建筑电气安全技术

7建筑电气安全技术7.1接地与接零7.1.1接地概述接地：电气设备的某部分用金属与大地作良好的电气连接接地体(或接地极)：埋入地中并直接与大地接触的金属导体自然接地体～兼作接地用的直接与大地接触的各种金属构件、金属井管、钢筋混凝土建筑物的基础、金属管道和设备等接地体人工接地体～而为了接地埋入地中的圆钢、角钢等接地体接地线：连接设备接地部分与接地体的金属导线接地装置：接地体和接地线的总和

1)电气设备接地的目的2)接地电流在大地中的流散与电位梯度3)接地电阻7.1.2接地类型和作用1)接地类型(1)工作接地(2)保护接地图7.1接地示意图图7.2接地体周围电场分布2)接零保护3)重复接地图7.3接地保护示意图图7.4接零保护示意图4)防雷接地5)屏蔽接地6)专用电气设备的接地7.1.3电气设备、电子设备的接地划分1)电气设备的分类及要求2)电气设备的接地要求7.1.4接地与接零设计注意事项7.1.5各种接地的电阻值要求7.2.1国际电工委员会对系统接地的文字代号规定7.2.2IT系统图7.5IT系统7.2低压配电系统的保护7.2.3TT系统TT系统在确保安全用电方面还存在以下不足：①在采用TT系统的电气设备发生单相碰壳故障时，接地电流并不很大，往往不能使保护装置动作，这将导致线路长期带故障运行图7.6TT接地系统②当TT系统中的用电设备只是由于绝缘不良引起漏电时，因漏电电流往往不大(仅为mA级)，不可能使线路的保护装置动作，这也导致漏电设备的外壳长期带电，增加了人体触电的危险7.2.4TN系统①TN-C系统(三相四线制)②TN-S系统(三相五线制)③TN-C-S系统(三相四线制与三相五线制的混合系统)图7.7TN系统TN-C系统TN-S系统TN-C-S系统建筑供电系统中性点接地方式

1.10kV配电网中性点接地方式 多数采用中性点不接地方式。当系统单相接地电流大于30A时，采用经消弧线圈接地。2.低压配电系统中性点接地方式 普遍采用中性点直接接地方式，主要采用TN系统。具体接线方式有：TN-S系统、TN-C系统和TN-C-S系统中性点接地方式，是指变压器的中性点与大地连接的方式。通常中性点接地方式中性点不接地、中性点经阻抗接地和中性点直接接地三种。前两种称为小电流接地，后一种称为大电流接地。

接地系统类型及要求电气系统的接地低压配电系统接地

电气装置接地信息系统接地防静电接地1.各种接地要求

1）低压配电系统接地的基本要求电气装置的外露导电部分应与保护线连接；能同时触及的外露导电部分应接至同一接地系统；

建筑物电气装置应在电源进线处作总等电位联结；TN和TT系统应装设能迅速自动切除接地故障的保护电器；

IT系统应装设能迅速反应接地故障的信号电器，必要时可装自动切除接地故障的电器；对于TN系统，N线与PE线分开后，N线不得再与任何“地”作电气连接。1.各种接地要求

2）电气装置接地应接地或接保护线的电气设备外露导电部分及装置外导电部分有：电器的柜、屏、箱的框架，金属架构和钢筋混凝土架构，以及靠近带电体的金属围栏和金属门；电缆的金属外皮，穿导线的钢管和电缆接线盒、终端盒的金属外壳。

2）电气装置接地

（1）保护接地的范围可不接地或接保护线的电气设备外露导电部分有：正常环境干燥场所交流标称电压50V以下、直流120V以下的电气设备（Ⅲ级设备）的金属外壳；安装在电器屏、柜上的电器和仪器外壳；安装在已接地的金属架构上的设备，如套管等（应保证电气接触良好）。

