建筑供配电与照明技术 课件 第八章 电气安全技术

任课教师：刘义艳建筑供配电与照明技术任课教师：刘义艳第八章电气安全技术民用建筑物防雷8.1电气接地装置8.28.1民用建筑物防雷1.雷电产生的原因8.1.1雷电的产生雷电是发生在大气层中大气或云块在气流作用下产生异性电荷的积累使某处空气被击穿，电荷中和产生强烈的声、光、电并发的一种物理现象，通常是指带电的云层对大地之间、云层与云层之间、云层内部的放电现象2.雷电的分类雷电的种类主要有四种：直击雷、球雷、感应雷和雷电侵入波。8.1民用建筑物防雷3.雷电的危害8.1.1雷电的产生雷击造成的危害直击雷雷电波侵入感应过电压系统内部操作过电压地电位反击按破坏因素电性质破坏热性质破坏机械性质破坏8.1.2防雷分类1.建筑物落雷的相关因素和民用建筑的防雷分类根据建筑物的重要性、使用性质，以及发生雷电事故的可能性和影响后果等，在建筑电气设计中，把建筑物按照防雷要求分成三类。第一类防雷建筑物第二类防雷建筑物第三类防雷建筑物8.1.2防雷分类2.建筑物年雷击次数的计算

建筑物年预计雷击次数式中，

—校正次数，一般情况下取1，在下列情况下取相应数值：位于山顶上或旷野的孤立的建筑物取2；金属屋面

没有接地的砖木结构建筑物取1.7；位于河边、湖边、山坡下或山地中土壤电阻率较小处、地下水露头处、土山顶部、山谷风口等处的建筑物，以及特别潮湿的建筑物取1.5；

—建筑物所处地区的雷击大地的年平均密度，次/；

—与建筑物截收相同雷击次数的等效面积，

。

雷击大地的年平均密度

式中，Td—年平均雷电日数8.1.2防雷分类2.建筑物年雷击次数的计算①当建筑物的高

时,式中D—建筑物每边的扩大宽度(m)；—建筑的长、宽、高(m)。②当建筑物的高时，其每边的扩大宽度应按照等于建筑物的高计算③当建筑物各部位的高不同时，应沿建筑物周边远点计算出最大扩大宽度，应按每点最大扩大宽度外端的连接线所包围的面积计算。

建筑物的等值受雷面积8.1.3防雷保护措施防止直接雷击的装置一般由接闪器、引下线和接地装置三部分组成。（1）接闪器接闪器种类安装位置材料规格避雷针屋面针长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烟囱、水塔圆钢直径20mm；钢管直径40mm避雷环烟囱、水塔顶部圆钢直径12mm；扁钢截面100mm2，厚度4mm避雷带、避雷网屋面圆钢直径8mm；扁钢截面48mm2，厚度4mm避雷线架空线路的杆、塔镀锌钢绞线50mm2，跨度大时应验算机械强度表8.1接闪器的分类建筑物防雷类别Hr(m)避雷网网格尺寸（m*m)130≦5x5或≦6x4245≦10x10或≦12x8360≦20x20或≦24x16表8.2避雷网布置8.1.3防雷保护措施（2）引下线的设置种类安装位置材料规格间距

备注人工引下线外墙（最短路径接地）圆钢直径8mm，扁钢厚度4mm，截面48mm2一类防雷建筑≦12m多跟引下线时，在距地0.3~1.8m处设断接卡，用于测量接地电阻；在易受损位置，地上1.7m到地下0.3m应暗敷或加镀锌角钢、改性塑料管或胶管保护二类防雷建筑≦18m三类防雷建筑≦25m建筑物金属金属构件、金属烟囱、金属爬梯烟囱、水路圆钢直径12mm，扁钢厚度4mm，截面100mm2

