2015毕业设计-建筑防雷装置专题.ppt

2015届毕业设计 专题6 防雷接地系统设计 阚凤龙,防雷设计中常见的问题,1.建筑物的防雷装置由哪几部分组成？ 2.建筑物防雷分类主要考虑哪些因素？ 3.避雷网在不同建筑物或构筑物上设置要求，均压环作用? 4.利用建筑物钢筋混凝土中的钢筋作为引下线时，对钢筋的直径有何要求？ 5.防雷引下线的敷设要求有哪些?引下线采用什么规格型号的材料?与避雷针(网或带)及接地装置如何实现连接? 6.接地电阻如何测量？ 7.降低接地电阻的措施有哪些？,第一部分 基本知识,6.1 雷电的基本知识 6.2 建筑物的防雷分级 6.3 防雷措施,1) 雷电的形成及种类 在带有不同电荷雷云之间，或在雷云及由其感应而生的不同电荷之间发生击穿放电，即为雷电。造成危害的雷电有以下三种。 (1) 直击雷：接近地面的雷云，当其附近没有带电荷的雷云时，就会在地面凸出物上感应异性电荷。,6.1 雷电的基本知识,(2) 雷电感应： 雷电感应分静电感应和电磁感应两种。静电感应形成是由于雷云接近地面时，在地面凸出物顶部感应出大量异性电荷。 当雷云与其它雷云或物体放电后，凸出物顶部积聚的电荷顿时失去约束，呈现出高电压，雷电流在周围空间产生迅速变化的强磁场，在附近的金属上感应出高电压。 (3) 雷电侵入波：由于雷击，在架空线路或金属管道上产生高压冲击波，沿线路或管道的两个方向迅速传播，侵入室内，称为雷电侵入波或高电位侵入。,2) 雷电的特点及其危害 由于雷电具有大电流和高电位的特点，因此能造成很大的危害。 (1) 雷电的特点 雷电流放电电流大，幅值高达数十至数百千安；放电时间极短，大约只有50100s;波头陡度高，可达50kA/s，属于高频冲击波。雷电感应所产生的电压可高达300500kV。直击雷冲击电压高达MV级，放电时产生的温度达2000K。,(2) 雷电的危害 机械效应：雷电流流过建筑物时，使被击建筑物缝隙中的气体剧烈膨胀，水分充分汽化，导致被击建筑物破坏或炸裂甚至击毁，以致伤害人畜及设备 热效应：雷电流通过导体时，在极短的时间内产生大量的热能，可烧断导线，烧坏设备，引起金属熔化、飞溅而造成火灾及停电事故。 电气效应：雷电引起大气过电压，使得电气设备和线路的绝缘破坏，产生闪烁放电，以致开关掉闸，线路停电，甚至高压窜入低压，造成人身伤亡。,3) 年平均雷暴日数和年预计雷击次数 (1) 年平均雷暴日数Td 由当地气象站统计的多年雷暴日的年平均值，称为年平均雷暴日数。 此值不超过15d的地区称为少雷区，此值超过40d的地区称为多雷区。 也有用雷暴小时作单位的，即在1h内只要听到雷声或者看到雷闪就算一个雷暴小时。我国大部分地区一个雷暴日约折合3个雷暴小时。,(2) 年预计雷击次数 年预计雷击次数表征建筑物可能遭受雷击的一个频率参数，按GB5005794建筑物防雷设计规范修订本规定，用下列经验公式来计算 N=0.024KTd1.3Ae,4) 雷击的选择性 大量雷害事故的统计资料和实验研究证明，雷击的地点和建筑物遭受雷击的部分是有一定规律的，这些规律称为雷击的选择性。 雷击通常受下列因素影响： (1) 与地质构造有关。 (2) 与地面上的设施情况有关。 (3) 从地形来看，凡是有利于雷云的形成和相遇条件的易遭受雷击。,建筑物的雷击部位如下： 不同屋顶坡度（0、15、30、45）建筑物的雷击部位如图8.13所示。 屋角与檐角的雷击率最高。 屋顶的坡度越大，屋脊的雷击率也越大；当坡度大于40时，屋檐一般不会再受到雷击。 当屋面坡度小于27，长度小于30m时，雷击多发生在山墙，而屋脊和屋檐一般不再受雷击。 雷击屋面的几率很小。 ,图8.13不同屋顶坡度建筑物易受雷击部位,（0 15 30 45） 一表示易受雷击部位 -表示不易受雷击的屋脊或屋檐 表示雷击率最高部位,按民用建筑电气设计规范（JGJ/T1692)规定，可划分为如下三级： (1) 一级防雷的建筑物 此类建筑物指具有特别重要用途的建筑物。如国家级的会堂、办公建筑、档案馆、大型博展建筑；特大型、大型铁路枢纽站；国际性的航空港、通讯枢纽；国宾馆、大型旅游建筑、国际港口、客运站等；另外，还有国家级重点文物保护的建筑物和构筑物，高度超过100m的建筑物。,6.2 建筑物的防雷分级,(2) 二级防雷的建筑物 此类建筑物指重要的或人员密集的大型建筑物。如部、省级办公楼；省级会堂、博展、体育、交通、通讯、广播等建筑；以及大型商店、影剧院等。另外，还有省级重点文物保护的建筑物和构筑物；19层及以上的住宅建筑和高度超过50m的其它民用建筑物；省级及以上大型计算中心和装有重要电子设备的建筑物。,(3) 三级防雷的建筑物 当年预计雷击次数大于或等于0.05时，或通过调查确认需要防雷的建筑物；建筑群中最高或位于建筑群边缘高度超过20m的建筑物；高度为15m及以上的烟囱、水塔等孤立的建筑物或构筑物，在雷电活动较弱地区(年平均雷暴日不超过15)其高度可为20m及以上；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。,6.3 防雷措施,(1) 防直击雷的措施 安装独立避雷针（一级防雷建筑物）。 