安全用电与建筑防雷(2).ppt

第十五章,安全用电与,建筑防雷,2,15.1 安全用电,一、电流对人体的作用 一般讲，电流对人体的伤害大致可分为两类： 1.电击 电流通过人体内部，影响呼吸、内脏和神经系统，造成人体内部组织的损伤和破坏，导致残废或死亡，这又叫内伤。 在触电死亡的事故统计中，多数是由电击造成的。,3,15.1 安全用电,一、电流对人体的作用 2.电伤 电弧对人体表面的烧伤，又称外伤。 当烧伤面积不大时，不至于有生命危险。 高压电的触电事故电击和电伤两种情况同时存在； 低压触电事故主要是指电击。,4,15.1 安全用电,二、触电的影响因素 触电电流 触电电流流过人身的电流。它是影响人身安全的重要因素。 触电电流越大，对人体组织破坏作用越大。 工频交流： mA左右电流通过人身，便开始有麻刺和疼痛感； 10mA时，手已难于摆脱带电体，但还是能摆脱，手指尖部到手腕有剧痛；,5,15.1 安全用电,25mA时，感觉麻痹或剧痛，甚至呼吸困难，自己不能摆脱电源； 5080mA时，呼吸麻痹，心房开始震颤； 100mA时，秒以后心脏麻痹，心室颤动； 300mA时，0.1秒后呼吸和心脏麻痹，肌体组织遭到电流热破坏。 通常取810mA作为人身触电的长期极限安全电流值。,6,15.1 安全用电,直流电： 5mA时开始有感觉， 50mA电流会有确电危险。 上述数值仅是一般情况，对每个人来讲，可能有很大的不同。有的人比较敏感，即使比上述电流小很多，也会有危险，有的人则相反。 女性对电流较敏感，危害也较大。,7,15.1 安全用电,二、触电的影响因素 触电电流 人身电阻 对于低压电网，人身电阻决定人身触电电流大小，决定人身触电的危险程度。 人身电阻包括两个部分： 1.体内电阻 由肌肉组织、血液和神经等组成，电阻较小，基本不受外界影响，一般不低于500。,8,15.1 安全用电,二、触电的影响因素 触电电流 人身电阻 1.体内电阻 2.皮肤电阻 皮肤表面角质层的电阻。 阻值较大，且不固定，受外界条件影响会有很大变化。 在表面角质层完好，皮肤干燥，并在低电压作用下，其电阻值可高达10k以上。如角质层损伤，皮肤潮湿、多汗时，其值会急剧下降。,9,15.1 安全用电,二、触电的影响因素 触电电流 人身电阻 作用电压 作用于人身的电压直接影响触电电流的大小。随着电压增高，人体皮肤表面角质层有类似于介质击穿作用，使人身电阻急剧下降，人身电流迅速增大，形成严重的触电事故。,10,15.1 安全用电,二、触电的影响因素 持续时间 人体触电影响的主要因素： 电流强度； 持续时间。 在短暂电流作用下（13秒），触电时间越长，允许的触电电流值就越小。 我国人身触电安全参数通常按30mAs计算。,11,15.1 安全用电,二、触电的影响因素 电流类型及频率 电流类型： 一般讲，直流的危险性比交流小。 电流频率： 5060Hz是对人体伤害较严重的频率， 2000Hz以上，对心肌影响很小。 因此医生常用高频电流给病人治病。但在高频电压的冲击过程中，也有可能发生人身触电死亡事故。,12,15.1 安全用电,二、触电的影响因素 人身电流的途径 一般认为，电流通过心脏、肺部和中枢神经系统，其危害程度较其它途径要大。 电流从一手到另一手或人手到脚流过，触电的危害最为严重。,13,15.1 安全用电,三、电气设备接地 接地和接地装置 接地： 电气设备的任何部分与土壤间作良好的电气连接，称为接地。 接地装置： 接地线和接地体组成的总体，称为接地装置。 接地线： 连接于电气设备接地部分与接地体间的金属导线称为接地线。