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1、第5章 建筑电气安全技术,5.2 建筑电气接地,5.3 触电事故及救护,5.4 漏电保护技术,5.5 电涌保护技术,5.1 建筑工程的防雷,5.1 建筑电气的防雷,1、雷电的形成,放电通道所放出的强光称为“闪电”；放电通道所发出的热，促使附近空气急剧膨胀，发出轰鸣，称为“雷鸣”。如图5-1，雷电形成原理图,5.1.1雷电的形成及对建筑物的危害,图5-1 雷电形成原理图,如图5.2自然界中真实雷电图像。,（1）、直击雷：热效应作用和电动力作用,返回,下一页,上一页,下一节,2、雷电的形式：,线状雷、片状雷、球状雷,3、雷电流特性,4、雷电流危害,球状雷是一种橙或红色似火焰的放光球体，也带有黄色、
2、绿色、蓝色或紫色。,重复放电，一般34此；放电速度快，全部时间十几分一秒；雷电流幅值大，可达200300KA.,（2）、感应雷：静电感应作用和电磁感应作用,（3）、高位引入雷：雷电流直接引入建筑物内部,5.1.2 雷电参数,Z= U/I 即主放电通道的电压波和电流波幅值之比 。,2、雷电流的陡度,3、雷电流幅值,雷电流的陡度是指雷电流随时间上升的速度，雷电流陡度与雷电流幅值和雷电流波头时间的长短有关。,雷电流一般是指雷击于接地电阻小于30的物体时流过物体的电流。,1、波阻抗,4、雷暴日（小时）,通常将工矿企业所在地区及输电线路所通过的地面每年打雷的日数，称为雷暴日图5-3是我国雷暴日的分布图,
3、图5-3 我国雷暴日分布图,5.1.3、建筑物落雷的相关因素及防雷分类,1、建筑物遭受雷击的相关因素,（5）与建筑物部位有关有：,（2）与地面上的设施情况有关,（3）与坡形有关,（4）与当地的气象条件有关,（1）与地址结构有关,2、民用建筑物的防雷分类,（1）一类防雷建筑物： 1）具有特别重要用途的建筑物 2）国家级重点文物保护的建筑物和构筑物 3）超高层建筑物,（2）二类防雷建筑物 1）重要的或人员密集的建筑物 2)省级重点文物保护的建筑物和构筑物 3)十九层及以上的住宅建筑和高度超过50m的其它民用和工业建筑,(3)三类防雷建筑物 1）建筑物雷击次数超过0.01，雷击次数考参考公式5-2
4、N = 0.15n K (L+5h) (b+5h)10-6 (5-2) 2）建筑群中高于其它建筑或处于边缘地带的高度为20m及以上的民用和一般工业建筑物；建筑物高于20m的突出物体 3）高度超过15 m的烟囱、水塔等建筑物或构筑物 4）历史上雷害事故严重地区的建筑物或雷害事故较多地区的较重要建筑物,3、工业建筑物的防雷分类,（1）一类防雷工业建筑物 1）在建筑物中制造、使用或贮存爆炸物质的，易引起重大财产和人身事故的 2）Q-1级或G-1级爆炸危险场所,（2）二类防雷工业建筑 1）在建筑物中制造，使用和贮存大量的爆炸物，但不至于造成重大财产和人身伤亡的。 2）Q-2级或G-2级爆炸危险场所,（
5、3）三类防雷工业建筑物 1）Q-3级爆炸危险场所或H-1、H-2、H-3级火灾危险场所 2）历史上雷害事故较多地区的较重要建筑物 3）高度超过15 m的烟囱、水塔等孤立的高耸建筑物或构筑物，在年雷暴日数少于30的地区其高度为20m及以上者,5.1.4 建筑物的防雷措施和防雷装置,1、防直击雷的措施和防雷装置,防直击雷的防雷装置是由接闪器、引下线、接地体三部分组成。,接闪器由避雷针、避雷线、避雷带和避雷网组成。,（1）避雷针 避雷针是防直接雷的有效措施，保护而范围采用“滚球法”来确定。如图5-4,图5-4 滚球法示意图,各类防雷建筑物的滚球半径和避雷网格尺寸及表5-1,避雷针的高度与保护半径的关
