建筑电气第2版 段春丽第7章 建筑防雷及接地系统

建筑电气（第二版）第7章建筑防雷及接地系统建筑电气（第二版）第7章建筑防雷及接地系统过电压7.1建筑物的防雷等级分类7.2建筑物的防雷原理、装置及措施7.3低压配电系统接地方式7.4接地装置与接地电阻7.5建筑物等电位联结7.6建筑电气（第二版）7.1　过电压5雷电过电压的基本形式6雷电的危害建筑电气（第二版）7.1　过电压过电压是指电气设备上或线路上出现的超过正常工作要求的电压。在电力系统中,按过电压产生的原因不同,可分为内部过电压和雷电过电压两大类建筑电气（第二版）7.1过电过电压雷电过电压建筑电气（第二版）1.内部过电压内部过电压是由于电力系统的开关操作、故障和某些不正常运行状态,使电力系统的工作状态突然改变,从而在其过渡过程中出现因电磁能在系统内部发生振荡而引起的过电压。运行经验证明,内部过电压的幅值与电网的额定电压成正比,一般不会超过系统正常运行时相对地(单相)额定电压的3~4倍,因此对电气设备或线路的绝缘威胁不是很大。建筑电气（第二版）2.雷电过电压雷电过电压又称为大气过电压或外部过电压,它是大气中带电云块之间或带电云层与地面之间所发生的一种强烈的自然放电现象。建筑电气（第二版）7.1　过电压图7-1　负极下行先导雷击发展示意图建筑电气（第二版）4.雷电流特性雷云放电具有很高的电压幅值和强大的电流幅值。通常可能测量的是雷电流幅值及其增长变化速度(也称为雷电流陡度)这两个参数。建筑电气（第二版）5.雷电过电压的基本形式(1)直击雷(DirectLightningFlash)　(2)闪电感应(LightningInduction)　(3)闪电电涌侵入(LightningSurgeonIncomingServices)　建筑电气（第二版）图7-2　架空线路上的感应过电压a)雷云在线路上方时,线路上感生束缚电荷　b)雷云消失后,自由电荷在线路上形成过电压建筑电气（第二版）6.雷电的危害(1)雷电的热效应(2)雷电的电磁效应(3)雷电的机械效应(4)雷电的闪络放电建筑电气（第二版）雷电波侵入造成的危害图例建筑电气（第二版）雷电波沿电力和通讯线路侵入的危害电路板及元器件损坏建筑电气（第二版）配电柜遭雷电波侵入被损坏配电柜被损坏建筑电气（第二版）雷击引起的火灾建筑物被烧毁建筑电气（第二版）加油站遭雷击烧毁的图例建筑电气（第二版）雷击建筑的现场图例广东惠阳市元祥制品厂遭雷击现场图建筑电气（第二版）7.2　建筑物的防雷等级分类建筑电气（第二版）7.2.1　雷电活动规律1.雷暴日 雷暴日是指每年中有雷电活动的天数,在一天内只要听到雷声或看到雷闪就算一个雷暴日。 雷暴日次数一般由当地气象台、站统计多年雷暴日的年平均值,称为年平均雷暴日数。 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 7-1　某些城市的年平均雷暴日建筑电气（第二版）7.2.1　雷电活动规律 年平均雷电日数超过90的地区叫作强雷区 把超过40的地区叫作多雷区 把不足15的地区叫作少雷区。建筑电气（第二版）2.建筑物年预计雷击次数式中　N——建筑物预计雷击次数(次/a); k——校正系数,在一般情况下取1,在下列情况下取相应数值: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;金属屋面没有接地的砖木结构建筑物取1.7;位于山顶上或旷野的孤立建筑物取2; Ng——建筑物所处地区雷击大地的年平均密度[次/(km2·a)] Ae——与建筑物截收相同雷击次数的等效面积(km2)。Ng=0.1Td雷击大地的年平均密度式中　Td——年平均雷暴日,根据当地气象台、站资料确定(d/a)。建筑电气（第二版）与建筑物截收相同雷击次数的等效面积Ae1当建筑物的高小于100m时，其每边的扩大宽度和等效面积应按下列公式计算D——建筑物每边的扩大宽度(m);L、W、H——分别为建筑物的长、宽、高(m)。建筑电气（第二版）与建筑物截收相同雷击次数的等效面积Ae2)当建筑物的高度小于100m,同时其周边在2D范围内有等高或比它低的其他建筑物,这些建筑物不在所考虑建筑物以hr=100m的保护范围内时按式(7-4)算出的Ae可减去(D/2)×(这些建筑物与所考虑建筑物边长平行以米计的长度总和)×10-6(km2)。