1、6 电气安全与防雷接地,目 录,触电是因人体接触到带电体而造成伤害的现象。人在触电时表现 出的损伤往往是综合性的。触电对人体的伤害可归纳为电击与电伤两 种。 触电，因接触方式不同分为三类： 1) 单相触电人体的某一部位与地面或接地导体接触，另一部位触及带电体造 成的触电事故。此种触电加在人体上的是相电压，所以又可以叫相电 压触电。人体过分靠近高压带电体，造成对人体的放电，也是单相触 电。在一般情况下，中性点接地电网比不接地电网单相触电的危险性 为大。,6.1 安全用电技术,6.1 安全用电技术,2) 两相触电人体同时触及两相带电体而发生的触电事故。此种触电加 在人体上的是线电压，所以又可以叫线
2、电压触电。无论电网的 中性点接地与否，其危险性都比较大。 3) 跨步电压触电当电网或电气设备发生接地故障时，流入大地的电流，在 土壤中形成电位，地表面也形成以接地点为圆心的径向电位差 分布。如果行人误入其中时，因前后两脚间(一般按0.8m计算) 电位差达到危险电压而造成触电，称为跨步电压触电。,1. 电流大小和安全电压 影响触电严重程度主要是通过人体的电流。能引起有电感觉的最 小电流称为感知电流，交流为1mA左右；触电后能自主摆脱的最大电 流称为摆脱电流，交流为10mA左右；在较短时间内危及生命的电流 称为致命电流，如100mA的电流通过人体1s，可足以使人致命，因此 致命电流为50mA。在有
3、防止触电保护装置的情况下，人体允许通过 的电流一般可按30mA考虑。电流的大小取决于人体的电阻及触电电压。一般不大于36V电压 或小于10mA的电流，对人体不会造成生命危险。,6.1 安全用电技术,6.1 安全用电技术,2. 电流路径 电流通过人体造成的伤害，与于心脏受损状况关系密切。 3. 触电时间 触电对人体伤害的轻重程度还与电流作用时间的长短有关。 4. 电流性质 国际电工委员会(IEC)指出：人体触电后的危害与触电电流的种 类、大小、频率和流经人体的时间有关。在交流供电系统，以50 60Hz低频的电流对人体的危害最为严重。 5. 健康状况及精神状态,1. 电气安全组织措施1) 加强电气
4、安全教育2) 严格执行各项规章制度3) 建立健全电气安全管理机构，落实人员安排 2. 电气安全技术措施预防触电事故保障人身及设备安全的主要技术措施，有采用安全 的特低电压，保证电气设备的绝缘性能，采取屏护、障碍，保证安全 距离，合理选用电气装置，装设漏电保护装置和自动断开电源等。1) 采用安全特低电压在需要电击防护的地方，采用不高于国标GB/T3805-2008特低,6.1 安全用电技术,6.1 安全用电技术,电压(ELV)限值中规定的不同环境下，正常和故障状态时的电压限 值，见表6.2，则不会对人体构成危险。 2) 保证设备电气绝缘性能电气绝缘就是用绝缘物将带电导体封闭起来，使人不能触及，
5、从而保证安全。设备的电气绝缘是直接触电的防护措施。 3) 采用屏护、障碍所谓屏护，就是用箱盒、围栏、护罩、护盖等把带电体同外界 隔绝开来，以防止人员无意触及带电体，造成直接触电。 所谓障 碍，就是在带电体与行走路线之间设置障碍物，防止无意过去触及 或过分接近带电体而触电。 4) 保证电气安全距离为避免发生触电以及各种短路事故、防止发生火灾、过电压放,6.1 安全用电技术,电等，在带电体与人体之间、带电体与其它设施与设备之间、带电体 与带电体之间、带电体与地面之间必须留有一定的间隔距离，这个距 离就是电气安全距离。 5) 正确使用安全标志供配电系统中的安全标志可以分为安全色标、安全牌和设备标志。
6、 安全色标：是为了保证人身的安全和设备不受损坏，提醒人员 对危险或不安全因素的注意，防止发生意外而设置的带颜色图案的标 牌。安全色标包括安全色和安全牌。安全色就是不同的安全信息用不 同的颜色表示，目的是使人们能够迅速地发现安全标志并分辨出其中 的安全信息，预防事故的发生。一般采用的安全色有： 红色：用来标志禁止、停止、危险以及消防设备。如“禁止合闸”“禁止启动”等。,6.1 安全用电技术, 黄色：用来提醒人们注意危险。如“当心触电”、“ 当心电缆”等。 蓝色：用来表示指令，要求人们必须遵守的规定。如“必须戴安 全帽”、“必须系安全带”等。 绿色：用来给人们提供允许、安全的信息。如“在此工作”、
7、“已 接地”等。 黑色：用来标志文字、图形符号以及警告标志的几何边框等。 安全牌：由不同的几何图形和安全色构成，并加上相应的图 形符号和文字，用以表达特定的安全信息。一般有以下几种： 禁止类安全牌：用圆形，基本型式是带斜杠的圆边框。斜杠与圆 边框用红色，背景用白色，含义是禁止人们不安全行为。例如：“禁 止靠近”、“禁止入内”等。 警告类安全牌：基本型式是正三角形边框，背景用黄色，边和图,6.1 安全用电技术,象都用黑色。用于提醒人们对周围环境引起注意，以避免可能发生 危险。例如：“注意安全”、“当心伤手”等。 指令类安全牌：用圆形，背景用蓝色，图象及文字用白色。含义 是强制人们必须做出某种动作
