建筑电气安全技术

第七章

建筑电气安全技术电气安全接地与防雷1、电流对人体的作用及其影响；2、电气装置的接地3、过电压与防雷7.1接地与接零一、基本概念1、接地:接地接地体接地线接地装置2、设备的对地电压、接触电压与跨步电压电流流散半径约为20m3、接地和接零形式工作接地保护接地重复接地接零二、安全电压、安全电流安全电流值30mA·s。安全电压值50VI：10mA有感觉15mA

麻>30mA

危险R：正常50-100KΩ

状态不佳800Ω-1KU：36V、24V、12V三、触电形式单相触电双线触电跨步电压触电7.2低压配电系统的保护

低压配电系统的保护有IT、TT、TN系统第一个字母表示电源中性点的对地关系

T—一点直接接地；

I—所有带电部分与地绝缘，或一点经阻抗接地。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，与电力系统的任何接地点无关；

N—外露可导电部分与电力系统的接地点直接连接。横线后面的字母(S、C或C-S)表示保护线与中性线的结合情况IT系统作法：供电系统中点不接地，设备外壳用足够粗导线与大地作可靠连结，工作原理漏电时R人∥R0R人>>R0I人很小适用范围：

U>1000VU<1000V中点不接地的三相电源系统

IT系统TT系统

作法：电源中点接地，设备外壳也接地工作原理漏电时，Rd小R人大R人∥Rd

人体安全缺点：自身安全，其它设备不安全漏电时IE=UP/（Rd+R0）=27.5A

中线对地电压V=IR0=110V

使非故障相的设备外壳带电注意：该系统中设备不许接零适用范围：系统中有大量单相设备，而线路敷设环境易造成一相接地或零线断路使中线电位升高时，可才用此系统TT系统TN系统作法：电源中点接地，引出中线；将设备外壳接到中线上工作原理当设备单相碰壳时，造成相—零间的短路，短路电流较大，可使保护电器动作，迅速切断故障回路适用范围：U<1000V的三相四线制系统TN系统分类TN系统又分TN—CTN—STN—C—STN—C：N与PE共用PEN线TN—S：N与PE分开，N线断开时，不影响PE的保护作用，用于大型民用建筑住宅小区TN—C—S：前端TN—C后端TN—S（a）TN系统（b）TN－C系统（c）TN－S系统（d）TN－C－S系统TN系统7.3雷电的产生及破坏作用

一、产生：水蒸汽蒸发至高空，凝成小水滴，运动中水滴分裂，带电离子，形成雷云，与大地形成大电容，当E达25-30KV/cm时就放电，雷电流是尖峰电流，其幅值可达10-102KA，持续时间n*10-1秒，输送电荷量：1-5个库伦，放电时不同极性的电荷电离中和，产生强烈的光和热，形成“闪电”和“雷”。雷电的形式：线状、片状、球形片：云→云线：云→地球：直径10-20cm持续时间可达3-5s，距地1m左右水平移动二、雷电的破坏作用直击雷：雷直击建筑物，发生热效应和电动力作用，主要表现在电流通过导体时产生大量的热能，引起火灾或爆炸。电动力作用表现为机械力，可使被击物发生劈裂现象。感应雷：金属屋顶处雷电场中，感应出大量电荷，雷云放电后，云与大地间电场消失，导体上电荷来不及立即流散，产生很高对地电位，使周围的金属构件产生感应电流。若感应回路有间隙就会产生火花放电引起危险，称“二次雷击”。沿架空线侵入的雷电波：架空线遭直击雷，高电位沿导线侵入变配电所或室内，对设备绝缘造成损坏。三、易遭雷击的地面物体及其部位直击雷有选择性：导电良好的金属结构及建筑、高耸突出的建筑、潮湿地带、地下水位较高地带、地下金属矿物丰富的地带。建筑物易遭雷击的部位：屋脊、屋檐、山墙、女儿墙、水塔、烟囱等建筑物防雷分类建筑物应根据其重要性、使用性质、发生雷电事故的可能性及后果，按防雷要求进行分类。根据国标《建筑物防雷设计规范》对建筑物的防雷分类规定，民用建筑中无第一类防雷建筑物，其分类应划分为第二类及第三类防雷建筑物。在雷电活动频繁或强雷区，可适当提高建筑物的防雷保护措施。符合下列情况之一时，应划为第二类防雷建筑物：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、通讯枢纽；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。符合下列情况之一时，应划为第三类防雷建筑：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。319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年预计雷击次数大于或等于0.06次，且小于或等于0.3次的住宅、办公楼等一般民用建筑物。6建筑群中最高或位于建筑群边缘高度超过20m的建筑物。7通过调查确认当地遭受过雷击灾害的类似建筑物；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。8在平均雷暴日大于15d/a的地区，高度在15m及以上的烟囱、水塔等孤立的高耸构筑物；在平均雷暴日小于或等于15d/a的地区，高度在20m及以上的烟囱、水塔孤立的高耸构筑物。由重要性或使用要求不同的分区或楼层组成的综合性建筑物，且按防雷要求分别划为第二类和三类防雷建筑时，其防雷分类宜符合下列规定：1当第二类防雷建筑的面积占建筑物总面积的30%及以上时，该建筑物宜确定为第二类防雷建筑物。2当第二类防雷建筑的面积，占建筑物总面积的30%以下时，宜按各自类别采取相应的防雷措施。通过计算确定建筑物防雷分类应划为第二类防雷建筑物：预计雷击次数大于0.06次/a的部、省级办公建筑物及其它重要或人员密集的公共建筑物。预计雷击次数大于0.3次/a的住宅、办公楼等一般性民用建筑物。应划为第三类防雷建筑物：预计雷击次数大于或等于0.012次/a,且小于或等于0.06次/a的部、省级办公建筑物及其它重要或人员密集的公共建筑物。预计雷击次数大于或等于0.06次/a,且小于或等于0.3次/a的住宅、办公楼等一般性民用建筑物。三类防雷建筑物：1、年计算雷击次数为0.05以上并结合当地情况需防雷的建筑