建筑物上安装避雷针（一、二级防雷建筑物）。 建筑物上安装避雷带（三级防雷建筑物）。 避雷针、避雷带通称接闪器，安装在建筑物的顶端，以引导雷云与大地之间放电，使强大的雷电流通过引下线进入大地，从而保护建筑物免遭雷击。,(2) 防感应雷的措施 将金属屋面或钢筋混凝土屋面的钢筋用引下线与接地装置连接（一、二级防雷建筑物）。 将建筑物内的金属管道、钢窗等与接地装置连接（一、二级防雷建筑物）。这样做可以使残留在建筑物上的电荷顺利引入大地，消除建筑物内部出现的高电位。,(3) 防雷电波侵入的措施 在进户架空电力线路上或进户电缆首端安装阀型避雷器（一、二级防雷建筑物） 在进户线上安装最简单的避雷器，如羊角保护间隙。（浪涌保护器（电涌保护器）又称避雷器，简称（SPD） ） 避雷器的作用是将雷电流引入大地，保护建筑物。,第二部分 建筑防雷设计,8.1 建筑物避雷装置的组成 8.2 各类防雷建筑物的防雷措施 8.3建筑防雷平面图 8.4 电涌保护器的运用 8.5 接地电阻的测量 8.6 降低接地电阻的措施,建筑物的防雷装置一般由接闪器、引下线、接地装置三个基本部分组成。 1.接闪器 接闪器又称受雷装置，是接受雷电流的金属导体，其型式有避雷针、避雷带、避雷网三类。 1) 避雷针 避雷针通常设在被保护的建筑物顶端的突出部位。有时也采用钢筋混凝土或钢架构成独立式避雷针。,8.1建筑物的避雷装置组成,2) 避雷带 避雷带是一种接闪器，水平敷设在建筑物顶部突出部位，如屋脊、屋檐、女儿墙、山墙等位置，对建筑物易受雷击部位进行保护。 避雷带一般采用镀锌圆钢或扁钢制成，其尺寸不小于下列数值： 圆钢直径为8mm，扁钢截面积为50mm2，扁钢厚度为4mm。 避雷带进行安装时，每隔1m用支架固定在墙上或现浇在混凝土的支座上。,3) 避雷网 这是金属导体做成网式的一种接闪器。网格不应大于810m，使用的材料与避雷带相似，采用截面积不小于50mm2的圆钢和扁钢，交叉点必须进行焊接。避雷网宜采用暗装，其距屋面层的厚度一般不大于20mm。 通常最好采用明装避雷带与暗装避雷网相结合的方法，以减少接闪时在屋面层上击出的小洞。避雷网又可以看成是可靠性更高的多行交错的避雷带，既是接闪器，又是防感应雷害的装置。,2.引下线 引下线是连接接闪器和接地装置的金属导线，它可以把接闪器上的雷电流引到接地装置上去。引下线可以用圆钢和扁钢制作，截面积不小于48mm2。 3.接地线与接地极 接地极是指与大地作良好接触的导体。接地极分垂直接地极和水平接地极两种。垂直接地极常用长度为2.5m的角钢、圆钢或钢管制成，底部割成锥形，顶部深埋0.81m。 连接引下线和接地极的导体称为接地线。,8.2各类防雷建筑物的防雷措施,接闪器、引下线与接地装置是各类需要防雷的建筑物、构筑物都应装设的防雷装置，但由于对防雷的要求不同，各类防雷建筑物、构筑物在使用这些防雷装置时的技术要求就有所差异。 在可靠性方面，对第一类防雷建筑物所提的要求相对来说是最为苛刻的。通常第一类防雷建筑物的防雷保护措施应包括防直接雷、防雷电感应和防雷电波侵入等保护内容，同时这些基本措施还应当被高标准地设置；第二类防雷建筑物的防雷保护措施与第一类相比，既有相同处，又有不同之处，综合来看，第二类防雷建筑物仍采取与第一类防雷建筑物相类似的措施，但其规定的指标不如第一类,8.2各类防雷建筑物的防雷措施,防雷建筑物严格；第三类防雷建筑物主要采取防直接雷和防雷电波侵入的措施。具体参见建筑物防雷设计规范。各类防雷建筑物的防雷装置的技术要求对比见表8.1。,8.2各类防雷建筑物的防雷措施,表8.1 各类防雷建筑物的防雷装置的技术要求对比,8.2各类防雷建筑物的防雷措施,续表,8.2各类防雷建筑物的防雷措施,续表,8.2各类防雷建筑物的防雷措施,续表,8.3 建筑防雷平面图,对建筑物的要求，要用建筑防雷平面图来表示。建筑防雷平面图是在屋面平面图的基础上绘制的。 如图5.16所示。 图中用图例符号表示出避雷针、避雷带、引下线和接地装置的安装位置，并说明接闪器、引下线及接地装置的选用材料及尺寸，以及对接地装置施工要求、接地电阻的要求等。,图5.16 建筑防雷平面图,8.3防雷装置的安装,1接闪器安装要求 建筑物顶部的避雷针、避雷带等必须与顶部外露的其它金属物体连成一个整体，形成电气通路，且与避雷引下线连接可靠。 避雷针、避雷带应位置正确，焊接固定的焊缝饱满无遗漏，螺栓固定的应连接牢固，防松零件齐全，焊接部分补刷的防腐油漆完整。 避雷带应平正顺直，固定点支持件间距均匀、固定可靠，每个支持件应能承受大于49N（5kg）的垂直拉力。当设计无要求时，水平直线部分支持间距为0.51.5m；拐弯转角部分为0.30.5m。,8. 3.1接闪器安装,8.3防雷装置的安装,2避雷针的安装 (1)屋顶（面）避雷针的安装 避雷针一般采用镀锌圆钢或焊接钢管制作，焊接处应涂防腐漆。其直径不小于下列数值： 针长1m以下 圆钢12mm，钢管20mm。 针长12m 圆钢16mm，钢管25mm。 烟窗顶上的避雷针 圆钢20mm，钢管40mm。 避雷针在屋面安装时，先组装好避雷针，在避雷针支座底板上相应的位置，焊上一块肋板，将避雷针立起，找直、找正后进行点焊、校正，焊上其它三块肋板，并与引下线焊接牢固，屋面上若有避雷带，还要与其焊接成一个整体，如图8.1所示。