8、或采用防范措施。例如：“必须戴防护 眼镜”、“必须戴防护手套”等。 提示类安全牌：用矩形，背景用绿色，图象及文字用白色。含义 是向人们提供某种信息的图形标志。例如：“避险处”、“可动火区” 等。安全标示牌的悬挂位置与安全标识牌的类别有关。例如：“禁止 合闸，有人工作”等禁止类标示牌用来挂在一经合闸即可送电到施工 现场设备的开关的操作把手上，防止误送电；“止步，高压危险”等 警告类标示牌用来挂在禁止通行的过道、配电装置、变压器周围的,6.1 安全用电技术,遮拦、施工地点靠近带电设备的遮栏等明显处，以警示周边行人； “在此工作”等提示类标示牌用来挂在工作现场周围所装设的临时遮 栏入口处或指定工作的
9、设备上，以提示他人，注意作业人员安全， 不得随意操作。 设备标志：在供配电系统中，电气设备是十分复杂的，这些 设备若没有统一明确的标志和编号，不仅不便于识别与管理，而且 更重要的是在操作和检修维护过程中容易发生错误。因分辨设备出 错而造成的血淋淋的事故在系统中比比皆是。因此，设备标志也是 防止人身事故，保证安全生产的一项重要技术措施。设备标志包括设备名称和编号。设备名称按照国家标准和部颁 专业规程中规定的名称确定。供配电系统中的主要设备(如供电线路、发动机、变压器、母,6.1 安全用电技术,线等)编号格式，一般采用“通用字母+阿拉伯数字”形式，可以按设 备的安装位置，从南到北，或从东向西，或从
10、固定端指向扩建端， 或从电源端向负荷端按递增序列编制，不得有断号、跳号。与主要设备关联的如断路器、隔离开关、接地开关等电器设备 编号，其编号方法与主要设备编号方法类似，书写时，以“主要设 备编号+关联设备编号”形式表示。 6）装设残余电流保护装置残余(剩余)电流保护又称漏电保护，是一种在电气设备或线路 漏电时，切除供电回路，保证人身与设备安全的装置。其主要作用 是防止由于漏电而引起的触电事故，其动作电流不大于30mA。其 次是可以用残余电流保护防止由于漏电，漏电地点局部过热而引起 的火灾，其动作电流一般相对较大，可达几百mA。残余电流保护,6.1 安全用电技术,装置还可以作为监视、用于电源单相
11、接地或三相电机缺相运行故障 的保护来使用。残余电流保护装置按工作原理分， 有电压动作型和电流动作型两种，一般 采用电流动作型。电流动作型残余电流 保护的工作原理如图6.2所示。电流动作型残余电流保护装置，由： 含脱扣器YR的低压断路器QF、零序电 流互感器TAn和放大器A等几部分组成。 图6.2所示的是三相残余电流保护的工作原理。设备运行正常 时，三相电流基本对称，因此零序电流互感器TAn的铁心中没有磁 通，其二次侧线圈没有电流输出。如果设备发生漏电或单相接地故,6.1 安全用电技术,障时，由于三相电流不对称，零序电流互感器TAn的铁心中将产生 零序磁通，其二次侧线圈输出的电流达到规定的数值，
12、经放大器A 放大后，驱动脱扣器YR，使断路器QF跳闸，切除故障电路。单相残余电流保护其组成部分，工作原理与三相的相似。不同 的是，接入电流互感器TAn的是相线L与中性线N。设备正常工作 时，相线L与N线中的电流大小相等，方向一去一回，在电流互感 器TAn的铁心中的磁通叠加为零。当设备发生漏电时，相线L与N线 中的电流大小不一样(差值为漏电流)，在电流互感器TAn的铁心中 的将有磁通产生，二次侧线圈输出的电流达到规定的数值后，保护 驱动脱扣器YR，使断路器QF跳闸。 7) 自动断开电源(接地故障保护)根据低压配电网的运行方式以及安全的要求，选择合适的保护,6.1 安全用电技术,元件和接地形式，在
13、发生漏电、接地等故障时能在规定的时间内自 动断开电源，防止人员触及危险的电压。 8) 创造等电位环境把可能会同时触及的外露导体互相连接起来，形成等电位环 境，防止形成危险的接触电压。 9) 采取电气隔离措施采用隔离变压器或电气上隔离的发电机供电，以防止外露导体 异常带电时造成触电事故。要求被隔离的回路电压不超过500V，并 且带电部分不能与大地、其他电路相连接。 10) 设置不导电环境让所在环境的地面、墙体等全部成为绝缘体，可能出现不同电 位的两点之间的距离拉开到2m之外，这样可以避免因工作绝缘而使 人同时触及不同电位的两点。,1. 过电压的定义及种类过电压是指对供配电系统绝缘有危险的，超过其
