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1、 第十五章 建筑电气安全n电能的应用带来了人类社会的进步，但也带来了 人身电击危险和电气火灾危险，n为此，我们需要采取许多电气安全措施来限制故 障电流、故障电压及其作用时间，n这就涉及到电气安全及电气装置的接地和接地故 障保护。n雷电做为一种自然现象，它能产生强烈的闪光、 霹雳，有时落到地面上，击毁房屋，杀伤人畜， 给人类带来极大的危害。n特别是随着我国建筑事业的迅猛发展，高层建筑 日益增多，如何防止雷电的危害，保证建筑物及 设备、人身的安全，就更为重要了。n15.1 安全电压n15.2 建筑防雷n15.3 接地15.1 安全电压发生触电时危险程度与通过人体电流的大小， 电流的频率，通电时间的
2、长短，电流在人体中 的路径等因素有关 。一般情况下: 人体的最小感觉电流为0.5mA ，流经人体的电流为28mA时，会发生电击现 象，当达到 810mA时人体已难以脱开电源。 电流达到3050mA时，人体会心脏跳动不规则，时间过长则会停止跳动。1安全电压等级 通过人体电流的大小取决于加在人体上的电压 和人体电阻。 人体电阻因人而异，主要集中在厚度0.05 0.2mm的角质层，但该层易于损坏和脱落。去 掉角质后皮肤的电阻约8001200，则可求 出安全电压U为12V。 因此我国规定安全电压为12V， 当空气干燥，工作条件较好时，可使用24V、 36V电压。 12V、24V、36V为我国规定的安全
3、电压三个 等级。2安全电压的条件 (1)因人而异 手有老茧、身心健康、情绪乐观的人电阻大，较安全； 皮肤细微、情绪悲观、疲劳过度的人电阻小，较危险。 (2)与触电时间长短有关 触电时间长，情绪紧张，发热出汗人体电阻减小，危险大； 若可迅速脱离电源，则危险小。 (3)与皮肤接触的面积和压力大小有关 接触的面积和压力越大，越危险； 反之，较安全。 (4)与工作环境有关 在低矮潮湿、仰卧操作、不易脱离现场的情况下、触电危险大 ，安全电压取12V； 其它条件较好的场所，可取24V或36V。3电流对人体的伤害 国际上公认，人体触电的时间和电流的乘积若超过 30mAs，就会发生伤亡事故。 （1）电击 人体
4、接触带电部分，造成电流通过人体，使人体内 部的器官受到损伤的现象，称为电击触电。 以下几种情况下会发生电击现象： 当人体站在地面上，触及电源的一根相线或漏电 设备的外壳而触电，称为单相触电。 当人体的两处同时触及电源的两根相线发生触电 的现象，称为两相触电。 供电系统中出现对地短路，雷电流流经输电线入 地，被雷击中的大树附近带电的相线断落处附近 发生的触电是由接触电压和跨步电压引起，关于接 触电压和跨步电压将会在第五节介绍。15.2 建筑防雷带负电荷的雷云在大地表面会感应出正电荷， 这样雷云与大地间形成一个大的电容器，当电 场强度超过大气被击穿的强度时，就发生了雷 云与大地之间的放电，即常说的
5、闪电，或者说 是雷击。雷电流的幅值很大，有数千安到数百千安。而 放电时间只有几十微秒。雷电流的大小与土壤电阻率、雷击点的散流电 阻有关。1雷电的危害可分为四类：（1）第一类是直击雷有时雷云较低，周围又没有带异性电荷的云层 ，而在地面上突出的树木或建筑物等，感应出 异性电荷，雷云就会通过这些物体与大地之间 直接放电，这种直接击在建筑物或其他物体的 雷击，称为直击雷。n由于受直接雷击，被击物体产生很高的电位，而 引起过电压，流过的雷电流可达几十千安甚至几百 千安，对设备、架空线及建筑物产生极大的破坏作 用，如架空线上产生几千千伏的高压后，会引起线 路的感应放电，发生短路事故，而且会波及变电所 、发