,14,15.1 安全用电,三、电气设备接地 接地和接地装置 接地体： 直接与土壤接触的金属导体称为接地体或接地极。 接地体分为人工接地体和自然接地体。 人工接地体专门为接地而装设的接地体； 自然接地体兼作接地体用的直接与大地接触的各种金属构件、金属管道及建筑物的钢筋混凝土基础等。,15,15.1 安全用电,三、电气设备接地 接地的分类 电气接地分为九种，它们是： 工作接地 在电力系统中对配电变压器、发电机的一点接地，如中性点接地。 保护接地 电力设备外壳接地，防止人员触电。分为接地和接零两种。 防静电接地 为了消除生产过程中产生的静电而设的接地。,16,15.1 安全用电,三、电气设备接地 接地的分类 屏蔽接地 为了防止电磁感应对屏蔽体进行的接地。 逻辑接地 电子设备的信号回路中，把电位的基准点接地，这个接地称为逻辑接地。 信号接地 电子设备的信号电路的接地。,17,15.1 安全用电,三、电气设备接地 接地的分类 功率接地 电子设备的大电流电路的接地，这种接地是为了避免干扰灵敏的信号电路。 安全接地 电子设备的金属外壳接地，以保证人身安全。 重复接地 将零线上一点或多点与大地再次做电气连接。即同时采用接地和接零。,18,15.1 安全用电,三、电气设备接地 接地方式 在供配电系统中直接关系到安全性的是保护接地。 保护接地 为防止电气设备金属外壳因绝缘损坏带电而危及人身安全，人为将电气设备的金属外壳与大地作金属联接的方式，称为保护接地。,19,15.1 安全用电,三、电气设备接地 保护接地的形式和方式 保护接地的形式有两种： 设备外露可导电部分经各自的保护线（PE线）分别直接接地，我国过去称为“保护接地”； 设备的外露可导电部分经公共的PE线或PEN线（三相四线制系统中的中性线与保护线共用一根导线）接地，我国过去称为“保护接零”。,20,15.1 安全用电,在供配电系统中直接关系到安全性的是保护接地。 保护接地的形式和方式 供电系统的电气设备接地方式：,T N系统,T T系统,I T系统,TN-S,TN-C-S,TN-C,首字符为电源端，第2个字符为电气设备端： T直接接地； I 与大地绝缘，或经人为中性点接地； N设备外壳与系统接地点有直接的电气连接。,21,15.1 安全用电,在供配电系统中直接关系到安全性的是保护接地。 保护接地的形式和方式 供电系统的电气设备接地方式：,TN系统,TT系统,IT系统,TN-S,TN-C-S,TN-C,S系统中性线与保护线分开； C中性线与保护线共用； C-S系统中有一部分中性线与保护线是共用的。,22,15.1 安全用电, 第1个字母表示电源的保护方式， T保护方式为直接接地。 电源引出三相线A、B、C和一根中性线N，三相四线制系统。,T N系统,A,B,C,N（中性线）,电源,接地装置,T,23,15.1 安全用电, 第2个字母表示电气设备的保护方式， N各电气设备的外壳与系统电源的接地点有电气连接。,TN系统,A,B,C,N（中性线）,电源,接地装置,T,220V配电箱,N,N,三相电动机,24,15.1 安全用电, S方式系统中性线N与保护线PE分开。 从变配电所引向用电设备的导线除了三根相线和一根零线（N）之外，还有一根专门的保护线（PE）。,TN-S,A,B,C,N（中性线）,T,PE（保护线）,TN-S五线制方式,25,15.1 安全用电, 用电设备一端，有的需接零线，有的不需要接零线。 