（2）电气装置接地的一般要求保护性接地和功能性接地可采用共同的分开的接地系统。在建筑物的每个电源进线处应作总等电位连接。

3）信息系统接地一般信息系统接地应采取单点接地方式。竖向接地干线采用35mm2的的多股铜芯线缆（如VV-1KV-1×35）穿金属管、槽敷设，其位置宜设置在建筑物的中间部位，尤其不得与防雷引下线相邻平行敷设，以避免防雷引下线的强磁场的干扰，此外严禁再与任何“地”有电气连接。金属管、槽还必须与PE线连接。由设备至接地母线的连接导线应采用多股编织铜线，且应尽量缩短连接距离。各种接地宜共用一组接地装置，接地电阻不大于1Ω。若信号接地采用独立的专用接地系统，与其余接地系统的地中距离不宜小于20m。当建筑物未装设防雷装置时，专用接地系统宜与保护接地系统分开。

4）防静电接地对于专门用于防静电接地的接地系统，其接地电阻不宜大于100Ω；若与其它接地共用接地系统，则接地电阻应符合其中的最小值要求；为保证人员安全，防静电接地的接地线应串联一个1MΩ的限流电阻，即通过限流电阻与接地装置相连，防静电接地的接地线不小于6mm²。2.接地装置接地装置接地体

接地线接地母排自然接地体人工接地体人工接地体常用材料规格：镀锌圆钢d20；镀锌钢管SC40；镀锌角钢50×50×5，镀锌扁钢40×4（腐蚀性较强或重要场所50×5）；铜板1000×1000×10或1500×1500×10。接地母线：将电气装置的外露导电部分与接地体相连接，也通过它将电气装置内的诸总等电位连接线互相连通。接地母线宜靠近进线配电箱装设。接地母排：可嵌墙暗装，也可在墙面明装，但都必须加门或加罩保护，且需用钥匙或工具才能开启，以防无关人员误动。总等电位排：采用100×10×1000或100×7×1000的扁铜板，每隔50mm钴d21～25的圆孔，供等电位联结用。地下等电位连接：20m×20m的金属网格。民用建筑接地保护系统设计1.普通住宅接地保护系统设计

（1）电源住宅楼的低压配电系统应采用TN一C—S系统，该系统前部分全为TN－C系统，而后边有一部分为TN－C系统，有一部分为TN－S系统。由小区变电所以TN一C系统采用三相四线制电缆向住宅楼的总开关箱供电，在电源线入户处重复接地。设备外露可导电部分分接PEN或PE线。PE与N线一旦分开，两者不能在相连。重复接地的做法：由专用接地极或基础接地网在总开关箱对应的位置处焊接出一根￠10mm的镀锌圆钢（或40mm×4mm的镀锌扁钢）到总开关箱的接地端子，由小区变电所引来供电的铠装电缆外皮或普通电缆所穿的保护钢管，均应与此接地端子焊接相连，电缆的中性线也与此接地端子焊接。重复接地的接地电阻应≤10Ω，如防雷接地、中性点接地、保护接地共用接地极，则此电阻应≤1Ω。

（2）配线自楼内总开关箱开始，中性线（N）与保护线（PE）严格分开，从总开关箱至各单元的电度表箱采用三相五线制电缆，其中一芯为专用PE线，或采用三相四线制电缆和一根导线作PE线。各单元的电度表箱中也各设一接地端子，从电度表箱至住户终端配电箱用BV导线作PE线，从住户终端配电箱至用电设备的插座也均用导线作PE线，但截面不小于2.5mm2。（3）等电位保护住宅楼应采用两级等电位保护，一是整栋住宅楼的总等电位联接，二是每户住宅卫生间的辅助等电位联接（4）漏电保护从全面防火及人身保护出发，漏电开关设于住宅楼的电源总进线处或住户终端配电箱的进线处最好。对四极开关要求分断时必须先断相线，后断开N线，接通时先接通N线，后接通相线。单相支路相线和N线能同时切断。2.智能型住宅的接地设计（1）防雷接地有的智能住宅属于—级负荷，应按一级防雷建筑物的保护措施设计，接闪器采用针带组合接闪器，避雷带采用25mm×4mm镀锌扁钢在屋顶组成≤10m×10m的网格，该网格与屋面金属构件作电气连接，与大楼柱子钢筋作电气连接，引下线利用柱子中钢筋、圈梁钢筋、楼层钢筋与防雷系统连接，外墙面所有金属构件也应与防雷系统连接，柱子钢筋与接地体连接，组成具有多层屏蔽的笼形防雷体系。