14、最高工作电压 的电压升高。例如：工频交流电，其电压均方根值超过额定值的 10%，并持续大约1分钟时间以上时，可以认为是过电压。过电压 属于供配电系统中的一种电磁扰动现象，在电路状态或电磁状态突 然变化时出现，分内部过电压和外部过电压两大类。 (1) 内部过电压系统本身由于故障、负荷剧烈变动、开关操作等原因使运行方 式发生突然改变而引起的过电压。包括操作过电压、谐振过电压、 暂态过电压等。,6.2 建筑物及其设备防雷,6.2 建筑物及其设备防雷,1) 操作过电压是由于进行开关投切操作或发生突然短路而引起的过电压。操 作过电压的持续时间一般约为几百微秒至几毫秒，持续时间短衰减 较快，其具有脉冲性质
15、，又称操作冲击波。是供配电系统内部过电 压的一种主要形式。 2) 谐振过电压 是系统中元件的L、C、R参数在某些接线方式下出现不利的组 合，与电源频率发生谐振所造成的过电压。 3) 暂态过电压 是由于开关投切操作或发生突然短路，使系统从稳态状态经历 一个过渡过程，后重新达到某种暂时稳定状态时所出现的过电压。 暂态过电压主要是50Hz的振荡，衰减过程较慢，持续时间较长，又 可称为工频电压升高。,6.2 建筑物及其设备防雷,(2) 外部过电压又称大气过电压、雷电过电压，是由于大气中的雷云放电而在供 配电系统的电气设备上所形成的过电压。外部过电压的持续时间约为 几十微秒，具有脉冲的特性，常称为雷电冲
16、击波，其电压幅值可高达 几千万伏，电流幅值可大到几十万安培。雷电过电压又分为直击雷过 电压和感应雷过电压两种。 1) 直击雷过电压是指雷电直接击中电气设备、线路、建筑物时所出现的过电压。 2) 感应雷过电压是指雷电在放电过程中，由于静电感应或电磁感应，致使未直接 遭受雷击的电气设备、线路或其他物体上感应出的过电压。当雷云到来时，地面上的物体，尤其是导体，因静电感应会聚集,6.2 建筑物及其设备防雷,起与雷云电荷极性相反的电荷。在雷云的电荷没有泄放之前，其被束 缚住。当雷云放电后，感应出的电荷就变成了自由电荷，以雷电波的 形式向两边传，其过电压幅值可达到几万到几十万伏。另一种情况是，在雷云放电时
17、，变化的雷电流在其泄放通道的附 近会形成一个很强的感应电磁场，会使周围的金属物产生高感应电 压，造成干扰、破坏等。 2. 雷电波侵入雷电波侵入指雷电作用于架空线路或金属管道等，使雷电波可能 沿着这些管线侵入，危及人身安全或造成设备的损坏等。 3. 防雷相关名词 1) 雷电流是指流入雷击点的电流，短时首次雷击是个幅值很大、陡度很,6.2 建筑物及其设备防雷,高的冲击波电流，如图6.5所示。从图6.5可以看出，短时雷电流幅值从0到峰 值电流I的上升时间是很短，在达到峰值后，雷 电流以较长时间逐步衰减。国际电工委员会IEC 采用了波头时间T1，半值时间T2和平均陡度 I/T1来描述雷电波波形。波头时
18、间T1是雷电流由幅值的10%上升到90%时所需要的时间。 IEC规定了首次雷击的数值为10s，后继雷击为0.25s。半值时间 T2是雷电流由幅值10%上升到峰值然后逐渐下降到幅值50%时所需 要的时间。IEC规定了首次雷击为350s，后续雷击为100s。可以 用T1与T2的比值来表示雷电流波形，如10/350s表示首次雷击波,6.2 建筑物及其设备防雷,形，0.25/100s则代表了后续雷击的波形。 雷电流的陡度di/dt，用 雷电流波头部分增长的平均速率来表示即：I/T1。 2) 雷暴日指某地区一年中有雷电放电的天数，在一天中只要听到一次以上 的雷声就记录成一个雷暴日，它反映了各地区雷电活动
19、的频繁程度， 是防雷设计的重要依据。年平均雷暴日数越多，说明该地区雷电活动 越频繁，防雷要求越高。 3) 年预计雷击次数反映某建筑物一年时间内可能会遭受雷击的次数，与建筑物等效 面积、当地雷暴日及建筑物地况有关。,建筑物按其重要程度、使用性质，以及发生雷电事故的可能性 和发生雷电事故的后果，分为三类： 1. 有下列情况之一者，应属于第一类防雷建筑物： 凡制造、使用或贮存炸药、火药、起爆药、火工品等大量爆炸物 质的建筑物，因电火花引起爆炸，会造成巨大破坏和人身伤亡者。 具有0区或10区爆炸危险环境的建筑物。 具有1区爆炸危险环境的建筑物，因电火花引起爆炸，会造成巨 大破坏和人身伤亡者。 2. 根
20、据JGJ 16-2008民用建筑电气设计规范，下列民用建筑物， 应划为第二类防雷建筑物：,6.2 建筑物及其设备防雷,6.2 建筑物及其设备防雷, 国家级的会堂、档案馆、大型博物展览建筑物、办公建筑物； 国宾馆、大型旅游建筑物；国际港口客运站；特大型、大型铁路旅 客站；国际性的航空港、通信枢纽。 国家级计算中心、国家级通信枢纽等对国民经济有重要意义且 装有大量电子设备的建筑物。 国家级重点文物保护建筑物。 高度超过100m的建筑物。 建筑物的年预计雷击次数N0.06的部、省级办公建筑物及其他 重要或人员密集的公共建筑物。 建筑物的年预计雷击次数N0.3的住宅、办公楼等一般民用建 筑物。 3.
