第7章建筑防雷及接地系統(tǒng)課件

1、第7章建筑防雷及接地系統(tǒng) 第7章建筑防雷及接地系統(tǒng) 過電壓 7.1 建筑物的防雷等級分類7.2 建筑物的防雷原理、裝置及措施7.3 低壓配電系統(tǒng)接地方式7.4 接地裝置與接地電阻7.5 建筑物等電位聯(lián)結(jié)7.67.1過電壓1內(nèi)部過電壓 2雷電過電壓 3雷云放電過程 4雷電流特性 5雷電過電壓的基本形式 6雷電的危害 7.1過電壓過電壓是指電氣設(shè)備上或線路上出現(xiàn)的超過正常工作要求的電壓。在電力系統(tǒng)中,按過電壓產(chǎn)生的原因不同,可分為內(nèi)部過電壓和雷電過電壓兩大類 7.1過電過電壓內(nèi)部過電壓 外部過電壓 雷電過電壓 直擊雷擊閃電感應(yīng)閃電電涌侵入操作過電壓諧振過電壓切斷小電感電流斷開小容量負載中性點不直接

2、接地間隙性的電弧接地1.內(nèi)部過電壓內(nèi)部過電壓是由于電力系統(tǒng)的開關(guān)操作、故障和某些不正常運行狀態(tài),使電力系統(tǒng)的工作狀態(tài)突然改變,從而在其過渡過程中出現(xiàn)因電磁能在系統(tǒng)內(nèi)部發(fā)生振蕩而引起的過電壓。運行經(jīng)驗證明,內(nèi)部過電壓的幅值與電網(wǎng)的額定電壓成正比,一般不會超過系統(tǒng)正常運行時相對地(單相)額定電壓的34倍,因此對電氣設(shè)備或線路的絕緣威脅不是很大。2.雷電過電壓雷電過電壓又稱為大氣過電壓或外部過電壓,它是大氣中帶電云塊之間或帶電云層與地面之間所發(fā)生的一種強烈的自然放電現(xiàn)象。7.1過電壓圖7-1負極下行先導雷擊發(fā)展示意圖 4.雷電流特性雷云放電具有很高的電壓幅值和強大的電流幅值。通?？赡軠y量的是雷電流幅

3、值及其增長變化速度(也稱為雷電流陡度)這兩個參數(shù)。5.雷電過電壓的基本形式(1)直擊雷(Direct Lightning Flash) (2)閃電感應(yīng)(Lightning Induction)(3)閃電電涌侵入(Lightning Surge on Incoming Services)圖7-2架空線路上的感應(yīng)過電壓a)雷云在線路上方時,線路上感生束縛電荷b)雷云消失后,自由電荷在線路上形成過電壓6.雷電的危害(1)雷電的熱效應(yīng)(2)雷電的電磁效應(yīng)(3)雷電的機械效應(yīng)(4)雷電的閃絡(luò)放電雷電波侵入造成的危害圖例雷電波沿電力和通訊線路侵入的危害電路板及元器件損壞配電柜被損壞配電柜遭雷電波侵入被損壞

4、雷擊引起的火災(zāi)建筑物被燒毀加油站遭雷擊燒毀的圖例雷擊建筑的現(xiàn)場圖例廣東惠陽市元祥制品廠遭雷擊現(xiàn)場圖7.2建筑物的防雷等級分類1雷電活動規(guī)律 2建筑物的防雷分類 7.2.1雷電活動規(guī)律1.雷暴日雷暴日是指每年中有雷電活動的天數(shù),在一天內(nèi)只要聽到雷聲或看到雷閃就算一個雷暴日。雷暴日次數(shù)一般由當?shù)貧庀笈_、站統(tǒng)計多年雷暴日的年平均值,稱為年平均雷暴日數(shù)。表7-1某些城市的年平均雷暴日地區(qū)年平均雷暴日地區(qū)年平均雷暴日上海30.1西安17.3北京35.6重慶36.0南京35.1南昌58.5天津28.2長沙49.5廣州81.3福州57.6哈爾濱30.9蘭州23.6沈陽27.1太原407.2.1雷電活動規(guī)律年

5、平均雷電日數(shù)超過90的地區(qū)叫作強雷區(qū)把超過40的地區(qū)叫作多雷區(qū)把不足15的地區(qū)叫作少雷區(qū)。2.建筑物年預(yù)計雷擊次數(shù)式中N建筑物預(yù)計雷擊次數(shù)(次/a);k校正系數(shù),在一般情況下取1,在下列情況下取相應(yīng)數(shù)值:位于河邊、湖邊、山坡下或山地中土壤電阻率較小處、地下水露頭處、土山頂部、山谷風口等處的建筑物,以及特別潮濕的建筑物取1.5;金屬屋面沒有接地的磚木結(jié)構(gòu)建筑物取1.7;位于山頂上或曠野的孤立建筑物取2;Ng建筑物所處地區(qū)雷擊大地的年平均密度次/(km2a)Ae與建筑物截收相同雷擊次數(shù)的等效面積(km2)。Ng=0.1Td 雷擊大地的年平均密度式中Td年平均雷暴日,根據(jù)當?shù)貧庀笈_、站資料確定(d/

