第七章建筑防雷及接地系统

第七章建筑防雷及接地系统7.1雷电过电压7.2建筑物的防雷等级分类与防雷措施7.3防雷装置7.4过电压保护设备7.5低压配电系统接地方式7.6接地装置7.7接地要求和接地电阻7.8建筑物等电位联结7.9特殊场所的安全防护雷电的危害

直击雷—机械效应、热效应

感应雷—电磁感应、静电感应

雷电波侵入根据发生雷击事故的可能性和造成的后果，我国将建筑物防雷分为以下三类等级：

第一类防雷建筑

第二类防雷建筑第三类防雷建筑7.1雷电过电压

一、感应过电压1．静电感应2．电磁感应二、直击雷过电压三、雷电波的侵入地电位反击7.2建筑物的防雷等级分类与防雷措施

二、二类防雷1．分类（1）高度超过100m的建筑物。（2）国家级重点文物保护建筑物。（3）国家级的会堂、办公建筑物、档案馆、大型博展建筑物；特大型、大型铁路旅客站；国际性的航空港、通信枢纽；国宾馆、大型旅游建筑；国际港口客运站。（4）国家级计算中心、国家级通信枢纽等对国民经济有重要意义且装有大量电子设备的建筑物。（5）年预计雷击次数大于0.06次的部、省级办公建筑及其他重要或人员密集的公共建筑物。（6）年预计雷击次数大于0.3次的住宅、办公楼等一般民用建筑物。2．防雷措施（1）第二类防雷建筑物应采取防直击雷、防侧击和防雷电波侵入的措施。（2）防直击雷的措施应采用各种接闪装置。（3）当建筑物高度超过45m时，应采取防侧击措施。（4）防雷电波侵入的措施是接地三、三类防雷1．分类（1）省级重点文物保护建筑物及省级档案馆。（2）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）19层及以上的住宅建筑和高度超过50m的其他民用建筑物。（4）年预计雷击次数大于0.012次，且小于或等于0.06次的部、省级办公建筑及其他重要或人员密集的公共建筑物。（5）年预预计雷击次次数大于或或等于0.06次，，且小于或或等于0.3次的住住宅、办公公楼等一般般民用建筑筑物。（6）建筑筑群中最高高或位于建建筑群边缘缘高度超过过20m的的建筑物。。（7）通过过调查确认认当地遭受受过雷击灾灾害的类似似建筑物；；历史上雷雷害事故严严重地区或或雷害事故故较多地区区的较重要要建筑物。。（8）在在平均雷雷暴日大大于15d/a的地区区，高度度在15m及以以上的烟烟囱、水水塔等孤孤立的高高耸构筑筑物；在在平均雷雷暴日小小于或等等于15d/a的地区区，高度度在20m及以以上的烟烟囱、水水塔孤立立的高耸耸构筑物物。2．防雷雷措施（1）第第三类防防雷建筑筑物应采采取防直直击雷、、防雷电电波侵入入和防侧侧击的措措施。（2）防防直击雷雷的措施施应采用用各种接接闪装置置。（3）当当建筑物物高度超超过60m时，，应采取取防侧击击措施。。（4）防防雷电波波侵入的的措施是是接地直击雷—防雷装装置（接闪器器、引下下线、接接地网））感应雷—将建筑筑物的金金属屋顶顶、房屋屋中的大大型金属属物品全全部加以以良好的的接地处理。雷电波侵侵入—地下电缆缆等。侧击雷——门窗接地7.3防雷装置置一、接闪闪器防雷装置置由接闪闪器、引引下线和和接地装装置组成成。接闪器位位于防雷雷装置的的顶部，，其作用用是利用用其高出出被保护护物的突突出地位位把雷电电引向自自身，承承接直击击雷放电电。除避避雷针、、避雷线线、避雷雷网、避避雷带可可作为接接闪器外外，建筑筑物的金金属屋面面可用作作第一类类防雷建建筑物以以外的建建筑物的的接闪器器。