21、根据JGJ 16-2008民用建筑电气设计规范，下列民用建筑物， 应划为第三类防雷建筑物：,6.2 建筑物及其设备防雷, 省级重点文物保护建筑和省级档案馆。 省级大型计算中心与装有重要电子设备的建筑物。 19层及以上的住宅建筑和高度超过50m的其他民用建筑物。 年预计雷击次数，在0.012N0.06之间的部、省级办公建筑物及其他重要的或人员密集的公共建筑物。 年预计雷击次数， 在0.06 N0.3之间的住宅、办公楼等一般民用建筑物。 建筑群中最高的建筑物或位于建筑群边缘高度超过20m的建筑物。 通过调查确认当地遭受过雷击灾害的类似建筑物；历史上雷害事故严重地区或雷害事故较多地区的较重要建筑物。
22、 在年平均雷暴日Td15da的地区，高度15m的烟囱、水塔等孤立的高耸构筑物；以及在年平均雷暴日Td15da的地区，高度20m的烟囱、水塔等孤立的高耸构筑物。,防雷保护包括外部防雷保护和内部防雷保护两部份。外部防雷 保护是指建筑物（或设施）的直击雷防护，内部防雷保护是指雷电 电磁脉冲的防护。 1. 直击雷防护设备完整的防直击雷装置包括：接闪器、引下线和接地装置三个部 分。其中接闪器是关键部分，它利用凸出于被保护物位置的金属导 体把雷电引向自身，专门接受直击雷的放电。 (1) 接闪器接闪器有多种型式。常见的有避雷针、避雷线、避雷带、避雷网等。,6.2 建筑物及其设备防雷,6.2 建筑物及其设备防
23、雷,1) 避雷针为金属材料，棒状的接闪器，一般采用镀锌圆钢(针长1m以下时 直径不小于12mm、针长12m时直径不小于16mm、烟囱顶上的针 直径不小于20mm)或镀锌焊接钢管(针长1m以下时内径不小于20mm、 针长12m时内径不小于25mm、烟囱顶上的针直径不小于40mm)制 成。它既可以附设式安装又可以独立式安装。 2) 避雷线又称架空地线，常架设在杆塔顶部，保护下面的架空电力线路 等狭长物体。其保护原理与避雷针相似。避雷线宜采用截面不小于 35mm2的镀锌钢绞线。 3) 避雷带与避雷网避雷带是指沿建筑物檐角、屋角、屋脊、屋檐、女儿墙等最可,6.2 建筑物及其设备防雷,能受雷击的地方敷设
24、的防直击雷的金属导体。当屋顶面积较大时， 中间需增加敷设金属导体，形成网格状，就成了避雷网。避雷网的 网格尺寸要求见表6.7。避雷带和避雷网宜采用圆钢或扁钢，优先采 用圆钢。圆钢直径不应小于8mm。扁钢截面不应小于48mm2并且其 厚度不应小于4mm。 (2) 引下线是指连接接闪器与接地装置的金属导体。防雷装置的引下线应 满足机械强度、热稳定以及耐腐蚀的要求。根据JGJ 16-2008民用建筑电气设计规范中的规定：建筑物 防雷装置宜利用建筑物钢筋混凝土内的钢筋，或采用圆钢、扁钢作 为引下线。作为防雷引下线的钢筋，当钢筋直径大于或等于16mm 时，应将两根钢筋绑扎或焊接在一起，作为一组引下线；当
25、钢筋直,6.2 建筑物及其设备防雷,径大于或等于10mm且小于16mm时，应利用四根钢筋绑扎或焊接作 为一组引下线。当采用圆钢作引下线时，直径不应小于8mm。当采 用扁钢时，截面不应小于48mm2，厚度不应小于4mm。装设在烟囱 上的引下线，圆钢直径要求不应小于12mm，扁钢截面不应小于100mm2且厚度不应小于4mm。专设的引下线宜沿建筑物外墙明敷设，并应以较短路径接地。 对建筑外观要求较高者，可暗敷，但截面应加大一级。 2. 雷电电磁脉冲防护元件雷电电磁脉冲是指雷电放电产生的电磁辐射，其电场和磁场通 过某种途径藕合到电子和电气回路中产生的干扰性电涌电压或电涌 电流，英文缩写是LEMP。雷电
26、电磁脉冲的的防护可以包括：雷电波侵入、雷击感应过电,6.2 建筑物及其设备防雷,压以及系统操作过电压的防护等。避雷器与电涌保护器(SPD)在雷电 电磁脉冲的防护中担任重要角色。避雷器一词最早来源于五十年代前苏联，其工作的原理、结构、 种类型号等在前面章节已做介绍。避雷器主要是针对供配电系统中 的一次电气设备,防止雷电侵入波及雷电感应过电压对它们的伤害。外部雷击及内部暂态过程造成的瞬间尖峰电压冲击，超过相应稳 定的电压峰值，当电压及电流高于正常值的两倍时被称之为电涌。 电涌保护器（又称浪涌保护器）是限制电涌电压和分流电涌电流的 装置，可以认为是低压的避雷器，主要针对电子信息类设备提供防 护。 1