6、系见公式5-3和图5-5,（2）避雷线 避雷线主要用来保护的架空线路，它是由悬挂在空中的接地导线，接地引下线和接地体组成，又称架空地线。,（3）避雷带和避雷网 避雷带和避雷网主要用来保护高层建筑物免遭直击雷和感应雷。,（5-3）,图5-5单根避雷针保护范围图,2、防雷电波入侵的措施及防雷装置,防雷电波入侵的措施：,避雷器是防止雷电波侵入的有限措施，避雷器与被保护设备并联，装在被保护设备的电源侧。如图5-6,图5-6 避雷器的接法,目前我国电力系统常见的避雷器种类种类,（1）阀式避雷器：又称为阀型避雷器，如图5-7a所示。,图5-7 阀式避雷器的组成部件及特性 a）单元火花间隙； b）阀片； c
7、）阀电阻特性曲线,阀片的组成，如图5-7b所示,这种阀片具有非线性特性，如图5-7c所示。,(2) 排气式避雷器：也称为管型避雷器，由产气管、内部间隙和外部间隙等三部分组成，如图5-8所示。,图5-8 排气式避雷器 1产气管 2胶木管 3棒电极 4-圆环形电极 5-动作指示器 s1内部间隙 s2外部间隙,(3) 保护间隙：又称为角型避雷器，其结构如图5-9所示。,图 5-9 保护间隙（角型避雷器） a） 双支持绝缘子单间隙； b）单支持绝缘子单间隙； c）双支持绝缘子双间隙s保护间隙 s1主间隙 s2辅助间隙,(4) 金属氧化物避雷器。,3、防止雷电反击的措施,雷电反击，是指当防雷装置接受到雷
8、击时，在接闪器、引下线和接地体上会产生很高的电位，若防雷装置与建筑物内外的电气设备、电线或其它金属管线之间绝缘距离不够，它们之间发生放电的现象。,防止雷电反击的措施有两种：,（1）将建筑物的金属物体与防雷装置的接闪器、引下线分隔开，并且保持有一定的距离；,（2）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，有条件时宜将建筑物每层的钢筋与所有的引下线相连接。,4、现代建筑的防雷特点,（1）建筑物本身的防雷。,（3）满足现行防雷有关规范要求。,（2）建筑物内部设备的防雷。,5、高层建筑防雷,以第一类防雷高层建筑为例，具体要求和做法如下：,1）建筑的顶部全部采用避雷网。 2）自30
9、 m及以上，每三层沿建筑物四周腰围设置避雷带。 3）自30 m及以上的金属栏杆、金属门窗等较大的金属物体，应与防雷装置可靠连接。 4）每三层沿建筑物周边的水平方向设均压环；所有的引下线，以及建筑物内的金属结构、金属物体都应与均压环可靠连接。 5）引下线的间距更小。接地装置围绕建筑物构成闭合回路，其接地电阻值要求更小。 6）建筑物内的电气线路全部使用钢管配线，垂直敷设的电气线路，其带电部分与金属外壳之间应装设击穿保护装置。 7）室内的主干金属管道和电梯轨道，应与防雷装置连接。,第二、三类高层建筑的防雷措施可参照第一类适当降低要求使用,6、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。
10、,2）有爆炸和火灾危险的建筑物防雷。,7、建筑工地的防雷,建筑工地必须采取防雷措施。,1）要提前考虑防雷施工程序。 2）建筑物钢筋保证可靠接地。 3）沿建筑物的四角和四边的脚手架上，应作数根避雷针，保护到全部施工面积。 4）施工用的起重机的最上端应装设避雷针， 5）应随时使施工现场构成一个等电位面。,5.2 建筑电气接地,5.2.1建筑电气接地基本知识,1、接地和接地装置,(1) 接地的类型,1） 系统接地：,2）保护接地：, 保护接地：TT系统和IT系统, 保护接零：TN系统。,3）防雷接地：,4）屏蔽接地：,5）防静电接地：,6）等电位接地：,7） 电子设备的信号接地及功率接地：,(2)
11、接地装置：,1）接地体或接地极：,2）接地线：,3）接地装置：,4）接地网：,(3) 重复接地：,2、接地装置的装设及要求,(1) 一般要求：,(2) 自然接地体的利用：,(3) 人工接地体的装设：,(4) 防雷装置的接地要求：,为了降低跨步电压，应采取下列措施之一：,1)水平接地体局部埋深不小于1m。 2)水平接地体局部包以绝缘体，。 3)采用沥青碎石路面，或在接地装置上面敷设厚5080mm的沥青层，其宽度超过接地装置2m。 4)采用“帽檐式”或其它形式的均压带。,522建筑电气的保护接地,保护接地是将电气设备中平时不处在电压下，但可能因绝缘损坏而呈现电压的所有部分接地，如图5-10所示。人
