安全用电与建筑防雷

1、第2节 安全用电与建筑防雷交流电常识交流电基本概念交流电基本概念 建筑电气工程的主要功能之一是输送电能、建筑电气工程的主要功能之一是输送电能、分配电能和应用电能，而电能的应用形式主要是分配电能和应用电能，而电能的应用形式主要是交流电。交流电。交流电交流电交流电交流电是指大小和方向随时间周期性（正弦是指大小和方向随时间周期性（正弦规律）变化的电压或电流。规律）变化的电压或电流。以交流电的形式产生电能或供给电能的设备以交流电的形式产生电能或供给电能的设备称为称为交流电源交流电源。由交流电源、用电设备和连接导线组成的电由交流电源、用电设备和连接导线组成的电流流通路径称为流流通路径称为交流电路交流电路

2、。三相交流电三相交流电 建筑物中的供电、配电和用电均是组成三相建筑物中的供电、配电和用电均是组成三相交流电路来进行。交流电路来进行。三相交流电路中的电源有三个，每一个电源三相交流电路中的电源有三个，每一个电源称为一相电源，一般称为称为一相电源，一般称为A A、B B、C C三相电源。三相电源。三相电源向外供电是采用三相三线制、三相三相电源向外供电是采用三相三线制、三相四线制或三相五线制的形式。四线制或三相五线制的形式。所谓三相四线制就是三根相线所谓三相四线制就是三根相线( (火线火线) )一条中一条中性线（零线）性线（零线）(N(N线线) )的供电体制。的供电体制。三相五线制再三相五线制再则增

3、加一条接地保护线则增加一条接地保护线(PE线线)三相四线制供电的特点是可以提供给用电设三相四线制供电的特点是可以提供给用电设备（负载）两种电压。备（负载）两种电压。相电压，即相相电压，即相( (火火) )线与零线之间的电压，共线与零线之间的电压，共有三个有三个线电压，即相线与相线之间的电压，也有三线电压，即相线与相线之间的电压，也有三个个 U U线线U U相相。3u三相电源的三相电源的 Y 形联接形联接三相四线制三相四线制N中点中点或零点或零点N1L2L3L 把发电机三相绕组的末端把发电机三相绕组的末端 联接成一点。联接成一点。 而把始端而把始端 作为与外电路相联接的端点。作为与外电路相联接的

4、端点。 这种联这种联接方式称为电源的接方式称为电源的星形联接星形联接。1L2L3L1L 2L 3L 1U2U3U12U23U31U火线（黄）火线（黄）中线中线(零线零线)火线（绿）火线（绿）火线（红）火线（红）线电压线电压相电压相电压我国供电系统我国供电系统线电压线电压 380 (400) V，相电压相电压220 (230) V。 三相四线制三相四线制中性线和零线是从电源的中性点引出来的同一根导中性线和零线是从电源的中性点引出来的同一根导线。线。中性点接地中性点接地(取得大地的参考零电位取得大地的参考零电位)后引出来的导后引出来的导线叫零线，中性点没有接地引出来的导线叫中性线线叫零线，中性点没

5、有接地引出来的导线叫中性线,都是与相线构成回路之线都是与相线构成回路之线,是工作线。是工作线。 (N (N线线) )和大地接通的导线叫地线和大地接通的导线叫地线,不是电流回路之线不是电流回路之线,只是只是保护线保护线(PE线线) 目前电力工程上普遍采用目前电力工程上普遍采用由三个幅由三个幅值相等、频率相同（值相等、频率相同（我国电网频率为我国电网频率为50HZ），彼此），彼此之间相位互差之间相位互差120o的正弦电压所组成的供电相系统。的正弦电压所组成的供电相系统。 在发电方面：在发电方面：发电机容量大。发电机容量大。 在输电方面：在输电方面：输电线节省材料。输电线节省材料。 在用电设备方面：

6、在用电设备方面：结构简单体积小、运行特性好结构简单体积小、运行特性好 因而三相制是目前世界各国的主要供电方式。因而三相制是目前世界各国的主要供电方式。C三相四线制三相四线制380/220380/220伏伏 额定相电压为额定相电压为220伏的单相负载伏的单相负载 额定线电压为额定线电压为380伏的三相负载伏的三相负载安全用电v基础知识基础知识 人体的电阻值有较大的差异，但人体的电阻值有较大的差异，但人体电阻最人体电阻最低低800800 12001200左右。左右。 一般而言，一般而言， 30mA30mA的工频（的工频（50HZ 50HZ ） 电流对人电流对人体是个临界值。体是个临界值。当人体通过