当四周在2D范围内都有等高或比它低的其他建筑物时,其等效面积可按下式计算:建筑电气（第二版）与建筑物截收相同雷击次数的等效面积Ae3)当建筑物的高度小于100m,同时其周边在2D范围内有比它高的其他建筑物时,按式(7-4)算出的等效面积可减去D×(这些建筑物与所考虑建筑物边长平行以米计的长度总和)×10-6(km2)。当四周在2D范围内都有比它高的其他建筑物时,其等效面积可按式(7-6)计算:Ae=LW×10-6建筑电气（第二版）与建筑物截收相同雷击次数的等效面积Ae4)当建筑物的高H等于或大于100m时,其每边的扩大宽度应按等于建筑物的高H计算;建筑物的等效面积Ae应按式(7-7)确定:Ae=[LW+2H(L+W)+πH2]×10-6建筑电气（第二版）与建筑物截收相同雷击次数的等效面积Ae5)当建筑物的高度等于或大于100m,同时其周边在2H范围内有等高或比它低的其他建筑物,且不在所确定建筑物以滚球半径等于建筑物高度(m)的保护范围内时,按式(7-7)算出的等效面积可减去(H/2)×(这些建筑物与所确定建筑物边长平行以米计的长度总和)×10-6(km2)。当四周在2H范围内都有等高或比它低的其他建筑物时,其等效面积可按式(7-8)计算:建筑电气（第二版）与建筑物截收相同雷击次数的等效面积Ae6)当建筑物的高度等于或大于100m,同时其周边在2H范围内有比它高的其他建筑物时,按式(7-7)算出的等效面积可减去H×(这些其他建筑物与所确定建筑物边长平行以米计的长度总和)×10-6(km2)。当四周在2H范围内都有比它高的其他建筑物时,其等效面积可按式(7-6)计算Ae=LW×10-67)当建筑物各部位的高不同时,应沿建筑物周边逐点算出最大扩大宽度,其等效面积Ae应按每点最大扩大宽度外端的连接线所包围的面积计算。建筑电气（第二版）3.容易遭受雷击的建筑物及相关因素1)建筑群中的高耸建筑物及尖顶建筑物、构筑物,如水塔、宝塔、烟囱及发射台天线等。2)空旷地区孤立物,如野外孤立建筑、输电线杆、塔及高大树木等。3)建筑物的突出部位,如屋脊、屋角、女儿墙、屋顶蓄水箱、烟囱及天线等。4)屋顶为金属结构的建筑物,地下埋设的金属管道,内部有大量金属设备的厂房或排放带电尘埃的工厂等。5)特别潮湿的建筑物和地下水位较高的地方。6)金属矿藏地区,由于地下金属矿的存在,容易引起雷电感应,从而造成雷击建筑电气（第二版）7.2.2　建筑物的防雷分类 建筑物应根据建筑物重要性、使用性质、发生雷电事故的可能性和后果,按防雷要求分为三类。1.第一类防雷建筑物2.第二类防雷建筑物3.第三类防雷建筑物建筑电气（第二版）1.第一类防雷建筑物在可能发生对地闪击的地区,遇下列情况之一时,应划为第一类防雷建筑物:1)凡制造、使用或贮存火炸药及其制品的危险建筑物,因电火花而引起爆炸、爆轰,会造成巨大破坏和人身伤亡者。2)具有0区或20区爆炸危险场所的建筑物。3)具有1区或21区爆炸危险场所的建筑物,因电火花而引起爆炸,会造成巨大破坏和人身伤亡者。建筑电气（第二版）2.第二类防雷建筑物 在可能发生对地闪击的地区,遇下列情况之一时,应划为第二类防雷建筑物:1)国家级重点文物保护的建筑物。2)国家级的会堂、办公建筑物、大型展览和博览建筑物、大型火车站和飞机场[1]、国宾馆,国家级档案馆、大型城市的重要给水泵房等特别重要的建筑物。3)国家级计算中心、国际通信枢纽等对国民经济有重要意义的建筑物。4)国家特级和甲级大型体育馆。5)制造、使用或贮存火炸药及其制品的危险建筑物,且电火花不易引起爆炸或不致造成巨大破坏和人身伤亡者。[1]　飞机场不含停放飞机的露天场所和跑道。建筑电气（第二版）2.第二类防雷建筑物 在可能发生对地闪击的地区,遇下列情况之一时,应划为第二类防雷建筑物:6)具有1区或21区爆炸危险场所的建筑物,且电火花不易引起爆炸或不致造成巨大破坏和人身伤亡者。7)具有2区或22区爆炸危险场所的建筑物。8)有爆炸危险的露天钢质封闭气罐。9)预计雷击次数大于0.05次/a的部、省级办公建筑物和其他重要或人员密集的公共建筑物以及火灾危险场所。10)预计雷击次数大于0.25次/a的住宅、办公楼等一般性民用建筑物或一般性工业建筑物。