建筑应用电工5

1、建筑应用电工扬州职业大学电子工程系2014.3贾湛编辑制作主讲：贾湛第五章安全用电与建筑防雷 5.1安全用电 5.3建筑防雷 5.4等电位联接 5.5漏电保护器 5.2接地电阻的测量 本章内容本章学习目的及要求掌握安全用电常识 ；理解保护接地与保护接零 ；了解低压配电系统 ；了解防雷措施和防雷装置；理解等电位联接的作用和注意事项 ；理解漏电保护器的工作原理 ；掌握漏电保护器的安装与选择 。5.1 安全用电5.1.1 触电、急救与防护1) 触电的原因与触电的方式 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

2、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。(2) 安全电压人体不戴任何防护设备时，触及带电体而不受电击或电伤的电压。 感知电流（成年男性1.1mA；女性 0.7mA）人体电流临界值：工频30mA。将引起呼吸困难，自己已不能摆脱电源，所以有生命危险。致命电流50mA。人体电阻：Rm=8001200安全电压：U2436VUIRm3010-3(8001200）2436V严格地讲，安全电压是因人而异的，与触碰带电体时间长短、与带电体接触面积和压力等有关。 直接触电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

3、。 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等电位联接。 跨步电压地面上0.8m的两处的电位差，用Uk表示。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。触电方式（a） 接触电压（b） 跨步电压触电部位两脚触电两手触电右手至右脚左手至右脚通过心脏的电流百分率 0.43.33.76.7 8电伤是电流的热效应、化学效应、机械效应对人体造成的伤害（一般在人体表面会留下伤痕）灼伤电烙印皮肤金属化机械性损伤电光眼主要特征电伤9触电事故方式单相触电两相触电跨步电压触电(1)

4、 脱离电源对低压触电，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挑开电线。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。触电的急救(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。（a）检查瞳孔 （b）检查呼吸（c）检查心跳

5、胸外心脏挤压法（a）急救者跪跨位置 （b）急救者压胸的手掌位置（c）挤压方法示意 （d）突然放松示意(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。3) 常用的安全用电防护措施5.1.2 低压配电系统的接地形式低压系统是指1KV以下交流电源系统。IEC 规定:1 ）第一

6、个字母表示电力（电源）系统对地关系。T 表示是中性点直接接地； I 表示所有带电部分绝缘。 2 ）第二个字母表示用电装置外露可导电部分对地的关系。T 表示设备外壳接地，N 表示负载采用接零保护。3 ）第三个字母表示工作零线与保护线的组合关系。C 表示工作零线与保护线是合一的，如 TN-C ；S 表示工作零线与保护线是严格分开的，如 TN-S系统。其中PE 线称为专用保护线。 TN系统保护接零系统。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。 整个系统的中性点与大地直接相连接，无任何阻抗，配电系统中有一根中性线随三相导线全程平行敷设，并且每隔一段距离重复接地一次，受电

7、设备的外露可导电部分通过保护线与接地点连接。 TN系统主要是靠单相碰壳故障变成单相短路故障（短路电流是 TT 系统的 5.3 倍），实际上就是单相对地短路故障，熔断器的熔丝会熔断，低压断路器的脱扣器会立即动作而跳闸，使故障设备断电，比较安全。 TN 系统节省材料、工时，在我国和其他许多国家广泛得到应用。（1）TN-C系统TN-C系统如图所示，将PE线和N线的功能综合起来，由一根称为PEN线的导体同时承担两者的功能。在用电设备处，PEN线既连接到负荷中性点上，又连接到设备外露的可导电部分。由于它所固有的技术上的种种弊端，现在已很少采用，尤其是在民用配电中已基本上不允许采用TN-C系统。 只适用于

8、三相负载基本平衡的情况 (2)TN-S系统该系统的N线与PE线仅在电源变压器中性点外一点共同接地，而后两线严格分开不再有任何电气连接。系统正常运行时，专用保护线上不有电流，只是工作零线上有不平衡电流。 PE 线对地没有电压，所以电气设备金属外壳接零保护是接在专用的保护线 PE 上，安全可靠。建筑物内设有变压器时通常采用该接地保护系统。经常将TN-S系统称为三相五线制系统在建筑工程工工前的“三通一平”（电通、水通、路通和地平必须采用 TN-S 方式供电系统。工作零线只用作单相照明负载回路。 (3)TN-C-S系统 TN-C-S系统是，TN-C系统和TN-S系统的结合形式，在TN-C-S系统中，从

