1、第7章 建筑防雷及 接地系統(tǒng),2006.9,7.1過(guò)電壓 7.1.1 過(guò)電壓的形式,過(guò)電壓,雷電過(guò)電壓,1.內(nèi)部過(guò)電壓 幅值與電網(wǎng)的額定電壓成正比，一般不會(huì)超過(guò)系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)相對(duì)地（單相）額定電壓的34倍，因此對(duì)電氣設(shè)備或線(xiàn)路的絕緣威脅不是很大 2.雷電過(guò)電壓 它是大氣中帶電云塊之間或帶電云層與地面之間所發(fā)生的一種強(qiáng)烈的自然放電現(xiàn)象。 有線(xiàn)狀、片狀和球狀等形式 3.雷云放電過(guò)程,雷電的危害 雷電的 機(jī)械效應(yīng) 雷電的熱效應(yīng) 雷電的電磁效應(yīng) 雷電的閃絡(luò)放電 4.雷電流特性 雷云放電具有 很高的電壓幅值和 強(qiáng)大的電流幅值。,5.雷電過(guò)電壓的基本形式 (1)直擊雷過(guò)電壓 (2)感應(yīng)雷過(guò)電壓 (3)入侵

2、波過(guò)電壓 6.雷電的危害 (1)雷電的熱效應(yīng) (2)雷電的電磁效應(yīng) (3)雷電的機(jī)械效應(yīng) (4)雷電的閃絡(luò)放電,7.2建筑物的防雷等級(jí)分類(lèi) 7.2.1雷電活動(dòng)規(guī)律,7.2建筑物的防雷等級(jí)分類(lèi) 7.2.1雷電活動(dòng)規(guī)律 1.雷暴日 多雷區(qū)：雷暴日大于40的為多雷區(qū)。 少雷區(qū)：雷暴日小于15的為少雷區(qū)。 2.雷擊次數(shù) N=kNgAe 3.雷擊大地的年平均密度應(yīng)按下式確定： 4建筑物等效面積Ae，應(yīng)為其實(shí)際平面積向外擴(kuò)大后的面 當(dāng)建筑物的高H小于100m時(shí),2.容易遭受雷擊的建筑物及相關(guān)因素: (1)建筑群中的高聳建筑物及尖頂建筑物、構(gòu)筑物，如水塔、寶塔、煙囪及發(fā)射臺(tái)天線(xiàn)等。 (2)空曠地區(qū)孤立物，如

3、野外孤立建筑、輸電線(xiàn)桿、塔及高大樹(shù)木等。 (3)建筑物的突出部位，如屋脊、屋角、女兒墻、屋頂蓄水箱煙囪及天線(xiàn)等。 (4)屋頂為金屬結(jié)構(gòu)的建筑物，地下埋設(shè)的金屬管道，內(nèi)部有大量金屬設(shè)備的廠(chǎng)房或排放帶電塵埃的工廠(chǎng)等。 (5)特別潮濕的建筑物和地下水位較高的地方。,(6)金屬礦藏地區(qū)，由于地下金屬礦的存在，容易引起雷電感應(yīng)，從而造成雷擊。 7.2.2建筑物的防雷等級(jí) 依據(jù)：建筑物應(yīng)根據(jù)其重要性、使用性質(zhì)、發(fā)生雷電事故的可能性和后果，按防雷要求分為三類(lèi)。 1.第一類(lèi)防雷建筑物： 2.第二類(lèi)防雷建筑物： 3.第三類(lèi)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,7.

4、3.3建筑物防雷裝置 接閃器、引下線(xiàn)和接地裝置 1.接閃器 1)避雷針 宜采用圓鋼或焊接鋼管，其直徑不應(yīng)小于： 1m以下 ： 圓鋼為12mm，鋼管為20mm。 12m： 圓鋼為16mm，鋼管為 25mm。 2)避雷帶或避雷網(wǎng) 圓鋼直徑不應(yīng)小于8mm。 扁鋼截面不應(yīng)小于48mm，厚度不應(yīng)小于4mm。,3)避雷環(huán) 扁鋼截面不應(yīng)小于100mm，厚度不應(yīng)小于4mm 。 圓鋼直徑不應(yīng)小于12mm 4)金屬屋面 除一類(lèi)防雷建筑物外，金屬屋面的建筑物宜利用其屋面作為接閃器。 2.引下線(xiàn) （不少于2根） 種類(lèi)： 人工、利用建筑物柱內(nèi)主筋（16 ） 人工：圓鋼直徑不應(yīng)小于8mm。,扁鋼截面不應(yīng)小于48mm，厚度