接闪器所所用材料料应能满满足机械械强度、、耐腐蚀蚀和热稳稳定性。。接闪器由由拦截闪闪击的接接闪杆、、接闪带带、接闪闪线、接接闪网以以及金属属屋面、、金属构构件等组组成。1.规规格（1）独独立接闪闪杆。（2）架架空接闪闪线或架架空接闪闪网。（3）直直接装设设在建筑筑物上的的接闪杆杆、接闪闪带或接接闪网。。不得利用用安装在在接收无无线电视视广播天天线杆顶顶上的接接闪器保保护建筑筑物。针高1m：A＝1m2m：A＝2m3m：A＝1.5mB＝1.5m4m：A＝1mB＝1.5mC＝1.5m5m：A＝1.5mB＝1.5mC＝2m1．避雷针应县塔埃菲尔铁铁塔俄红场美国国会会大厦2.避雷线避雷带、、避雷网网二、引下下线三、接地地网7.4过电压保保护设备备一、避雷雷器1.碳碳化硅避避雷器碳化硅避避雷器由由叠装于于密封瓷瓷套内的的火花间间隙和碳碳化硅阀阀片组成成。火花花间隙的的主要作作用是平平时将阀阀片与带带电导体体隔离，，在过电电压时放放电和切切断电源源供给的的续流。。2.金属属氧化物避避雷器氧化锌避雷雷器是目前前国际最先先进的过电电压保护器器二、浪涌保保护器浪涌保护器器（SPD）是一种种为各种电电子设备、、仪器仪表表、通信线线路提供安安全防护的的电子装置置。当电气气回路或者者通信线路路中因为外外界的干扰扰突然产生生尖峰电流流或者电压压时，浪涌涌保护器能能在极短的的时间内导导通分流，，从而避免免浪涌对回回路中其他他设备的损损害。用于电涌保保护器的基基本元器件件有：放电电间隙、充充气放电管管、压敏电电阻、抑制制二极管和和扼流线圈圈等。3.防雷雷区的划分分防雷区保护LPZ0A本区内的各物体都可能遭到直接雷击和导走全部雷电流；本区内的电磁场强度没有衰减。LPZ0B本区内的各物体不可能遭到大于所选滚球半径对应的雷电流直接雷击，但本区内的电磁场强度没有衰减。LPZ1本区内的各物体不可能遭到直接雷击，流经各导体的雷电流比LPZ0B更小；本区内的电磁场强度可能衰减，这取决于屏蔽措施。LPZN+1当需要进一步减小流入的雷电流和电磁场强度时，应增设后续防雷区，并按照需要保护对象所要求的环境区选择后续防雷区的要求条件。（1）第I级电源防防雷器防止浪涌电电压直接从从LPZ0区传导进进入LPZ1区，将将数万至数数十万伏的的浪涌电压压限制到2500～～3000V。第I级电源源防雷器可可防范雷电电通流量大大于或等于于100kA（10/350μs）；；残压值不不大于2.5kV；；响应时间间小于或等等于100ns。（2）第II级电源源防雷器将通过第一一级防雷器器的残余浪浪涌电压的的值限制到到1500～2000V，对对LPZ1～LPZ2实施等等电位连接接。第II级电电源防雷器器采用C类类保护器进进行相-中中、相-地地以及中-地的全模模式保护，，雷电通流流容量大于于或等于40kA（（8/20μs）；；残压峰值值不大于1000V；响应时时间不大于于25ns。（3）第III级电电源防雷器器最终保护设设备的手段段，将残余余浪涌电压压的值降低低到1000V以内内，使浪涌涌的能量有有致损坏设设备。III级防防雷器是对对LEMP和通过第第II级防防雷器的残残余雷击能能量进行保保护（4）第IV级保护护第IV级保保护其雷电电通流容量量不应低于于5kA。。