建筑电气（第二版）3.第三类防雷建筑物在可能发生对地闪击的地区,遇下列情况之一时,应划为第三类防雷建筑物1)省级重点文物保护的建筑物及省级档案馆。2)预计雷击次数大于或等于0.01次/a,且小于或等于0.05次/a的部、省级办公建筑物和其他重要或人员密集的公共建筑物,以及火灾危险场所。3)预计雷击次数大于或等于0.05次/a,且小于或等于0.25次/a的住宅、办公楼等一般性民用建筑物或一般性工业建筑物。4)在平均雷暴日大于15d/a的地区,高度在15m及以上的烟囱、水塔等孤立的高耸建筑物;在平均雷暴日小于或等于15d/a的地区,高度在20m及以上的烟囱、水塔等孤立的高耸建筑物。建筑电气（第二版）7.3　建筑物的防雷原理、装置及措施建筑电气（第二版）7.3　建筑物的防雷原理、装置及措施　图7-4　外部防雷装置组成 外部防雷装置由接闪器、引下线和接地装置组成 内部防雷装置由防雷等电位联结和与外部防雷装置的间隔距离组成。建筑电气（第二版）7.3.1　防雷原理 用接闪器引来雷电,还要安全地导流入地,所有接闪器都必须经过接地引下线与接地体(接地装置)相连。图7-5　雷击时的电气原理建筑电气（第二版）7.3.2　建筑物的防雷装置防直接雷击装置：作用：将雷电引向自身并安全导入地中，保护附近建筑物免遭雷击。1）接闪器2）防雷引下线3）接地装置建筑电气（第二版）7.3.2　建筑物的防雷装置1.接闪器专门敷设的接闪器应由下列的一种或多种方式组成:1)独立接闪杆。2)架空接闪线或架空接闪网。3)直接装设在建筑物上的接闪杆、接闪带或接闪网。4)金属屋面:除一类防雷建筑物外,金属屋面的建筑物宜利用其屋面作为接闪器建筑电气（第二版）(1)接闪杆接闪杆实质上是引雷杆,它把雷电波引入地下,从而保护了线路、设备及建筑物等。建筑电气（第二版）(1)接闪杆　接闪杆的功能实质上是引雷作用,它能对雷电场产生一个附加电场(这附加电场是由于雷云对接闪杆产生静电感应引起的),使雷电场畸变,从而将雷云放电的通路,由原来可能向被保护物体发展的方向,吸引到接闪杆本身,然后经与接闪杆相连的引下线和接地装置将雷电流泄放到大地中去,使被保护物体免受直接雷击。所以,接闪杆实质上是引雷杆,它把雷电波引入地下,从而保护了线路、设备及建筑物等。建筑电气（第二版）(2)接闪带和接闪网　 接闪带和接闪网普遍用来保护高层建筑物免遭直击雷和感应雷,适用于宽大的建筑物 接闪带和接闪网的安装方法有明装和暗装,一般建筑物用明装,古典建筑物为了不影响文物本身的美观,常采用暗装方式。 接闪带、接闪网必须经1~2根引下线与接地装置可靠地连接。建筑电气（第二版）(2)接闪带和接闪网建筑电气（第二版）(3)接闪环　接闪环是在烟囱或其他建筑物顶上用环状金属做成的接闪器。当烟囱上采用接闪环时,其圆钢直径不应小于12mm。扁钢截面积不应小于100mm2,其厚度不应小于4mm。建筑电气（第二版）(4)金属屋面建筑电气（第二版）2.引下线 作用：用于将雷电流从接闪器传导至接地装置的导体。 材料：引下线一般采用圆钢或扁钢,宜优先采用圆钢,圆钢直径不应小于8mm,扁钢截面积不应小于50mm2,其厚度不应小于4mm。 敷设方式：明敷设、暗敷设（增大一级 测试：采用多根专设引下线时，应在各引下线上距地面0.3m~1.8m处装设断接卡或测试点。建筑电气（第二版）2.引下线建筑电气（第二版）明辐引下线建筑电气（第二版）3.接地装置 接地装置是埋入地下土壤中的金属导体,由接地线和接地体组成,其作用是把雷电流疏散到大地中去,以限制防雷装置对地电压过高,因此接地体的接地电阻要小。 分类 人工接地体就是利用圆钢、角钢、钢管、扁钢等制成一定形状并敷设在地下。 自然接地体就是利用建筑物的钢筋混凝土基础内的钢筋作为接地体,不再专门设置人工接地体。建筑电气（第二版）人工接地体 按照敷设形式的不同,人工接地体又分为垂直埋设和水平埋设两种。 埋于土壤中的人工垂直接地体宜采用热镀锌角钢、钢管或圆钢; 埋于土壤中的人工水平接地体宜采用热镀锌扁钢或圆钢 接地线应与水平接地体的截面相同。 圆钢直径不应小于10mm,扁钢截面积不应小于100mm2,其厚度不应小于4mm;钢管壁厚不应小于3.5mm。