8.1.3防雷保护措施（3）接地装置

在无爆炸危险的民用建筑内一般采用共用接地装置，共用接地装置散流电阻联合的接地电阻值不大于1Ω。人工接地体垂直接地体水平接地体单独接地环绕建筑四周的联合接地钢筋混凝土基础接地混凝土采用以硅胶盐为基料的水泥，且基础周围土壤的含水量不低于4%，引下线与基础内径不小于16mm的主筋2根分别可靠焊接。8.1.3防雷保护措施防雷接地装置埋设要求：①埋于土壤中的人工垂直接地宜采用角钢、钢管或圆管；埋于土壤中的人工水平接地宜采用扁钢或圆钢。圆钢直径不应小于16mm；扁钢截面不应小于100mm2，其厚度不应小于4mm，角钢厚度不应小于4mm，钢管壁厚不应小于3.5mm②人工垂直接地体的长度宜为2.5m。人工垂直接地体间的距离及人工水平接地体间的距离宜为5m，当受地方限制时可适当减小。人工接地体在土壤中的埋设深度不应小于0.5m。接地体应远离由于砖窑、烟道的高温影响使土壤电阻率升高的地方。③在腐蚀性较强的土壤中，应采取热镀锌等防腐措施或加大截面。④在高土壤电阻率地区，宜采用增加接地体、将接地体埋于较深的低电阻率土壤中、在土壤中混合降阻剂、将接地体周围土壤换成低电阻率土壤等方法降低防直击雷接地装置接地电阻。⑤防直击雷的人工接地体距建筑物出入口或人行道不应小于3m。当小于3m时，应采取下列措施之一：a.水平接地体局部深埋不小于1m。b.水平接地体局部应包绝缘物，可采用50~80mm厚的沥青层。c.采用沥青碎石地面或在接地体上面敷设50~80mm厚的沥青层，其跨百度应超过接地体2m。⑥埋在土壤中的接地装置，其连接应采用焊接，并在焊接处作防腐处理。8.1.3防雷保护措施2.防雷电波侵入的措施及防雷装置把进入建筑物的各种线路及金属管道全线埋地引入，并在进户处将其有关部分与接地装置相连接。当低电压全线埋地有困难时，采用一段长度不小于50m的铠装电缆直接埋地引入，并在进户端将电缆的金属处皮与接地装置相连接；当低压线采用架空线直接进户时，应在进户处装设阀型避雷器，该避雷器的接地引下线应与进户线的绝缘体铁脚、电气设备的接地装置连在一起，避雷器是防止雷电波有架空管线进入建筑物的有效措施。阀型避雷针1-间隙；2-可变电阻；3-瓷瓶；4-避雷针；5-变压器8.1.3防雷保护措施3.防止雷电反击的措施防止反击的措施有两种：（1）将建筑物的金属物体（含钢筋）与防雷装置的接闪器、引下线分隔开，并且保持一定安全距离

：

。如果距离不能满足上述要求，金属线应与引下线连接。（2）当防雷装置不易与建筑物内的钢筋、金属管道分割开时，则将建筑物内的金属管道系统，在其主干管道处与靠近的防雷装置相连接，有条件是宜将建筑物每层的钢筋与所有的防雷引下线连接。8.2电气接地装置

8.2.1相关概念1.地和接地电气工程中的地：提供或接受大量电荷并可用来作为稳定良好的基准电位或参考电位的物体，一般指大地。电子设备中的基准电位参考点也称为“地”，但不一定与大地相连。（1）参考地（基准地）是指不受任何接地配置影响、可视为导电的大地的部分，其电位约定为零。大地是指地球及其所有自然物质。局部地是指大地与接地极有电接触的部分，其电位不一定等于零。（2）接地是指在系统、装置或设备的给定点与局部之间做电连接，与局部地之间的连接可以是有意的、无意的或意外的；也可以是永久性的或临时性的。8.2.1相关概念2.电气装置接地功能接地保护接地功能和保护兼有的接地（电力）系统接地信号电路接地电气装置保护接地作业接地雷电防护接地防静电接地阴极保护接地接地装置接地极(板)接地母线(户内、户外)接地引下线(接地跨接线)构架接地功能接地与保护接地8.2.1相关概念3.共用接地系统优点：接地导体少、系统简单经济、便于维护、可靠性高且低阻抗（1）每幢建筑物本身应采用一个接地系统。（2）各个建、构筑物可分别设置本身的共用接地系统。每个独立接闪杆（避雷针）或每组接闪线（避雷线）是用于防雷的单独的构筑物，应有各自的接地极。（3）数座建筑物间相互通信和有数据交换时，各接地极应相互连接。当接地极相互连接不可能或不可行时，通信网络推荐采用电气分隔，例如，采用光纤连接。（4）在一定条件下，变电站的保护接地和低压系统接地可以共用接地装置。8.2.2低压配电系统的接地形式和要求（1）IT系统电源中性点不接地，用电设备外露可导电部分直接接地的系统特点：一般不引出N导体，不便于对照明、控制系统等单相负荷供电，不适用于具有大量220V的单项用电设备的供电，否则需要采用380/220V的变压器，给设计、施工、使用带来不便，且其接地故障防护和维护管理较复杂而限制了在其他场所的应用。适用场所：接地故障电流很小，故障电压很低，不致引发电击、火灾、爆炸等危险，供电连续性和安全性最高，因此适用于不间断供电要求较高和对接地故障电压有严格限制的场所。IT系统接线图8.2.2低压配电系统的接地形式和要求（2）TT系统TT系统接线图电源中性点直接接地，用电设备外露可导电部分也直接接地。电源中性点的接地叫做工作接地，而设备外露可导电部分的接地叫做保护接地。特点：电气装置外露可导电部分与电源端系统接地分开，单独接地，装置外壳为地电位且不会倒入电源侧接地故障电压，防电击安全性优于TN-S系统。