27、) 电涌保护器分类电涌保护器按工作原理可分为：,6.2 建筑物及其设备防雷, 开关型SPD：这种SPD在正常时为高阻抗，一旦响应电涌过电 压时，其阻抗就突变为低值，这种非线性装置的组件可采用放电间 隙，气体放电管，闸流管及三端双向可控硅开关等构成。这类SPD 可称为克罗巴型SPD。 限压型SPD：这种SPD在无电涌时为高阻抗，随着电涌电流和 电压的增加，其阻抗会随着不断非线性减小。可用作这类SPD组件 的是压敏电阻和抑制二极管等。这类SPD有时称为箝压型SPD。 开关、限压组合型SPD：这种SPD由开关型组件和限压型组件 组合而成，根据二者的组合参数以及所加电压的特性，可组装成具 有电压开关限
28、压或这两种特性兼有的SPD。 分流型或扼流型SPD：分流型与被保护元件并联，扼流型与被 保护元件串联，正常工作频率为高阻抗，电涌脉冲时呈现为低阻抗。,6.2 建筑物及其设备防雷,可用作此类SPD的组件有：高通滤波器、低通滤波器、扼流线圈、 1/4波长短路器等。电涌保护器按用途可分为电源电涌保护器和信号线路电涌保护器。 2) 电涌保护器主要参数 最大持续运行电压Uc：等同于电涌保护器的标称电压Un，是可 以持续施加于处于运行中的电涌保护器的最大交流电压有效值或最 大直流电压值。 冲击电流Iimp：采用10/350s雷电波测得，反映SPD耐直击雷的 能力，用于SPD类测试分级。 标称放电电流In：
29、流过SPD的8/20s雷电波的峰值电流，用于对 SPD做类测试实验或做类测试实验的预处理。,6.2 建筑物及其设备防雷, 最大放电电流Imax：不损坏元件的前提下，流过SPD的8/20s雷 电波电流的峰值，用于类测试实验。Imax大于In。 保护电压水平Up：又称为SPD的最大钳压，表示在泄放标称放 电电流时，SPD接线端之间的最大电位差。,1. 建筑物防雷根据规范，各类防雷建筑物都应采取防直击雷和防雷电波侵入的 措施。并且在装有防雷装置的建筑物，防雷装置如果与其它设施和建 筑物内的人员无法隔离，应采取等电位连接。 (1) 第一类防雷建筑物防雷措施1) 直击雷防护防直击雷时，应装设独立避雷针或
30、架空避雷线(网)，使被保护建 筑物及突出屋面的物体均处于接闪器的保护范围内。架空避雷网的网 格尺寸大小符合第一类防雷的要求。要求独立避雷针和架空避雷线(网)的支柱及其接地装置至被保护,6.2 建筑物及其设备防雷,6.2 建筑物及其设备防雷,建筑物及与其有联系的管道、电缆等金属物之间的距离，架空避雷 线(网)至被保护建筑物屋面和各种突出屋面物体之间的距离，均不应 小于3m。独立避雷针、架空避雷线(网)应设置独立的接地装置，并且每一 引下线的冲击接地电阻不宜大于10，在高土壤电阻率的地区，可 适当增大。当建筑物高度超过30m时，应采取防侧击雷的措施，即：从30m 起每隔不大于6m沿建筑物四周设置一
31、水平避雷带并与引下线相连； 30m及以上外墙上的如栏杆、门窗等较大的金属物件需与防雷装置连 接。 2) 雷电波侵入防护架空线路或裸露的金属管道等遭遇雷雨时，即使不遭受直接雷 击，但也因与雷电发生感应，产生的雷电波会沿着管线侵入建筑物,6.2 建筑物及其设备防雷,内，危及人身与设备的安全，这种现像称为雷电波侵入。第一类防雷建筑物防雷电波侵入时，低压线路宜全线采用电缆 直接埋地敷设，并在入户端，应将电缆的金属外皮、所穿钢管接到 防雷电感应的接地装置上。如果全线采用电缆有困难，可采用铁横担和水泥电杆的架空线， 并应使用一段埋地长度不于小15m的金属铠装电缆或护套电缆穿钢管 直接埋地引入。在电缆与架空
32、线连接处，还应装设避雷器。避雷器、 电缆金属外皮、钢管及绝缘子铁脚、金具等均应连在一起接地，其 冲击接地电阻小于等于10。 建筑物内的如设备、管道、构架等较大金属物和凸出屋面的金 属物，均应接到防雷电感应的接地装置上。防雷电感应的接地装置应和电气设备接地装置共用，其工频接,6.2 建筑物及其设备防雷,地电阻不应大于10。 室内接地干线与防雷电感应接地装置的连 接，不应少于两处。 (2) 第二类防雷建筑物防雷措施 1) 直击雷防护应在建筑物上宜采取装设避雷网(带)或避雷针或由其两者混合组 成的接闪器，使被保护的建筑物及突出屋面的物体均处于接闪器的 保护范围中。在整个屋面上装设避雷网的网格尺寸大小