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,并宜敷设在当地冻土层以下,其距墙或基础不宜小于1m。建筑电气（第二版）人工接地体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一:1)水平接地体局部深埋不应小于1m。2)水平接地体局部应包绝缘物,可采用50~80mm厚的沥青层。3)采用沥青碎石地面或在接地体上面敷设50~80mm厚的沥青层,其宽度应超过接地体2m。建筑电气（第二版）7.3.3　建筑物的防雷措施根据GB50057—2010《建筑物防雷设计规范》基本规定一类防雷建筑物防直击雷、防雷电感应和防雷电波侵入、侧击雷。二类防雷建筑物防直击雷、防雷电波侵入、有爆炸危险场所应有防闪电感应的措施、侧击雷。三类防雷建筑物防直击雷和防雷电波侵入的措施、侧击雷。建筑电气（第二版）1.防直击雷的措施(1)第一类防雷建筑物防雷的措施　 应装设独立接闪杆或架空接闪线、网,架空接闪网的网格尺寸不应大于5m×5m或6m×4m,使被保护的建筑物及风帽、放散管等突出屋面的物体均处于接闪器的保护范围内。1)接闪器之间应互相连接。2)引下线不应少于两根,并应沿建筑物四周和内庭院四周均匀或对称布置,其间距沿周长计算不宜大于12m。3)排放爆炸危险气体、蒸气或粉尘的管道应符合防雷规范的相关要求。建筑电气（第二版）1.防直击雷的措施(1)第一类防雷建筑物防雷的措施　 当建筑物高度超过30m时,首先应沿屋顶周边敷设接闪带,接闪带应设在外墙外表面或屋檐边垂直面上,也可设在外墙外表面或屋檐边垂直面外 4)建筑物应装设等电位联结环,环间垂直距离不应大于12m,所有引下线、建筑物的金属结构和金属设备均应连到环上。等电位联结环可利用电气设备的等电位联结干线环路。5)外部防雷的接地装置应围绕建筑物敷设成环形接地体,每根引下线的冲击接地电阻不应大于10Ω,并应与电气电子系统等接地装置及所有进入建筑物的金属管道相连,此接地装置可兼作防雷电感应接地之用。建筑电气（第二版）1.防直击雷的措施(2)第二类防雷建筑物外部防雷的措施　 宜采用装设在建筑物上的接闪网、接闪带或接闪杆,也可采用由接闪网、接闪带或接闪杆混合组成的接闪器。 接闪网、接闪带应沿屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷击的部位敷设,并应在整个屋面组成不大于10m×10m或12m×8m的网格; 当建筑物高度超过45m时,首先应沿屋顶周边敷设接闪带,接闪带应设在外墙外表面或屋檐边垂直面上,也可设在外墙外表面或屋檐边垂直面外。接闪器之间应互相连接。建筑电气（第二版）1.防直击雷的措施(2)第二类防雷建筑物外部防雷的措施　 专设引下线不应少于两根,并应沿建筑物四周和内庭院四周均匀对称布置,其间距沿周长计算不应大于18m。当建筑物的跨度较大,无法在跨距中间设引下线时,应在跨距端设引下线并减小其他引下线的间距,专设引下线的平均间距不应大于18m。 外部防雷装置的接地应和防闪电感应、内部防雷装置、电气和电子系统等的接地共用接地装置,并应与引入的金属管线做等电位联结。外部防雷装置的专设接地装置宜围绕建筑物敷设成环形接地体。建筑电气（第二版）1.防直击雷的措施(3)第三类防雷建筑物外部防雷的措施　 宜采用装设在建筑物上的接闪网、接闪带或接闪杆,也可采用由接闪网、接闪带和接闪杆混合组成的接闪器。 接闪网、接闪带应沿屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷击的部位敷设,并应在整个屋面组成不大于20m×20m或24m×16m的网格 当建筑物高度超过60m时,首先应沿屋顶周边敷设接闪带,接闪带应设在外墙外表面或屋檐边垂直面上,也可设在外墙外表面或屋檐边垂直面外。接闪器之间应互相连接。建筑电气（第二版）1.防直击雷的措施(3)第三类防雷建筑物外部防雷的措施 专设引下线不应少于两根,并应沿建筑物四周和内庭院四周均匀对称布置,其间距沿周长计算不应大于25m。当建筑物的跨度较大,无法在跨距中间设引下线时,应在跨距两端设引下线并减小其他引下线的间距,专设引下线的平均间距不应大于25m。 防雷装置的接地应与电气和电子系统等接地共用接地装置,并应与引入的金属管线做等电位联结 外部防雷装置的专设接地装置宜围绕建筑物敷设成环形接地体。