9、电源出来的那一段采用TN-C系统，因为在这一段中无用电设备，只起电能的传输作用，到用电负荷附近某一点处，将EN线分开形成单独的N线和PE线。从这一点开始,系统相当于TN-S系统。TN-C-S供电系统的特点 （1） TN-C-S 系统可以降低电动机外壳对地的电压，然而又不能完全消除这个电压，这个电压的大小取决于 负载不平衡的情况及 线路的长度。要求负载不平衡电流不能太大，而且在 PE 线上应作重复接地。 （2）PE 线在任何情况下都不能进入漏电保护器，因为线路末端的漏电保护器动作会使前级漏电保护器跳闸造成大范围停电。（3）对 PE 线除了在总箱处必须和 N 线相接以外，其他各分箱处均不得把 N

10、线和 PE 线相联， PE 线上不许安装开关和熔断器。 实际上，在三相负载不平衡、建筑施工工地有专用的电力变压器时，必须采用 TN-S 方式供电系统。TT系统TT也称三相四线制系统TT系统就是电源中性点直接接地、用电设备外露可导电部分也直接接地的系统。通常将电源中性点的接地叫做工作接地，而设备外露可导电部分的接地叫做保护接地。TT系统中，这两个接地必须是相互独立的。设备接地可以是每一设备都有各自独立的接地装置，也可以若干设备共用一个接地装置。TT系统的特点共用接地线与工作零线没有电的联系；正常运行时，工作零线可以有电流，而专用保护线没有电流。由于N线与PE线的接地系统是分开的，因此无论三相负荷

11、是否平衡，在N线带电情况下， PE线都不会带电。在正常情况下可获得安全、可靠的基准接地电位。但当配电系统发生单相接地故障时，因故障电流较小，保护接地灵敏度较低，故障线路不能及时被切断，必须增设其他方式进行保护（如漏电保护、等电位联结等）。由于TT系统单相短路保护的灵敏度比TN系统低，熔断器和断路器拒绝动作的情况时有发生，致使外露可导电部分长时期带有接近110V危险电压。因此接地装置的接地电阻要满足单相接地故障时在规定时间内切断供电的要求，或将接触电压限制在50V以下。TT 方式供电系统在供电距离不是很长时，供电的可靠性高、安全性好。一般用于不允许停电的场所，或者是要求严格地连续供电的地方，例如

12、电力炼钢、大医院的手术室、地下矿井等处。 IT系统就是电源中性点不接地、用电设备外露可导电部分直接接地的系统。该系统电源变压器中性点不接地或经高阻抗接地，在一般情况无中性线引出，因此配电系统中只有线电压，其PE线独立接地。 IT系统中，连接设备外露可导电部分和接地体的导线，就是PE线。IT系统 如果用在供电距离很长时，供电线路对大地的分布电容就不能忽视了。在负载发生短路故障或漏电使设备外壳带电时，漏电电流经大地形成架路，保护设备不一定动作，这是危险的。只有在供电距离不太长时才比较安全。IT系统特点 当配电系统发生单相接地故障时，没有或只有很小的故障电流，无需切断电源，系统照常运行，从而提高了系

13、统的供电可靠性。 但IT系统必须采用等电位联结来保护人身安全，并应装设绝缘监视及接地故障报警装置。 IT系统不适合有大量单相设备用电的场所，因为要配置380V/220V变压器才能产生电压为220V的单相设备供电。由同一台发电机、配电变压器或同一段母线供电的低压电力网，不宜同时采用两种系统接地形式（例如同一低压配电系统中，不宜同时采用TN和TT系统）。 在同一低压配电系统中，当全部采用TN系统确有困难时，也可部分采用TT系统接地形式。但采用TT系统供电部分均应装设能自动断开接地故障的装置（包括漏电电流动作保护装置）或经由隔离变压器供电。TN-STN-CTN-C-STTIT(1) 保护接地 将电气