图中避雷针针体各节尺寸，见表8.2,8.3防雷装置的安装,图8.1 避雷针在屋面上安装 a)立面图 b)俯视图 1避雷针 2引下线 3200mmlOOmm8mm肋板 4M25350mm地脚螺栓 5300mm300mm8mm底板,8.3防雷装置的安装,表8.2 避雷针针体各节尺寸（m）,8.3防雷装置的安装,(2)水塔避雷针安装 水塔按第三类构筑物设计防雷。一般在塔顶中心装一支1.5m高的避雷针，水塔顶上周围铁栏栅也可作为接闪器，或在塔顶装设环形避雷带保护水塔边缘。要求其冲击接地电阻小于30，引下线一般不少于两根，间距不大于30m。若水塔周长和高度在40m以下，可只设一根引下线，或利用铁爬梯作引下线。水塔上的避雷针安装如图8.2所示。,8.3防雷装置的安装,图8.2 避雷针在水塔上的安装 112mm镀锌圆钢与基础主筋焊接 2焊接 312mm镀锌圆钢或SC4O镀锌钢管 46mm厚钢板 5金属栏杆,8.3防雷装置的安装,(3)烟囱避雷针的安装 烟囱也按第三类构筑物设计防雷。砖烟囱和钢筋混凝土烟囱靠装设在烟囱上的避雷针或避雷环（环形避雷带）进行保护，多根避雷针应用避雷带连接成闭合环。当非金属烟囱无法采用单支或双支避雷针保护时，应在烟囱口装设环形避雷带，并应对称布置三支高出烟囱口且不低于0.5m的避雷针。金属烟囱本身可作为接闪器和引下线。 烟囱直径在1.2m以下，高度35m时釆用一根2.5m高的避雷针保护；当相烟囱直径在1.21.7m，高度大于35m且小于等于50m时用两根2.2m高的避雷针保护；当烟 囱直径大于等于1.7m，高度60m时用环形避雷带保护； 高度100m以上烟囱，在离地面30m处及以上每隔12m加,8.3防雷装置的安装,装一个均压环并与引下线连接。烟囱上避雷针安装如图8.3所示。 烟囱高度小于等于40m时只设一根引下线，40m以上设两根引下线，铁扶梯可作引下线，也可利用螺栓连接或焊接的一座金属爬梯作为两根引下线。 钢筋混凝土烟囱的钢筋应在其顶部和底部与引下线和贯通连接的金属爬梯相连，利用钢筋作为引下线和接地装置，可不另设专用引下线。 当烟囱上采用避雷环时，其圆钢直径不应小于12mm。扁钢截面积不应小于100m，其厚度不应小于4mm。冲击接地电阻不大于2030。,8.3防雷装置的安装,图8.3 烟囱上的避雷针 1引下线 225镀锌圆钢或SC40镀锌钢管,8.3防雷装置的安装,3避雷网（带）安装 避雷网适用于建筑物的屋脊、屋檐（坡屋顶）或屋顶边缘及女儿墙上（平屋顶），对建筑物的易受雷击部位进行重点保护。不同防雷等级的避雷网的规格见表8.3所示。,表8.3 不同防雷等级的避雷网的规格 （单位：m）,8.3防雷装置的安装,(1)明装避雷网(带) 避雷带明装时，要求避雷带距屋面边缘的距离不应大于500mm。在避雷带转角中心严禁设置支座。 避雷带的支座可以在屋面层施工中现场浇制，也可预制再砌牢或与屋面防水层进行固定。女儿墙上设置的支架应垂直预埋或在墙体施工时预留不小于 100mm100mm100mm的孔洞。埋设时先埋设直线段两端的支架，然后由两端拉线后，埋设中间支架。水平直线段支架间距为11.5m，转弯处间距为0.5m，距转弯中点处的距离为0.25m，垂直间距为1.52m，相互间距离应均匀分布。,8.3防雷装置的安装,避雷带在建筑物屋脊上安装，使用混疑土支座或支架固定。现场浇制支座时，将脊瓦敲去一角，使支座与脊瓦内的砂浆连成一体；用支架固定时，用电钻将脊瓦钻孔，将支架插入孔内，用水泥砂浆填塞牢固。固定支座和支架水平间距为11.5m，转弯处为0.250.5m。避雷带沿坡形屋面敷设时，使用混凝土支座固定，且支座应与屋面垂直。 明装避雷带应采用镀锌圆钢或扁铁制成，镀锌圆钢直径应为12mm，镀锌扁铁截面为25mm4mm或404mm。避雷带敷设时，应与支座或支架进行卡固或焊接连成一体，引下线的上端与避雷带交接处，应弯曲成弧形再与避雷带并齐进行搭接焊接。,8.3防雷装置的安装,避雷带沿女儿墙及电梯机房或屋顶水池顶部四周敷设时，不同平面的避雷带应至少有两处互相焊接连接。建筑物屋顶上突出的金属物体，如旗杆、透气管、铁栏杆、爬梯、冷却水塔、电视天线杆等金属导体都必须与避雷网焊成一体。避雷带在屋脊和檐口上安装，如图8.4所示。避雷带在转角处一般不宜小于90，弯曲半径不宜小于圆钢直径的10倍，或扁钢宽度的6倍，如图8.5所示。 避雷带沿坡形屋面敷设时，应与屋面平行布置，如图8.6所示。,8.3防雷装置的安装,图8.4 避雷带及引下线在屋脊上安装 a)用支座固定 b)用支架固定 l避雷带 2支架 3支座 4引下线 51：3水泥砂浆,8.3防雷装置的安装,图8.5 避雷带在转弯处做法 a)在平屋顶上安装 b)在女儿墙上安装 1避雷带 2支架 3支座 4平屋面 5女儿墙,8.3防雷装置的安装,图8.6 坡形屋面敷设避雷带 1避雷带 2混凝土支座 3凸出屋面的金属物体,8.3防雷装置的安装,明装避雷带釆用建筑物金属栏杆或敷设镀锌钢管时，支 架的钢管管径不应大于避雷带钢管管径，其埋入混凝土或砌体内的下端应焊短圆钢做加强筋，埋设深度不应小于150mm。