N=0.015nk(L+5H)(W+5H)10-6

n—年平均雷暴日

L—长W—宽H—高n大于40的为多雷区

n小于15的为少雷区K—校正系数K取1-2

K的取值：一般情况下取1旷野孤立取2金属屋面的砖木结构取1.7河边湖边山坡下地下水露头处土山顶部山谷风口等处取1.52、高度在20m以上的一般性建筑，雷电活动频繁区域，高度在15m以上的一般性建筑3、10至18层的普通住宅4、省级重点文物保护建筑和构筑物5、高度不超过50m的教学楼、普通旅馆、办公楼、图书馆等建筑五、防雷装置接闪器引下线接地装置防直击雷的装置由下列三部分组成1、接闪器作用：防直击雷，是接受雷电流的金属导体型式：针、带、网(1)避雷针常用材料：镀锌圆钢或钢管针长L<1m1-2m烟囱口直径Φ（mm）≥12≥16≥20钢管Φ（mm）202540d>3mm(2)避雷带避雷网圆钢Φ≥8mm扁钢截面不应小于48mm2

厚度不应小于4mm避雷针的保护范围对变电站用折线法计算折线角度450-600对建筑物用滚球法计算一、二、三类防雷建筑的滚球半径hr分别是：30m、45m、60m

2、引下线

作用：将接闪器接收的雷电流引到接地装置明设：用Φ≥8圆钢或扁钢沿建筑外墙明敷支点间距1.5M；引下线以最短路径接地，建筑艺术要求较高者采用暗敷，但是圆钢Φ≥10mm，扁钢S≥80mm2建筑物的消防梯、钢柱等金属构件宜作为引下线，但其各部件之间均应连成电气通路。暗设：利用结构柱内两根Φ≥16mm2的对角主筋，从上而下焊接连通3、接地装置

自然接地体（基础接地）：兼作接地体用的直接与大地接触的各种金属构件、管道和建筑物的钢筋混凝土基础等称自然接地体对于变配电所，只能利用它本身的建筑钢筋混凝土基础作为自然接地体一般利用基础地梁底部两根Φ≥16mm2主筋沿周边分别焊接成整体。人工接地体

水平接地体多采用圆钢或扁钢要求：圆钢直径不应小于10mm。扁钢截面不应小于100m2，厚度不应小于4mm。常用：-40×4长度2.5m间距5m垂直接地体多采用角钢或钢管常用：L50×50×5或Φ50钢管壁厚≥4mm焊接工艺要求接闪器