适用场所：TT系统仅对一些取不到区域变电所单独供电的建筑适用，也就是供电是来自公共电网的建筑物。但由于公共电网的供电可靠性和供电质量都不很高，为了保证电子设备和电子计算机的正常准确运行，还必须作一些技术型措施。我国TT系统主要用于城市公共配电网和农网。8.2.2低压配电系统的接地形式和要求（3）TN系统TN-C系统接线图电源中性点直接接地，设备外露可导电部分与电源中性点直接电气连接①TN-C系统TN-C系统中，将PE线和N线的功能综合起来，由一根称为PEN线的导体同时承担两者的功能。在用电设备处，PEN线既连接到负荷中性点上，又连接到设备外露的可导电部分缺点：PEN导体不允许被切断，检修设备时不安全；PEN导体通过中性电流，对信息系统和电子设备易产生干扰；正常运行时设备外壳带电由于以上弊端的存在，民用配电中，已基本上不允许采用TN-C系统。8.2.2低压配电系统的接地形式和要求TN-S系统接线图②TN-S系统适用场所：TN-S系统的安全性能最好，是我国现在应用最广泛的一种系统。应用于有爆炸危险、火灾危险性大及其他安全要求高的场所。在设有变电所的建筑中，均采用了TN-S系统，在住宅小区和小型的公共建筑中也有一些采用了TN-S系统。

TN-S系统中性线N与TT系统相同。与TT系统不同的是，用电设备外露可导电部分通过PE线连接到电源中性点，与系统中性点共用接地体，而不是连接到自己专用的接地体，中性线（N线）和保护线（PE线）是分开的。8.2.3电气装置的接地电阻（1）配电变压器设置在建筑物外，其低压采用TN系统时，低压线路在引入建筑物处，PE或PEN应重复接地，接地电阻不宜超过10Ω。（2）中性点不接地IT系统的低压线路钢筋混凝土杆塔宜接地，金属杆塔应接地，接地电阻不宜超过30Ω。（3）架空低压线路入户处的绝缘子铁脚宜接地，接地电阻不宜超过30Ω。土壤电阻率在200Ω·m及以下地区的铁横担钢筋混凝土杆线路，可不另设人工接地装置。当绝缘子铁脚与建筑物内电气装置的接地装置相连时，可不另设接地装置。人员密集的公共场所的入户线，当钢筋混凝土杆的自然接地电阻大于30Ω时，入户处的绝缘子铁脚应接地，并应设专用的接地装置。8.2.3电气装置的接地电阻（4）TT系统中电气装置外露可导电部分应设保护接地的接地装置，其接地电阻与外露可导电部分的保护导体电阻之和，应符合：式中：

—季节变化时接地装置的最大接地电阻与外露可导电部分的保护导体电阻之和（Ω）；

—保护电器自动动作的动作电流，当保护电器为剩余电流保护时，

为额定剩余动作电流

（A）。（5）IT系统各电气装置的外露可导电部分其保护接地可共用同一接地装置，亦可个别地或成组地用单独的接地装置接地。每个接地装置的接地电阻应符合：式中：

—外露可导电部分的接地装置因季节变化的最大接地电阻（Ω）；

—保护电器自动动作的动作电流。8.2.4保护等电位联结总等电位联结：保护接地导体、总接地导体或总接地端子（或母线）、建筑物内的金属管道和可利用的建筑物金属结构等可导电部分连接在一起。每个建筑物内的接地导体、总接地端子和下列可导电部分应实施保护等电位联结：（1）进入建筑物的供应设施的金属管道，例如燃气管、水管等；（2）在正常使用时可触及的装置外部可导电结构、集中供热和空调系统的金属部分；（3）便于利用的钢筋混凝土结构中的钢筋；（4）进线配电箱的PE（PEN）母排；（5）自接地极引来的接地干线（如需要）。1.总等电位联结8.2.4保护等电位联结1.总等电位联结总等电位联结8.2.4保护等电位联结2.辅助等电位联结辅助等电位联结：在伸臂范围内有可能出现危险电位差的可同时接触的电气设备之间或电气设备与外界可导电部分（如金属管道、金属结构件）之间直接用导体作联结。8.2.4保护等电位联结3.局部等电位联结下列情况需作局部等电位联结：（1）配电箱或用电设备距总等电位联结端子较远，发生接地故障时，PE导体此段上接触电压超过50V；（2）由TN系统同一配电箱供电给固定式和手持式、移动式两种电气设备，而固定式保护电器切断电源时间不能满足手持式、移动式设备防电击要求时；（3）为满足浴室、游泳池、医院手术室等场所对防电