中间支架距离不应小于1m，间距应均匀相等，在转角处距转弯中点为0.250.5m，弯曲半径不宜小于管径的4倍。避雷带与支架应釆用焊接连接固定。焊接处应打磨光滑，无凸起高度，经处理后应涂刷樟丹防腐漆和银粉防腐。避雷带之间连接处，管内应设置管外径与连接管内径相吻合的钢管做衬管，衬管长度不应小于管外径 4倍。避雷带通过建筑物伸缩、沉降缝处时，避雷带应向侧面弯成半径为100mm的弧形，且支持卡子中心距建筑物边缘距离减至400mm，如图8.8所示；或将避雷带向下,8.3防雷装置的安装,部弯曲，如图8.9所示；还可以用裸铜软绞 线连接避雷带。,图8.8避雷带通过伸缩沉降缝做法一,8.3防雷装置的安装,图8.9 避雷带通过伸缩沉降缝做法二 a)俯视图 b)侧面图 1避雷带 2支架 325mm4mm，长500mm跨越扁钢 4伸缩沉降缝 5屋面女儿墙 6女儿墙,8.3防雷装置的安装,(2)暗装避雷网(带) 暗装避雷网是利用建筑物内的钢筋做避雷网。 用建筑物V形折板内钢筋作避雷网时，将折板插筋与吊环和网筋绑扎，通长筋与插筋、吊环绑扎。为便于与引下线连接，折板接头部位的通长筋应在端部预留钢筋头100mm。对于等高多跨搭接处，通长筋之间应釆用绑扎，不等高多跨交接处，通长筋之间应用8mm圆钢连接焊牢，绑扎或连接的间距为6m。V形折板钢筋作防雷装置，见图8.10所示。 当女儿墙上压顶为现浇混凝土时，可利用压顶板内的通长钢筋做为建筑物的暗装防雷接闪器，防雷引下线可采用,8.3防雷装置的安装,不小于10mm的圆钢，引下线与接闪器(即压顶内钢筋) 应焊接连接。当女儿墙上压顶为预制混凝土板时，应在顶板上预埋支架做接闪器，或女儿墙上有铁栏杆时，防雷引下线应由板缝引出顶板与接闪器连接，引下线在压顶处同时应与女儿墙顶内通长钢筋之间，用10mm圆钢做连接线进行焊接。 当女儿墙设圈梁，圈梁与压顶之间有立筋时，女儿墙中相距500mm的两根8mm或一根10m立筋可用做防雷引下线，将立筋与圈梁内通长钢筋绑扎。引下线的下端既可以焊到圈梁立筋上，将圈梁立筋与柱主筋连接，也可以直接焊到女儿墙下的柱顶预埋件上或钢屋架上。,8.3防雷装置的安装,8.3防雷装置的安装,图8.10 板屋顶防雷装置做法 a)示意图 b)节点1放大图 C)节点2放大图 18mm镀锌圆钢引下线 2M8螺栓 3焊接 440mm4mm镀锌扁钢 56镀锌机用螺栓640mm4mm镀锌扁钢支架 7预制混凝土板 8现浇混凝土 98mm镀锌圆钢避雷带,8.3防雷装置的安装,4均压环与等电位措施 当防雷建筑物高度超过30m时，从建筑物首层起每三层设均压环一圈。从30m起每隔三层沿建筑物四周设水平避雷带并与引下线相连。当建筑物全部为钢筋混凝土结构，或虽为砖混结构但有钢筋混凝土组合柱和圈梁时，可用结构圈梁钢筋与柱内作为引下线的主筋钢筋进行绑扎或焊接，形成均压环。没有组合柱和圈梁的建筑物，应每三层在建筑物外墙内敷设一圈12mm镀锌圆钢或40mm4mm的扁钢作为均压环，并与防雷装置的所有引下线连接。如图8.11所示,8.3防雷装置的安装,图8.11 高层建筑物避雷带(网或均压环)引下线连接示意图 1、2避雷带(网或均压环) 3防雷引下线 4防雷引下线与避雷带(网或均压环)的连接处,8.3防雷装置的安装,高层建筑物中防侧击雷和等电位措施，通常采取将滚球半径高度及以上部分外墙上的栏杆、金属门窗等较大金属直接或通过金属门窗埋铁与防雷装置至少有两点连接，如图8.12所示。,图8.12 金属门、窗与防雷装置连接位置图 a)单层窗 b)双层窗 1、2、3、4金属门窗与防雷装置连接位置,8.3防雷装置的安装,铝合金和钢门、窗与接地装置之间的连接导体应在门、窗框定位后，墙面装饰层或抹灰层施工之前进行。对于砖墙结构，连接导体应紧贴墙面沿砖缝敷设，一端焊接在门、窗框的固定铁板边沿上，另一端焊接在结构圈梁或钢筋混凝土柱的预埋铁件上，当柱体采用钢柱时，可直接焊在钢柱上。为方便与避雷装置连接，铝合金门、窗在加工时，应甩出300mm长的扁钢。金属门、窗防侧击雷连接位置如图8.13所示。通长铝合金窗防侧击雷时，窗框应通过连接板、角钢过渡连接件、角钢预埋件与柱内主筋连通，当柱体采用钢柱时，应将角钢过渡连接件直接焊在钢柱上，如图8.14所示,8.3防雷装置的安装,图8.13 金属门、窗防侧击雷做法 a)单层窗立面连接 b)双层窗立面连接 1连接导体 2M616m螺钉 3Z型铁脚 4预埋铁件,截面8mm6mm 5燕尾铁脚,8.3防雷装置的安装,图8.14 通长铝合金窗防侧击雷与建筑物的连接 a)通长铝合金窗框立视图 b)l1剖面图 l墙 2柱 3楼面 4铝合金窗框 5连接板 6角钢过渡连接件 7角钢预埋件 8柱内主钢筋 9钢筋混凝土柱 10玻璃,8.3防雷装置的安装,为了保证建筑物整体的电气连接，建筑物的梁、柱、墙及楼板内的钢筋要互相连接；建筑物内部的金属机械设备、电气设备及其互相连通的金属管路等，都必须构成电气连接。各种金属管路或有与管路连通的设备，应由最下层管路入口处，连接到接地装置上或地面内的钢筋上。,8.3防雷装置的安装,1一般要求 引下线可分明装利暗装两种。明装时一般采用直径8mm的圆钢或截面304mm的扁钢。