7.5低压配电系系统接地方方式一、低压配配电系统的的接地方式式第一个字母母——低压压系统的对对地关系；；T——一点点直接接地地；I——所所有带电部部分与地绝绝缘或一点经阻抗抗接地；第二个字母母——电气气装置的外外露导电部部分的对地地关系；T——外露露导电部分分对地直接接电气连接接，与低压系统统的任何接接地点无关关；N——外露露导电部分分与低压系系统的接地地点直接电气连连接(在交交流系统中中，接地点通常就是是中性点)，如果后后面还有字母时，字字母表示中中性线与保保护线的组合；S——中性性线和保护护线是分开开的；C——中性性线和保护护线是合一一的（PEN）线。。二、TN系系统1.TN——S系统即五线制系系统，三根根相线分别别是L1、、L2、L3，一根根零线N，，一根保护护线PE，，电力系统统中性点一一点接地，，用电设备备外露可导导电部分直直接接到PE线上。。TN-S系系统适用于于工业与民民用建筑等等低压供电电系统，是是目前我国国在低压系系统中普遍遍采取的接接地方式。。TN-S系系统中的PE线上在在正常工作作时无电流流，设备的的外露可导导电部分无无对地电压压，保证操操作人员的的人身安全全；在事故故发生时，，PE线中中有电流通通过，使保保护装置迅迅速动作，，切断故障障。一般规规定PE线线不允许断断线和进入入开关。N线（工作作零线）在在接有单相相负载时，，可能有不不平衡电流流。TN-S系系统适用于于工业与民民用建筑等等低压供电电系统，是是目前我国国在低压系系统中普遍遍采取的接接地方式。。2．TN-C系统即四线制系系统，三根根相线L1、L2、、L3，一一根中性线线与保护线线合并的PEN线，，用电设备备的外露可可导电部分分接到PEN线上。。在TN-C系统接线线中当存在在三相负荷荷不平衡和和有单相负负荷时，PEN线上上呈现不平平衡电流，，设备的外外露可导电电部分有对对地电压的的存在。由由于N线不不得断线，，故在进入入建筑物前前N或PE应加做重重复接地。。TN-C系系统适用于于三相负荷荷基本平衡衡的情况，，同时适用用于有单相相220V的便携式式、移动式式的用电设设备。3．TN-C-S系系统即四线半系系统，在TN-C系系统的末端端将PEN分开为PE线和N线，分开开后不允许许再合并。。在该系统的的前半部分分具有TN-C系统统的特点，，在系统的的后半部分分却具有TN-S系系统的特点点。目前在在一些民用用建筑中在在电源入户户后，将PEN线分分为N线和和PE线。。该系统适用用于工业企企业和一般般民用建筑筑。当负荷荷端装有漏漏电开关，，干线末端端装有接零零保护时，，也可用于于新建住宅宅小区。三、TT系统统在TT系统统中当电气气设备的金金属外壳带带电（相线线碰壳或漏漏电）时，，接地保护护可以减少少触电危险险，但低压压断路器不不一定跳闸闸，设备外外壳的对地地电压可能能超过安全全电压。当当漏电电流流较小时，，需加漏电电保护器。。在TT系统统中当电气气设备的金金属外壳带带电（相线线碰壳或漏漏电）时，，接地保护护可以减少少触电危险险，但低压压断路器不不一定跳闸闸，设备的的外壳对地地电压可能能超过安全全电压。当当漏电电流流较小时，，需加漏电电保护器。。接地装置置的接地电电阻应满足足单相接地地故障时，，在规定时时间内切断断供电线路路的要求，，或使接地地电压限制制在50V以下。TT是是适适用用于于供供给给小小负负荷荷的的接接地地系系统统。。四、IT系系统统IT即即电电力力系系统统不不接接地地或或经经过过高高阻阻抗抗接接地地，，三三线线制制系系统统。。三三根根相相线线L1、、L2、、L3，，用用电电设设备备的的外外露露部部分分采采用用各各自自的的PE线线接接地地。。