但每一台用电设备的外露可导电部分（最典型的是铁外壳）都要与地线（PE）相接，,TN-S,A,B,C,N（中性线）,220V配电箱,N-S,N-S,三相电动机,PE（保护线）,26,15.1 安全用电, 特点： 安全性最好 保护线（地线）是与零线分离的，零线电流不会在保护线上产生压降，即使相线与机壳短路也不会造成触电； 造价较高 TN-S系统要用5根导线。,TN-S,27,15.1 安全用电, C中性线N与保护线PE共用； 又称四线制方式 。,TN-C,A,B,C,PEN,电源,接地装置,T,220V配电箱,N-C,N-C,三相电动机,PE线与N线共用,28,15.1 安全用电, 特点： 安全性一般 零线N上的电流在PEN线上产生的压降将出现在电气设备外露可导电部分上 ； 经济性较好 TN-C系统比五线制少用1根导线。,TN-C,29,15.1 安全用电, C-S系统中有一部分中性线与保护线是共用的。 又称为四线半制方式。 电源端零线N与保护线PE是合一； 用户端在进户处分开。 N线与PE线一旦分开就不允许再有任何电气联系。,TN-C-S,30,15.1 安全用电, C-S系统中有一部分中性线与保护线是共用的，其余部分是分开的。,TN-C-S,A,B,C,N（中性线）,220V配电箱,N-S,N-C,三相电动机,PE（保护线）,N-S,PEN,31,15.1 安全用电, 特点： 经济性与安全性上介于TN-S系统和TN-C系统之间。,TN-C-S,32,15.1 安全用电, 第1个字母表示电源的保护方式，T为直接接地。,T T系统,A,B,C,N（中性线）,电源,接地装置,T,33,15.1 安全用电, 第2个字母表示用电设备的保护方式，其为T，同样表示为直接接地。,T T系统,A,B,C,N（中性线）,220V配电箱,T,T,三相电动机,34,15.1 安全用电, TT方式也称为直接接地方式。 这种接地方式若某相线与外露可导电部分短路，由于接地点与短路点不在同一位置上，短路点对地仍会有电压，仍有触电的可能性。,T T系统,35,15.1 安全用电, 第1个字母 I，表示电源部分不接地。 第2个字母T，表示用电设备直接接地。,IT系统,A,B,C,T,36,15.1 安全用电, 特点： 电源侧不接地或接地阻抗大，故当设备外壳短路时，短路电流小。 特别适用于环境特别恶劣的场合（如矿井井下）。 但因这种方式没有零线，并不广泛适用。,IT系统,37,15.1 安全用电,各类系统的接地装置可以共用，但当各类系统对接地电阻的要求不同时，应满足接地电阻最小的。 接地方式： 1. 利用混凝土中的钢筋作接地体，条件是使用硅酸盐水泥，含水量4； 2. 采用人工接地体。,38,15.2 雷电现象及危害,一、雷电的形成 当潮湿的空气上升遇到冷空气时凝结出水滴，水滴受气流冲击破碎，小水滴随气流升至云层上部，大水滴落至云层下部，并可能形成雨落向地面。,39,15.2 雷电现象及危害,一、雷电的形成 在水滴和气流的摩擦冲击过程中会产生电荷，云层上部带负电，云层下部乃至地面带正电。,一,+,40,15.2 雷电现象及危害,一、雷电的形成 当电荷积累使云块之间、云块与地面之间的电场强度超过空气的击穿强度时就形成放电，同时伴随着发光发热过程。 光即称为“闪”，热使空气剧烈膨胀，发出强烈的振响，称为“雷”。,一,+,一,+,41,15.2 雷电现象及危害,二、雷电的危害 雷电流最大值可达200300kA。 如此大的电流： 不仅会损坏电气设备； 还能使物体（例如建筑物）内部的水分瞬间剧烈蒸发、膨胀，产生巨大的机械力，摧毁这些物体。