33、，应符合第 二类建筑物防雷的要求。防直击雷的引下线应优先采用建筑物钢筋混凝土中的钢筋或钢 结构柱，其根数可不限，间距不应大于18m，但建筑外廓易受雷击的 各个角上的柱子的钢筋等应被利用，每根引下线的冲击接地电阻可 不作规定。接闪器专设接地引下线时的冲击接地电阻不大于10，,6.2 建筑物及其设备防雷,其根数不应少于2根。当建筑物高于45m时，应采取防侧击雷措施，即：结构圈梁中的 钢筋应每三层连成闭合回路，并应同防雷装置引下线连接。应将45m 及以上外墙上的较大金属物直接或通过预埋件与防雷装置相连。 2) 雷电波侵入防护进入建筑物的各种线路及金属管道宜采用全线埋地引入，在入 户端应将电缆金属外皮
34、、金属管道等接地。当有困难时，可采用一 段埋地长度不小于15m的铠装电缆或穿钢管的电缆直接埋地引入。应 在电源引入处的总配电箱装设电涌保护器。平均雷暴日小于30d/a地区的建筑物，可采用低压架空线直接引 入建筑物内，但在入户应装设避雷器或设23mm的空气间隙，并与,6.2 建筑物及其设备防雷,绝缘子铁脚、金具连在一起接到防雷接地装置上，其冲击接地电阻 不应大于10。建筑物内的设备、管道、构架等主要金属物，应就近接至防直 击雷接地装置或电气设备的保护接地装置上，可不另设接地装置。 (3) 第三类防雷建筑物防雷措施 1) 直击雷防护宜采取在建筑物上装设避雷网(带)或避雷针或由其两者混合组成 的接闪
35、器。避雷带应装设在屋脊、屋檐、屋角、女儿墙等易受雷击 部位，整个屋面上网格尺寸大小应符合第三类建筑物防雷的要求。建筑物当利用其构造柱中的钢筋作防雷引下线时，其间距不应 大于25m，引下线数量可不受限制。建筑物外廓易受雷击的各个角上 的柱子的主钢筋也可用于引下线。每根引下线的冲击接地电阻值可,6.2 建筑物及其设备防雷,不作规定。为防雷专设的引下线，其数量不应少于两根，间距不应 大于25m，每根引下线的冲击接地电阻不宜大于30；年预计雷击次 数大于等于0.012且小于等于0.06的部、省级办公建筑物及其他重要 或人员密集的公共建筑物则不宜大于10。当建筑物高于60m时，尚应有防侧击雷的措施，应将
36、60m及以上 外墙上较大的金属物直接或通过预埋件与防雷装置相连等。 2) 雷电波侵入防护对电缆进出线的，应在进出端将电缆的金属外皮、金属导管等与电气设备接地相连。架空线转换为电缆时，电缆长度不宜小于15m，应在转换处装设 避雷器。电缆金属外皮和架空线的绝缘子铁脚、金具等应连在一起 接地，其冲击接地电阻不宜大于30。采用低压架空进出线的，应,6.2 建筑物及其设备防雷,在进出处装设避雷器，并应与绝缘子铁脚、金具连在一起接地，如 图6.10所示。进出建筑物的架空金属管道，在进出处应就近接地，其 冲击接地电阻不宜大于30。 2. 机电设备设施雷电电磁脉冲防护当今智能化、信息化的时代，各种类型的电子信
37、息装置包括计 算机、电信设备、控制系统等应用广泛。这些高精度、高灵敏度的 产品中使用着大量的固态半导体元件，因耐压很低极易受到电磁冲 击而出现故障或损坏。因此要保证现在渗透到各个领域的电子信 息、控制系统的正常运行，必须装设雷电电磁脉冲的防护。雷电电磁脉冲(LEMP)的防护可以采取：屏蔽、等电位联结、接 地及装设电涌保护器等措施。建筑物本身抗LEMP干扰的典型思路是格栅形的笼式屏蔽系统。,6.2 建筑物及其设备防雷,即利用法拉第笼的原理，将建筑物所属的金属部件，包括金属框架、 支架、钢筋以及非可燃可爆的金属管线等进行多重联结后共同接 地，从而形成一个三维的、格栅形的金属屏蔽网络，使建筑物内的
38、电子设备得到屏蔽保护。建筑物形成的格栅形金属屏蔽网络，除了 能有效防护空间电磁脉冲外，还是等电位网络。将设备金属外壳和 金属机柜、机架等并入此网络，可以限制设施和设备任意两点之间 的电位差。另外，格栅形金属网络为雷电及感应电流提供多条并联 通路，可使建筑物内部的分流达到最佳效果。利用建筑物的自然屏 蔽物和各种金属物体与安装的设备之间相互联结成等电位网络，已 是现在工程中通用的做法。 (1) 防雷区依据雷电电磁脉冲的强度等，可把建筑物或构筑物由外到内分,6.2 建筑物及其设备防雷,为不同的雷电防护区(LPZ)，简称防雷区，不同空间区域采取与之相 适应的防雷措施。 (2) 防雷电电磁脉冲屏蔽措施屏