12、若触及带电的外壳，人体电阻和接地电阻相互并联，再通过另外两相对地的漏电阻形成回路。因为人体电阻比接地电阻大得多，故流过人体的电流小得多，实现了对人体的保护功能。,保护接地适用于中性点不接地的供电系统。,图 5-10 保护接地的作用,1、保护接地原理,2、接触电压与跨步电压,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，称为接触电压Utou，如图5-11所示。人在接地故障点周围行走，两脚之间所呈现的电位差，称为跨步电压Ustep，如图5-11所示。,图5-11 接触电压和跨步电压,3、保护接地的形式,1) 设备的外露可导电部分经各自
13、的PE线分别直接接地，例如TT系统和IT系统。如图5-12 a所示。,2) 设备的外露可导电部分经公共的PE线或PEN线接地，例如TN系统。如图5-12 b 所示。,图5-12 保护接地与重复接地 a） 保护接地 b）保护接零 c）重复接地,a）,b）,c）,4、重复接地,在电源中性点直接接地的TN系统中，为确保公共PE线或PEN线安全可靠，除在电源中性点进行工作接地外，还必须在PE线或PEN线的一些地方进行必要的重复接地，如图5-12 c 所示。,523 电气装置的接地和接地电阻,1、电气装置的接地,(1) 电气装置应该接地或接零的金属部分：,(2) 电气装置可不接地或接零的金属部分：,2、
14、接地电阻及其要求,接地电阻是指接地体电阻、接地线电阻和土壤流散电阻三部分之和。,电力装置的接地电阻应满足以下几个要求：,(1) 在电压为1000 V以上的中性点接地系统中,(2) 在电压为1000 V以上的中性点不接地系统中： （5-4） 同时 当这个接地装置与1000 V以下的电气设备公用时，应满足如下公式（5-5） （5-5）,(3) 在电压为1000 V以下的中性点不接地系统中,(4) 在电压为1000 V以下的中性点接地系统中 接地电阻按其通过电流的性质分以下两种： 工频接地电阻： 2) 冲击接地电阻：,3、接地电阻的计算,（1）人工接地体工频接地电阻的计算：,单根垂直管形或棒形接地体
15、的接地电阻（单位 ） （5-6） 式中 土壤电阻率（单位m）l 接地体长度（单位m）。,n 根垂直接地体通过连接扁钢（或圆钢）并联时 (5-7),式中 RE(l) 单根接地体的接地电阻（）； E 多根接地体并联时的接地体利用系数。,3) 单根水平带形接地体的接地电阻（单位） (5-8),式中 土壤电阻率（单位m）； l 接地体长度（单位m）。,n 根放射形水平接地带（n 12，每根长度l60m）的接地电阻（单位） (5-9),环形接地网（带）的接地电阻（单位） (5-10),式中A 环形接地网（带）所包围的面积（单位m2）。,(2) 自然接地体工频接地电阻的计算：,电缆金属外皮和水管等的接地电
16、阻（单位）,2) 钢筋混凝土基础的接地电阻（单位）,(3) 冲击接地电阻的计算:,式中 RE 工频接地电阻； 换算系数，为RE 与Rsh 的比值，,（5-13）,(5-12),图5-13 确定换算系数= RE / Rsh的计算曲线,由图5-13确定,(5-11),图5-13lg 为接地体的有效长度(m)，应按下式计算：,式中 土壤电阻率（m）。,(4) 接地装置的计算程序：,1) 确定允许的接地电阻RE 值。,2) 实测或估算可以利用的自然接地体的接地电阻RE(net) 值。,3) 计算需要补充的人工接地体的接地电阻,(5-15),如果不考虑利用自然接地体，则RE(man) = RE,4) 初步安排接地体的布置，初步确定接地体和接地线的尺寸。,5) 计算单根接地体的接地电阻RE(l)。,6) 用逐步渐近法计算接地体的数量:,(5-16),7) 校验短路热