,42,15.2 雷电现象及危害,危害方式 直击雷 即雷电直接击在建筑物或设备上，发生热效应作用和电动力作用； 感应雷 即雷电流产生的静电感应和电磁感应作用； 雷电波 沿架空线路或金属管道进入室内形成高电位引入。,43,15.2 雷电现象及危害,破坏作用 机械性破坏 强大的电流通过物体时产生的巨大电动力和巨大热量，使物体内的水分急剧蒸发而产生的内压力造成物体劈裂。 热力性破坏 产生巨大热量使物体燃烧和金属熔化的现象。 击穿性破坏 极高的电压使电气系统中的绝缘材料击穿，造成相间短路使破坏范围和程度迅速扩大和增长。,44,15.3 防雷设计,一、防雷等级及措施 建筑物的防雷分级 按建筑物的重要性、使用性质、发生雷击事故的可能性及后果，建筑物防雷分为： 第一类 第二类 第三类 第一类防雷保护要求最高，具体分级要求可查建筑物防雷设计规范（GB50057-94）。,45,15.3 防雷设计,建筑物的防雷保护措施 不同防雷等级建筑物防雷措施 建筑物防雷设计规范对不同防雷等级的建筑物防雷措施作了规定： 第一类防雷建筑物和第二类防雷建筑物中有爆炸危险的场所，应有防直击雷、防间接雷（雷电感应）和防雷电波侵入的措施； 第二类防雷建筑物除有爆炸危险的场所外及第三类防雷建筑物，应有防直接雷和防雷电波侵入的措施。 在雷电活动频繁地区或强雷区可适当提高建筑物防雷等级。,46,15.3 防雷设计, 防直接雷 采用避雷针、避雷带或避雷网接受雷电，并将雷电流通过引下线和接地体安全引导入地下，使其保护范围内的建筑物免遭直接雷击。 防间接（感应）雷 将建筑物的金属屋顶、房屋中的大型金属物品等加以良好接地；将相互靠近的金属物体全部连成一体并可靠接地，来消除感应电流。,47,15.3 防雷设计, 防高电位（雷电波）侵入 全线埋地引入 进入建筑物的各种线路及金属管道宜采用全线埋地引入，并在入户端将电缆的金属外皮、钢管及金属管道与接地装置连接。 进户线埋地引入 当全线埋地电缆确有困难无法实现时，可采用一段长度不小于15m的铠装电缆或穿钢管的全塑电缆直埋引入，其入户端电缆的金属外皮或钢管应与接地装置连接。,48,15.3 防雷设计, 防高电位（雷电波）侵入 加装避雷器 对于部分线埋地引入方式，在电缆与架空线连接处，还应装设避雷器或放电保护间隙，并与电缆的金属外皮或钢管及绝缘子铁脚连接在一起接地。,49,15.3 防雷设计, 防高电位（雷电波）侵入 全线埋地引入 进户线埋地引入 加装避雷器 安全可靠性最好，但费用高，适用于第一类防雷建筑物。,全线埋地引入方式,防高电位侵入,50,15.3 防雷设计, 防高电位（雷电波）侵入 全线埋地引入 进户线埋地引入 加装避雷器 这两种方式均不能完全避免雷电波的引入，但可将其高电位限制在安全范围内。,进户线埋地引入方式,加装避雷器方式,两种方式共同使用，适于第二类防雷建筑物； 第三种方式单独应用，可用于第三类防雷建筑物。,51,15.3 防雷设计,二、建筑物防雷的主要装置 防雷装置一般由接闪器、引下线和接地装置三部分构成。 接闪器 接闪器是接受雷电流的金属导体。 避雷针接闪的金属杆； 避雷线（架空地线）接闪的金属线； 避雷网和避雷带接闪的金属网、金属带。,52,15.3 防雷设计,二、建筑物防雷的主要装置 接闪器 避雷针 结构材料 采用圆钢或顶端打扁并焊接封口的焊接钢管制成（一般采用圆钢）。为了防锈，应镀锌或涂漆。,53,15.3 防雷设计,二、建筑物防雷的主要装置 接闪器 避雷针 尺寸 圆钢截面积100mm2， 钢管壁厚3mm； 最小直径： 针长lm以下：圆钢12mm，钢管20mm； 针长12m：圆钢16mm，钢管25mm； 烟囱上的针：圆钢20mm。