6、电厂，引起严重的后果。n雷击放电大多数具有“重复放电”的特性，产生极 大的雷电流，引起地面建筑物和其他物体的损坏， 甚至发生爆炸和引起火灾。n第二个字母说明电气装置外露导电部分对大地的关系:nT外露导电部分直接接地：nN外露导电部分与电源的中性点连接而接地。n在TN系统中按中性线（N）线和保护接地线（PE线） 的分开或合并又分为三种形式：nTN-C系统在全系统中N线和PE线是合为一根的；nTN-S系统在全系统中N线和PE线是合为两根的；nTN-C-S系统在全系统中仅前一部分（通常为电源 至电气装置金线总配电箱的一段线路），N线和PE线合 为一根（称为PEN）线，此后都分为两根。n（2）第二类是
7、感应雷n感应雷又称雷电感应，它是由于雷电流的强大电场 和磁场变化产生的静电感应和电磁感应引起的。它能 造成金属部件之间产生电火花放电。n静电感应的特点是，当雷云出现在导体的上空时， 由于感应作用，使导体上感应带有与雷云的异性电荷 ，雷云放电时，在导体上的感应电荷得不到释放，致 使导体与地面之间形成很高的电位差。 n电磁感应的特点是，由于雷电流的幅值和陡度迅速 变化，在它周围的空间里，会产生强大的变化的电磁 场，在其中的导体感应产生极大的电动热，若有回路 ，则产生很大的感应电流，而产生危害。 （3）第三类是高位引入n高位引入又叫雷电波侵入，由于雷电对架空线路或金 属导体的作用，所产生的雷电波就可
8、能沿着这些导体侵 入建筑物内，危及人身安全或损坏设备，雷电波侵入的 事故时有发生，在雷害事故中占相当大的比例。 （4）第四类是球雷n通常认为球雷是一个炽热的等离子体，温度极高，并 发生紫色或红色的发光球体，直径在1020cm以上。n球雷常沿地面滚动或在空气中飘动，能通过烟囱、门 、窗或其他缝隙进入建筑物内部，或无声消失，或伤害 人身和破坏物体，甚至发生剧烈的爆炸，引起严重的后 果。被 保 护 物I避雷器高压冲击波高压避雷器必要性： 室外高压架空线路很容易受到雷击，将高压冲击波引 入室内的高压设备，威胁它们的安全； 对高压电路进行运行操作（如开关的分断）也会产生 过电压，同样威胁着设备的安全。保
9、护原理： 正常时，避雷器的间隙保持绝缘 状态，不影响运行； 当高压冲击波来临时避雷器间隙 被击穿而接地，从而强行截断冲击 波，此时能够进入被保护设备的电 压仅为雷电流通过避雷器和引线以 及接地装置而产生的所谓残压，雷 电流通过以后，避雷器间隙又恢复 绝缘状态n2建筑物易受雷击的部位n建筑物易受雷击的部位见表1。表1 建筑物易受雷击的部位n3建筑物的防雷分级及防雷保护n 各类防雷建筑应采取防直接雷和防雷电 波侵入的措施，装有防雷装置的建筑物， 在防雷装置与其他设施和建筑物内人员无 法隔离的情况下，应采取等电位连接。n（1）一类防雷建筑n具有重要用途的建筑物、属于国家级重点文物的建 筑物和构筑物及
10、高度超过100m的建筑物，如国家级 的会堂、办公建筑、大型博展建筑、大型旅游建筑、 国际性的航空港、交通枢纽等属一级防雷建筑。n对于这类建筑物，防直接雷的接闪器应采用装饰在 屋角、屋脊、女儿墙上的避雷带，n并在屋面上装设不大于5m5m或6m4m的网格 ，n建筑物最高处加避雷针，其滚球半径为30m。n引下线数量不小于2根，间距不应大于12m。 防雷电感应的措施：n可采取将建筑物内的设备、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金属物接到防雷电感应 的接地装置上；n防雷电感应的接地装置应和电气设备接地装置共用，其工频 接地电阻不应大于10；屋内接地干线与防雷电感应接地装置
11、的连接，不应小于两处。对于雷电波侵入的防范：n低压线路宜全线采用电缆直接埋地敷设。n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。n当全线采用电缆有困难时，可采用钢筋混凝土杆和铁横担的 架空线，并应使用一段金属铠装电缆或扩套电缆穿钢管直接埋 地引入。 n（2）二类防雷建筑n重要的或人员密集的大型建筑物、省级重点文物的建 筑物和构筑物、19层以上的住宅和高度超过50m的其他 民用建筑、省级及以上大型计算机中心。如省部级办公 室、省级通讯广播建筑、大型的商店等属于二级防雷建 筑。n对于二级防雷建筑物防直接雷宜采用装饰在屋角、屋 脊、女儿墙上的环状避雷带，并在屋面上装设不大于 10m