建筑电气（第二版）防闪电感应的措施第一类防雷建筑物防闪电感应符合下列规定:1)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放散管、风管等金属物,均应接到防闪电感应的接地装置上。2)平行敷设的管道、构架和电缆金属外皮等长金属物,其净距小于100mm时,应采用金属线跨接,跨接点的间距不应大于30m;交叉净距小于100mm时,其交叉处也应跨接。3)防闪电感应的接地装置应与电气和电子系统的接地装置共用,其工频接地电阻不宜大于10Ω。防闪电感应的接地装置与独立接闪杆、架空接闪线或架空接闪网的接地装置之间的间隔距离,应符合防雷规范的规定。建筑电气（第二版）3.防闪电电涌侵入的措施 低压线路宜全线采用电缆直接埋地敷设,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。 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护套电缆穿钢管直接埋地引入,其埋地长度应符合规范要求,但不应小于15m。 在电缆与架空线连接处,还应装设电涌保护器。电涌保护器、电缆金属外皮、钢管和绝缘子铁脚、金具等应连在一起接地。 所装设的电涌保护器应选用符合防雷设计要求的产品,其电压保护水平、冲击电流、安装处的环境温度、安装箱的防护等级和连接形式,都应与建筑防雷等级相适应。建筑电气（第二版）4.防侧击雷措施(1)对第一类防雷建筑物防侧击雷措施(2)高度超过45m的第二类防雷建筑物　(3)对第三类防雷建筑物中高度超过60m的高层建筑物建筑电气（第二版）建筑物防雷相关参数建筑电气（第二版）4.防侧击雷措施(1)对第一类防雷建筑物防侧击雷措施1)从30m起每隔不大于6m沿建筑物四周设水平避雷带并与引下线相连。2)30m及以上外墙上的栏杆、门窗等较大的金属物应与防雷装置连接。建筑电气（第二版）4.防侧击雷措施(2)高度超过45m的第二类防雷建筑物　1)对水平突出外墙的物体,当滚球半径45m球体从屋顶周边接闪带外向地面垂直下降接触到突出外墙的物体时,应采取相应的防雷措施。2)高于60m的建筑物,其上部占高度20%并超过60m的部位应防侧击,防侧击应符合下列规定:①在建筑物上部占高度20%并超过60m的部位,各表面上的尖物、墙角、边缘、设备以及显著突出的物体,应按屋顶上的保护措施处理。②在建筑物上部占高度20%并超过60m的部位,布置接闪器应符合对本类防雷建筑物的要求,接闪器应重点布置在墙角、边缘和显著突出的物体上。③外部金属物,当其最小尺寸符合《建筑物防雷设计规范》第5.2.7条第2款的规定时,可利用其作为接闪器,还可利用布置在建筑物垂直边缘处的外部引下线作为接闪器。④符合《建筑物防雷设计规范》第4.3.5条规定的钢筋混凝土内钢筋和符合《建筑物防雷设计规范》第5.3.5条规定的建筑物金属框架,当作为引下线或与引下线连接时,均可利用其作为接闪器。3)外墙内、外竖直敷设的金属管道及金属物的顶端和底端,应与防雷装置等电位联结建筑电气（第二版）4.防侧击雷措施(3)对第三类防雷建筑物中高度超过60m的高层建筑物　 其防侧击雷和等电位的保护措施,除了将滚球半径改为60m外,基本与第二类防雷建筑物的保护措施相同。建筑电气（第二版）5.防雷击电磁脉冲 在工程的设计阶段不知道电子系统的规模和具体位置的情况下,若预计将来会有需要防雷击电磁脉冲的电气和电子系统,应在设计时将建筑物的金属支撑物、金属框架或钢筋混凝土的钢筋等自然构件、金属管道、配电的保护接地系统等与防雷装置组成一个接地系统,并应在需要之处预埋等电位联结板。 当电源采用TN系统时,从建筑物总配电箱起供电给本建筑物内的配电线路和分支线路必须采用TN-S系统。建筑电气（第二版）7.3.4　现代建筑的防雷措施及防雷设计1.接闪器 大部分建筑所采用的接闪器常为接闪带或接闪网,较少 接闪杆接闪带宜安装在屋顶的外沿和建筑物的突出部位,在屋面的不同平面的接闪带应至少有两处互相连接。连接应采用焊接,搭焊长度应为圆钢直径的6倍或扁钢宽度的2倍并且不少于100mm。 有些大厦在女儿墙的拐角处增设有长约1.5m的短针,并将之与女儿墙上的接闪带相结合作为接闪器。 