第7章 建筑防雷接地系统及等电位联接

1、7,建筑防雷、接地系统及,等电位联接,防雷与接地是民用建筑电气设计中不可缺少的内容；,配电系统图,电气平面布置图,照明、电气平面图,电话、电视、宽带平面图,防雷、接地平面图、等电位联接图,设计说明（包括接地做法）,防雷：涉及到对建筑物内部的设备安全。雷和闪电是常见,的自然现象，雷击建筑物和电力设备往往造成极大,的危害。,接地：涉及到建筑物的供电系统、设备及人身的安全，电,气设备接地或接零是保护电气设备的重要手段。,7,1,民用建筑的防雷保护,7,1,1,雷电的形成及对建筑物的危害,一、雷电的产生,所谓,雷电,就是雷云之间或雷云对大地的放电现象。,由于放电时的温度高达,26000,，空气受热急剧

2、膨胀，,发生强烈的弧光和声音，这就是,闪电,和,雷鸣,。,二、建筑物遭受雷击的一般情况,（,1,）直接雷击,（,2,）雷电感应,（,3,）雷电波侵入,（,4,）雷击电磁脉冲,（,5,）雷电“反击”,三、雷电对建筑物的危害,雷电的热效应和机械效应,雷电的电磁效应,雷电的危害,美国科罗拉多州丹佛市雷暴光顾,美国纽约帝国大厦遭到强雷暴袭击,雷电的危害,雷电的危害,美国芝加哥市地标建筑威利斯大厦和川普国际大厦同时遭遇雷击,雷电的危害,尼泊尔加德满都，两道巨大的雷电光顾,雷电的危害,闪电击向广东佛山一栋高楼,雷电的危害,希腊首都雅典一个雷雨天的夜晚,雷电的危害,中国广州，,432,米高的广州国际金融中心

3、和一道雷电对接,雷电的危害,一架波音客机武汉上空遭雷击,（,1,）直接雷击,?,特征：,雷电对电气设备或建筑物直接放电，放电时雷电,流可达几万甚至几十万安培。,（,1,）直接雷击,?,除了直接击中设备外，也可以是雷电击中,架空线，如电力线，电话线等，雷电流便沿,着导线进入设备。,（,1,）直接雷击,?,防止办法：,一般采用由接闪器、引下线、接地装置构,成的防雷装置防雷。,引下线,接闪器,接地装置,（,2,）,雷电感应,?,特征：,当雷云出现在建筑物的上方时，由于静电感应，在屋,顶的金属上积聚大量异号电荷，在雷云对其他地方放电后，屋,顶上原来被约束的电荷对地形成感应雷，其电压可达几十万伏。,?,

4、防止办法：,将感应电荷的,屋顶金属通过引下线、接地,装置泄入大地。,（,3,）雷电波侵入,?,特征：,由于线路、金属管道等遭受直接雷击或感应雷而产生,的雷电波沿线路、金属管道等侵入变电站或建筑物而造成危害。,?,据统计，这种雷电侵入波占系统雷害事故的,50,以上。,?,防止办法：,一般在线路进入建筑物处安装避雷器进行防护。,亦称“传导雷”,（,4,）雷击电磁脉冲,?,特征：,雷电直接击在建筑物防雷装置或建筑物附近所引起,的效应,?,防止办法：,屏蔽、接地和等电位连,接、设置电源保护器等。,它是一种干扰源，绝大多数是通过连接,导体的干扰，如雷电流或部分雷电流、,被雷电击中的装置的电位升高以及电磁

5、,辐射干扰。,（,5,）雷电“反击”,?,特征：,雷击直击雷防护装置时，雷电流经接闪器，沿引下线流入,接地装置的过程中，由于各部分阻抗的作用，接闪器、引下线、接,地装置上将产生不同的较高对地电位，若被保护物与其间距不够时，,会发生直击雷防护装置对被保护物的放电现象，称为“反击”。,?,防止办法：,?,使被保护物与直击雷防护装置保持,一定的安全距离；,?,将被保护物与直击雷防护装置做等,电位连接，使其之间不存在电位差。,7,1,2,建筑物落雷的相关因素和民用建筑的防雷分类,一、建筑物遭受雷击的相关因素,一般来说，建筑的落雷与以下诸因素有关：,1,、建筑物的高度和孤立程度；,2,、建筑物的结构；屋