7、当人体通过30mA30mA以上的交流电，以上的交流电，将引起呼吸困难，自己已不能摆脱电源，所以将引起呼吸困难，自己已不能摆脱电源，所以有生命危险。有生命危险。v因此，我国规定：因此，我国规定： 6V6V、12V 12V 、 24V24V、 36V36V、 42V42V为安全电压的等级。为安全电压的等级。电流对人体的三种伤害电流对人体的三种伤害电击是指电流通过人体，破坏人体心脏、肺及神经系统的正常功能。电伤是指电流的热效应、化学效用和机械效应对人体的伤害；主要是指电弧烧伤、熔化金属溅出烫伤等。电磁场生理伤害是指在高频磁场的作用下，人会出现头晕、乏力、记忆力减退、失眠、多梦等神经系统的症状。接触电

8、压触电接触电压触电：人站在地上触及绝缘受损的带电设备金属外壳，所承受的电压安全用电技术措施安全用电技术措施1 1、绝缘、绝缘 它是防止人体触及带电体而用绝缘物把带电体封闭起来。瓷、玻璃、云母、橡胶、木材、胶木、塑料、布、纸和矿物油等都是常用的绝缘材料。应当注意：很多绝缘材料受潮后会丧失绝缘性能或在强电场作用下会遭到破坏，丧失绝缘性能。1绝缘、屏护和间距绝缘、屏护和间距是最为常见的安全措施是最为常见的安全措施2 2、屏护、屏护 即采用遮拦、护罩、护盖,箱闸等把带电体同外界隔绝开来。电器开关的可动部分一般不能使用绝缘，而需要屏护。高压设备不论是否有绝缘，均应采取屏护。3 3、间距、间距 就是保证必

9、要的安全距离。间距除用防止触及或过分接近带电体外，还能起到防止火灾、防止混线、方便操作的作用。在低压工作中，最小检修距离不应小于0.1米。为了保证在故障情况下人身和设备的安全，应尽量装设漏电流动作保护器。它可以在设备及线路漏电时通过保护装置的检测机构转换取得异常信号，经中间机构转换和传递，然后促使执行机构动作，自动切断电源，起到保护作用。 2装设漏电保护装置装设漏电保护装置这是用于小型电气设备或小容量电气线路的安全措施。我国规定工频有效值的等级为42伏，36伏，24伏，12伏和6伏。3采用安全电压采用安全电压凡手提照明灯、高度不足2.5米的一般照明灯，如果没有特殊安全结构或安全措施，应采用42

10、伏或36伏安全电压。凡金属容器内、隧道内、矿井内等工作地点狭窄、行动不便、以及周围有大面积接地导体的环境，使用手提照明灯时应采用12伏安全电压。 （1）保护接地）保护接地是在中性点不接地或没有中性线的低压系统中，将电气设备在正常情况下不带是在中性点不接地或没有中性线的低压系统中，将电气设备在正常情况下不带电的金属外壳部分与接地体之间作良好的金属连接，电的金属外壳部分与接地体之间作良好的金属连接，因为人的电阻相对于接地因为人的电阻相对于接地导线很大，流过电流可以忽略。保护接地电阻导线很大，流过电流可以忽略。保护接地电阻4。一般指设备的外壳接地。一般指设备的外壳接地.或或者说者说,保护接地是限制设

11、备漏电后的对地电压，使之不超过安全范围。保护接地是限制设备漏电后的对地电压，使之不超过安全范围。RE电 动 机变 压 器 10ERRE 4WNVU4接地和接零接地和接零（2）保护接零）保护接零 在电源（变压器）中性点接地系统中，将在正常情况下电气设备不带电的金属在电源（变压器）中性点接地系统中，将在正常情况下电气设备不带电的金属外壳、框架等与零线作良好的金属连接。外壳、框架等与零线作良好的金属连接。当用电设备内部由于绝缘损坏而使外当用电设备内部由于绝缘损坏而使外壳带电时壳带电时,该相可以通过机壳和零线形成单相短路该相可以通过机壳和零线形成单相短路,由于由于中线电阻很小，相当于中线电阻很小，相当