屋面上的所有金属管道和金属构件都应与防雷装置连接,这一点在设计和 施工 文明施工目标施工进度表下载283施工进度表下载施工现场晴雨表下载施工日志模板免费下载 中特别是建筑建成后在屋面二次增加新设备(如电视天线、太阳能热水器)时常被忽视,应予以重视。建筑电气（第二版）7.3.4　现代建筑的防雷措施及防雷设计2.引下线 利用建筑内柱或剪力墙中的钢筋作为防雷引下线是我国常用的方法。建筑中柱内主筋在16mm以上。 对于作为引下线的钢筋的接续连接方法,在高层建筑中应坚持通长焊接,搭焊长度应不小于100mm。 高层建筑防侧击雷施工时,应将圈梁内两根主筋连接成封闭水平环状作为均压环且与引下线可靠连接。由此,均压环引出一条钢筋与超过规定高度的金属门窗、玻璃幕墙等外露金属物体可靠连接。建筑电气（第二版）7.3.4　现代建筑的防雷措施及防雷设计3.接地装置 目前,我国建筑的接地装置大多以建筑的深基础作为接地极,用基础作接地极有以下诸方面的优点:(1)接地电阻低　(2)电位分布均匀,均压效果好　(3)施工方便,维护工程量少　(4)节省材料　建筑电气（第二版）7.3.5　接闪器的保护范围及计算 所谓“滚球法”是以hr为半径的一个球体,沿需要防直击雷的部位滚动,当球体只触及接闪器(包括被利用作为接闪器的金属物),或只触及接闪器和地面(包括与大地接触并能承受雷击的金属物),而不触及需要保护的部位时,则该部分就得到接闪器的保护,也就在接闪器的保护范围之内图7-6　滚球法示意图建筑电气（第二版）各类防雷建筑物的滚球计算半径见表7-4。建筑电气（第二版）图7-7　单支接闪杆的保护范围建筑电气（第二版）1.单支接闪杆的保护范围计算 接闪杆在被保护物高度hx的平面上和在地面上的保护半径式中　rx——接闪杆在hx高度的xx'平面上的保护半径(m);hr——滚球半径(m),按表7-2确定;hx——被保护物的高度(m);r0——接闪杆在地面上的保护半径(m)。建筑电气（第二版）【例7-1】某厂一座30m高的水塔旁边,建有一水泵房(属第三类防雷建筑物),尺寸如图7-8所示。水塔上装有一支高2m的接闪杆,试问此接闪杆能否保护这一水泵房不遭受雷击。建筑电气（第二版）7.4　低压配电系统接地方式建筑电气（第二版）7.4　低压配电系统接地方式1.接地电阻和接地电流接地电阻：是指电流从埋入地中的接地体流向周围土壤时，接地体与大地远处的电位差与该电流之比，而不是接地体的表面电阻。接地电流：当电气设备发生接地故障时，电流就通过接地体向大地作半球形散开，这一电流称为接地电流。建筑电气（第二版）7.4.1　接地概述　图7-9　电流场在接地体周围地面的电流分布建筑电气（第二版）2.对地电压、接触电压和跨步电压图7-10　接触电压与跨步电压跨步电压：人在接地故障点周围行走，两脚之间所呈现的电位差。建筑电气（第二版）7.4.2　接地的类型和作用工作接地（系统接地）定义：电源测的接地称为工作接地作用：保证电力系统和设备达到正常工作方法：变压器中性点接地保护接地定义：负载则的接地称为保护接地作用：保障人身安全、防止间接触电方法：将设备的外露可导电部分进行接地建筑电气（第二版）7.4.2　接地的类型和作用1.工作接地 为保证电力系统和电气设备在正常和事故情况下可靠运行,人为地将电力系统的中性点(如发电机和变压器的中性点)及电气设备的某一部分(如接闪杆和接闪线的接地引下线)直接或经消弧线圈、电阻、击穿熔断器等与地做金属连接(1)电源中性点不接地的电力系统(2)电源中性点经消弧线圈接地的电力系统(3)电源中性点直接接地的电力系统建筑电气（第二版）(1)电源中性点不接地的电力系统图7-11　正常运行的电源中性点不接地的电力系统a)电路图　b)相量图建筑电气（第二版）(1)电源中性点不接地的电力系统图7-12　一相接地时的电源中性点不接地的电力系统a)电路图　b)相量图建筑电气（第二版）(2)电源中性点经消弧线圈接地的电力系统图7-13　电源中性点经消弧线圈接地的电力系统a)电路图　b)相量图建筑电气（第二版）(3)电源中性点直接接地的电力系统图7-14　电源中性点直接接地的电力系统建筑电气（第二版）1.