6、顶为金属结构的建筑物，地下,埋设的金属管道。,3,、建筑物的性质；如内部有大量金属设备的厂房或,排放导电尘埃的工厂等。,4,、特别潮湿的建筑物和地下水位较高的地方；,5,、金属矿藏地区，由于一下金属矿的存在，容易引,起雷电感应，从而造成雷击；,6,、建筑物的突出部位易受雷击且与房屋坡度有关：,雷击率最高部位；,易受,雷击部位；,不易受雷击的屋脊或屋檐,不同屋面坡度建筑物的易受雷击部位,(c),(d),(a),平屋面；,(b),坡度不在于,的屋面；,(c),坡度大于,的屋面；,(d),坡度大于,的屋面,1,10,1,10,1,2,(b),(a),二、民用建筑的防雷分类,1,、第一类防雷民用建筑物

7、,具有特别重要用途的建筑物。,国家级文物保护的建筑物及构筑物。,超高层建筑物，如,40,层及以上的住宅建筑、高度超,过,100m,的其它建筑。,2,、第二类防雷民用建筑,重要的或人员密集的大型建筑。,省级文物保护的建筑物及构筑物。,19,层及以上的住宅建筑和高度超过,50m,的其它建筑。,省级及以上的大型计算中心和装有重要电子设备的建,筑物。,3,、第三类防雷民用建筑物,建筑群中高于其他建筑物或处于边缘地带的高度为,20m,以上的建筑物。在雷电活动强烈地区高度为,15m,以上,的建筑物；,高度超过,15m,的烟囱、水塔等孤立建筑物；,历史上雷电事故严重地区的建筑物或雷电事故较多,地区的较重要的

8、建筑物；,建筑物年计算雷击次数达到,0.01,及以上的民用建筑。,因第三类防雷建筑物种类较多，规定也比较灵活，应,结合当地气象、地形、地质及周围环境等因素确定。,7,1,3,民用建筑的防雷措施和防雷装置,民用建筑的防雷措施是要防止,直接雷,雷电波侵入,1,、防直接雷的装置,接闪器,引下线,接地装置,引下线,接闪器,接地装置,一、一般的防雷措施及其防雷装置,接闪器,引下线,接地装置,避雷针,避雷带,避雷网,针长,1m,以下,圆钢,12mm,钢管,20mm,针长,12m,圆钢,16mm,钢管,25mm,圆钢,8mm,扁钢截面,S48mm,2,；厚度,4mm,圆钢,8mm,扁钢截面,S48mm,2,

9、；厚度,4mm,人工接地体,自然接地体,避雷带,避雷带,避雷带,避雷针,避雷带,明敷引下线,断接卡,人工接地极,2,、防雷电波侵入的措施,把进入建筑物的各种线路及金属管道采用全线埋地引,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。,对电缆进出线，应在进出端将电绕的金属外皮、钢管等与电气设,备接地相连。当电缆转换为架空线时，应在转换处装设避雷器,;,避雷器、,电缆金属外皮和绝缘子铁脚、金具等应连在一起接地，其冲击接地电,阻不宜大于,30,。,阀型避雷器,（,a,）结构图：,1,间隙；,2,可变电阻；,3,瓷瓶,（,b,）接线图：,1,避雷器；,2,变压器,阀式避雷器在墙上安装

10、及接线,3,、防间接,(,感应,),雷的措施,将建筑物的金属框架、房屋中的大型金属物品，全,部加以良好的接地处理来消除。,防雷装置与建筑物内外电气设备、电线或其它金属,线的绝缘距离应符合防雷的安全距离。,将相互靠近的金属物体全部可靠地连成一体并加以,接地的办法来消除。,二、各类建筑物防雷措施,10,2,1,接地概述,接地示意图,接地体周围电场分布,10,2,接地和接零,电气设备接地的目的：保证人身安全；,保证电气设备及建筑物的安全。,接地电阻：指电流从埋入地中的接地体流向周围土壤时，接地体与大地,远处的电位差与该电流之比，而不是指接地体的表面电阻。,10,2,2,接地类型和作用,一、工作接地,