12、于火线与中线短路，会产生很大的短路电流，该短路电流足以使熔断器和空气开火线与中线短路，会产生很大的短路电流，该短路电流足以使熔断器和空气开关等安全装置快速动作，及时断电，消除危险，从而避免人身触电伤亡关等安全装置快速动作，及时断电，消除危险，从而避免人身触电伤亡事故事故（3）重复接地）重复接地 在线路较长或要求接地电阻较低时，采用保护接零时，在线路较长或要求接地电阻较低时，采用保护接零时，除系统的中性点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作金属连接工作接地外，将零线上的一点或多点与地再作金属连接 。（4）工作接地）工作接地 4ER中性点工作接地变压器、电动机指电气设备在正常和事

13、故情况下可靠地工作而进行的接地，称为工作接地指电气设备在正常和事故情况下可靠地工作而进行的接地，称为工作接地 。一一般指设备的中性点接地般指设备的中性点接地在中性点直接接地的供电系统中，发生单相接地，将引在中性点直接接地的供电系统中，发生单相接地，将引起较大的单相接地短路电流，能使保护装置迅速动作，切除故障设备。工作接起较大的单相接地短路电流，能使保护装置迅速动作，切除故障设备。工作接地的作用是保持系统电位的稳定性地的作用是保持系统电位的稳定性 （5）工作接零）工作接零 （7）屏蔽接地）屏蔽接地 为使干扰电场在金属屏蔽层感应所产生的电荷导入大地，而将金属屏蔽层接地，为使干扰电场在金属屏蔽层感应

14、所产生的电荷导入大地，而将金属屏蔽层接地，称屏蔽接地，称屏蔽接地，如有线电视等弱电系统的传输电缆的屏蔽网的接地。如有线电视等弱电系统的传输电缆的屏蔽网的接地。 （8）专用电气设备的接地）专用电气设备的接地 如医疗设备、电子计算机等的接地如医疗设备、电子计算机等的接地。（6）防雷接地）防雷接地 将雷电产生的电流引入大地将雷电产生的电流引入大地。在电源（变压器）中性点接地系统中，单相设备为获得单相电压而连接零线。在电源（变压器）中性点接地系统中，单相设备为获得单相电压而连接零线。工作接零就是单相线路所接的零线，与火线（相线）形成工作电流回路工作接零就是单相线路所接的零线，与火线（相线）形成工作电流

15、回路电网中性点不同运行方式下的安全措施电网中性点不同运行方式下的安全措施，中性点绝缘运行方式下应做到中性点绝缘运行方式下应做到： 所有用电设备都必须采用保护接地，而不允许采用保护接零所有用电设备都必须采用保护接地，而不允许采用保护接零； 中性点直接接地运行方式下应做到：中性点直接接地运行方式下应做到： 所有用电设备在正常情况下不带电的金属部分，都必须采用保护接所有用电设备在正常情况下不带电的金属部分，都必须采用保护接零或保护接地零或保护接地； 要求中性线必须重复接地，因为在中性线断开的情况下，接零设备要求中性线必须重复接地，因为在中性线断开的情况下，接零设备外壳上都带有外壳上都带有220V的对

16、地电压，这是绝不允许的。的对地电压，这是绝不允许的。 33TNCTNCSTNS电气设备的安全保护接地电气设备的安全保护接地一般要求其接地装置的电阻小于一般要求其接地装置的电阻小于4。重复接地要求其接地装置的电阻小于重复接地要求其接地装置的电阻小于10。防雷接地一、二类建筑防直接雷的接地体电阻小于防雷接地一、二类建筑防直接雷的接地体电阻小于10屏蔽接地一般要求其接地电阻在屏蔽接地一般要求其接地电阻在10以下以下。各种接地的电阻值要求各种接地的电阻值要求 在在1kV以下的低压配电系统中各种接地的电阻值要求：以下的低压配电系统中各种接地的电阻值要求： 建筑防雷民用建筑物的防雷民用建筑物的防雷 .雷电

17、的种类及危害雷电的种类及危害（1）直击雷直击雷 直接雷击一般作用于建筑物顶部的突出部分直接雷击一般作用于建筑物顶部的突出部分,边沿和高层建筑边沿和高层建筑的侧面。的侧面。（2）感应雷感应雷 静电感应和电磁感应。静电感应和电磁感应。（3）雷电波侵入雷电波侵入 雷电打击在架空线路或金属管道上，雷电波将沿着这些管线雷电打击在架空线路或金属管道上，雷电波将沿着这些管线侵入建筑物内部侵入建筑物内部。（4）滚地雷滚地雷直径直径20cm,距地距地1m,存在存在3-5秒秒 .民用建筑的防雷分类民用建筑的防雷分类（1）第一类防雷民用建筑物）第一类防雷民用建筑物 具有特别重要用途和重大政治意义的建筑物。具有特别重

