第七章建筑防雷及接地系统

第七章建筑防雷及接地系统第一页，共四十五页，编辑于2023年，星期四7.1过电压7.1.1过电压的形式过电压内部过电压

外部过电压

雷电过电压

直击雷击感应雷击

雷电波侵入

操作过电压谐振过电压切断小电感电流断开小容量负载中性点不直接接地间隙性的电弧接地第二页，共四十五页，编辑于2023年，星期四1.内部过电压幅值与电网的额定电压成正比，一般不会超过系统正常运行时相对地（单相）额定电压的3~4倍，因此对电气设备或线路的绝缘威胁不是很大

2.雷电过电压它是大气中带电云块之间或带电云层与地面之间所发生的一种强烈的自然放电现象。有线状、片状和球状等形式

3.雷云放电过程

第三页，共四十五页，编辑于2023年，星期四雷电的危害雷电的机械效应雷电的热效应雷电的电磁效应雷电的闪络放电4.雷电流特性雷云放电具有很高的电压幅值和强大的电流幅值。第四页，共四十五页，编辑于2023年，星期四5.雷电过电压的基本形式(1)直击雷过电压(2)感应雷过电压(3)入侵波过电压6.雷电的危害(1)雷电的热效应(2)雷电的电磁效应(3)雷电的机械效应(4)雷电的闪络放电

第五页，共四十五页，编辑于2023年，星期四7.2建筑物的防雷等级分类7.2.1雷电活动规律

第六页，共四十五页，编辑于2023年，星期四7.2建筑物的防雷等级分类7.2.1雷电活动规律1.雷暴日多雷区：雷暴日大于40的为多雷区。少雷区：雷暴日小于15的为少雷区。2.雷击次数N=kNgAe3.雷击大地的年平均密度应按下式确定：

4．建筑物等效面积Ae，应为其实际平面积向外扩大后的面当建筑物的高H小于100m时

第七页，共四十五页，编辑于2023年，星期四第八页，共四十五页，编辑于2023年，星期四2.容易遭受雷击的建筑物及相关因素:(1)建筑群中的高耸建筑物及尖顶建筑物、构筑物，如水塔、宝塔、烟囱及发射台天线等。(2)空旷地区孤立物，如野外孤立建筑、输电线杆、塔及高大树木等。(3)建筑物的突出部位，如屋脊、屋角、女儿墙、屋顶蓄水箱烟囱及天线等。(4)屋顶为金属结构的建筑物，地下埋设的金属管道，内部有大量金属设备的厂房或排放带电尘埃的工厂等。(5)特别潮湿的建筑物和地下水位较高的地方。第九页，共四十五页，编辑于2023年，星期四(6)金属矿藏地区，由于地下金属矿的存在，容易引起雷电感应，从而造成雷击。7.2.2建筑物的防雷等级依据：建筑物应根据其重要性、使用性质、发生雷电事故的可能性和后果，按防雷要求分为三类。1.第一类防雷建筑物：2.第二类防雷建筑物：3.第三类防雷建筑物：7.3建筑物的防雷措施7.3.1防雷原理7.3.2建筑物的防雷措施第十页，共四十五页，编辑于2023年，星期四7.3.3建筑物防雷装置接闪器、引下线和接地装置1.接闪器1)避雷针宜采用圆钢或焊接钢管，其直径不应小于：1m以下：圆钢为12mm，钢管为20mm。1～2m：圆钢为16mm，钢管为25mm。2)避雷带或避雷网圆钢直径不应小于8mm。扁钢截面不应小于48mm，厚度不应小于4mm。第十一页，共四十五页，编辑于2023年，星期四3)避雷环扁钢截面不应小于100mm，厚度不应小于4mm。圆钢直径不应小于12mm4)金属屋面除一类防雷建筑物外，金属屋面的建筑物宜利用其屋面作为接闪器。2.引下线（不少于2根）种类：人工、利用建筑物柱内主筋（Ø≧16