在IT系系统统中中当当任任何何一一相相故故障障接接地地时时，，因因为为大大地地可可作作为为相相线线继继续续工工作作，，系系统统可可以以继继续续运运行行。。所所以以在在线线路路中中需需加加单单相相接接地地检检测测装装置置，，使使故故障障时时报报警警。。IT系系统统一一般般适适用用于于矿矿井井、、游游泳泳池池等等场场所所。。五、电涌涌保护方方式1.电电涌保护护型式低压供电电系统的的电涌保保护型式式主要有有单相、、三相电电涌保护护器，主主要用于于电网干干扰较严严重的场场所，能能有效地地抑制电电网中的的尖峰干干扰及感感应雷电电波，它它主要针针对TT和TN-S配配电系统统所要求求的相线线、零线线对地及及相线对对零线的的共模、、差模进进行全方方位保护护，用于于第一、、二级的的保护。。2.TN-C-S系系统该系统的的N线（（中线））、PE线（地地线）从从变压器器低压侧侧合为一一条PEN线线，此位位置只需需在相线线-PEN线之之间加装装电涌保保护器，，在进入入建筑物物总配电电箱后，，PEN线分为为N线和和PE线线独立布布线，PEN线线接于建建筑物内内总等电电位接连连接地母母排以接接入大地地。3.TN-S系统该系统的的N线（（中线））、PE线（地地线）仅仅在变压压器低压压侧出线线端相连连并与地地连接，，在进入入建筑物物总配电电箱前，，N线和和PE线线就独立立布线，，相线与与PE线线之间都都要加装装电涌保保护器。。4.TT系统统该系统的的N线（（中线））仅在变变压器的的中性点点接地，，N线和和PE线线严格分分开布线线。因此此需在相相线与N线之间间加装电电涌保护护器，N线与PE线加加装间隙隙电涌保保护器。。5.IT系统统该系统变变压器中中性点不不接地，，线路中中有中线线N线.7.6接地装置置一、接地地种类1.工工作接地地在TN-C系统统和TN-C-S系统统中，为为了电路路或设备备达到运运行的要要求的接接地（如如变压器器中性点点接地））。该接接地成为为工作接接地或配配电系统统接地。。在电子电电路中工工作接地地是为电电路正常常工作而而提供的的一个基基准电位位。该基基准电位位可以设设为电路路系统中中的某一一点、某某一段或或某一块块等。比比如直流流地、交交流地、、数字地地、模拟拟地、信信号地、、功率地地、电源源地等。。2.保保护接地地为了防防止电气气设备的的绝缘损损坏，其其金属外外壳对地地电压必必须限制制在安全全电压内内，避免免造成人人身电击击事故，，将电气气设备的的外露可可被人接接触的部部分接地地。3.防防雷接地地为了防止止雷电过过电压对对人身或或设备产产生危害害，而设设置的过过电压保保护设备备的接地地。如避避雷针、、避雷器器等。4.防防静电接接地为了消除除静电对对人身和和设备产产生危害害而进行行的接地地，如将将某些液液体或气气体的金金属输送送管道或或车辆的的接地，，计算机机机房接接地等。。5.屏屏蔽接地地（1）电电路的屏屏蔽罩接接地（2）电电缆的屏屏蔽层接接地（3）系系统的屏屏蔽体接接地二、接地方式式1.单单点接地地2.多多点接地地3.混混合接地地4.浮浮地三、接地地装置1.接接地体又称接地地极，指指埋入地地下直接接与土壤壤接触的的金属导导体和金金属导体体组，是是接地电电流流向向土壤的的散流件件。2.接接地线钢接地体体和接地地线的最最小规格格种类、规格及单位地上地下室内室外交流电流回路直流电流回路圆钢直径（mm）6

