防雷与接地装置

第三节防雷接地装置闪电是一种自然现象，是在特定条件下由于自然界中的浓厚大气而形成的。雷云向地面释放电荷的现象称为雷击。雷击具有巨大的破坏力。它可能对建筑物、电路、电气设备和地面人员造成直接或间接的伤害。因此，必须采取适当的预防措施。雷电灾害主要包括直接雷击、雷电感应和雷电波侵入。直击雷是雷云通过建筑物或地面设备直接向地面放电的过程。强烈的雷电流通过建筑物产生大量热量，造成建筑物分裂等损坏，以及绝缘过电压损坏、产生火花、燃烧和爆炸。三种方式中危害程度最大。雷电感应是附近雷云或闪电坠落引起的电磁作用的结果，可分为静电感应和电磁感应。静电感应是由于雷云离大楼很近。相反极性的雷云点由于静电感应积聚在建筑物顶部并释放到地面后，这些电荷不能流到地面，从而对地面形成很高的电势，这可能在建筑物内部引起火花。电磁感应是指当雷电流通过金属导体进入地面时，会形成一个快速变化的强磁场，该磁场会在附近的金属导体中感应出电势，并在导体电路的间隙处引起火花和火灾。雷电波侵入是指当架空线路直接被雷击或因附近雷电感应出过高电压时，如果大量电荷不能从中间进入地面，就会侵入建筑物，破坏建筑物和电气设备。在建筑电气设计中，民用建筑根据防雷等级分为三类。第一类防雷建筑是指具有特殊重要用途和重大政治意义的建筑物、高度在100米以上或40层以上的超高层建筑、国家文件保护的建筑物或构筑物、高度在19层以上的住宅建筑和高度在50米以上的其他民用建筑；第三类防雷建筑是不属于第一类和第二类建筑、高于建筑群中其他建筑或位于建筑边缘的民用建筑。一、防雷装置的组成和安装建筑物的防雷装置由接闪器、引下线和接地装置组成。1.接闪器接闪器是一种金属导体，可以吸引和接收雷电流。常见的接闪器由避雷针、避雷带、避雷网或金属屋顶等组成。避雷针通常由钢管制成，针尖加工成椎体。当避雷针相对较高时，它被加工成多个部分，顶部薄，底部厚，并固定在建筑物或构筑物上。避雷带一般安装在建筑物的屋顶、转角、屋檐、山墙等易遭雷击或要求建筑物美观的地方，不允许安装避雷针。避雷带由直径不小于8毫米的圆钢或截面积不小于48毫米、厚度不小于4毫米的扁钢组成，20毫米镀锌钢管也可用于要求较高的地方。安装在屋顶周围的避雷带应高出屋顶100 150毫米。建造外墙时，支撑夹应每隔1.0m嵌入一次。角落处的支撑夹间距应为0.5m。为了不破坏屋顶的防水防寒层，安装在平屋顶中部的避雷网需要在现场制作混凝土块，支撑卡子应嵌入大部分混凝土块中，然后在屋顶需要安装避雷带的地方每隔1.52m放置混凝土块，然后将避雷带焊接或夹紧在支撑卡子上。建筑物上避雷带的安装方法如图5-25所示。避雷网是由垂直和水平敷设的避雷带组成的网状导体引下线的安装方法可分为明敷设。明敷设是沿建筑物或构筑物的外墙敷设。如果外墙上有落水管，可将引下线安装在落水管附近，以利于美观。暗敷设是通过在墙内敷设引下线或在建筑柱内可靠焊接对角主筋来实现的。实践如图5-27所示。建筑物上应至少设置两根引下线，引下线应距地面1.51.8m(一般不少于两根)。如果使用柱中的钢筋作为引下线，夹子可以连续连接，但在距离地面0.3m处设置一个连接板来测量接地电阻。引下线应保护在地面以下0.3米至地面以上1.7米的范围内。3.接地装置接地装置的功能是接收来自引下线的雷电电流，并以最快的速度将其排到地面。接地装置由接地电极和接地母线组成。接地母线是连接引下线和接地体的金属线，一般采用扁钢，截面不小于25mm4mm和4mm。图5-28为接地装置示意图。接地线分为接地干线和接地直线，电气设备的接地部分通过接地支线与附近接地网的接地干线相连。接地装置的导体截面应满足热稳定性和机械强度的要求。接地体分为自然接地体和人工接地体。自然接地体由基础中的钢筋焊接而成。人工接地体是人工特制的，可分为水平接地体和垂直接地体。水平接地体意味着接地体与地面水平，而垂直接地体意味着接地体与地面垂直。人工接地体的水平敷设一般采用扁钢或圆钢，垂直敷设一般采用角钢或钢管。为了减少相邻接地体的屏蔽效应，垂直接地体之间的距离不应小于其长度的2倍，水平接地体之间的相互距离可根据具体情况确定，但不应小于5m。垂直接地体长度不小于2.5m，埋深不小于0.6m，距建筑物出入口或人行道或外墙不小于3m。二。接地系统1.接地主要包括供电系统接地、信息系统接地、防雷接地、电化学防腐蚀接地、特殊设备和特殊环境设备接地。接地处理是否正常对防止人员触电、减少财产损失、保证电力系统和信息系统的正常运行至关重要。2.低压配电系统的接地形式(1)低压配电系统的接地形式及其意义。低压配电系统是指1kV以下的交流供电系统。我国低压变压器和配电系统的接地系统采用国际电工委员会(EEC)标准，即三相接地系统。在总氮接地系统中，由于N线和PE线的组合方式不同，分为总氮-C、总氮-S和总氮-C-S。