39、蔽是减小电磁干扰的基本措施，可从以下几个方面入手： 1) 外部屏蔽将建筑物的混凝土内钢筋、金属框架与构架、金属屋顶、金属 立面等所有大尺寸金属部件应连接在一起并且与防雷系统等电位连 接，形成网孔宽度为几十厘米的金属屏蔽网络。穿入这类金属屏蔽 网的导电金属物应就近与其做等电位连接。 2) 合理布线 对于电源线与信号线合理的走线与布置可以减少电磁感应。,6.2 建筑物及其设备防雷,3) 线路屏蔽对于电力、通讯线路根据需要可以采用屏蔽电缆，但其屏蔽层 如果要防LEMP的话至少应在两端进行等电位连接。当系统有防静 电感应等要求只在一端做等电位连接时，应采用双层屏蔽电缆，其 外层屏蔽按防LEMP要求在两
40、端做等电位连接。电缆经过防雷区 时，按规定还应在分区界面处再作等电位连接处理。布设于各个独立建筑物之间非屏蔽电缆应敷设在金属管槽中。 这些金属管槽要求一端到另一端电气贯通，并分别与各自建筑物的 等电位连接带连接。电缆的屏蔽层也应与等电位连接带连接。屏蔽 电缆的屏蔽层如果经计算可以承载实际的雷电流，也可不敷设在金 属管槽内。 上述这些防雷电电磁脉冲的屏蔽措施措施可以组合使用。,6.2 建筑物及其设备防雷,(3) 等电位连接等电位连接，就是用连接导体或电涌保护器将分开的金属物相 互连接起来，安全导走可能加于其上的电流，减小它们之间危险的 电位差。前面讲述的建筑物内通过多重联结而形成的三维格栅形金属
41、网 络，既是屏蔽网络也是等电位连接网络。电气装置的保护地PE应按 照网格形或星形方式接入等电位连结网络中。 1) 建筑物等电位连接要求 进入防雷区界面的所有导电物体和电力线、通讯线都应在界面 处作等电位连接。可采用局部等电位连接带完成此任务。设备外壳 与各种屏蔽结构等局部金属物体也连到该带上。当外来导电物体与,6.2 建筑物及其设备防雷,电力、通信线路在不同地点进入建筑物时，可以设置多个等电位连 接带，并就近连到环形接地体或内部环形导体上。要求它们在电气 上贯通的并连接到接地体。环形接地体和内部环形导体应连到钢筋 或金属立面等屏蔽构件上，典型的连接间距为每隔5m一次。 建筑物内部大尺寸导电物体
42、，包括所有金属框架、金属桥架、 金属地板、金属管线、轨道等，应以最短路径连到就近的等电位连 接带或已有等电位连接的金属物体，各导电物体之间宜附加多重互 联。 信息系统的外壳、机架等所有外露导电部分应建立等电位连接 网络。,6.2 建筑物及其设备防雷,2) 等电位联结种类等电位联结可分为总等电位 联结(MEB)，局部等电位联结 (LEB)和辅助等电位联结。 总等电位联结通常位于建 筑物的供配电进线处，将建筑物内的PE线或PEN线、电气装置的接 地干线、各种金属管道(包括给水总管、煤气管、采暖空调管道、金 属传输管道等)以及建筑物的金属构件等均与总等电位联结端子联 结，然后统一接地使它们都具有基本
43、相等的电位，如图6.17所示。 局部等电位联结(LEB)与辅助等电位联结局部等电位联结是将局部范围内的金属构件、金属管道、设备 外可导电部分与PE线通过分接地端子箱(LEB)做等电位联结，如图,6.2 建筑物及其设备防雷,6.17中的LEB。工程中，可淋浴的卫生间以及安全要求极高的胸腔手术室等地，均应作局部等电位联结。辅助等电位联结是在局部范围内将 周围可导电物作等电位联结。 (4) 电涌保护器(SPD)应用SPD一般安装于防雷区的交界处。 以保证雷电流的大部分由外及里，在防 雷区交界处被导入接地装置引入地下， 而不进入下一防护区。防雷分区界面上SPD的安装顺序，如图6.18所 示。其防护技术
44、指标按分区界面穿越点的要求来选择。配电系统中 SPD的安装顺序，如图6.19所示。,6.2 建筑物及其设备防雷,通常情况下，被保护设备的安装位置不在界面处。当线路能承 受预期的电涌电压时，电涌保护器可安装在被保护设备处。不过， 线路的屏蔽层或金属保护层宜先在界面处做一次等电位连接。电涌保护器除了必须能承受住预期通过的雷电流，还要让通过 电涌时的最大箝压与 所属系统的绝缘水平 以及设备的最大耐冲 击过电压协调一致。,1. 接地与接地装置接地是指物体的某部分与大地之间作良好的电气连接。在土壤中直接与大地接触，作散流用的金属导体，称为接地体 (或接地极)。其中，专门为接地而装设的接地体，称为人工接地