11、能够保证电气设备在正常的事故情况下可靠,地工作而进行的接地，称为工作接地。如变压器,的中性点直接接地，能起维持相线对地电压不变,的作用；变压器的中性点经消弧线圈接地，能在,单相碰地时消灭接地短路点的电弧，避免系统出,现过电压；防雷系统的接地，可以对地泄放雷电,流。,二、保护接地,在中性点不接地的低压系统中，将电气设备在正常情况,下不带电的金属部分与接地体之间作良好的金属连接。,接地保护示意图,I,M,R,E,一般为,410,R,M,一般为,1000,注：在中性点不接地的系统中，只允许采用保护接地，而,不允许采用保护接零。,三、保护接零,电源中性点接地系统采用保护接地的危险示意图,中性线与零线的

12、区别：,在中性点接地的系统中不允许采用保护接地。,R,E,U,I,E,I,E,R,E,R,E,U,p,I,E,27.5A,4,4,220,U,I,E,R,E,27.5,4,110V,接零保护示意图,在中性点接地的系统中，将电气设备在正常,情况下不带电的金属部分与零线作良好的金属连,接。,四、重复接地,采用保护接零时，除系统的中性点工作接地外，将零线,上的一点或多点与地再做金属连接，称为重复接地。,重复接地的作用,7,2,3,常见保护接地方式,国际电工委员会（,IEC,）对系统接地的文字代号规定,第,1,个字母表示电源侧的接地状态，即,T,表示直接接地；,I,表示不直接接地或经阻抗接地。,第,2

13、,个字母表示负载侧的接地状态，即,T,表示电气设备外露导体的接地与系统接地相互独,立；,N,表示负载侧接地与系统工作接地直接作电气连接,（即中性线在电源外接地）。,第,3,、,4,个字母表示中性线和保护线是否合用导线，即,C,表示合用；,S,表示各用各的。,一、,IT,系统,IT,系统适用于环境不良、易发生单相接地故障的场所，,以及易燃、易爆的场所，如煤矿、化工厂、纺织厂等。,二、,TT,系统,TT,接地系统,缺点：,发生单相碰壳,故障时，接地电流不,大，保护装置可能不,动作；,绝缘不良引起,漏电时，因漏电电流,往往不大，不可能使,线路保护装置动作,因此。,TT,系统必须加装漏电保护开关，才能

14、成为较,为完善的保护系统。,TT,系统在国外被广泛应用,在国内仅,限于局部对接地要求高的电子设备场合,三、,TN,系统,电力系统的电源变压器的中性点直接接地，根据电气设,备外露导电部分与系统连接的不同方式又可分三类,:,TN,C,系统（三相四线制）,TN,C,系统示意图,其特点是：,电源变压器中性点接地，保护零线（）,与工作零线（）共用。,（）它是利用中性点接地系统的中性线（零线）作为,故障电流的回流导线，当电气设备相线碰壳，故障电流经零,线回到中点，由于短路电流大，因此可采用过电流保护器切,断电源。,系统一般采用零序电流保护；,（）,系统适用于三相负荷基本平衡场合，如,果三相负荷不平衡，则线

15、中有不平衡电流，再加一些,负荷设备引起的谐波电流也会注入，从而中性线带,电，且极有可能高于，它不但使设备机壳带电，对人,身造成不安全，而且还无法取得稳定的基准电位；,（）,系统应将线重复接地，其作用是,当接零的设备发生相与外壳接触时，可以有效地降低零线对,地电压。,由上可知，,TN-C,系统存在以下缺陷：,（）当三相负载不平衡时，在零线上出现不平衡电流，,零线对地呈现电压。当三相负载严重不平衡时，触及零线可,能导致触电事故。,（）通过漏电保护开关的零线，只能作为工作零线，,不能作为电气设备的保护零线，这是由于漏电开关的工作原,理所决定的。,（）对接有二极漏电保护开关的单相用电设备，如用,于,T