每个字母的含义如下：第一个字母表示电源端子和接地之间的关系：T电源端子有一点直接接地；I电源端子的所有带电部分都没有接地或具有点对点高阻抗接地。第二个字母表示电气设备外露导电部分和接地之间的关系：T电气设备的外露导电部分直接接地，并且该接地点与电源端子的接地点电气独立。N电气设备的外露导电部分直接电连接到电源终端点。(2)总氮系统。低压电源端子在一点(通常是分压器的中性点)直接接地，电气设备的外露导电部分(如金属外壳)通过保护线连接到接地点。这种连接方法称为总氮系统。总氮系统可分为以下几种3) tn-c-s系统。在TN-C-S系统中，线路前一部分的中性线和保护线是一体的，后一部分将PEN线分为中性线(N线)和保护线(PE线)，如图5-31所示。在民用建筑和工业企业中，如果采用TN-C系统作为进线电源，供电线路的总PEN线在进入建筑时分为中性线(N线)和保护线(PE线)。经济系统简单而经济。同时，分隔后的建筑内有一条特殊的保护线(PE线)，具有TN-S系统的特点。因此，接地形式常用于这种系统类型的民用建筑。(3)测控系统。电源端子的一点(总配电变压器的中性点)直接接地，电气设备的外露导电部分通过保护线连接到与电源端子无电连接的接地电极。这种形式称为TT系统(保护接地系统)，如图5-32所示。由于电气设备的外壳采用单独的接地电极接地，且与电源的接地电极没有电连接，因此TT系统适用于接地要求较高的电子设备的供电。(4)信息技术系统。电源端子的带电部分(包括中性线)未接地或接地阻抗过高。电气设备的外露导电部分通过聚乙烯线连接到接地电极，如图5-33所示。信息技术系统适用于环境条件恶劣、容易发生一对一接触或火灾爆炸危险的场所，如煤矿和其他爆炸场所。根据建筑物的不同功能和要求，选择确定合适的低压配电系统接地形式，以达到安全、可靠、经济、实用的目的。3.建筑物的等电位联结在电气设备或某个空间中，所有金属导电部件以适当的方式相互连接，以使它们的电势相等或相似，从而消除或减小部件之间的电势差，并有效地防止电击、电气火灾和其他事故的发生。这种连接称为等电位连接。(1)等电位联结的作用。所有电气灾害不是由高电位或低电位引起的，而是由电位差引起的放电。造成人员触电和电气信息设备损坏的主要原因都是由于电位差引起的放电。为了防止上述事故，如何消除电位差或减小电位差是最有效的措施。等电位联结法可以有效消除或减少电位差，保证设备和人员的安全和保护。(2)等电位联结的分类。等电位联结分为总等电位联结(代号MEB)、辅助等电位联结(代号SEB)和局部等电位联结(代号LEB)。总等电位联结(MEB)是指在建筑电气设备范围内，通过总电位接线端子板将建筑结构、各种金属管道、电气系统的保护接地线(PE线)和人工或自然接地装置相互连接，以降低建筑内的间接接触电压和不同金属构件之间的电位差，消除危险故障电压通过电气线路、各种金属管道和金属从建筑外引入的危害。辅助等电位连接(SEB)是指电气连接两个或多个导电部件，并直接进行等电位连接，以将故障接触电压降低到安全极限电压以下。辅助等电位联结线的最小截面积：铜线为2.5毫米，带机械保护的铝线为4毫米；如果没有机械保护，铜线和铝线都是4毫米；使用杜新材料时，圆钢的横截面为10毫米，扁钢的横截面为20毫米4毫米局部等电位联结(LEB)是指在一定的局部范围内，通过局部等电位端子板连接多个辅助等电位。(3)等电位联结对低压接地系统的要求。1)建筑物内的总等电位联结导体应与下列导电部分连接：保护线路主线和接地线主线；(2)2)建筑物内的辅助等电位连接应连接到以下导电部分？固定设备所有可同时接触的外露导电部分；(2)设备或插座中的保护导体设备的外部导电部分，建筑结构的主筋。等电位连接的电阻要求是等电位连接端子板与其连接范围内的金属体端部之间的电阻不大于30M，使用后应定期进行测试。(4)等电位联结与接地的关系。接地一般指电气系统、电气设备的导电金属外壳、电气设备外的导电金属部件等。用导体连接到地，使得连接部分等于或类似于地电位差。因此，等电位连接应接地。根据不间断要求，等电位连接系统不接地也是安全的。另一个例子是车载发电机、其供电设备和飞机等的等电位连接。指的是与它们的框架和底盘的连接，以便在这个空间和平面范围内没有电位差，从而达到安全的目的。(5)需要等电位连接。大中型建筑应配备总等电位联结。对于有多条电源进线的建筑物，每条电源进线应与其自身的总等电位联结相连。所有总等电位联结系统应在附近相互连接，以使整个建筑物的电气设备处于相同的电位水平。总等电位联结系统如图5-34所示。等电位联结线与各种管道连接时，抱箍时应清理管道接触面。山谷的内径应等于管道的外径，其大小应取决于管道的尺寸。当局部场地范围内需要多个辅助等电位连接时，公共设施的聚乙烯母线、聚乙烯干线或金属管道可以通过局部等电位连接端子板相互连接，实现局部范围内的多个辅助等电位连接，称为局部等电位连接。通过局部等电