14、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(为防止电气设备由于金属外壳绝缘损坏有可能带电)，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1KV而中性点不接地的电力网中， 或电压高于1KV的电力网中均须采用保护接地。5.1.3 保护接地与保护接零保护接地适用于中性点不接地的供电系统没有保护接地情况有保护接地情况中性点接地系统采用保护接地的情况 如图。有没有危险？工作接地保护接地设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

15、压，会非常危险。如图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：32、电机、变压器、照明灯具、携带式移动式用电器具的金属外壳和底座、配电屏、箱、柜、盘，控制屏、箱、柜、盘的金属构架、穿电线的金属管，电缆的金属外皮，电缆终端盒、接线盒的金属部分、互感器的铁心及二次线圈的一端、装有避雷器的电线杆、塔。高频设备的屏护保护接地应用范围保护接零将电气设备的金属外壳与中性点直接接地的系统中的零线相连接。 在中性点直接接地的1KV以下供电系统中，应采用接零保护，将电气设备的金属外壳直接接到系统的零线上。发生碰壳时，即形成单相短路，使保护装置可靠动作，断开故障设备的电源，

16、保护人身安全。保护接零没有电流工作接地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。 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。有电流重复接地中性点不接地系统保护接零的危险注意：采用接零保护的低压配电系统中，不允许将一些设备接零，而另外一些设备作保护接地。因为当采取接地的设备发生碰壳时，零线电位将升高，而使所有接零的设备外壳都带上危险的电压。在电源中性点接地时，一相线落地，则发生短路，使熔断器断。但中性点不接地系统，系统仍可照常运行，但这时大地与落地的相

17、线等电位，则接在零线上的用电设备外壳对地的电压等于接地的相线从接地点到电源中性点的电压值，这十分危险。工作接地为保证电气设备在正常和事故情况下可靠地工作而进行的接地，叫工作接地。变压器和发电机的中性点直接接地：能维持相线对地电压不变；变压器和发电机的中性点经消弧圈接地：能在单相接地时消除接地短路点的电弧，避免系统出现过电压；防雷设备的接地：对地泄放雷电流。5.2 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)

18、用电流表电压表测量接地电阻，如图所示。5.2.1 接地电阻测量方法 按图所示接线图接线。 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。 如果“测量标度盘”的读数小于1时，应将“倍率标度”置于较小倍数，然后再重新测量。 当指针完全平衡指在中心线上后，将此时“测量标度盘”的读数乘以倍率标度，即为所测的接地电阻值。 (2)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

19、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5.2.2 降低接地电阻的措施5.3 建筑防雷5.3.1 雷电的基本知识1) 雷电的形成及种类 雷电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。雷云的形成 含水蒸气的上升气流上升时温度逐渐下降形成雨滴、冰雹（称为水成物），这些水成物在地球静电场的作用下被极化（如图），负电荷在上，正电荷在下，由于水成物下降的速度快。而云粒子下降的速度慢，因此带正、负两种电荷的微粒逐渐分离（这叫重力分离作用）最后形成带正电的云粒子在云的上部，而负电的水

20、成物在云的下部，就形成雷云空间电场，空间电场的方向和地面与电离层之间电场方向是一致的，都是上正下负。 上行雷和下行雷负极性 下行雷 90%负极性上行雷 1%正极性下行雷 4%正极性上行雷 5%雷电的产生过程雷电分直击雷、电磁脉冲、球形雷、云闪四种。其中直击雷和球形雷都会对人和建筑造成危害，而电磁脉冲主要影响电子设备，主要是受感应作用所致；云闪由于是在两块云之间或一块云的两边发生，所以对人类危害最小。 雷电球形雷是“火球” 。一般直径为十到几十厘米，也有直径超过一米的。存在的时间从几秒到几分钟，一般为几秒到十几秒居多。 “火球”发生的几率很小，难以防护，不在建筑防雷考虑之内。雷电灾害是最严重的十