16、N-C,系统中其金属外壳的保护零线，严禁与该电路的工作,零线相连接，也不允许接在漏电保护开关前面的,PEN,线上，,但在使用中极易发生误接。,（）重复接地装置的连接线，严禁与通过漏电开关的,工作零线相连接。,TN,S,系统（三相五线制）,TN,S,系统示意图,整个系统的中性线（）与保护线（）是分开的。,（）当电气设备相线碰壳，直接短路，可采用过电,流保护器切断电源；,（）当线断开，如三相负荷不平衡，中性点电位,升高，但外壳无电位，线也无电位；,（）,系统,PE,线首末端应做重复接地，以减,少,PE,线断线造成的危险。,（）,系统适用于工业企业、大型民用建筑。,使用,系统必须注意几个问题：,（）

17、保护零线绝对不允许断开。否则在接零设备发,生带电部分碰壳或是漏电时，就构不成单相回路，电源就,不会自动切断，就会产生两个后果：一是使接零设备失去,安全保护；二是使后面的其他完好的接零设备外壳带电，,引起大范围的电气设备外壳带电，造成可怕的触电威胁。,（）同一用电系统中的电器设备绝对不允许部分接,地部分接零。否则当保护接地的设备发生漏电时，会使中,性点接地线电位升高，造成所有采用保护接零的设备外壳,带电。,（）保护接零,PE,线的材料及连接要求：保护零线的,截面应不小于工作零线的截面，并使用黄,/,绿双色线。与电,气设备连接的保护零线应为截面不少于,2.5mm,2,的绝缘多,股铜线。保护零线与电

18、气设备连接应采用铜鼻子等可靠连,接，不得采用铰接；电气设备接线柱应镀锌或涂防腐油脂，,保护零线在配电箱中应通过端子板连接，在其他地方不得,有接头出现。,TN,C,S,系统（三相四线与三相五线混合系统）,TN,C,S,系统示意图,它由两个接地系统组成，第一部分是,系统，,第二部分是,系统，其分界面在线与线的连,接点。,（）当电气设备发生单相碰壳，同,系统；,（）当线断开，故障同,系统；,7,3,住宅建筑的等电位联接,7,3,1,等电位联接的作用,随着强制性规范住宅电气设计规范,GB50096,1999,于,1999,年,6,月,1,日的开始实施，原先合乎规范要求的,TN,C,系统已不再使用于住宅

19、低压配电系统了。现代住宅电,气的设计和安装有了明确的依据。新规范是“以人为本”，,在保证“适用、安全、卫生、美观”的前提下，对住宅安全,方面提出了相当严格的要求。新的住宅设计规范与旧规,范,GBJ96,86,相比较，在安全方面的要求更为严格，主要有,下列,4,点,：,（,1,）每栋住宅总电源进线断路器应具有漏电保护功能。,（,2,）除空调电源插座外，其他电源插座电路应设有漏电,保护功能。,（,3,）住宅配电系统的设计应采用,TT,、,TN,C-S,或,TN-S,接地方式，并进行等电位联接。,（,4,）卫生间等潮湿场所宜采用局部等电位联结。,等电位联结是将建筑物中各电气装置和其它装置外露,的金属

20、及可导电部分与人工或自然接地体同导体连接起来,以达到减少电位差称为等电位联结。等电位联结有总等电,位联结、局部等电位联结和辅助等电位联结。,等电位联结是低压交流配电系统防止电击事故的主要,措施之一,，它可大幅度地降低在接地放情况下人所遭受,的接触电压。由分析结果可知，它比重复接地降低接触电,压幅度的效果要好很多。这样，即使在接地故障保护失灵,的情况下，也能达到在较大限度范围内消除触电伤亡事故。,7,3,2,总等电位联结、局部等电位联结和辅助等电位联结,一、总等电位联结（,MEB,）,总等电位联结是在建筑物内将保护干线、接线干线或总,接地端子、建筑物内公用管道,(,如水管,),和类似金属件以及可资,利用的建筑物的金属构件、集中采暖管和空调系统相互联结，,并将进入建筑物的这类金属部件及管道在建筑物内靠近入口,处连接，使电位均衡，降低接触电压，并消除电源线路引入,建筑物