）人工：圆钢直径不应小于8mm。第十二页，共四十五页，编辑于2023年，星期四扁钢截面不应小于48mm，厚度不应小于4mm。敷设方式：明敷设、暗敷设（增大一级）测试：距地不大于2 M处设断接卡子或测试点3.接地装置（1）人工接地体垂直接地体宜采用圆钢、钢管或角钢，最常用为钢管长2.5，直径50mm。水平接地体宜采用扁钢、圆钢。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。角钢厚度不应小于4mm。钢管厚度不应小于3.5mm。第十三页，共四十五页，编辑于2023年，星期四2.自然接地体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。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。在高层建筑中，推荐利用柱子、基础内的钢筋作为引下线和接地装置。主要优点：(1)接地电阻低。(2)电位分布均匀，均压效果好。(3)施工方便．可省去大量土方挖掘工程量。第十四页，共四十五页，编辑于2023年，星期四(4)节约钢材。(5)维护工程量少。人工接地体按接地装置尺寸，垂直接地体的长度一般为2.5m，其顶距地面0.6～0.7m,相距5m。水平及垂直接地体应离建筑物外墙、出入口、人行道不小于3m,否则：1）水平接地体局部深埋不应小于1m;2）水平接地体局部应包绝缘物，可采用50～80mm厚的沥青层;第十五页，共四十五页，编辑于2023年，星期四3）采用沥青碎石地面或在接地体上面敷设50～80mm厚的沥青层，其宽度应超过接地体2m。第十六页，共四十五页，编辑于2023年，星期四7.3.4建筑物的防雷措施1.建筑物的防雷要求：1.1一类防雷建筑物防直击雷、防雷电感应和防雷电波侵入、侧击雷。1.2二类防雷建筑物直击雷、防雷电波侵入、有爆炸危险场所应有防雷电感的措施、侧击雷。1.3三类防雷建筑物防直击雷和防雷电波侵入的措施、侧击雷。第十七页，共四十五页，编辑于2023年，星期四2.具体防雷措施(1)防直接雷接闪器：避雷针、避雷带和避雷网。接闪器引来雷电流，通过引下线和接地体安全地引导入地，使接闪器下面一定范围内的建筑物免遭直接雷击一类防雷建筑物加装水平均压环（间距12m)第十八页，共四十五页，编辑于2023年，星期四(2)防感应雷建筑物内的设备、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平行敷设的管道、构架和电缆金属外皮等长金属物跨接（100mm;30m）。

将相互靠近的金属物体全部可靠地连成一体并加以接地的办法来消除。第十九页，共四十五页，编辑于2023年，星期四(3)防高电位侵入在整个雷害事故中占50％～70％。配电线路全部采用地下电缆;进户线采用50~100m长的一段电缆;在架空线进户之处，加装避雷器或放电保护间隙。第二十页，共四十五页，编辑于2023年，星期四(4)防侧击雷

外墙上的栏杆、门窗等较大的金属物与防雷装置连接;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第二十一页，共四十五页，编辑于2023年，星期四建筑物防雷等级

避雷带网格间距不大于

引下线间距距不大于防侧击雷的高度接地电阻小于一类二类三类5×5米或6×4米12米10Ω30米6m

10×10米或12×8米18米10Ω45米620×20米或22×18米25米30Ω60米

第二十二页，共四十五页，编辑于2023年，星期四7.3.5避雷针的保护范围及计算1.单支避雷针的保护范围第二十三页，共四十五页，编辑于2023年，星期四避雷针在hｘ高度的xx'平面上和在地面上的保护半径第二十四页，共四十五页，编辑于2023年，星期四【例7-1】某厂一座30m高的水塔旁边，建有一水泵房（属第三类防雷建筑物），尺寸如图（7-8）所示。水塔上装有一支高2m的避雷针，试问此针能否保证这一水泵房。解：查表7‑2，得滚球半径hr=60m，而