5、不應(yīng)小于4mm。 敷設(shè)方式：明敷設(shè)、暗敷設(shè)（增大一級(jí)） 測(cè)試：距地不大于2M處設(shè)斷接卡子或測(cè)試點(diǎn) 3.接地裝置 （1）人工接地體 垂直接地體宜采用圓鋼、鋼管或角鋼，最常用為鋼管長(zhǎng)2.5，直徑50mm。 水平接地體宜采用扁鋼、圓鋼。 圓鋼直徑不應(yīng)小于10mm。 扁鋼截面不應(yīng)小于100m2，厚度不應(yīng)小于4mm。 角鋼厚度不應(yīng)小于4mm。 鋼管厚度不應(yīng)小于3.5mm。,2.自然接地體 兼作接地體用的直接與大地接觸的各種金屬構(gòu)件、管道和建筑物的鋼筋混凝土基礎(chǔ)等。 對(duì)于變配電所，只能利用它本身的建筑鋼筋混凝土基礎(chǔ)作為自然接地體。 在高層建筑中，推薦利用柱子、基礎(chǔ)內(nèi)的鋼筋作為引下線(xiàn)和接地裝置。主要優(yōu)點(diǎn)：

6、(1)接地電阻低。 (2)電位分布均勻，均壓效果好。 (3)施工方便可省去大量土方挖掘工程量。,(4)節(jié)約鋼材。 (5)維護(hù)工程量少。 人工接地體按接地裝置尺寸，垂直接地體的長(zhǎng)度一般為2.5m，其頂距地面0.60.7m,相距5m。 水平及垂直接地體應(yīng)離建筑物外墻、出入 口、人行道不小于3m,否則： 1）水平接地體局部深埋不應(yīng)小于1m; 2）水平接地體局部應(yīng)包絕緣物，可采用 5080mm厚的瀝青層;,3）采用瀝青碎石地面或在接地體上面敷設(shè) 5080mm厚的瀝青層，其寬度應(yīng)超過(guò)接 地體2m。,7.3.4 建筑物的防雷措施 1.建筑物的防雷要求： 1.1一類(lèi)防雷建筑物 防直擊雷、防雷電感應(yīng)和防雷電波

7、侵入、 側(cè)擊雷。 1.2二類(lèi)防雷建筑物 直擊雷、防雷電波侵入、有爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所 應(yīng)有防雷電感的措施、側(cè)擊雷。 1.3三類(lèi)防雷建筑物 防直擊雷和防雷電波侵入的措施、側(cè)擊雷。,2.具體防雷措施 (1)防直接雷 接閃器：避雷針、避雷帶和避雷網(wǎng)。 接閃器引來(lái)雷電流，通過(guò)引下線(xiàn)和接地體安全地引導(dǎo)入地， 使接閃器下面一定范圍內(nèi)的建筑物免遭直接雷擊 一類(lèi)防雷建筑物加裝水平均壓環(huán)（間距12m),(2)防感應(yīng)雷 建筑物內(nèi)的設(shè)備、管道、構(gòu)架、電纜金屬外皮、鋼屋架、鋼窗等較大金屬物和突出屋面的放散管、風(fēng)管等金屬物，均應(yīng)接到防雷電感應(yīng)的接地裝置上 平行敷設(shè)的管道、構(gòu)架和電纜金屬外皮等長(zhǎng)金屬物跨接（100mm;30m）。

8、 將相互靠近的金屬物體全部可靠地連成一體并加以接地的辦法來(lái)消除。,(3)防高電位侵入 在整個(gè)雷害事故中占5070 。 配電線(xiàn)路全部采用地下電纜; 進(jìn)戶(hù)線(xiàn)采用50100m長(zhǎng)的一段電纜; 在架空線(xiàn)進(jìn)戶(hù)之處，加裝避雷器或放電保護(hù)間隙。,(4)防側(cè)擊雷 外墻上的欄桿、門(mén)窗等較大的金屬物與防雷裝置連接; 豎直敷設(shè)的金屬管道及金屬物的頂端和底端與防雷裝置連接,建筑物 防雷等級(jí),避雷帶網(wǎng)格間距不大于,引下線(xiàn)間距距不大于,防側(cè)擊雷的高度,接地電阻小于,一類(lèi) 二類(lèi) 三類(lèi),55米或 64米 12米 10 30米 6m,1010米或 128米 18米 10 45米 6,2020米或 2218米 25米 30 60米

9、,7.3.5 避雷針的保護(hù)范圍及計(jì)算 1.單支避雷針的保護(hù)范圍,避雷針在h高度的xx平面上和在地面上的保護(hù)半徑,【例7-1】某廠(chǎng)一座30m高的水塔旁邊，建有一水泵房（屬第三類(lèi)防雷建筑物），尺寸如圖（7-8）所示。水塔上裝有一支高2m的避雷針，試問(wèn)此針能否保證這一水泵房。 解：查表72，得滾球半徑hr=60m，而 h=30m+2m=32m，hx=6m，因此得 m 現(xiàn)水泵在hx=6m高度上最遠(yuǎn)一角距離避雷針的水平距離為 m hx 水塔上的避雷針完全能保護(hù)這一水泵房。,7.4 低壓配電系統(tǒng)接地方式 接 地 :用金屬把電氣設(shè)備的某一部分與 地做良好的連接 接地體 :埋入地中并直接與大地接觸的金 屬導(dǎo)體