6、a)。 與建筑物截收相同雷擊次數(shù)的等效面積Ae 1 當建筑物的高小于100 m 時，其每邊的擴大寬度和等效面積應(yīng)按下列公式計算D建筑物每邊的擴大寬度(m);L、W、H分別為建筑物的長、寬、高(m)。與建筑物截收相同雷擊次數(shù)的等效面積Ae2)當建筑物的高度小于100m,同時其周邊在2D范圍內(nèi)有等高或比它低的其他建筑物,這些建筑物不在所考慮建筑物以hr=100m的保護范圍內(nèi)時按式(7-4)算出的Ae 可減去(D/2)(這些建筑物與所考慮建筑物邊長平行以米計的長度總和)10-6(km2)。當四周在2D范圍內(nèi)都有等高或比它低的其他建筑物時,其等效面積可按下式計算:與建筑物截收相同雷擊次數(shù)的等效面積Ae

7、3)當建筑物的高度小于100m,同時其周邊在2D范圍內(nèi)有比它高的其他建筑物時,按式(7-4)算出的等效面積可減去D(這些建筑物與所考慮建筑物邊長平行以米計的長度總和)10-6(km2)。當四周在2D范圍內(nèi)都有比它高的其他建筑物時,其等效面積可按式(7-6)計算:Ae=LW10-6 與建筑物截收相同雷擊次數(shù)的等效面積Ae4)當建筑物的高H等于或大于100m時,其每邊的擴大寬度應(yīng)按等于建筑物的高H計算;建筑物的等效面積Ae應(yīng)按式(7-7)確定:Ae=LW+2H(L+W)+H210-6與建筑物截收相同雷擊次數(shù)的等效面積Ae5)當建筑物的高度等于或大于100m,同時其周邊在2H范圍內(nèi)有等高或比它低的其

8、他建筑物,且不在所確定建筑物以滾球半徑等于建筑物高度(m)的保護范圍內(nèi)時,按式(7-7)算出的等效面積可減去(H/2)(這些建筑物與所確定建筑物邊長平行以米計的長度總和)10-6(km2)。當四周在2H范圍內(nèi)都有等高或比它低的其他建筑物時,其等效面積可按式(7-8)計算:與建筑物截收相同雷擊次數(shù)的等效面積Ae6)當建筑物的高度等于或大于100m,同時其周邊在2H范圍內(nèi)有比它高的其他建筑物時,按式(7-7)算出的等效面積可減去H(這些其他建筑物與所確定建筑物邊長平行以米計的長度總和)10-6(km2)。當四周在2H范圍內(nèi)都有比它高的其他建筑物時,其等效面積可按式(7-6)計算 Ae=LW10-6

9、 7)當建筑物各部位的高不同時,應(yīng)沿建筑物周邊逐點算出最大擴大寬度,其等效面積Ae應(yīng)按每點最大擴大寬度外端的連接線所包圍的面積計算。3.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)射臺天線等。2)空曠地區(qū)孤立物,如野外孤立建筑、輸電線桿、塔及高大樹木等。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)備的廠房或排放帶電塵埃的工廠等。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

10、筑物的防雷分類建筑物應(yīng)根據(jù)建筑物重要性、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。1.第一類防雷建筑物2.第二類防雷建筑物3.第三類防雷建筑物1.第一類防雷建筑物在可能發(fā)生對地閃擊的地區(qū),遇下列情況之一時,應(yīng)劃為第一類防雷建筑物:1)凡制造、使用或貯存火炸藥及其制品的危險建筑物,因電火花而引起爆炸、爆轟,會造成巨大破壞和人身傷亡者。2)具有 0區(qū)或 20區(qū)爆炸危險場所的建筑物。3)具有 1區(qū)或 21區(qū)爆炸危險場所的建筑物,因電火花而引起爆炸,會造成巨大破壞和人身傷亡者。2.第二類防雷建筑物在可能發(fā)生對地閃擊的地區(qū),遇下列情況之一時,應(yīng)劃為第二類防雷建筑物:1)國家級重點文物保護

11、的建筑物。2)國家級的會堂、辦公建筑物、大型展覽和博覽建筑物、大型火車站和飛機場 1、國賓館,國家級檔案館、大型城市的重要給水泵房等特別重要的建筑物。3)國家級計算中心、國際通信樞紐等對國民經(jīng)濟有重要意義的建筑物。4)國家特級和甲級大型體育館。5)制造、使用或貯存火炸藥及其制品的危險建筑物,且電火花不易引起爆炸或不致造成巨大破壞和人身傷亡者。1 飛機場不含停放飛機的露天場所和跑道。2.第二類防雷建筑物在可能發(fā)生對地閃擊的地區(qū),遇下列情況之一時,應(yīng)劃為第二類防雷建筑物:6)具有 1區(qū)或 21區(qū)爆炸危險場所的建筑物,且電火花不易引起爆炸或不致造成巨大破壞和人身傷亡者。7)具有 2區(qū)或 22區(qū)爆炸危