h=30m+2m=32m，hx=6m，因此得m现水泵在hx=6m高度上最远一角距离避雷针的水平距离为

m＜hx水塔上的避雷针完全能保护这一水泵房。

第二十五页，共四十五页，编辑于2023年，星期四7.4低压配电系统接地方式接地:用金属把电气设备的某一部分与地做良好的连接接地体:埋入地中并直接与大地接触的金属导体接地线:连接设备接地部位与接地体的金属导线7.4.1接地概述1.接地电阻和接地电流接地电阻：是指电流从埋入地中的接地体流向周围土壤时，接地体与大地远处的电位差与该电流之比，而不是接地体的表面电阻。第二十六页，共四十五页，编辑于2023年，星期四第二十七页，共四十五页，编辑于2023年，星期四2.对地电压、接触电压和跨步电压对地电压：电气设备从接地外壳及接地体到20m以外的零电位之间的电位差。接触电压：人站在发生接地故障的电气设备旁边，手触及设备的外露可导电部分，则人所接触的两点（如手和脚）之间所呈现的电位差。第二十八页，共四十五页，编辑于2023年，星期四跨步电压：人在接地故障点周围行走，两脚之间所呈现的电位差。第二十九页，共四十五页，编辑于2023年，星期四7.4.3工作接地（系统接地）定义：电源测的接地称为工作接地作用：保证电力系统和设备达到正常工作方法：变压器中性点接地7.4.2接地的类型和作用一、接地的分类7.4.4保护接地定义：负载则的接地称为保护接地作用：保障人身安全、防止间接触电方法：将设备的外露可导电部分进行接地接地工作接地保护接地IT系统TT系统TN系统TN-S系统TN-C系统TN-C-S系统第三十页，共四十五页，编辑于2023年，星期四工作接地：为保证电力系统和电气设备在正常和事故情况下可靠地运行，人为地将电力系统的中性点（如发电机和变压器的中性点）及电气设备的某一部分（如避雷针和避雷线的接地引下线）直接或经消弧线圈、电阻、击穿熔断器等与地作金属连接。三种运行方式：电源中性点不接地电源中性点经消弧线圈接地电源中性点直接接地第三十一页，共四十五页，编辑于2023年，星期四7.4.4保护接地定义保护接地:电气设备的金属外壳可能因绝缘损坏而带电，为防止这种电压危及人身安全而人为地将电气设备的金属外壳与大地作金属联接。保护接地的型式：保护接地、保护接零第三十二页，共四十五页，编辑于2023年，星期四(1)、TT系统

（我国过去称作保护接地系统）(2)、TN系统（我国过去称作保护接零系统）(3)、IT系统（仅负荷则接地）1、保护接地的类型和命名方式第一个字母表示电源侧中性点接地状态，即：

T——表示直接接地；

I——表示不接地(或高电阻接地)。第二个字母表示负载侧接地状态，即：

T——表示电气设备外露导体的接地与系统接地相互独立；

N——表示负载侧接地与系统接地直接作电气连接。第三十三页，共四十五页，编辑于2023年，星期四2、TN系统的三种型式1、TN-S系统（三相五线制）2、TN-C系统（三相四线制）3、TN-C-S系统（局部三相五线制）民用建筑禁止采用TN-C系统第三十四页，共四十五页，编辑于2023年，星期四3.TT系统第三十五页，共四十五页，编辑于2023年，星期四4.IT系统第三十六页，共四十五页，编辑于2023年，星期四5.重复接地在TN系统中为确保公共PE或PEN线安全可靠，除电源中性点进行工作接地外，还必需在PE或PEN线的下列地方进行必要的重复接地。电流或架空线在引入建筑物或车间处。在架空线的干线和分支线的终端及沿线每一公里处。7.5接地装置与接地电阻7.5.1接地装置的设置7.5.2接地装置接地电阻第三十七页，共四十五页，编辑于2023年，星期四1.电阻的概念及影响接地电阻的因素2.工程实际的做法：