18、要用途和重大政治意义的建筑物。 （2）第二类防雷民用建筑）第二类防雷民用建筑 重要的或人员密集的大型建筑物。重要的或人员密集的大型建筑物。（3）第三类防雷（普通）民用建筑物）第三类防雷（普通）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以上的建筑物以上的建筑物；高度超过高度超过15m的烟囱、水塔等孤立建筑物的烟囱、水塔等孤立建筑物。建筑物易受雷电袭击的部位建筑物易受雷电袭击的部位 建筑物易受雷电袭击的部位是屋面上突建筑物易受雷电袭击的部位是屋面上突出的部分和边沿。出的部分和边沿。 例如：屋顶的机房、楼梯顶盖、水箱等；例如：屋顶的机房

19、、楼梯顶盖、水箱等；平屋面的檐角、女儿墙和四周的屋檐；平屋面的檐角、女儿墙和四周的屋檐；坡屋面的屋角、屋脊、檐角和屋檐。坡屋面的屋角、屋脊、檐角和屋檐。 高层建筑的侧面墙上也容易遭到雷电的高层建筑的侧面墙上也容易遭到雷电的侧击。侧击。 .民用建筑的防雷措施和防雷装置民用建筑的防雷措施和防雷装置 防雷装置的组成防雷装置的组成 1）接闪器接闪器 2）引下线引下线 3）接地装置接地装置 人工接地体示意图 接闪器接闪器v建筑物常采用的建筑物常采用的防雷接闪器有：防雷接闪器有： 避雷针避雷针 避雷带避雷带 避雷网避雷网 避雷线避雷线 避雷笼。避雷笼。 v避雷针一般采用镀锌圆钢或钢管制成避雷针一般采用镀锌

20、圆钢或钢管制成v避雷带和避雷网一般采用镀锌圆钢或扁钢制成避雷带和避雷网一般采用镀锌圆钢或扁钢制成 避雷针保护角：约45左右。材质：镀锌圆钢1216 镀锌钢管2025采用避雷针做设备防雷接闪器，避雷接地效果好。设备机组下安装减振器，可减少振动及噪音采用避雷针做设备防雷接闪器，避雷接地效果好。设备机组下安装减振器，可减少振动及噪音避雷带、避雷网在建筑物的四周边缘、顶部等布置避雷带、避雷网。材质：镀锌圆钢8mm、 镀锌扁钢48mm2。网格间距：一级防雷：10 x10m、或12x8m;二级防雷：15x15m三级防雷：20 x20m、或24x16m.所有屋面裸露的金属物体外壳均应与避雷网连成一体引下线引

21、下线v引下线的作用是将接闪器承受的雷电流顺利引下线的作用是将接闪器承受的雷电流顺利引到接地装置。引到接地装置。 v引下线一般采用圆钢或扁钢，明装或暗装引下线一般采用圆钢或扁钢，明装或暗装，现在一般采用暗装现在一般采用暗装。v暗装引下线时可利用钢筋混凝土柱中直径不暗装引下线时可利用钢筋混凝土柱中直径不小于小于10mm10mm的主筋作为引下线的主筋作为引下线，作为引下线的，作为引下线的主筋应从上到下焊接成一个电气通路。主筋应从上到下焊接成一个电气通路。 引下线 作用：为接闪器承受的大电流提供良好的接地通路。 在建筑物四周及部分中间的柱子内布置引下线。材质：柱内两根16主钢筋、或8镀锌圆钢明敷设。引

22、下线间距：一级防雷建筑：18m；二级防雷建筑：20m；三级防雷建筑：25m.接地测试卡0.8m接地体接地体v接地体是用于将雷电流或雷电感应电流迅速疏散到大地中接地体是用于将雷电流或雷电感应电流迅速疏散到大地中去的导体。去的导体。 v接地体类型有三类：接地体类型有三类： （1 1）自然接地体自然接地体：利用地下的已有其他功能的金属物体作：利用地下的已有其他功能的金属物体作为防雷接地装置。为防雷接地装置。 （2 2）基础接地体基础接地体：当混凝土是采用以硅酸盐为基料的水泥：当混凝土是采用以硅酸盐为基料的水泥且基础周围的土壤含水量不低于且基础周围的土壤含水量不低于4 4时，应尽量利用基础中时，应尽量

