第七章建筑防雷及接地系統(tǒng)

第七章建筑防雷及接地系統(tǒng)第一頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日7.1過(guò)電壓7.1.1過(guò)電壓的形式過(guò)電壓內(nèi)部過(guò)電壓

外部過(guò)電壓

雷電過(guò)電壓

直擊雷擊感應(yīng)雷擊

雷電波侵入

操作過(guò)電壓諧振過(guò)電壓切斷小電感電流斷開(kāi)小容量負(fù)載中性點(diǎn)不直接接地間隙性的電弧接地第二頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日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3~4倍，因此對(duì)電氣設(shè)備或線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。有線狀、片狀和球狀等形式

3.雷云放電過(guò)程

第三頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日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。第四頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日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

第五頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日7.2建筑物的防雷等級(jí)分類7.2.1雷電活動(dòng)規(guī)律

第六頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日7.2建筑物的防雷等級(jí)分類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=kNgAe3.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)

第七頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日第八頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日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(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。第九頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日(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。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：7.3建筑物的防雷措施7.3.1防雷原理建筑物的防雷措施第十頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日7.3.3建筑物防雷裝置接閃器、引下線和接地裝置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。1～2m：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。第十一頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日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12mm4)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。2.引下線（不少于2根）種類：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。第十二頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日扁鋼截面不應(yīng)小于48mm，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(jí)）測(cè)試：距地不大于2 M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。第十三頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日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)的鋼筋作為引下線和接地裝置。主要優(yōu)點(diǎn)：(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。第十四頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日(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0.6～0.7m,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50～80mm厚的瀝青層;第十五頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日3）采用瀝青碎石地面或在接地體上面敷設(shè)50～80mm厚的瀝青層，其寬度應(yīng)超過(guò)接地體2m。第十六頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日7.3.4建筑物的防雷措施1.建筑物的防雷要求：1.1一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)擊雷。1.2二類防雷建筑物直擊雷、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。1.3三類防雷建筑物防直擊雷和防雷電波侵入的措施、側(cè)擊雷。第十七頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日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防雷建筑物加裝水平均壓環(huán)（間距12m)第十八頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日(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）。

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。第十九頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日(3)防高電位侵入在整個(gè)雷害事故中占50％～70％。配電線路全部采用地下電纜;進(jìn)戶線采用50~100m長(zhǎng)的一段電纜;在架空線進(jìn)戶之處，加裝避雷器或放電保護(hù)間隙。第二十頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日(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第二十一頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日建筑物防雷等級(jí)

避雷帶網(wǎng)格間距不大于

引下線間距距不大于防側(cè)擊雷的高度接地電阻小于一類二類三類5×5米或6×4米12米10Ω30米6m

10×10米或12×8米18米10Ω45米620×20米或22×18米25米30Ω60米

第二十二頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日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)范圍第二十三頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日避雷針在hｘ高度的xx'平面上和在地面上的保護(hù)半徑第二十四頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日【例7-1】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的避雷針，試問(wèn)此針能否保證這一水泵房。解：查表7?2，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。

第二十五頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日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)體接地線:連接設(shè)備接地部位與接地體的金屬導(dǎo)線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圍土壤時(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。第二十六頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日第二十七頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日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。第二十八頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日跨步電壓：人在接地故障點(diǎn)周圍行走，兩腳之間所呈現(xiàn)的電位差。第二十九頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日7.4.3工作接地（系統(tǒng)接地）定義：電源測(cè)的接地稱為工作接地作用：保證電力系統(tǒng)和設(shè)備達(dá)到正常工作方法：變壓器中性點(diǎn)接地7.4.2接地的類型和作用一、接地的分類7.4.4保護(hù)接地定義：負(fù)載則的接地稱為保護(hù)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(dǎo)電部分進(jìn)行接地接地工作接地保護(hù)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)第三十頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日工作接地：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（如避雷針和避雷線的接地引下線）直接或經(jīng)消弧線圈、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)消弧線圈接地電源中性點(diǎn)直接接地第三十一頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日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)接零第三十二頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日(1)、TT系統(tǒng)

（我國(guó)過(guò)去稱作保護(hù)接地系統(tǒng)）(2)、TN系統(tǒng)（我國(guó)過(guò)去稱作保護(hù)接零系統(tǒng)）(3)、IT系統(tǒng)（僅負(fù)荷則接地）1、保護(hù)接地的類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。第三十三頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日2、TN系統(tǒng)的三種型式1、TN-S系統(tǒng)（三相五線制）2、TN-C系統(tǒng)（三相四線制）3、TN-C-S系統(tǒng)（局部三相五線制）民用建筑禁止采用TN-C系統(tǒng)第三十四頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日3.TT系統(tǒng)第三十五頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日4.IT系統(tǒng)第三十六頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日5.重復(fù)接地在TN系統(tǒng)中為確保公共PE或PEN線安全可靠，除電源中性點(diǎn)進(jìn)行工作接地外，還必需在PE或PEN線的下列地方進(jìn)行必要的重復(fù)接地。電流或架空線在引入建筑物或車間處。在架空線的干線和分支線的終端及沿線每一公里處。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接地裝置接地電阻第三十七頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日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：