引下线

接地装置施工时都涉及钢筋的焊接,规范要求如下:圆钢:焊接的长度不小于直径的6倍扁钢:焊接的长度不小于宽度的2倍均要求双面焊接六、各类建筑的保护措施

一类防雷建筑及二类防雷建筑物中有爆炸危险场所，应有防直击雷、防雷电感应和防雷电波侵入的措施1、一类防雷建筑保护措施顶：设网网格≤5×5m或6×4m屋顶任一点距网<5m引下线不少于两根，间距≤12mRd<10Ω超高层内设备层设法拉第笼，每三层圈梁内两根主筋焊接成环，并与作引下线的柱筋焊通。一类防雷建筑物的防雷措施1、当建筑物高于30m时，尚应采取以下防侧击雷措施：a．从30m起每隔不大于6m沿建筑物四周设水平避雷带并与引下线相连。b．30m及以上外墙的栏杆、门窗等较大的金属物与防雷装置连接。2、在电源引的总配电箱处宜装设过电压保护器。3、建筑物内的设备、管道、构架、电缆金属外皮、钢屋架、钢窗等较大金属物和突出屋面的放散管、风管等金属物，均应接到防雷电感应的接地装置上。4、防雷电波侵入a、

低压线路宜全线采用电缆埋地敷设，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。当全线采用电缆有困难时，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15m。b、

埋地或地沟内金属管道，在进出建筑物处亦应与防雷电感应的接地装置相连。2、二类防雷建筑保护措施顶：设网网格≤10×10m或12×8m顶上任一点距网<10m，有平行带，每隔<30m平行带连接引下线不少于2根，间距≤18mRd<10Ω铝合金窗框应用钢筋与作引下线的柱筋连接二类防雷建筑物的防雷措施

高度超过45m的钢筋混凝土结构、钢结构建筑物，尚应采取以下防侧击和等电位的保护措施：

钢构架和钢筋混凝土的钢筋应互相连接；

应利用钢柱或柱子钢筋作为防雷装置引下线；

应将45m及以上外墙上的拦杆、门窗等较大的金属物与防雷装置连接；垂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。3、三类防雷建筑保护措施顶：设网网格≤20×20m或24×16m，可仅沿周边敷设一圈避雷带引下线不少于2根，间距≤25mRd<30ΩH<20m，雷电活动较频繁地区H<15m的住宅，可不设防雷保护

三类防雷建筑物的防雷措施

高度超过60m的建筑物，其防侧击雷和等电位的保护措施应符合规范3.3.10条一、二、四款的规定，并应将60m及以上外墙上的拦杆、门窗等较大的金属物与防雷装置连接。七、高层建筑的防雷

超高层内的设备层设法拉第笼作电磁屏蔽每三层圈梁内两根主钢筋焊接成环并与作引下线的柱筋焊通高层建筑除了要防直击雷、还要防侧击雷，在铝合金窗框旁边的柱筋出引出两根钢筋与窗框焊接重要设备做等电位联结八、建筑工地的防雷措施

1、施工时应提前考虑防雷施工程序。为了节约钢材，应按照正式设计图纸的要求，首先做好全部接地装置。2、在开始架设结构骨架时，应按图纸规定，随时将混凝土柱子内的主筋与接地装置连接起来，以备施工期间柱顶遭到雷击时，使雷电流安全地流散入地。3、沿建筑物的四周的脚手架上，应做数根避雷针，并直接接到接地装置上，使其保护到全部施工面积。其保护角可按60°计算。针长最少应高出脚手架30cm。4、施工用的起重机、塔吊的上端装设避雷针，下部的钢架与接地装置连接。接地装置尽可能用永久性接地系统。如是水平移动起重机，须将其两条滑行用钢轨接到接地装置上。5、应随时使施工现场正在绑扎钢筋的各层地面，构成一个等电位面，以避免遭受雷击时的跨步电压。由室外引来的各种金属管道及电缆外皮，都要在进人建筑物的进口处，就近连接到接地装置上。建筑物电子信息系统防雷GB50343-2004

防雷区域的划分

防雷区域的划分

LEMPLEMPIntermediatefloorLPZ2LPZ3SEMPLPZ1LPZ0ALPZ1防