12、險場所的建筑物。8)有爆炸危險的露天鋼質(zhì)封閉氣罐。9)預(yù)計雷擊次數(shù)大于 0.05次/a的部、省級辦公建筑物和其他重要或人員密集的公共建筑物以及火災(zāi)危險場所。10)預(yù)計雷擊次數(shù)大于 0.25次/a的住宅、辦公樓等一般性民用建筑物或一般性工業(yè)建筑物。3.第三類防雷建筑物在可能發(fā)生對地閃擊的地區(qū),遇下列情況之一時,應(yīng)劃為第三類防雷建筑物1)省級重點文物保護的建筑物及省級檔案館。2)預(yù)計雷擊次數(shù)大于或等于 0.01次/a,且小于或等于 0.05次/a 的部、省級辦公建筑物和其他重要或人員密集的公共建筑物,以及火災(zāi)危險場所。3)預(yù)計雷擊次數(shù)大于或等于 0.05次/a,且小于或等于 0.25次/a 的住宅

13、、辦公樓等一般性民用建筑物或一般性工業(yè)建筑物。4)在平均雷暴日大于 15d/a的地區(qū),高度在15m及以上的煙囪、水塔等孤立的高聳建筑物;在平均雷暴日小于或等于 15 d/a的地區(qū),高度在 20m及以上的煙囪、水塔等孤立的高聳建筑物。7.3建筑物的防雷原理、裝置及措施1防雷原理 2建筑物的防雷裝置 3建筑物的防雷措施 4現(xiàn)代建筑的防雷措施及防雷設(shè)計 7.3建筑物的防雷原理、裝置及措施圖7-4外部防雷裝置組成外部防雷裝置由接閃器、引下線和接地裝置組成內(nèi)部防雷裝置由防雷等電位聯(lián)結(jié)和與外部防雷裝置的間隔距離組成。7.3.1防雷原理用接閃器引來雷電,還要安全地導流入地,所有接閃器都必須經(jīng)過接地引下線與接

14、地體(接地裝置)相連。圖7-5雷擊時的電氣原理7.3.2建筑物的防雷裝置防直接雷擊裝置：作用：將雷電引向自身并安全導入地中，保護附近建筑物免遭雷擊。1）接閃器2）防雷引下線3）接地裝置引下線引下線接閃帶短接閃桿支持卡7.3.2建筑物的防雷裝置1.接閃器專門敷設(shè)的接閃器應(yīng)由下列的一種或多種方式組成:1)獨立接閃桿。2)架空接閃線或架空接閃網(wǎng)。3)直接裝設(shè)在建筑物上的接閃桿、接閃帶或接閃網(wǎng)。4)金屬屋面: 除一類防雷建筑物外,金屬屋面的建筑物宜利用其屋面作為接閃器 (1)接閃桿接閃桿實質(zhì)上是引雷桿,它把雷電波引入地下,從而保護了線路、設(shè)備及建筑物等。(1)接閃桿接閃桿的功能實質(zhì)上是引雷作用,它能對

15、雷電場產(chǎn)生一個附加電場(這附加電場是由于雷云對接閃桿產(chǎn)生靜電感應(yīng)引起的),使雷電場畸變,從而將雷云放電的通路,由原來可能向被保護物體發(fā)展的方向,吸引到接閃桿本身,然后經(jīng)與接閃桿相連的引下線和接地裝置將雷電流泄放到大地中去,使被保護物體免受直接雷擊。所以,接閃桿實質(zhì)上是引雷桿,它把雷電波引入地下,從而保護了線路、設(shè)備及建筑物等。(2)接閃帶和接閃網(wǎng)接閃帶和接閃網(wǎng)普遍用來保護高層建筑物免遭直擊雷和感應(yīng)雷,適用于寬大的建筑物接閃帶和接閃網(wǎng)的安裝方法有明裝和暗裝,一般建筑物用明裝,古典建筑物為了不影響文物本身的美觀,常采用暗裝方式。接閃帶、接閃網(wǎng)必須經(jīng)12根引下線與接地裝置可靠地連接。(2)接閃帶和接

16、閃網(wǎng)引下線引下線接閃帶短接閃桿支持卡(3)接閃環(huán)接閃環(huán)是在煙囪或其他建筑物頂上用環(huán)狀金屬做成的接閃器。當煙囪上采用接閃環(huán)時,其圓鋼直徑不應(yīng)小于12mm。扁鋼截面積不應(yīng)小于100mm2,其厚度不應(yīng)小于4mm。(4)金屬屋面 2.引下線作用：用于將雷電流從接閃器傳導至接地裝置的導體。材料：引下線一般采用圓鋼或扁鋼,宜優(yōu)先采用圓鋼,圓鋼直徑不應(yīng)小于8mm,扁鋼截面積不應(yīng)小于50mm2,其厚度不應(yīng)小于4mm。敷設(shè)方式：明敷設(shè)、暗敷設(shè)（增大一級測試：采用多根專設(shè)引下線時，應(yīng)在各引下線上距地面0.3m1.8m處裝設(shè)斷接卡或測試點。2.引下線明輻引下線3.接地裝置接地裝置是埋入地下土壤中的金屬導體,由接地線