（2）交流工作接地工作接地－－变压器中性点或中性线（N线）接地。N线必须用铜芯绝缘线。作用：对于高压系统－使接地继电保护准确动作并消除单相电弧接地过电压。对于低压系统－以防止零序电压偏移，保持三相电压基本平衡。（3）安全保护接地安全保护接地－－将电气设备不带电的金属部分与接地体之间作良好的金属连接，即将大楼内的用电设备以及设备附近的一些金属构件，用PE线连接起来，但严禁将PE线与N线连接。（4）直流接地为了使互联网络工作的准确性高、稳定性好，除了需有一个稳定的供电电源外，还必须具备一个稳定的基准电位。可采用较大截面的绝缘铜芯线作为引线，一端直接与基准电位连接，另一端供电子设备直流接地。该引线不宜与PE线连接，严禁与N线连接。（5）屏蔽接地屏蔽及其正确接地是防止电磁干扰的最佳保护方法，具体做法如下：可将设备外壳与PE线连接；导线的屏蔽接地要求屏蔽管路两端与PE线可靠连接；室内屏蔽也应多点与PE线可靠连接。接地电阻的设计1.独立接地电阻（1）独立的防雷保护接地电阻应≤10Ω。（2）独立的安全保护接地电阻应≤4Ω。（3）独立的交流工作接地电阻应≤4Ω。（4）独立的直流工作接地电阻应≤4Ω。（5）防静电接地电阻一般要求≤10Ω。（6）架空线支架铁脚及埋地引入线保护钢管接地电阻值≤30Ω。（7）重复接地接地电阻值≤10Ω。建筑物防雷装置散流电阻、供配电系统强弱电接地共用时，其接地电阻值不大于1Ω。2．共同接地（统一接地体）智能化住宅的供电接地系统宜采用TN—S系统，按规范宜采用一个总的共同接地装置，即统一接地体。统一接地体为接地电位基准点，由此分别引出各种功能接地引线，利用总等电位联结和辅助等电位联结的方式组成一个完整的统一接地系统。具体做法如下：（1）通常情况下，统一接地系统可利用大楼的桩基钢筋，并用40mm×4mm镀锌扁钢将其连成一体，作为自然接地体。（2）根据规范，该系统与防雷接地系统共用，其接地电阻应≤1Ω。若达不到要求，必须增加人工接地体或采用化学降阻法，使接地电阻≤1Ω。（3）在变配电所内设置总等电位铜排，该铜排一端通过构造柱或底板上的钢筋与统一接地体连接，另一端通过不同的连接端子分别与交流工作接地系统中的中性线连接，与需要做安全保护接地的各设备连接，与防雷系统连接，与需做直流接地的电子设备的绝缘铜芯接地线连接。（4）在智能住宅中，因为系统采用计算机参与管理或使用计算机作为工作工具，所以其接地系统宜采用单点接地并宜采取等电位措施。单点接地是指保护接地、工作接地、直流接地在设备上相互分开，各自成为独立系统。可从机柜引出三个相互绝缘的接地端子，再由引线引到总等电位铜排上共同接地。不允许把三种接地联结在一起，再用引线接到总等电位铜排上。7.3雷电的产生及破坏作用7.3.1雷电的产生7.3.2建筑物遭受雷击的一般情况(1)直接雷击(2)雷电波侵入7.3.3雷电对建筑物的危害(1)雷电的热效应和机械效应(2)雷电的电磁效应图7.8负极性下行先导雷击发展示意图7.3.4建筑物落雷的相关因素和民用建筑的防雷分类1)建筑物遭受雷击的相关因素建筑物落雷的次数多少，不仅与当地的雷电活动频繁程度有关，而且还与建筑物本身的结构特征有关2)建筑物的防雷分类(1)一类防雷民用建筑物(2)二类防雷民用建筑物(3)三类防雷民用建筑物7.3.5建筑物年雷击次数的计算1)建筑物年预计雷击次数2)雷击大地的年平均密度3)建筑物等效面积图7.9建筑物的等效面积7.4建筑物的防雷与接地7.4.1建筑物的防雷措施1)一般的防雷措施及防雷装置(1)接闪器必须符合下列要求:①所有避雷针应采用避雷带互相连接。②引下线不应少于两根，并应沿建筑物四周均匀或对称布置，其间距不应大于12m。(2)引下线的设置(3)接地装置(4)各类防雷建筑物表7.3引下线的规格2)防雷电波侵入的措施及防雷装置3)防止雷电反击的措施7.4.2高层建筑和特殊建筑物的防雷1)高层建筑的防雷2)古建筑物和木结构建筑物的防雷3)有爆炸和火灾危险的建筑物防雷(1)有爆炸危险的建筑物防雷(2)有火灾危险的建筑物的防雷4)烟囱和放气管的防雷7.4.3建筑工地的防雷