在易受腐蚀部位，截面应适当加大。引下线应沿建筑物外墙敷设，距墙面15mm，固定支点间距不应大于2m，敷设时应保持定松紧度。从接闪器到接地装置，引下线的敷设应尽量短而直。若必须弯曲时，弯角应大于90。引下线敷设于人们不易触及之处。地上1.7m以下的一段引下线应加保护设施。以避免机械损坏。如用钢管保护，钢管与引下应有可靠电气连接。,8.3.2防雷引下线的敷设,8.3防雷装置的安装,引下线应镀锌，焊接处应涂防锈漆，但利用混凝土中钢筋作引下线除外。 一级防雷建筑物专设引下线时，其根数不少于2根，沿筑物周围均匀或对称布置，间距不应大于12m，防雷电感应的引下线间距应介于1824m之间；二级防雷建筑物引下线数量不应少于2根，沿建筑物周围均匀或对称布置，平均间距不应大于18m；三级防雷建筑物引下线数量不宜少于2根，平均间距不应大于25m；但周长不超过25m，高度不超过40m的建筑物可只设一根引下线。当引下线长度不足，需要在中间接头时，引下线应进行搭接焊接。,8.3防雷装置的安装,装有避雷针的金属筒体，当其厚度不小于4mm时，可作避雷针引下线。筒体底部应有两处与接地体对称连接。暗装时引下线的截面应加大一级，应用卡钉分段固定。 避雷引下线和变配电室接地干线敷设的有关规范要求： (1)建筑物抹灰层内的引下线应有卡钉分段固定；明敷的引下线应平直、无急弯，与支架焊接处，油漆防腐且无遗漏。 (2)金属构件、金属管道做接地线时，应在构件或管道与接地干线间焊接金属跨接线。 (3)接地线的焊接应符合接地装置一样的焊接要求，材料采用及最小允许规格、尺寸和接地装置所要求相同。,8.3防雷装置的安装,(4)明敷引下线及室内接地干线的支持件间距应均匀，水平直线部分0.51.5m；垂直直线部分1.53m；弯曲部分0.30.5m。 (5)接地线在穿越墙壁、楼板和地坪处应加套钢管或其它坚固的保护套管，钢套管应与接地线做电气连通。,8.3防雷装置的安装,2明敷引下线 明敷引下线应预埋支持卡子，支持卡子应突出外墙装饰面15mm以上，露出长度应一致，将圆钢或扁钢固定在支持卡子上。一般第一个支持卡子在距室外地面2m高处预埋，距第一个卡子正上方1.52m处埋设第二个卡子，依此向上逐个埋设，间矩均匀相等，并保证横平竖直。 明敷引下线调直后，从建筑物最高点由上而下，逐点与预埋在墙体内的支持卡子套环卡固，用螺栓或焊接固定，直至到断接卡子为止，如图8.15所示。 引下线通过屋面挑檐板处，应做成弯曲半径较大的慢弯，弯曲部分线段总长度，应小于拐弯开口处距离的10倍，如图8.16所示。引下线通过挑檐板或女儿墙做法如,8.3防雷装置的安装,图8.17所示。,图8.16 引下线拐弯的长度要求 d拐弯开口处的距离,8.3防雷装置的安装,图8.15引下线明敷做法 1扁钢卡子 2明敷引下线 3断接卡子 4接地线,8.3防雷装置的安装,3暗敷引下线 沿墙或混凝土构造柱暗敷设的引下线，一般使用直径不小于12镀锌圆钢或截面为25mm4mm的镀锌扁铁。钢筋调直后先与接地体（或断接卡子）用卡钉固定好，垂直固定距离为1.52m，由下至上展放或一段一段连接钢筋，直接通过挑檐板或女儿墙与避雷带焊接，如图8.18所示。 利用建筑物钢筋做引下线时，钢筋直径为16mm及以上时，应利用两根钢筋（绑扎或焊接）作为一组引下线；当钢筋直径为1016mm时，应利用四根钢筋（绑扎或焊接）作为一组引下线。,8.3防雷装置的安装,引下线上部（屋顶上）应与接闪器焊接，中间与每层结构钢筋需进行绑扎或焊接连接，下部在室外地坪下0.81m处焊出一根12mm的圆钢或截面40mm4mm的扁钢，伸向室外距外墙面的距离不小于1m。,8.3防雷装置的安装,图8.18 暗装引下线经过挑檐板、女儿墙做法 1避雷带 2支架 3引下线 4挑檐板 5女儿墙 6柱主筋 B墙体宽度,8.3防雷装置的安装,4断接卡子 为了便于测试接地电阻值，接地装置中自然接地体和人工接地体连接处和每根引下线应有断接卡子。断接卡子应有保护措施。引下线断接卡子应在距地面1.51.8m高的位置设置。 断接卡子的安装形式有明装和暗装两种，如图8.19和图8.20所示。可利用不小于40mm4mm或25mm4mm的镀锌扁钢制作，用两根镀锌螺栓拧紧。引下线圆钢或扁钢与断接卡的扁钢应采用搭接焊。 明装引下线在断接卡子下部，应外套竹管、硬塑料管等非金属管保护。保护管深入地下部分不应小于300mm。明装引下线不应套钢管，必须外套钢管保护时，必须在保,8.3防雷装置的安装,护钢管的上、下侧焊跨接线与引下线连接成一整体。用建筑物钢筋做引下线，由于建筑物 从上而下钢筋连成一整体，因此不能设置断接卡子，需在柱（或剪力墙）内作为引下线的钢筋上，另焊一根圆钢引至柱（或墙）外侧的墙体上，在距地面1.8m处，设置接地电阻测试箱；也可在距地面1.8m处的柱（或墙）的外侧，将用角钢或扁钢制作的预埋连接板与柱（或墙）的主筋进行焊接，再用引出连接板与预埋连接板相焊接，引至墙体外表面。