17、和接地體組成,其作用是把雷電流疏散到大地中去,以限制防雷裝置對地電壓過高,因此接地體的接地電阻要小。分類人工接地體就是利用圓鋼、角鋼、鋼管、扁鋼等制成一定形狀并敷設(shè)在地下。自然接地體就是利用建筑物的鋼筋混凝土基礎(chǔ)內(nèi)的鋼筋作為接地體,不再專門設(shè)置人工接地體。人工接地體按照敷設(shè)形式的不同,人工接地體又分為垂直埋設(shè)和水平埋設(shè)兩種。埋于土壤中的人工垂直接地體宜采用熱鍍鋅角鋼、鋼管或圓鋼;埋于土壤中的人工水平接地體宜采用熱鍍鋅扁鋼或圓鋼接地線應(yīng)與水平接地體的截面相同。圓鋼直徑不應(yīng)小于10mm,扁鋼截面積不應(yīng)小于100mm2,其厚度不應(yīng)小于4mm;鋼管壁厚不應(yīng)小于3.5mm。人工垂直接地體的長度宜為2.5

18、m。人工垂直接地體間的距離及人工水平接地體間的距離宜為5m,當受地方限制時可適當減小。人工接地體在土壤中的埋設(shè)深度不應(yīng)小于0.5m,并宜敷設(shè)在當?shù)貎鐾翆右韵?其距墻或基礎(chǔ)不宜小于1m。人工接地體防直擊雷的人工接地體距建筑物出入口或人行道不應(yīng)小于3m。當小于3m時應(yīng)采取下列措施之一:1)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)超過接地體2m。7.3.3建筑物的防雷措施根據(jù)GB 500572010建筑物防雷設(shè)計規(guī)范基本規(guī)定一類防雷建筑物 防直擊雷、防雷電感應(yīng)和防雷電波侵入、 側(cè)

19、擊雷。二類防雷建筑物 防直擊雷、防雷電波侵入、有爆炸危險場所 應(yīng)有防閃電感應(yīng)的措施、側(cè)擊雷。三類防雷建筑物 防直擊雷和防雷電波侵入的措施、側(cè)擊雷。1.防直擊雷的措施(1)第一類防雷建筑物防雷的措施應(yīng)裝設(shè)獨立接閃桿或架空接閃線、網(wǎng),架空接閃網(wǎng)的網(wǎng)格尺寸不應(yīng)大于5m5m或6m4m,使被保護的建筑物及風帽、放散管等突出屋面的物體均處于接閃器的保護范圍內(nèi)。1)接閃器之間應(yīng)互相連接。2)引下線不應(yīng)少于兩根,并應(yīng)沿建筑物四周和內(nèi)庭院四周均勻或?qū)ΨQ布置,其間距沿周長計算不宜大于12m。3)排放爆炸危險氣體、蒸氣或粉塵的管道應(yīng)符合防雷規(guī)范的相關(guān)要求。1.防直擊雷的措施(1)第一類防雷建筑物防雷的措施當建筑物高

20、度超過30m時,首先應(yīng)沿屋頂周邊敷設(shè)接閃帶,接閃帶應(yīng)設(shè)在外墻外表面或屋檐邊垂直面上,也可設(shè)在外墻外表面或屋檐邊垂直面外 4)建筑物應(yīng)裝設(shè)等電位聯(lián)結(jié)環(huán),環(huán)間垂直距離不應(yīng)大于12m,所有引下線、建筑物的金屬結(jié)構(gòu)和金屬設(shè)備均應(yīng)連到環(huán)上。等電位聯(lián)結(jié)環(huán)可利用電氣設(shè)備的等電位聯(lián)結(jié)干線環(huán)路。5)外部防雷的接地裝置應(yīng)圍繞建筑物敷設(shè)成環(huán)形接地體,每根引下線的沖擊接地電阻不應(yīng)大于10,并應(yīng)與電氣電子系統(tǒng)等接地裝置及所有進入建筑物的金屬管道相連,此接地裝置可兼作防雷電感應(yīng)接地之用。1.防直擊雷的措施(2)第二類防雷建筑物外部防雷的措施宜采用裝設(shè)在建筑物上的接閃網(wǎng)、接閃帶或接閃桿,也可采用由接閃網(wǎng)、接閃帶或接閃桿混合

21、組成的接閃器。接閃網(wǎng)、接閃帶應(yīng)沿屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷擊的部位敷設(shè),并應(yīng)在整個屋面組成不大于10m10m或12m8m的網(wǎng)格;當建筑物高度超過45m時,首先應(yīng)沿屋頂周邊敷設(shè)接閃帶,接閃帶應(yīng)設(shè)在外墻外表面或屋檐邊垂直面上,也可設(shè)在外墻外表面或屋檐邊垂直面外。接閃器之間應(yīng)互相連接。1.防直擊雷的措施(2)第二類防雷建筑物外部防雷的措施專設(shè)引下線不應(yīng)少于兩根,并應(yīng)沿建筑物四周和內(nèi)庭院四周均勻?qū)ΨQ布置,其間距沿周長計算不應(yīng)大于18m。當建筑物的跨度較大,無法在跨距中間設(shè)引下線時,應(yīng)在跨距端設(shè)引下線并減小其他引下線的間距,專設(shè)引下線的平均間距不應(yīng)大于18m。外部防雷裝置的接地應(yīng)和防閃電感應(yīng)、內(nèi)部防