23、利用基础中的钢筋作为接地装置，以降低造价。的钢筋作为接地装置，以降低造价。引下线应与基础内钢引下线应与基础内钢筋焊在一起。筋焊在一起。 （3 3）人工接地体人工接地体：当采用自然接地体和基础接地体不能满：当采用自然接地体和基础接地体不能满足防雷设计要求时，应采用人工接地体。足防雷设计要求时，应采用人工接地体。 人工接地体一般采用镀锌钢材，如角钢、钢管和圆钢等人工接地体一般采用镀锌钢材，如角钢、钢管和圆钢等。 防雷装置接地电阻值应符合规范的要求防雷装置接地电阻值应符合规范的要求。当接地电阻达不。当接地电阻达不到规范要求时，应补做人工接地极。到规范要求时，应补做人工接地极。 接地装置 作用:将从引

24、下线来的大电流迅速散入到大地。0.8m利用建筑物基础圈梁内（外围）的二根主钢筋焊接成环网，引下线与环网焊成一体。在室外做人工接地体。0.8m2.5m 5m 5m3m接地极接地母线断接卡防侧击雷侧击雷 当建筑物高度超过30m时，需要设计防侧击雷。 做法：30m以上每隔三层设水平均压环，可利用建筑物圈梁内两根主钢筋构成环网。30m以上的所有外墙的金属门窗与均压环连接。防雷电波侵入 雷电波会沿着架空线路、埋地线路进入建筑物，损坏设备，尤其是计算机类、电子类设备。采取措施： 1.室外进户线采用埋地电缆，入户后电缆金属外壳接地。 2.装设电涌保护器进户电缆电涌保护器雷电波（1）单独设立的防雷与接地装置通

25、常使用镀锌钢材制成，单独设立的防雷与接地装置通常使用镀锌钢材制成，接头处应焊接。接头处应焊接。（2） 避雷网避雷网(带带) 弯曲半径应不小于圆钢直径的弯曲半径应不小于圆钢直径的10倍或扁钢倍或扁钢宽度的宽度的6倍，绝对不可弯成直角。并应与所有突出屋面的金倍，绝对不可弯成直角。并应与所有突出屋面的金属物体相连接。属物体相连接。 （3）防雷引下线应沿建筑物外墙经最短路径接地。离地面防雷引下线应沿建筑物外墙经最短路径接地。离地面0.2m1.8m处设断接测试卡。明敷设的引下线在断接卡子处设断接测试卡。明敷设的引下线在断接卡子以下应套保护管，保护管可用硬塑料管、角钢或开口钢管。以下应套保护管，保护管可用

26、硬塑料管、角钢或开口钢管。防雷装置的安装防雷装置的安装（4）高层建筑应有防侧击雷的措施，高层建筑应有防侧击雷的措施，般是每隔三层设均压环一道般是每隔三层设均压环一道。高度超过高度超过30m时，应将时，应将30m以上部分外墙上的金属门、窗或构件及以上部分外墙上的金属门、窗或构件及建筑内的固定金属物体与防雷装置相连接（竖向金属管路可每建筑内的固定金属物体与防雷装置相连接（竖向金属管路可每3层与层与均压环连接一次）。均压环连接一次）。（5）接地体埋深度不小于接地体埋深度不小于0.6m，接地电阻应符合设计要求的规定，接地电阻应符合设计要求的规定(一般为一般为30,20,10,特殊情况特殊情况4以下以下)。（6）水平安装的人工接地体水平安装的人工接地体,采用圆钢时采用圆钢时,直径应大于直径应大于10mm.采用扁采用扁钢时钢时,截面尺寸应大于截面尺寸应大于100mm2,厚度不小于厚度不小于4mm （7）防直击雷的人工接地装置距人行道或建筑物入口处的距离小于防直击雷的人工接地装置距人行道或建筑物入口处的距离小于3m时，应采取措施降低跨步电压。通常其做法是在水平接地体上敷时，应采取措施降低跨步电压。通常其做法是在水平接地体上敷设设5080mm厚的沥青层，宽度超过接地装置厚的