12、10m或12m8m的网格，n也可采用装饰在建筑物上的避雷网或避雷针，或两者 组合的接闪器，其滚球半径为45m。n引下线数量不小于两条，间距不应大于18m。n每根引下线的冲击接地电阻不应大于1。n突出屋面的风管、烟囱等金属物体可不装接闪器 ，但应和屋面防雷装置相连，在屋面接闪器保护范 围之外的非金属物体应装接闪器，并和屋面防雷装 置相连。n建筑物宜利用钢筋混凝土屋面、梁、柱、基础内 的钢筋作为引下线，当基础采用硅酸盐水泥和周围 土壤的含水量不低于4及基础的外表面无防腐层 或有沥青质的防腐层时，宜利用基础内的钢筋作为 接地装置。n（3）三类防雷建筑n不属于一、二类防雷的建筑属三级防雷建筑，但 通过
13、调查确认需要防雷的建筑物，如高度为15m及 以上的烟囱、水塔等孤立的建筑物或构筑物。n对于三级防雷建筑物防直接雷宜采用装饰在屋角 、屋脊、女儿墙上的避雷针或避雷带，n当采用避雷带保护时，应在屋面上装设不大于 24ml6m的网格，n采用避雷针保护时，其滚球半径为60m。 三 建筑防雷设备接闪器、引下线和接地体（一）接闪器建筑顶部人为设立的最突出的金属导体。 属于引雷作用。 1 避雷针顶端形状：可为尖形、圆形和扁形，均做防腐；针长（米）圆钢直径（mm ）钢管直径（mm ） 112201-21625烟筒上的避雷针，圆钢烟筒上的避雷针，圆钢2020毫米直径，钢管壁厚不毫米直径，钢管壁厚不 得小于得小于
14、3 3毫米。毫米。单 针 的 保 护 范 围双支等高避雷针的保护范围2 避雷网和避雷带可明装和安装。明装时采用直径8毫米的圆钢或截面 为12x8毫米的扁钢。避雷带宜从屋面支 起10-20cm,支撑点间距为1-1.5m；暗装可利用建筑构件内不小于3mm 的钢筋，钢筋应焊接为一体。（二）引下线又称引流器，数量不小于2条，间距不应大于 25m，每根引下线的冲击接地电阻不宜大于30。 防雷接地装置宜与电气设备等接地装置共用，且宜 与埋地金属管相连。在共用接地装置与埋地金属管 道相连的情况下，接地装置宜围绕建筑物敷设成环 形接地体，当二者不共用、不相连时，两者在地中 的距离不应小于2m。n明装引下线一般
15、采用直径不小于8mm或截面 不小于12x4mm扁钢（厚度不小于3mm）。引 下线应沿着建筑物外墙敷设，距墙面15mm， 支持卡间距为1.5-2米，断接卡子距地面2米， 从地下0.3到1.7米应采用非金属管槽保护。n暗装引下线可利用钢筋混凝土柱的主筋为引 下线，最少利用四根柱子，每根柱子中至少有 两根直径不小于16mm的主筋焊接为一体。五 接地体采用40x40mm的扁钢，围绕全楼最外 围做封闭式周围接地体。接地体距建筑物 外2米以外，埋入地下1-1.5米以下。15.3 接地在GB50054-95新的国家标准低压配电设计规范 中已不再使用接零、接地、零线等名称，而改用 ICE标准代号。 根据电气工
16、作接地和电气装置外露导电部分保护接 地的方式不同，ICE将系统接地分为TN，TT，IT三 种形式，这些文字符号的意思是： 第一个字母说明电源对大地的关系： T一点与大地直接连接： I与大地隔离或一点经阻抗与大地连接：一 接地保护电流流过人体会发生触电事故。人体触电的主要原因有两种：一种没有遵守安全规程，人体直接接触 或接近电气设备的带电部分(超过了安全 距离)；另一种是人体触及绝缘损坏的电气设备 的金属部分。 n因此除了遵守安全规程外，还要采取措施将一些 电气设备的外壳或金属部分接地，这样即使是电气 设备的绝缘损坏，也不会发生触电事故。n此外，为了电力网路可靠地运行，通常也将电力 网路中的某一点接地(如发电机、变压器的中性点接 地).n按接地的作用不同，接地可分为保护接地和工作 接地。n设备的某部分与土壤之间作良好的电气连接，称 为接地。n零线就是由变压器和发电机的中性点引出的，并 接了地的接地中性线。n设备的某部分与零线相连接，称为接零。“地