22、雷裝置、電氣和電子系統(tǒng)等的接地共用接地裝置,并應(yīng)與引入的金屬管線做等電位聯(lián)結(jié)。外部防雷裝置的專設(shè)接地裝置宜圍繞建筑物敷設(shè)成環(huán)形接地體。1.防直擊雷的措施(3)第三類防雷建筑物外部防雷的措施宜采用裝設(shè)在建筑物上的接閃網(wǎng)、接閃帶或接閃桿,也可采用由接閃網(wǎng)、接閃帶和接閃桿混合組成的接閃器。接閃網(wǎng)、接閃帶應(yīng)沿屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷擊的部位敷設(shè),并應(yīng)在整個屋面組成不大于20m20m或24m16m的網(wǎng)格當建筑物高度超過60m時,首先應(yīng)沿屋頂周邊敷設(shè)接閃帶,接閃帶應(yīng)設(shè)在外墻外表面或屋檐邊垂直面上,也可設(shè)在外墻外表面或屋檐邊垂直面外。接閃器之間應(yīng)互相連接。1.防直擊雷的措施(3)第三類防雷建筑物外部防

23、雷的措施專設(shè)引下線不應(yīng)少于兩根,并應(yīng)沿建筑物四周和內(nèi)庭院四周均勻?qū)ΨQ布置,其間距沿周長計算不應(yīng)大于25m。當建筑物的跨度較大,無法在跨距中間設(shè)引下線時,應(yīng)在跨距兩端設(shè)引下線并減小其他引下線的間距,專設(shè)引下線的平均間距不應(yīng)大于25m。防雷裝置的接地應(yīng)與電氣和電子系統(tǒng)等接地共用接地裝置,并應(yīng)與引入的金屬管線做等電位聯(lián)結(jié)外部防雷裝置的專設(shè)接地裝置宜圍繞建筑物敷設(shè)成環(huán)形接地體。防閃電感應(yīng)的措施第一類防雷建筑物防閃電感應(yīng)符合下列規(guī)定:1)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、風管等金屬物,均應(yīng)接到防閃電感應(yīng)的接地裝置上。2)平行敷設(shè)的管道、構(gòu)架和電纜金屬外

24、皮等長金屬物,其凈距小于100mm時,應(yīng)采用金屬線跨接,跨接點的間距不應(yīng)大于30m;交叉凈距小于100mm時,其交叉處也應(yīng)跨接。3)防閃電感應(yīng)的接地裝置應(yīng)與電氣和電子系統(tǒng)的接地裝置共用,其工頻接地電阻不宜大于10。防閃電感應(yīng)的接地裝置與獨立接閃桿、架空接閃線或架空接閃網(wǎng)的接地裝置之間的間隔距離,應(yīng)符合防雷規(guī)范的規(guī)定。3.防閃電電涌侵入的措施低壓線路宜全線采用電纜直接埋地敷設(shè),在入戶端應(yīng)將電纜的金屬外皮、鋼管接到防雷電感應(yīng)的接地裝置上。當全線采用電纜有困難時,可采用鋼筋混凝土桿和鐵橫擔的架空線,并應(yīng)使用一段金屬鎧裝電纜或護套電纜穿鋼管直接埋地引入,其埋地長度應(yīng)符合規(guī)范要求,但不應(yīng)小于15m。在電

25、纜與架空線連接處,還應(yīng)裝設(shè)電涌保護器。電涌保護器、電纜金屬外皮、鋼管和絕緣子鐵腳、金具等應(yīng)連在一起接地。所裝設(shè)的電涌保護器應(yīng)選用符合防雷設(shè)計要求的產(chǎn)品,其電壓保護水平、沖擊電流、安裝處的環(huán)境溫度、安裝箱的防護等級和連接形式,都應(yīng)與建筑防雷等級相適應(yīng)。4.防側(cè)擊雷措施(1)對第一類防雷建筑物防側(cè)擊雷措施(2)高度超過45m的第二類防雷建筑物(3)對第三類防雷建筑物中高度超過60m的高層建筑物 建筑物防雷相關(guān)參數(shù)建筑物防雷等級一類二類三類避雷帶網(wǎng)格間距不大于 55米或 64米1010米或 128米2020米或 2416米引下線間距距不大于 12米18米25米接地電阻小于101030防側(cè)擊雷的高度3

26、0米45米60米4.防側(cè)擊雷措施(1)對第一類防雷建筑物防側(cè)擊雷措施1)從30m起每隔不大于6m沿建筑物四周設(shè)水平避雷帶并與引下線相連。2)30m及以上外墻上的欄桿、門窗等較大的金屬物應(yīng)與防雷裝置連接。4.防側(cè)擊雷措施(2)高度超過45m的第二類防雷建筑物1)對水平突出外墻的物體,當滾球半徑45m球體從屋頂周邊接閃帶外向地面垂直下降接觸到突出外墻的物體時,應(yīng)采取相應(yīng)的防雷措施。2)高于60m的建筑物,其上部占高度20%并超過60m的部位應(yīng)防側(cè)擊,防側(cè)擊應(yīng)符合下列規(guī)定: 在建筑物上部占高度20%并超過60m的部位,各表面上的尖物、墻角、邊緣、設(shè)備以及顯著突出的物體,應(yīng)按屋頂上的保護措施處理。 在