,8.3防雷装置的安装,图8.19 明装引下线断接卡子的安装 a)用于圆钢连接线 b)用于扁钢连接线 D圆钢直径 B扁钢厚度 l圆钢引下线 225mm4m， 长度为906D的连接板 3M830mm镀锌螺栓 4圆钢接地线 5扁钢接地线,8.3防雷装置的安装,图8.20 暗装引下线断接卡子的安装 a)专用暗装引下线 b)利用柱筋作引下线 c)连接板 d)垫板 l专用引下线 2至柱筋引下线 3断接卡子 4M1030mm镀锌螺栓 5断接卡子箱 6接地线,8.3防雷装置的安装,接地装置分为人工接地装置和自然接地装置，人工接地装置分垂直接地体和水平接地体。 1水平接地体安装 敷设在建筑物四周闭合环状的水平接地体，可埋设在建筑物散水及灰土基础以外的基础槽边，常用40mm4mm镀锌扁钢，最小截面积不应小于l00m，厚度不应小于4。将扁钢垂直敷设在地沟内，顶部埋设深度距地面不应小于0.6m，多根平行敷设时水平间距不小于5m。水平接地体的敷设如图8.21所示。,8.3.3接地装置安装,8.3防雷装置的安装,图8.21 水平接地体安装 1-接地体 2-接地线,8.3防雷装置的安装,2建筑物基础接地装置的安装 利用钢筋混凝土基础内的钢筋作为接地装置时，敷设在钢筋混凝土中的单根钢筋或圆钢，其直径不应小于10mm。被利用作为防雷装置的混凝土构件的钢筋，其截面积总和不应小于一根直径10mm钢筋的截面积。 利用建筑物钢筋混凝土基础内的钢筋作为接地装置时，应在与防雷引下线相对应的室外埋深0.81m，由被利用作为引下线的钢筋上焊出一根12mm圆钢或40mm4mm的镀锌扁钢，伸向室外距外墙的距离不宜小于1m，以便补装人工接地体。,8.3防雷装置的安装,(1)条形基础内人工接地体的安装 条形基础内应采用不应小于12mm圆钢或 40mm4mm扁钢做人工接地体，如图8.22所示。 人工接地体在基础内敷设，使用圆钢支持器、扁钢支持器和混凝土支持器固定，如图8.23所示。条形基础内人工接地体安装方式，如图8.24所示。 条形基础内的人工接地体，在通过建筑物变形缝处时，应在室外或室内装设弓形跨接板。弓形跨接板的弯曲半径为100mm。弓形跨接板及换接件的外露部分应刷樟丹漆一道，面漆二道。其做法如图8.25所示。当采用扁钢接地体时，直接将扁钢接地体弯曲。,8.3防雷装置的安装,图8.22 条形基础人工接地体安装平面示意图 1人工接地体 2引下线 3支持器 4伸缩缝处跨接板,8.3防雷装置的安装,图8.23人工接地体支持器 a)圆钢支持器 b)扁钢支持器 c)混凝土支持器 l人工接地体 24mm圆钢支持器 320mm5mm扁钢支持器 4C20混凝土支持器,8.3防雷装置的安装,图8.24条形基础内人工接地体安装 a)素混凝土基础 b)砖基础下方的专设混凝土层 c)毛石混凝土基础 d)钢筋混凝土基础 1接地体 2引下线,8.3防雷装置的安装,图8.25基础内人工接地体通过变形缝处的做法 l圆钢人工接地体 225mm4mm换接件 325mm4mm长500mm的弓形跨接板,8.3防雷装置的安装,(2)钢筋混凝土桩基础接地体的安装 桩基础接地体如图8.26所示。在作为防雷引下线的柱子(或者剪力墙内钢筋做引下线) 位置处，将桩基础的抛头钢筋与承台梁主筋焊接，如图8.27所示，并与上面作为引下线的柱(或剪力墙)中钢筋焊接。在每一组桩基多于4根时，只须连接其四角桩基的钢筋作为防雷接地体。,8.3防雷装置的安装,图8.26钢筋混凝土桩基础接地体安装 a)独立式桩基 b)方桩基础 c)挖孔桩基础 1承台架钢筋 2柱主筋 3独立引下线,8.3防雷装置的安装,图8.27桩基钢筋与承台钢筋的连接 l桩基钢筋 2承台下层钢筋 3承台上层钢筋 4连接导体 5承台钢筋,8.3防雷装置的安装,(3)独立柱基础、箱形基础接地体的安装 钢筋混凝土独立基础及钢筋混凝土箱形基础作为接地体时，应将用作防雷引下线的现浇钢筋混凝土柱内的符合要求的主筋，与基础底层钢筋网做焊接连接，如图8.28所示。 钢筋混凝土独立基础若有防水油毡及沥青包裹时，应通过预埋件和引下线，跨越防水油毡及沥青层，将柱内的引下线钢筋，垫层内的钢筋与接地柱相焊接，如图8.29所示。利用垫层钢筋和接地桩柱做接地装置。,8.3防雷装置的安装,图8.28独立基础与箱形基础接地体安装 a)独立基础 b)箱形基础 1现浇混凝土柱 2柱主筋 3基础底层钢筋网 4预埋连接板 5引出连接板,8.3防雷装置的安装,图8.29设有防潮层的基础接地体的安装 1柱主筋 2连接柱筋与引下线的预埋铁件 312mm圆钢引下线 4混凝土垫层内钢筋 5油毡防水,8.3防雷装置的安装,(4)钢筋混凝土板式基础接地体的安装 利用无防水层底板的钢筋混凝土板式基础做接地体，应将利用作为防雷引下线的符合规定的柱主筋与底板的钢筋进行焊接连接，如图8.30所示。 在进行钢筋混凝土板式基础接地体安装时，当遇有板式基础有防水层时，应将符合规格和数量的可以用来做防雷引下线的柱内主筋，在室外自然地面以下的适当位置处，利用预埋连接板与外引的12mm或40mm4mm的镀锌圆钢或扁钢相焊接做连接线，同有防水层的钢筋混凝土板式基础的接地装置连接，如图8.31所示。,8.3防雷装置的安装,图8.30钢筋混凝土板式(无防水底板)基础接地体的安装 a)平面图 b)基础安装 1柱主筋 2底板钢筋 3预埋连接板,8.3防雷装置的安装,图8.31 钢筋混凝土板式(有防水层)基础接地体安装图 l柱主筋2接地体3连接线4引至接地体5防水层6基础底板,8.3防雷装置的安装,(5)钢筋混凝土杯形基础预制柱接地体的安装 仅有水平钢筋网的杯形基础接地体，如图8.32所示。