工作接地建筑电气（第二版）1、保护接地的类型和命名方式TT系统、TN系统、IT系统第一个字母表示电源侧中性点接地状态，即：T——表示直接接地；I——表示不直接接地(即对地绝缘)或经阻抗接地。第二个字母表示负载侧接地状态，即：T——表示电气设备外露导体的接地与系统接地相互独立；N——表示负载侧接地与系统接地直接作电气连接第二个字母后面的字母则表明中性线与保护线的组合情况:S——表示整个系统的中性线与保护线是分开的;C——表示整个系统的中性线与保护线是共用的,即PEN线;C-S系统中有一部分中性线与保护线是共用的。建筑电气（第二版）1)TN-C系统 TN-C系统通常用于三相负荷比较平衡,单相负荷容量比较小的工厂、车间的供配电系统中。　图7-15　TN-C系统建筑电气（第二版）2)TN-S系统 这种系统多用于环境条件较差,对安全可靠性要求较高及设备对电磁干扰要求较严的场合。图7-16　TN-S系统建筑电气（第二版）3)TN-C-S系统这种系统兼有TN-C系统和TN-S系统的特点,常用于配电系统末端环境条件较差或有数据处理等设备的场所。图7-17　TN-C-S系统建筑电气（第二版）(3)TT系统 TT系统的中性点直接接地,而电气设备外露可导电部分(金属外壳)通过与系统接地点(此接地点通常指中性点)无关的接地体直接接地图7-18　TT系统建筑电气（第二版）(4)IT系统 适用于对数据处理、精密检测装置等供电。 IT系统在我国矿山、医疗、冶金等行业应用相对较多,在建筑供电中应用较少。图7-20　IT系统中接地的作用建筑电气（第二版）(5)重复接地 在TN系统中,为提高安全程度,应当采用重复接地。 在没有重复接地的情况下,当PE线或PEN线发生断线并有设备发生一相接地故障时,接在断线后面的所有设备的外露可导电部分都将呈现接近于相电压的对地电压,即UE=UΦ,这是很危险的。图7-21　无重复接地时中性线断线时的情况建筑电气（第二版）(5)重复接地图7-22　有重复接地时中性线断线的情况建筑电气（第二版）(5)重复接地下列地方应进行必要的重复接地:1)在架空线的干线和分支线的终端及沿线每1km处,如终端前一处接地不超过50m,则不需要重复接地。2)电缆或架空线在引入车间或大型建筑物处。建筑电气（第二版）7.5　接地装置与接地电阻3接地电阻的测量建筑电气（第二版）7.5.1　接地装置的设置1.一般要求 在接地体设计时,应首先充分利用自然接地体,以节约投资、节省钢材。如果实地测量所利用的自然接地体电阻已能满足要求,而且这些自然接地体又能满足热稳定条件时,就不必再装设人工接地体。 电气设备的人工接地体的布置,应使接地装置附近的电位分布尽可能均匀,以降低接触电压和跨步电压,保证人身安全。如接触电压和跨步电压超过规定值时,应采取措施。建筑电气（第二版）7.5.1　接地装置的设置2.自然接地体的利用 自然接地体主要有:地下水管道,非可燃、非爆炸性液、气金属管道,行车的钢轨,敷设于地下而数量不少于两根的电缆金属外皮;建筑物的钢结构和钢筋混凝土基础的钢筋等。利用自然接地体时,一定要保证良好的电气连接,在建筑物钢结构的接合处,除已焊接者外,凡用螺栓连接或其他连接的,都要采用跨接焊接,而且跨接线尺寸不得小于规定值。建筑电气（第二版）7.5.1　接地装置的设置3.人工接地体的装设图7-23　单根人工接地体的装设　a)垂直埋没　b)水平埋没建筑电气（第二版）7.5.1　接地装置的设置(2)多根接地体的装设图7-24　接地体通过电流时的屏蔽作用建筑电气（第二版）7.5.1　接地装置的设置(3)环路接地体及接地网的装设图7-25　环路接地体及其电位建筑电气（第二版）7.5.1　接地装置的设置　图7-26　加装均压带以使电位分布均匀(3)环路接地体及接地网的装设建筑电气（第二版）7.5.1　接地装置的设置4.防雷装置的接地要求 接闪杆宜装设独立的接地装置,而且接闪杆及其接地装置,与被保护的建筑物和配电装置及其接地装置之间应按设计规范规定保持足够的安全距离,以免雷击时发生反击闪络事故。 为了降低跨步电压,防护直击雷的接地装置距离建筑物出人口及人行道,不应小于3m。当小于3m时应采取下列措施:1)水平接地体局部深埋不小于1m。2)水平接地体局部包绝缘体,例如涂50~80mm厚的沥青层。3)采用沥青碎石路面,或在接地装置上面敷设厚50~80mm的沥青层,其宽度超过接地装置2m。