27、建筑物上部占高度20%并超過60m的部位,布置接閃器應(yīng)符合對本類防雷建筑物的要求,接閃器應(yīng)重點布置在墻角、邊緣和顯著突出的物體上。 外部金屬物,當其最小尺寸符合建筑物防雷設(shè)計規(guī)范第5.2.7條第2款的規(guī)定時,可利用其作為接閃器,還可利用布置在建筑物垂直邊緣處的外部引下線作為接閃器。 符合建筑物防雷設(shè)計規(guī)范第4.3.5條規(guī)定的鋼筋混凝土內(nèi)鋼筋和符合建筑物防雷設(shè)計規(guī)范第5.3.5條規(guī)定的建筑物金屬框架,當作為引下線或與引下線連接時,均可利用其作為接閃器。 3) 外墻內(nèi)、外豎直敷設(shè)的金屬管道及金屬物的頂端和底端,應(yīng)與防雷裝置等電位聯(lián)結(jié) 4.防側(cè)擊雷措施(3)對第三類防雷建筑物中高度超過60m的高層建

28、筑物其防側(cè)擊雷和等電位的保護措施,除了將滾球半徑改為60m外,基本與第二類防雷建筑物的保護措施相同。5.防雷擊電磁脈沖在工程的設(shè)計階段不知道電子系統(tǒng)的規(guī)模和具體位置的情況下,若預(yù)計將來會有需要防雷擊電磁脈沖的電氣和電子系統(tǒng),應(yīng)在設(shè)計時將建筑物的金屬支撐物、金屬框架或鋼筋混凝土的鋼筋等自然構(gòu)件、金屬管道、配電的保護接地系統(tǒng)等與防雷裝置組成一個接地系統(tǒng),并應(yīng)在需要之處預(yù)埋等電位聯(lián)結(jié)板。當電源采用TN系統(tǒng)時,從建筑物總配電箱起供電給本建筑物內(nèi)的配電線路和分支線路必須采用TN-S系統(tǒng)。7.3.4現(xiàn)代建筑的防雷措施及防雷設(shè)計1.接閃器大部分建筑所采用的接閃器常為接閃帶或接閃網(wǎng),較少接閃桿接閃帶宜安裝在屋

29、頂?shù)耐庋睾徒ㄖ锏耐怀霾课?在屋面的不同平面的接閃帶應(yīng)至少有兩處互相連接。連接應(yīng)采用焊接,搭焊長度應(yīng)為圓鋼直徑的6倍或扁鋼寬度的2倍并且不少于100mm。有些大廈在女兒墻的拐角處增設(shè)有長約1.5m的短針,并將之與女兒墻上的接閃帶相結(jié)合作為接閃器。屋面上的所有金屬管道和金屬構(gòu)件都應(yīng)與防雷裝置連接,這一點在設(shè)計和施工中特別是建筑建成后在屋面二次增加新設(shè)備(如電視天線、太陽能熱水器)時常被忽視,應(yīng)予以重視。7.3.4現(xiàn)代建筑的防雷措施及防雷設(shè)計2.引下線利用建筑內(nèi)柱或剪力墻中的鋼筋作為防雷引下線是我國常用的方法。建筑中柱內(nèi)主筋在16mm以上。對于作為引下線的鋼筋的接續(xù)連接方法,在高層建筑中應(yīng)堅持通長

30、焊接,搭焊長度應(yīng)不小于100mm。高層建筑防側(cè)擊雷施工時,應(yīng)將圈梁內(nèi)兩根主筋連接成封閉水平環(huán)狀作為均壓環(huán)且與引下線可靠連接。由此,均壓環(huán)引出一條鋼筋與超過規(guī)定高度的金屬門窗、玻璃幕墻等外露金屬物體可靠連接。7.3.4現(xiàn)代建筑的防雷措施及防雷設(shè)計3.接地裝置目前,我國建筑的接地裝置大多以建筑的深基礎(chǔ)作為接地極,用基礎(chǔ)作接地極有以下諸方面的優(yōu)點:(1)接地電阻低(2)電位分布均勻,均壓效果好(3)施工方便,維護工程量少 (4)節(jié)省材料7.3.5接閃器的保護范圍及計算所謂“滾球法”是以hr為半徑的一個球體,沿需要防直擊雷的部位滾動,當球體只觸及接閃器(包括被利用作為接閃器的金屬物),或只觸及接閃器和

