、线的截面积应满足：p 具有足够的机械强度；具有足够的机械强度；p 在接地故障电流通过时具有热稳定性；在接地故障电流通过时具有热稳定性；p 其阻抗保证在发生接地故障时不致产生过高的接触电压，其阻抗保证在发生接地故障时不致产生过高的接触电压，并满足接地故障时保护装置的灵敏性要求。并满足接地故障时保护装置的灵敏性要求。第二节接地第二节接地高层建筑的低压配电系统宜采用高层建筑的低压配电系统宜采用TN-S制的接地形式。制的接地形式。为了提高过电流保护装置接地故障保护的灵敏度，降低为了提高过电流保护装置接地故障保护的灵敏度，降低PE线上的接触电压，应尽量降低故障回路的阻抗。线上的接触电压，应尽量降低故障回

60、路的阻抗。为了尽量降低故障回路的阻抗，应尽量将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。线与相线靠近并同路敷设。五芯电缆五芯电缆视频接地装视频接地装置的安装置的安装第三节等电位联结电位差是造成人身电击、电气火灾、电气电位差是造成人身电击、电气火灾、电气/电子设备损伤的重电子设备损伤的重要原因。将电气装置各外露可导电部分、装置外导电部分及可要原因。将电气装置各外露可导电部分、装置外导电部分及可能带电金属体作电气连接，降低甚至消除电位差，保持人身、能带电金属体作电气连接，降低甚至消除电位差，保持人身、设备安全。设备安全。等电位联结技术是我国等电位联结技术是我国20世