连接导体引出位置是在杯口一角的附近，与预制混凝土柱上的预埋连接板位置相对应。连接导体和水平钢筋网均应与柱上预埋件焊接。立柱后，将连接导体与柱内预埋的规格为63mm63mm5mm长100mm的连接板焊接后，与土壤接触的外露部分用1：3水泥砂浆保护，保护层厚度不应小于50mm。,8.3防雷装置的安装,图8.32仅有水平钢筋网的 杯形基础接地体的安装 1杯形基础水平钢筋网 2连接导体12mm钢筋或圆钢,8.3防雷装置的安装,有垂直和水平钢筋网的杯形基础接地体的做法，如图8.33所示。与连接导体相连接的垂直钢筋，应与水平钢筋相焊接，如不能直接焊接时，应采用一段直径不小于10mm的钢筋或圆钢跨接焊。当四根垂直主筋都能接触到水平钢筋网时，应将四根垂直主筋均与水平钢筋网绑扎连接。连接导体外露部分用l：3水泥砂浆保护，保护层厚度不应小于50mm。,8.3防雷装置的安装,图8.33 有垂直和水平钢筋网 的基础接地体的安装 1杯形基础水平钢筋网 2垂直钢筋网 3连接导体12mm 钢筋或圆钢,8.3防雷装置的安装,(6)钢柱钢筋混凝土基础接地体安装 仅有水平钢筋网的钢柱钢筋混凝土基础接地体，如图8.34所示。每个钢筋基础中应有一个地脚螺栓通过连接导体(12mm的钢筋或圆钢)与水平钢筋网进行焊接连接。地脚螺栓与连接导体及连接导体与水平钢筋网的搭接焊接长度不应小于60mm。并在钢柱就位后，将地脚螺栓 及螺母和钢柱焊为一体。当无法利用钢柱的地脚螺栓时，应按钢筋混凝土杯形基础接地体的施工方法施工。将连接导体引至钢柱就位的边线外，并在钢柱就位后，焊到钢柱的底板上。,8.3防雷装置的安装,有垂直和水平钢筋网的钢柱钢筋混凝土基础接地体，如图8.35所示。 有垂直和水平钢筋网的基础，垂直和水平钢筋网的连接，应将与地脚螺栓相连接的一根垂直钢筋焊接到水平钢筋网上，当不能直接焊接时，采用12mm的钢筋或圆钢跨接焊接。如果四根垂直主筋能接触到水平钢筋网时，可将垂直的四根钢筋与水平钢筋网进行绑扎连接。当钢柱钢筋混凝土基础底部有桩基时，宜将每一桩基的一根主筋同承台钢筋焊接。,8.3防雷装置的安装,图8.34仅有水平钢筋网的 图8.35有垂直和水平钢筋网的 钢柱钢筋混凝土基础接地体的安装 钢柱钢筋混凝土基础接地体的安装 1水平钢筋网 2连接导体 1水平钢筋网 2垂直钢筋网 (12mm的钢筋或圆钢) 3钢柱 3连接导体(12mm钢筋或圆钢) 4地脚螺栓 4钢柱 5地脚螺栓,8.4 电涌保护器的运用,防护雷电电磁脉冲可采用接闪、分流、屏蔽、接地、等电位联接等。电涌保护器必须能承受预期通过它们的雷电流，并且应符合通过电涌时的最大嵌压及有能力熄灭在雷电流通过后产生的工频续流。 图5.18所示为TN-C-S系统SPD安装示意图。要求最大持续运行电压不大于1.5220=330V。 电压开关型SPD。在没有瞬时过电压时呈现高阻抗，一旦响应雷电瞬时过电压，其阻抗就突变为低阻抗，允许雷电流通过，也被称为“短路开关型SPD” 。,图5.18 TN-C-S系统SPD安装示意图,8.5 接地电阻的测量,接地电阻是指接地体电阻、接地线电阻和土壤流散电阻三部分之和。其中主要是土壤流散电阻。 接地电阻的数值等于接地装置对地电压与通过接地体流入地中电流的比值。,测量接地电阻的方法很多，有电流表电压表测量法和专用仪器测量法。 (1) 用电流表电压表测量接地电阻，如图5.11所示。 (2) 用接地电阻测量仪测量接地电阻 接地电阻测量仪又叫接地摇表。图5.12是ZC8型接地摇表外形。,8.5.1 接地电阻测量方法,用此接地摇表测量接地电阻的方法如下： 按图5.12所示接线图接线。 用仪表所附的导线分别将 E、P、C连接到仪表相应的端子E、P、C上。 将仪表放置水平位置，调整零指示器，使零指示器指针指到中心线上。 将“倍率标度”置于最大倍数，慢慢转动发电机的手柄，同时旋动“测量标度盘”，使零指示器的指针指于中心线。,图5.11 电流表-电压表测量接地电阻,图5.12 接地摇表测量接地电阻,流散电阻与土壤的电阻有直接关系。土壤电阻率愈低，流散电阻也就愈低，接地电阻就愈小。常用的方法如下： (1) 对土壤进行混合或浸渍处理 (2) 改换接地体周围部分土壤 (3) 增加接地体埋设深度 (4) 外引式接地,8.6 降低接地电阻的措施,图8.39 在敷设棒状接地 体的坑内充填降阻剂,板状接地体为500mm500mmlmm铜板，坑内充填降阻剂施工方法见图8.40。首先在坑底平敷50mm厚降阻剂，放入铜板，再敷50mm厚降阻剂，最后回填土夯实。 若长效降阻剂为中性降阻剂，可用14mm圆钢做为水平接地体，沟内充填降阻剂施工方法见图8.41。,第三部分 接地系统,8.1 安全用电 8.2 等电位联接 8.3漏电保护器,5.1 安全用电,1) 触电的原因与触电的方式 (1) 触电原因及危害 造成触电事故，往往是由于操作人员麻痹大意，违反电气操作规程；或是电气设备绝缘损坏、接地不良；或是进入高压线路的接地短路点以及遭雷击等原因。 