8

10

12

扁钢截面（m㎡）厚度（mm）603

1004

1004

1006

角钢厚度（mm）22.546钢管管壁厚度（mm）2.52.53.54.53.接接地体总总体布置置设计（1）垂垂直方式式（2）水平方方式5.人工接地地体6.自自然基础础接地体体（1）利利用无防防水底板板钢筋或或深基础础做接地地体。利利用无防防水底板板钢筋或或深基础础做接地地体。（2）利利用柱形形桩基及及平台钢钢筋做好好接地体体。7.7接接地地要求求和接地电电阻一、接接地要要求1.TN系统统在TN系统统中，，配电电变压压器中中性点点应直直接接接地。。所有有电气气设备备的外外露可可导电电部分分应采采用保保护导导体（（PE）或或保护护接地地中性性导体体（PEN）与与配电电变压压器中中性点点相连连接。。2.TN-C-S系统统采用TN-C-S系系统时时，当当保护护导体体与中中性导导体从从某点点分开开后不不应再再合并并，且且中性性导体体不应应再接接地。。3.TT系统统在TT系统统中，，配电电变压压器中中性点点应直直接接接地。。电气气设备备外露露可导导电部部分所所连接接的接接地极极不应应与配配电变变压器器中性性点的的接地地极相相连接接。TT系系统中中，所所有电电气设设备外外露可可导电电部分分宜采采用保保护导导体与与共用用的接接地网网或保保护接接地母母线、、总接接地端端子相相连。。4.IT系统统所有带带电部部分应应对地地绝缘缘或配配电变变压器器中性性点应应通过过足够够大的的阻抗抗接地地。电电气设设备外外露可可导电电部分分可单单独接接地或或成组组地接接地。。电气设设备的的外露露可导导电部部分应应通过过保护护导体体或保保护接接地母母线、、总接接地端端子与与接地地极连连接。。IT系系统必必须装装设绝绝缘监监视及及接地地故障障报警警或显显示装装置。。在无特特殊要要求的的情况况下，，IT系统统不宜宜引出出中性性导体体。IT系系统中中包括括中性性导体体在内内的任任何带带电部部分严严禁直直接接接地。。IT系统统中的的电源源系统统对地地应保保持良良好的的绝缘缘状态态。二、保保护接接地范范围1.接接地地（1））电机机、电电器、、手持持式及及移动动式电电器；；（2））配电电设备备、配配电屏屏与控控制屏屏的框框架；；（3））室内内、外外配电电装置置的金金属构构架、、钢筋筋混凝凝土构构架钢钢筋及及靠近近带电电部分分金属属围栏栏等；；（4））电缆缆的金金属外外皮和和电力力电缆缆的金金属保保护导导管、、接线线盒及及终端端盒；；（5））建筑筑电气气设备备的基基础金金属构构架；；（6））Ⅰ类类照明明灯具具的金金属外外壳。。2.不不接接地（1））干燥燥场所所的交交流额额定电电压50V及以以下和和直流流额定定电压压110V及以以下的的电气气装置置；（2））安装装在配配电屏屏、控控制屏屏已接接地的的金属属框架架上的的电气气测量量仪表表、继继电器器和其其他低低压电电器；；安装装在已已接地地的金金属框框架上上的设设备；；（3））当发发生绝绝缘损损坏时时不会会引起起危及及人身身安全全的绝绝缘子子底座座。3.严严禁禁接地地（1））采用用设置置绝缘缘场所所保护护方式式的所所有电电气设设备外外露可可导电电部分分及外外界可可导电电部分分；（2））采用用不接接地的的局部部等电电位联联结保保护方方式的的所有有电气气设备备外露露可导导电部部分及及外界界可导导电部部分；；（3）采用用电气隔离离保护方式式的电气设设备外露可可导电部分分及外界可可导电部分分；（4）在采采用双重绝绝缘及加强强绝缘保护护方式中的的绝缘外护护物里面的的可导电部部分。1.交流流电气装置置接地电阻阻（1）当配电变压压器高压侧侧工作于小小电阻接地地系统R——考虑虑到季节变变化的最大大接地电阻阻I——计算算用的流经经接地装置置的入地短短路电流，A。不得大于5Ω。