,54,15.3 防雷设计,二、建筑物防雷的主要装置 接闪器 避雷针 避雷针保护范围 以它能防护直击雷的空间来表示。 避雷针的保护范围建筑物防雷设计规范规定采用“滚球法”来确定：,55,15.3 防雷设计,滚球法 想象一个滚球半径为hr的巨大球体，该球体只触及接闪器和地面（包括与大地接触能承受雷击的金属物）或只触及接闪器但尽量接近地面，那么球面以下的建筑物就得到了接闪器的保护。,hr,56,15.3 防雷设计,滚球法 单支避雷针保护范围计算 避雷针高度小于或等于滚球半径，hhr： 距地面hr处作一平行于地面的平行线； 以避雷针的针尖为圆心，hr为半径，作弧交于平行线的A、B两点；,A,B,hr,57,15.3 防雷设计,分别以A、B为圆心，hr为半径作弧线，该弧线与针尖相交并与地面相切。此弧线以避雷针为轴旋转一周所形成的圆锥体，即为避雷针的保护范围。,A,B,hr,58,15.3 防雷设计,59,15.3 防雷设计,保护半径计算（与教材式15-2、15-2a不同）： a. 地面上的保护半径： 式中 r 避雷针在地面上的保护半径，m； h 避雷针高度（顶端距地面高度），m； hr 滚球半径，按防雷等级确定： 第一类防雷建筑物：hr =30m； 第二类防雷建筑物：hr =45m； 第三类防雷建筑物：hr =60m。,60,15.3 防雷设计,b. 在x平面高度上的保护半径： 式中 rx 避雷针在hx高度上的保护半径，m； hx 在x平面上被保护物的高度，m； 其余同上。,61,15.3 防雷设计,避雷针高度大于滚球半径 h hr时： 在避雷针上取高度hr的一点代替避雷针针尖作为圆心，其余作法与hhr同。 对于双针及多针等高或不等高避雷针保护范围的计算，可参见有关设计手册。,62,15.3 防雷设计, 避雷带和避雷网 避雷带 是对坡屋顶建筑物雷击率高的部位进行重点保护的一种接闪装置。 避雷网 用于大面积平屋顶建筑物屋面保护的接闪装置。 结构材料： 采用圆钢或扁钢（一般采用圆钢）,63,15.3 防雷设计, 避雷带和避雷网 尺寸： 一般不小于下列值： 圆钢直径8mm； 扁钢截面48mm2，厚度4mm； 烟囱顶上的避雷环： 圆钢直径12mm； 扁钢截面100mm2，厚度4mm。,64,15.3 防雷设计, 金属屋面 利用铁板、铜板、铝板等做屋面的建筑物当符合下列要求时可以作为接闪器使用： 金属板之间有持久的贯通连接； 当需要防金属板雷击穿孔时，其厚度不小于： 铁板4mm 铜板5mm 铝板7mm,65,15.3 防雷设计, 金属屋面 若不需要防金属板雷击穿孔和金属板下无易燃物品时，其厚度不小于0.5mm； 金属板无绝缘被覆层（薄的漆层、0.5mm厚的沥青层、lmm厚的聚氯乙烯层不属于绝缘被覆层）。,66,15.3 防雷设计, 其他 屋顶上的旗杆、栏杆、装饰物等，其规格不小于对标准接闪器规定的尺寸、厚度不小于2.5mm的金属管、金属罐若不会由于被雷击穿而发生危险都可以作为接闪器使用。 接闪器防腐： 接闪器应镀锌，焊接处应涂防腐漆，但利用混凝土构件内钢筋作接闪器除外。 在腐蚀较强的场所，还应加大其截面或采取其他防腐措施。,67,15.3 防雷设计,引下线 引下线又称引流器，它是把雷电流由接闪器引到接地装置的导体，一般敷设在外墙面或暗敷于水泥柱子内。 结构材料 引下线采用圆钢或扁钢（一般采用圆钢）。,68,15.3 防雷设计, 尺寸 尺寸不应小于： 圆钢直径8mm； 扁钢截面48mm2，厚度4mm。 装设在烟囱上的引下线尺寸不应小于： 圆钢直径12mm； 扁钢截面100mm2，厚度4mm。,69,15.3 防