31、地面(包括與大地接觸并能承受雷擊的金屬物),而不觸及需要保護的部位時,則該部分就得到接閃器的保護,也就在接閃器的保護范圍之內(nèi)圖7-6滾球法示意圖各類防雷建筑物的滾球計算半徑見表7-4。建筑物的防雷類別滾球半徑hr/m接閃網(wǎng)網(wǎng)格尺寸/m第一類防雷建筑物30 55 或 64第二類防雷建筑物45 1010 或 128第三類防雷建筑物60 2020 或 2416圖7-7單支接閃桿的保護范圍 1.單支接閃桿的保護范圍計算接閃桿在被保護物高度hx的平面上和在地面上的保護半徑 式中rx接閃桿在hx高度的xx平面上的保護半徑(m); hr滾球半徑(m),按表7-2確定; hx被保護物的高度(m); r0接閃桿

32、在地面上的保護半徑(m)?！纠?-1】 某廠一座30m高的水塔旁邊,建有一水泵房(屬第三類防雷建筑物),尺寸如圖7-8所示。水塔上裝有一支高2m的接閃桿,試問此接閃桿能否保護這一水泵房不遭受雷擊。 7.4低壓配電系統(tǒng)接地方式1接地概述 2接地的類型和作用 7.4低壓配電系統(tǒng)接地方式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圍土壤時，接地體與大地遠處的電位差與該電流之比，而不是接地體的表面電阻。接地電流：當電氣設(shè)備發(fā)生接地故障時，電流就通過接地體向大地作半球形散開，這一電流稱為接地電流。7.4.1接地概述圖7-9電流場在接地體周圍地面的電流分布2.對地電壓、接觸電壓和跨步

33、電壓圖7-10接觸電壓與跨步電壓跨步電壓：人在接地故障點周圍行走，兩腳之間所呈現(xiàn)的電位差。7.4.2接地的類型和作用工作接地（系統(tǒng)接地）定義：電源測的接地稱為工作接地作用：保證電力系統(tǒng)和設(shè)備達到正常工作方法：變壓器中性點接地保護接地定義：負載則的接地稱為保護接地作用：保障人身安全、防止間接觸電方法：將設(shè)備的外露可導電部分進行接地接地工作接地保護接地IT系統(tǒng)TT系統(tǒng)TN系統(tǒng)TN-S系統(tǒng)TN-C系統(tǒng)TN-C-S系統(tǒng)7.4.2接地的類型和作用1.工作接地為保證電力系統(tǒng)和電氣設(shè)備在正常和事故情況下可靠運行,人為地將電力系統(tǒng)的中性點(如發(fā)電機和變壓器的中性點)及電氣設(shè)備的某一部分(如接閃桿和接閃線的接地

34、引下線)直接或經(jīng)消弧線圈、電阻、擊穿熔斷器等與地做金屬連接(1)電源中性點不接地的電力系統(tǒng) (2)電源中性點經(jīng)消弧線圈接地的電力系統(tǒng)(3)電源中性點直接接地的電力系統(tǒng) (1)電源中性點不接地的電力系統(tǒng) 圖7-11正常運行的電源中性點不接地的電力系統(tǒng)a)電路圖b)相量圖(1)電源中性點不接地的電力系統(tǒng)圖7-12一相接地時的電源中性點不接地的電力系統(tǒng)a)電路圖b)相量圖(2)電源中性點經(jīng)消弧線圈接地的電力系統(tǒng) 圖7-13電源中性點經(jīng)消弧線圈接地的電力系統(tǒng)a)電路圖b)相量圖(3)電源中性點直接接地的電力系統(tǒng) 圖7-14電源中性點直接接地的電力系統(tǒng) 1.工作接地1、保護接地的類型和命名方式TT系統(tǒng)、

35、TN系統(tǒng)、 IT系統(tǒng) 第一個字母表示電源側(cè)中性點接地狀態(tài)，即： T表示直接接地； I表示不直接接地(即對地絕緣)或經(jīng)阻抗接地。第二個字母表示負載側(cè)接地狀態(tài)，即： T表示電氣設(shè)備外露導體的接地與系統(tǒng)接地相互獨立； N表示負載側(cè)接地與系統(tǒng)接地直接作電氣連接第二個字母后面的字母則表明中性線與保護線的組合情況: S表示整個系統(tǒng)的中性線與保護線是分開的; C表示整個系統(tǒng)的中性線與保護線是共用的,即PEN線;C-S系統(tǒng)中有一部分中性線與保護線是共用的。1)TN-C系統(tǒng) TN-C系統(tǒng)通常用于三相負荷比較平衡,單相負荷容量比較小的工廠、車間的供配電系統(tǒng)中。圖7-15TN-C系統(tǒng)2)TN-S系統(tǒng) 這種系統(tǒng)多用于

36、環(huán)境條件較差,對安全可靠性要求較高及設(shè)備對電磁干擾要求較嚴的場合。 圖7-16TN-S系統(tǒng) 3)TN-C-S系統(tǒng) 這種系統(tǒng)兼有TN-C系統(tǒng)和TN-S系統(tǒng)的特點,常用于配電系統(tǒng)末端環(huán)境條件較差或有數(shù)據(jù)處理等設(shè)備的場所。圖7-17TN-C-S系統(tǒng)(3)TT系統(tǒng) TT系統(tǒng)的中性點直接接地,而電氣設(shè)備外露可導電部分(金屬外殼)通過與系統(tǒng)接地點(此接地點通常指中性點)無關(guān)的接地體直接接地 圖7-18TT系統(tǒng) (4)IT系統(tǒng) 適用于對數(shù)據(jù)處理、精密檢測裝置等供電。IT系統(tǒng)在我國礦山、醫(yī)療、冶金等行業(yè)應(yīng)用相對較多,在建筑供電中應(yīng)用較少。圖7-20IT系統(tǒng)中接地的作用(5)重復(fù)接地 在TN系統(tǒng)中,為提高安全程