（2）当配配电变压器器高压侧工工作于不接接地系统1)高高压与低压压电气装置置共用的接接地网的接接地电阻不应大于4Ω。2)仅用用于高压电电气装置的的接地网Ｒ——考虑到到季节变化化的最大接接地电阻，，Ω；Ｉ——计算用用的接地故故障电流，，A。不不宜大于10Ω。3)消弧弧线圈接地地系统中①对于装有有消弧线圈圈的发电厂厂、变电所所电气装置置的接地装装置，计算算电流等于于接在同一一接地装置置中同一系系统各消弧弧线圈额定定电流总和和的1.25倍。②对于不装装消弧线圈圈的发电厂厂、变电所所电气装置置的接地装装置，计算算电流等于于系统中断断开最大一一台消弧线线圈或系统统中最长线线路被切除除时的最大大可能残余余电流值。。4)在在高土壤壤电阻率地地区的接地地电阻不应应大于30Ω。2.配电电变压器接接地电阻低压系统中中，配电变变压器中性性点的接地地电阻不宜宜超过4ΩΩ。高土壤壤电阻率地地区，当达达到上述接接地电阻值值困难时，，可采用网网格式接地地网。3.配电电电气装置的的接地电阻阻（1）与系系统电源共共用的接地地装置1)配电电变压器安安装在建筑筑物外时式中R——考虑到到季节变化化接地装置置最大接地电阻，ΩΩ；I———计计算算用用的的单单相相接接地地故故障障电电流流；；消消弧弧线圈圈接接地地系系统统为为故故障障点点残残余余电电流流。。但但不不应应大大于于4ΩΩ。。2））配配电电变变压压器器安安装装在在由由其其供供电电的的建建筑筑物物内内时时，，不不宜宜大大于于4ΩΩ。。（2））非非共共用用的的接接地地装装置置，，应应符符合合上上式式的的要要求求，，但但不不宜宜大大于于10ΩΩ。。4.电电气气设设备备接接地地电电阻阻（1））保保护护配配电电变变压压器器的的避避雷雷器器，，应应与与变变压压器器保保护护接接地地共共用用接接地地网网。。（2））保保护护配配电电柱柱上上的的断断路路器器、、负负荷荷开开关关和和电电容容器器组组等等的的避避雷雷器器，，其其接接地地导导体体应应与与设设备备外外壳壳相相连连，，接接地地电电阻阻不不应应大大于于10ΩΩ。。5.TT系系统统接接地地电电阻阻系统统接接地地点点和和电电气气装装置置外外露露导导电电部部分分已已进进行行总总等等电电位位联联结结时时，，电电气气装装置置外外露露导导电电部部分分不不另另设设接接地地装装置置。。否否则则，，电电气气装装置置外外露露导导电电部部分分应应设设保保护护接接地地的的接接地地装装置置式中中R———考考虑虑到到季季节节变变化化时时接接地地装装置置的的最最大大接接地地电电阻阻，，ΩΩ；；————保保证证保保护护电电器器切切断断故故障障回回路路的的动动作作电电流流，，A。。6.IT系系统接地电阻阻各电气装置外外露导电部分分保护接地的的接地装置可可共用同一接接地装置，亦亦可个别地或或成组地用单单独的接地装装置接地。每每个接地装置置的接地电阻阻式中R——考虑到季季节变化外露露导电部分的接地装置最最大接地电阻阻——相线和外外露导电部分分间第一次短路故障的故故障电流，A。7.共用接接地网电阻建筑物的各电电气系统的接接地宜用同一一接地网。接接地网的接地地电阻，应符符合其中最小小值的要求。。7.8建筑物等电位位联结在建筑电气工工程中，常见见的等电位联联结措施有三三种，即总等等电位联结，，辅助等电位位联结和局部部等电位联结结，其中局部部等电位联结结是辅助等电电位联结的一一种扩展。一、等电位联联结等电位联结是是将建筑物中中各电气装置置和其它装置置外露的金属属及可导电部部分与人工或或自然接地体体用导体连接接起来，以达达到减少电位位差的目的称称为等电位联联结。1.总等电电位联结（MEB）建筑物电气装装置采用接地地故障保护时时，建筑物内内电气装置应应采用总等电电位联结。对对下列导电部部分应采用总总等电位连接接线互相可靠靠连接，并在在进入建筑物物处接向总等等电位联结端端子板。（（1）PE(PEN)干线线；（（2）电电气