10、 接地線(xiàn) :連接設(shè)備接地部位與接地體的金 屬導(dǎo)線(xiàn) 7.4.1 接地概述 1.接地電阻和接地電流 接地電阻： 是指電流從埋入地中的接地體流向周?chē)寥罆r(shí)，接地體與大地遠(yuǎn)處的電位差與該電流之比，而不是接地體的表面電阻。,2.對(duì)地電壓、接觸電壓和跨步電壓 對(duì)地電壓： 電氣設(shè)備從接地外殼及接地體 到20m以外的零電位之間的電 位差。 接觸電壓：人站在發(fā)生接地故障的電氣設(shè) 備旁邊，手觸及設(shè)備的外露可 導(dǎo)電部分，則人所接觸的兩點(diǎn) （如手和腳）之間所呈現(xiàn)的電 位差。,跨步電壓：人在接地故障點(diǎn)周?chē)凶?，?腳之間所呈現(xiàn)的電位差。,7.4.2 接地的類(lèi)型和作用,一、接地的分類(lèi),工作接地： 為保證電力系統(tǒng)和電氣設(shè)備

11、在正常和事故情況下可靠地運(yùn)行，人為地將電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)（如發(fā)電機(jī)和變壓器的中性點(diǎn)）及電氣設(shè)備的某一部分（如避雷針和避雷線(xiàn)的接地引下線(xiàn)）直接或經(jīng)消弧線(xiàn)圈、電阻、擊穿熔斷器等與地作金屬連接。 三種運(yùn)行方式： 電源中性點(diǎn)不接地 電源中性點(diǎn)經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地 電源中性點(diǎn)直接接地,7.4.4 保護(hù)接地 定義 保護(hù)接地: 電氣設(shè)備的金屬外殼可能因絕緣損壞而帶電，為防止這種電壓危及人身安全而人為地將電氣設(shè)備的金屬外殼與大地作金屬聯(lián)接。 保護(hù)接地的型式： 保護(hù)接地、保護(hù)接零,(1)、TT系統(tǒng) （我國(guó)過(guò)去稱(chēng)作保護(hù)接地系統(tǒng)） (2)、TN系統(tǒng) （我國(guó)過(guò)去稱(chēng)作保護(hù)接零系統(tǒng)） (3)、 IT系統(tǒng) （僅負(fù)荷則接地）,1、保

12、護(hù)接地的類(lèi)型和命名方式,第一個(gè)字母表示電源側(cè)中性點(diǎn)接地狀態(tài)，即： T表示直接接地； I表示不接地(或高電阻接地)。 第二個(gè)字母表示負(fù)載側(cè)接地狀態(tài)，即： T表示電氣設(shè)備外露導(dǎo)體的接地與系統(tǒng)接地相互獨(dú)立； N表示負(fù)載側(cè)接地與系統(tǒng)接地直接作電氣連接。,2、TN系統(tǒng)的三種型式,1、TN-S系統(tǒng) （三相五線(xiàn)制）,2、TN-C系統(tǒng) （三相四線(xiàn)制）,3、TN-C-S系統(tǒng) （局部三相五線(xiàn)制）,民用建筑禁止采用TN-C系統(tǒng),3.TT系統(tǒng),4.IT系統(tǒng),5.重復(fù)接地 在TN系統(tǒng)中為確保公共PE或PEN線(xiàn)安全可靠，除電源中性點(diǎn)進(jìn)行工作接地外，還必需在PE或PEN線(xiàn)的下列地方進(jìn)行必要的重復(fù)接地。 電流或架空線(xiàn)在引入建筑物或車(chē)間處。 在架空線(xiàn)的干線(xiàn)和分支線(xiàn)的終端及沿線(xiàn)每一公里處。 7.5 接地裝置與接地電阻 7.5.1 接地裝置的設(shè)置 7.5.2 接地裝置接地電阻,1.電阻的概念及影響接地電阻的因素 2.工程實(shí)際的做法： 7.5.3 接地電阻的測(cè)量 1.電流表電壓表測(cè)量法,2.接地電阻測(cè)量?jī)x測(cè)量法,7. 6 等電位聯(lián)結(jié) 7.6.1等電位聯(lián)結(jié)概念 將建筑物電氣裝置內(nèi)外露可導(dǎo)電部分、電氣裝置外可導(dǎo)電部分、人工或自然接地體用導(dǎo)體連接起來(lái)以達(dá)到減少電位差。 7.6.2等電位聯(lián)結(jié)的組成及分類(lèi) 1.總等電位聯(lián)結(jié)（MEB） 作用于全建筑物，在每一電源進(jìn)線(xiàn)處，利用聯(lián)結(jié)干線(xiàn)將保