图7.10阀型避雷器1—间隙；2—可变电阻；3—瓷瓶；4—避雷器；5—变压器（1）防直击雷的措施1.一类防雷保护住宅的防雷系统设计分类（2）防雷电感应的措施（3）防止雷电波侵入的措施（4）当建筑物高于30m时，应采取防侧击雷的措施2.二类防雷保护3.三类防雷保护民用建筑防直击雷的装置民用建筑的防雷措施:原则上是以防直击雷为主

民用建筑的防雷装置:外部防雷装置－接闪器、引下线和接地装置

内部防雷装置－避雷器、等电位连接和电磁屏蔽1.接闪器

接闪器是直接接受雷击的避雷针、避雷带（线）、避雷网，以及用作接闪的金属屋面和金属构件等。

1）接闪器的选用接闪器的规格

种类安装部位材料规格备注避雷针屋面针长1m以下：圆钢直径12mm钢管直径20mm针长1～2m：圆钢直径16mm钢管直径25mm避雷针的保护角：平原地区为45°山区为37°烟囱、水塔圆钢直径20mm钢管直径40mm避雷带避雷网屋面圆钢直径8mm钢管直径48mm厚度4mm避雷环烟囱、水塔顶部圆钢直径12mm钢管直径100mm厚度4mm避雷线架空线路的杆、塔镀锌钢绞线截面不小于35mm2跨度过大时，应进行机械强度验算

2）避雷针的选用不同防雷等级的接闪器规格建筑物的防雷等级滚球半径避雷网尺寸/m一类3010×10二类4515×15三类6020×20

3）避雷带的选用避雷带－在平屋顶四周的女儿墙或坡屋顶的屋脊、屋檐和屋角上装上金属带作为接闪器，并把它与大地良好连接。

4）避雷网的选用避雷网－利用钢筋混凝土结构中的钢筋网进行防雷电保护。

2.引下线

1）引下线的要求引下线－连接接闪器和接地装置的金属导体。（1）引下线应沿建筑物的外墙敷设，并经最短路径接地，建筑艺术要求较高的可作暗敷，但截面应加大一级。（2）建筑物的金属构件（如消防梯等）、金属烟囱、烟囱的金属爬梯等可作为引下线，但其所有部件之间均应连成电气通路。（3）利用建（构）筑物钢筋混凝土中的钢筋作为防雷引下线时，其上部（屋顶上）应与接闪器焊接，下部在室外地坪下0．8～lm处焊接出一根φ12mm或40mm×4mm镀锌导体，此导体伸向室外距墙外皮的距离不宜小于lm。（4）当建、构筑物钢筋混凝土内的钢筋具有贯通性连接（绑扎或焊接），并满足（3）的要求时，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，可作均压环。

2）引下线的规格种类安装部位材料规格备注人工引下线建筑物的金属构件、金属烟囱、金属爬梯外墙（经最短路径接地）、烟囱、水塔圆钢直径8mm扁钢截面48mm2厚度4mm圆钢直径12mm扁钢截面100mm2厚度4mm1.多根引下线时，为便于测量接地电阻，在各引下线距地0.3m～1.8m之间设置断接卡2.在