45、体。 兼作接地体用的各种地下金属管线及建筑物混凝土基础的钢筋等称 为自然接地体。从接地体到引下线断线卡子处、到等电位连接带或到接地端子 的金属连接导体，称为接地线。接地体与接地线合称为接地装置。 实际的接地装置是一个由多个接地体在大地中用接地线连接起来的 网络状整体(又称接地网) 。,6.3 电气装置接地,6.3 电气装置接地,2. 接地电流和对地电压当电流通过接地体导入大地后，在地下将作半球形扩散(叫散流)。 这一电流被称为接地电流Id。在距离接地体越远的地方扩散球面越 大，其散流电阻越小，电位相对于接地点处 来说也越低，其电位分布曲线如图6.21所示。通过试验发现，在距离接地点约20m左
46、右的地方，电位已趋近于零，这个电位为零 的位置，可称为电气上的“地”。电气设备的 接地部分与零电位“地”之间的电位差，就称 为接地部分的对地电压Ud0，如图6.21所示。 图中的电位分布曲线还可用来解释跨步电压触电。,6.3 电气装置接地,3. 工作接地、保护接地和重复接地 1) 工作接地工作接地是为了使电力系统及与之相连的设备达到正常运行、可靠使用而设置的接地。例如变压器中性点接地、防雷装置的接地 等。 2) 保护接地与保护接零保护接地是为保障人身及设备安全，将设备在正常下不带电的 外露可导电部分与接地装置之间作良好的金属连接。保护接地在TT系统和IT系统中，设备的金属外壳分别通过各自 的接
47、地线(PE线)直接接地。在TN-S系统中，设备的金属外壳分别通过公共的PE线接地；在 TN-C系统中，设备的金属外壳通过PEN线接地，即将电气设备不带,6.3 电气装置接地,电部分(外壳,机座)与零线连接，成为保护接零。要注意的是，同一个低压配电系 统中不能保护接地与保护接零混用， 否则当保护接地的设备发生单相碰壳 接地故障时，保护接零的设备金属外 壳将带上危险的电压，如图6.22所示。 3）重复接地在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，还应在PE线或PEN线的下列地点进行重复接 地：架空线路终端及沿线每隔lkm处；电缆和架空线引入建筑物 处。,6.
48、3 电气装置接地,如果不重复接地，当PE线或PEN线断线且有设备发生单相碰壳 时，接在断线后面的所有设备金属外壳都将出现危险的接近于相电 压的对地电压。如果进行了重复接地，则发生同样故障时，断线后 面的设备外壳的对地电压将大大降低。,1. 接地电阻概念接地电阻是接地体、接地线的金属电阻与接地体流散电阻 的总和。因接地线、接地体的金属电阻相对很小，所以可认为 流散电阻就是接地电阻。接地电阻分为工频接地电阻Rd和冲击接地电阻Rsh。工频 接地电阻是工频接地电流通过接地装置导入大地所呈现的接地 电阻；冲击接地电阻是雷电流通过接地装置导入大地所呈现的 接地电阻。,6.3 电气装置接地护,6.3 电气装
49、置接地,2. 接地装置计算 (1) 人工接地体Rd的计算：1) 单根垂直接地体计算人工垂直接地体可采用角钢、圆钢或钢管。角钢厚度不应小于 4mm，圆钢直径不应小于10mm，钢管壁厚不应小于3.5 mm。人工 垂直接地体的长一般为2.5m。工程设计中，常采用简化计算公式： (6-6) 式中： 为埋设地点的土壤电阻率，m，不同性质土壤电阻率参 考值。l 为接地体长度，m。 2) 多根垂直接地体计算多根垂直接地体并联时，按照阻抗并联法则计算。不过，由于,6.3 电气装置接地,垂直接地体之间离得较近，流散电流之间相互排挤，将影响电流的 流散，这被称为屏蔽效应。从而使得接地体的利用率有所下降，结 果n根垂直接地体并联的总的接地电阻Rd为： (6-7)式中： 为接地体的利用系数，垂直接地体的利用系数。 3) 单根水平带形接地体的接地电阻计算埋于土壤中的人工水平接地体可采用扁钢或圆钢。扁钢截面不 应小于100mm2。工程设计中，计算单根水平带形接地体的公式为：(6-8) 4) 环形水平接地网计算公式为： (6-9)式中： A 为环形接地网包围的面积，m2。 (2) 自然接地体Rd计算,