37、度,應(yīng)當采用重復(fù)接地。在沒有重復(fù)接地的情況下,當PE線或PEN線發(fā)生斷線并有設(shè)備發(fā)生一相接地故障時,接在斷線后面的所有設(shè)備的外露可導電部分都將呈現(xiàn)接近于相電壓的對地電壓,即UE=U,這是很危險的。圖7-21無重復(fù)接地時中性線斷線時的情況(5)重復(fù)接地圖7-22有重復(fù)接地時中性線斷線的情況(5)重復(fù)接地下列地方應(yīng)進行必要的重復(fù)接地:1)在架空線的干線和分支線的終端及沿線每1km處,如終端前一處接地不超過50m,則不需要重復(fù)接地。2)電纜或架空線在引入車間或大型建筑物處。7.5接地裝置與接地電阻1接地裝置的設(shè)置 2接地裝置接地電阻 3接地電阻的測量 7.5.1接地裝置的設(shè)置1.一般要求在接地體設(shè)計

38、時,應(yīng)首先充分利用自然接地體,以節(jié)約投資、節(jié)省鋼材。如果實地測量所利用的自然接地體電阻已能滿足要求,而且這些自然接地體又能滿足熱穩(wěn)定條件時,就不必再裝設(shè)人工接地體。電氣設(shè)備的人工接地體的布置,應(yīng)使接地裝置附近的電位分布盡可能均勻,以降低接觸電壓和跨步電壓,保證人身安全。如接觸電壓和跨步電壓超過規(guī)定值時,應(yīng)采取措施。7.5.1接地裝置的設(shè)置2.自然接地體的利用自然接地體主要有:地下水管道,非可燃、非爆炸性液、氣金屬管道,行車的鋼軌,敷設(shè)于地下而數(shù)量不少于兩根的電纜金屬外皮;建筑物的鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土基礎(chǔ)的鋼筋等。利用自然接地體時,一定要保證良好的電氣連接,在建筑物鋼結(jié)構(gòu)的接合處,除已焊接者外,凡

39、用螺栓連接或其他連接的,都要采用跨接焊接,而且跨接線尺寸不得小于規(guī)定值。7.5.1接地裝置的設(shè)置3.人工接地體的裝設(shè)圖7-23單根人工接地體的裝設(shè)a)垂直埋沒b)水平埋沒7.5.1接地裝置的設(shè)置(2)多根接地體的裝設(shè) 圖7-24接地體通過電流時的屏蔽作用7.5.1接地裝置的設(shè)置(3)環(huán)路接地體及接地網(wǎng)的裝設(shè) 圖7-25環(huán)路接地體及其電位7.5.1接地裝置的設(shè)置圖7-26加裝均壓帶以使電位分布均勻(3)環(huán)路接地體及接地網(wǎng)的裝設(shè) 7.5.1接地裝置的設(shè)置4.防雷裝置的接地要求接閃桿宜裝設(shè)獨立的接地裝置,而且接閃桿及其接地裝置,與被保護的建筑物和配電裝置及其接地裝置之間應(yīng)按設(shè)計規(guī)范規(guī)定保持足夠的安全

40、距離,以免雷擊時發(fā)生反擊閃絡(luò)事故。為了降低跨步電壓,防護直擊雷的接地裝置距離建筑物出人口及人行道,不應(yīng)小于3m。當小于3m時應(yīng)采取下列措施:1)水平接地體局部深埋不小于1m。2)水平接地體局部包絕緣體,例如涂5080mm厚的瀝青層。3)采用瀝青碎石路面,或在接地裝置上面敷設(shè)厚5080mm的瀝青層,其寬度超過接地裝置2m。7.5.2接地裝置接地電阻1.接地電阻的概念及影響接地電阻的因素1)接地線的電阻和接地體自身的電阻。2)接地體的表面與其所接觸的土壤之間的接觸電阻。3)接地體周圍的土壤所具有的電阻值。7.5.2接地裝置接地電阻2.工程實際的做法1)外引接地法。即將接地裝置埋設(shè)在附近土壤電阻率較低的地方,但連接線不宜過長,連接的地干線最少兩根。2)深埋接地體法。即將接地體埋于地下深處較潮濕、地下層土壤電阻率較小的地方。3)化學處理法。在土壤中填充以降阻劑,即在接地體周圍土壤中加入食鹽、木炭屑、爐灰等。但這種方法宜少用,因為充填物質(zhì)不但易于流失而且腐蝕接地體和接地引下線。4)換土法。即在埋設(shè)接地裝置的周圍用電阻率低的黏土、黑土