人体触电的危险性与通过体内的电流强弱、时间长短及电流的频率等有关。 表5.1表示电流通过人体不同部位时，心脏内流过的电流占人体触电电流的百分率。,5.1.1 触电、急救与防护,(2) 安全电压 一般而言，工频30mA电流，对人体是个临界值，当人体内通过30mA以上的交流电，将引起呼吸困难，自己已不能摆脱电源，所以有生命危险。于是，根据欧姆定律，对人体来讲，安全电压为 UIRm3010-3(8001200）2436V 安全电压是指人体不戴任何防护设备时，触及带电体而不受电击或电伤，这个带电体的电压就是安全电压。严格地讲，安全电压是因人而异的，与触碰带电体的时间长短、与带电体接触的面积和压力等均有关系。,(3) 触电方式 直接触电 即人体的某一部位接触电气设备的带电导体，而另一部位与大地接触引起的触电，或同时接触到两相不同的导体。 间接触电 人体接触到故障状态带电导体，而正常情况下该导体是不带电的。 减少接触电压的有效方法就是在后面将讲述的等电位联接。如图5.1(a)所示。, 跨步电压触电 当有电流流入电网接地点或防雷接地点时，电流在接地点周围土壤中产生电压降，接地点的电位往往很高，距接地点越远，则电位逐渐下降越陡。 通常把地面上0.8m的两处的电位差叫做跨步电压，用Uk表示，如图5.1(b)所示。,2) 触电的急救 触电事故发生后，首先要使触电者脱离电源，并且要马上进行现场急救。 (1) 脱离电源 对低压触电，若触电地点附近有电源开关或插销，可立即拉开开关或拔出插销，断开电源。当电线搭落在触电者身上或被压在身下时，可用干燥的衣服、手套、绳索、木板等绝缘物作为工具拉开触电者或挑开电线，使触电者脱离电源。对高压触电事故，应立即通知有关部门停电，或戴上绝缘手套，穿上绝缘用相应电压等级的绝缘衣拉开开关。,(2) 现场急救 触电者脱离电源后需积极进行抢救，时间愈快愈好。 若触电者失去知觉，但仍能呼吸，应立即抬到空气流通、温暖舒适的地方平卧，并解开衣服，速请医生诊治。 若触电者已停止呼吸，心脏也已停止跳动，这种情况往往是假死，一般不要打强心针，而应该通过人工呼吸和心脏挤压的急救方法，使触电者逐渐恢复正常。,3) 常用的安全用电防护措施 (1) 设立屏障，保证人与带电体的安全距离，并挂标示牌。 (2) 有金属外壳的电气设备，要采取接地或接零保护。 (3) 采用安全电压。 (4) 采用联锁装置和继电保护装置，推广使用漏电断路器对人进行保护。,(5) 正确选用和安装导线、电缆、电气设备，对有故障的电气设备及时进行修理。 (6) 合理使用各种安全保护用具。 (7) 建立健全各项安全规章制度，加强安全教育和对电气工作人员的培训。,表5.1 心脏内流过的电流占人体触电电流的百分率,图5.1 接触电压与跨步电压示意图,（a） 接触电压；（b） 跨步电压,(1) TN系统 电力系统有一点直接接地，受电设备的外露可导电部分通过保护线与接地点连接。 TN-S系统：整个系统的中性线（N）与保护线(PE)是分开的，见图5.2。 TN-C系统：整个系统的中性线（N）与保护线（PE）是合一的，见图5.3。 TN-C-S系统：系统的前一部分线路的中性线(N)与保护线(PE)是合一的，而系统的后一部分线路的中性线(N)与保护线(PE)则是分开的，见图5.4。,5.1.2 低压配电系统的接地形式,(2) TT系统 电力系统有一点直接接地，受电设备的外露可导电部分通过保护线接至与电力系统接地点无直接关联的接地极。见图5.5。 (3) IT系统 电力系统的带电部分与大地无直接连接（或有一点经足够大的阻抗接地），受电设备的外露可导电部分通过保护线接至接地极。见图5.6。,图5.2 TN-S系统,图5.3 TN-C系统,图5.4 TN-C-S系统,图5.5 TT系统,图5.6 IT系统,(1) 保护接地将电气设备在正常情况下不带电的金属外壳用电阻很小的导线与接地体可靠地连接起来，这种接地方式称为保护接地。 保护接地适用于中性点不接地的供电系统，根据规定在电压低于1000V而中性点不接地的电力网中， 或电压高于1000V的电力网中均须采用保护接地。 图5.7所示为保护接地的作用。,5.1.3 保护接地与保护接零,(2) 保护接零 在三相四线制中，电源中性点接地的低压供电系统，如果仍然采用保护接地的方法不能有效地防止人身触电的事故。 如图5.8 所示的中性点接地系统，当采用保护接地而绝缘损坏使一相线碰壳短路时，短路电流Ik为：,设R0、Rd为4，电源相电压为220V。 Ik=220/（4+4）=27.5A 设备外壳对地电压为： U=IkRd27.54110V 所以人体将承受110V的对地电压，会非常危险。 在1000V以下电源中性点接地的三相四线制供电系统中应采用保护接零的方法，如图5.9所示,(3) 重复接地 在中性点接地的供电系统中，除将电源中性点接地外，沿中线走向，每隔一定距离再次将中线接地，叫重复接地。 如图5.10所示。经过重复接地处理后，即使零线发生断裂，也能使故障程度减轻。在照明线路中，也可以避免因零线断裂三相电压不平衡而造成的某些电气设备的损坏。,图5.7 保护接地的作用,图5.8 中性点接地系统采用保护接地的情况,