建筑电气（第二版）7.5.2　接地装置接地电阻1.接地电阻的概念及影响接地电阻的因素1)接地线的电阻和接地体自身的电阻。2)接地体的表面与其所接触的土壤之间的接触电阻。3)接地体周围的土壤所具有的电阻值。建筑电气（第二版）7.5.2　接地装置接地电阻2.工程实际的做法1)外引接地法。即将接地装置埋设在附近土壤电阻率较低的地方,但连接线不宜过长,连接的地干线最少两根。2)深埋接地体法。即将接地体埋于地下深处较潮湿、地下层土壤电阻率较小的地方。3)化学处理法。在土壤中填充以降阻剂,即在接地体周围土壤中加入食盐、木炭屑、炉灰等。但这种方法宜少用,因为充填物质不但易于流失而且腐蚀接地体和接地引下线。4)换土法。即在埋设接地装置的周围用电阻率低的黏土、黑土替换电阻率高的土壤。5)加大接地网的占地面积。建筑电气（第二版）7.5.3　接地电阻的测量1.电流表-电压表测量法图7-27　电流表-电压表测量接地电阻建筑电气（第二版）7.5.3　接地电阻的测量2.接地电阻测量仪测量法图7-28　接地电阻测量仪测接地电阻建筑电气（第二版）2.接地电阻测量仪测量法 接地电阻测量仪俗称接地摇表,其工作原理与电工绝缘电阻表相近。图中,P‘和C’分别表示电压和电流探测针,要把它们与接地极排成一条直线。 测量前,首先要将被测的接地体和接地线断开,再将仪表水平摆放,使指针位于中心线的零位上。否则要用调零螺钉调节。还要合理选择倍率盘的倍率,使被测接地电阻的阻值等于倍率乘以指示盘的读数。 测量时,转动摇把并逐渐加快,这时仪器指针如果偏转较为缓慢,说明所选倍率适当,否则要加大倍率;在升速过程中随时调整指示盘,使其指针位于中心线的零位上,当摇把转速达到120r/min,并且指针平稳指零时,则停止转动和调节,这时倍率盘的倍数乘以指示盘的读数就是接地电阻的阻值。例如,倍率盘的倍率是“10”,指示盘的读数为0.3,则接地电阻阻值为10×0.3Ω=3Ω。 测量接地电阻时,因接地体和辅助接地体周围都有较大的跨步电压,所以在30~50m范围内禁止人、畜进入。建筑电气（第二版）7.6　建筑物等电位联结建筑电气（第二版）7.6.1　等电位联结的作用 将建筑物电气装置内外露可导电部分、电气装置外可导电部分、人工或自然接地体用导体连接起来,以达到减少电位差的目的,称为等电位联结。 等电位联结对用电安全、防雷以及电子信息设备的正常工作和安全使用,都是十分必要的。 根据理论分析,等电位联结作用范围越小,电气上越安全。 实际上,安全接地也是等电位联结,它是以大地电位为参考电位的大范围的等电位联结。建筑电气（第二版）7.6.2　等电位联结的组成及分类 总等电位联结(MEB) 辅助等电位联结(SEB) 局部等电位联结(LEB)建筑电气（第二版）1.总等电位联结 总等电位联结要设置总的联结端子箱,将建筑物内的保护干线、煤气、给水总管、通风管道等各种公用设施的金属管道及建筑物金属构件等导体汇接到箱的端子排板上进行连接图7-29　总等电位联结建筑电气（第二版）建筑电气（第二版）建筑电气（第二版）2.局部等电位联结 在一局部场所范围内将各可导电部分连通。 通过局部等电位联结端子板将PE母线或PE干线、公用设施的金属管道及建筑物金属构件互相连通建筑电气（第二版）3.辅助等电位联结 在可导电部分,用导线直接连接,使其电位相等或接近。 在建筑物做了总等电位联结之后,在伸臂范围内的某些外露可导电部分与装置外可导电部分之间,再用导线附加连接,以使其间的电位相等或接近。 局部等电位联结可看作在一局部场所范围内的多个辅助等电位联结。建筑电气（第二版）思考与练习题1.什么是内部过电压?它是如何引起的?什么是大气过电压?又是如何引起的?哪种过电压对供电系统危害最大?2.什么是直接雷击和感应雷击?什么是雷电波侵入?雷电流的波形有何特点?3.什么是“滚球法”?如何用滚球法确定接闪杆(线)的保护范围?4.建筑物常用的防雷措施有哪些?各适用于什么场合?5.什么是接地?什么是接地体和接地装置?什么是人工接地体和自然接地体?6.同一供电系统中,为什么不能同时采用保护接地与保护接零?7.什么是重复接地?它的作用是什么?8.什么是工频接地电阻和冲击接地电阻?9.降低接地电阻的常用措施有哪些?10.什么是等电位联结?其作用是什么?