21、种自然灾害之一过电压 31,68%(雷击及操作过电压) 盗窃 7,01% 火灾 4,88% 水灾 6,22% 不小心/误操作22,67% 其它 26,76% 风暴 0,78% 1997年对超过8722多件案例损坏原因的分析我国每年因雷击造成的人员伤亡约有3000人至4000人，财产损失在50亿到100亿元人民币。三种雷电危害(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。 (2) 感应雷：带电云层由于静电感应作用，使地面某一范围带上异种电荷。当直击雷发生以后，强大的脉冲电流对周围的导线或金属物产生电磁感应发生高电压以致发生闪击的现象，又叫做“二次雷”

22、。(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。 雷击示意图雷暴引起感应雷击及过电压直击雷或邻近雷击:击在外部防雷系统，如保护框架（工业装置上.）电缆上等。浪涌电流在接地电阻Rst上引起电压降。闭合环路感应产生过电压信息系统电源系统L1L2L3PEN20 kVRst2c1a1b12a2b11a1b远处雷击:击在远处架空输送线缆上雷云之间的放电通过架空线缆引起感应雷电波及过电压。在野外,雷电击中通信线缆2a2b2c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

23、，幅值高达数十至数百千安；放电时间极短，全部时间一部不超过500ms每次主放电不超过0.1ms；设计时一般取波头为2.6us，波头形状为斜角形。做防雷波头陡度高，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) 雷电的特点及其危害T1：波头时间T2：半峰值时间Ip： 峰值电流主要雷电测试波形：8/20us、10/350us（电流波）；10/700us、1.2/50us（电压波）等。雷电参数简介雷电流波形 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

24、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。 (2) 雷电的危害(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。少雷区不超过15d的地区多雷区超过40d的地区称为。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

25、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3) 年平均雷暴日数和年预计雷击次数N=0.024KTd1.3Ae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。 4) 雷击的选择性 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

26、脊和屋檐一般不再受雷击。 雷击屋面的几率很小。 建筑物的雷击部位 不同屋顶坡度（0、15、30、45）建筑物的雷击部位:5.3.2 建筑物的防雷将需要保护的空间划分为不同的防雷区，以规定各部分空间不同的电磁环境，同时指明各区交界处的等电位联结点的位置。LPZ0A：本区内各物体可能遭受直接雷击,电磁场没有衰减；LPZ0B：本区内各物体不可能遭受直接雷击,电磁场没有衰减；LPZ1：本区内各物体不可能遭受直接雷击，电磁场可能衰减；LPZ2：后续防雷区，电磁场有进一步的减小。 一个被保护的区域，从电磁兼容的观点来看，由外到内可分为几级保护区，最外层是0级，是直接雷击区域，危险性最高；越往里，则危险程度

27、越低。防雷区的概念按民用建筑电气设计规范（JGJ/T1692)规定，可划分为如下三级： (1) (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；炸药库、大型油气站、大型油库、炼油厂等。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。(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；

28、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。 5.3.2.1 建筑物的防雷分级5.3.2.2 防雷措施 现代防雷技术的理论基础在于：闪电是电流源，防雷就是要提供一条雷电流对地泄放的合理的阻抗路径，而不能让其随机性选

29、择放电通道，简言之防雷就是控制雷电能量的泄放与转换。避雷器的作用是将雷电流引入大地，保护建筑物。现代防雷保护的三道防线： 外部保护-将绝大部分雷电流直接引入地下泄散；内部保护-阻塞沿电源线或数据线、信号线引入的侵入波危害设备； 过电压保护-限制被保护设备上雷电过电压幅值。 这三道防线相互配合，各尽其职，缺一不可。 雷电保护系统建筑物外部雷电保护建筑物内部雷电保护接闪器引下线地网外部屏蔽内部屏蔽防雷器等电位连接注意：防雷装置不能阻止雷闪的形成，防雷器件不能完全抑制所有过电压和过电流防雷系统(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

30、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。(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。 5.3.2.3 防雷装置建筑物的防雷装置一般由接闪器、引下线、接地体三个基本部分组成。接闪器又称受雷

31、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、避雷线四类。金属屋面也可作为接闪器。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。 1.接闪器零电晕及低电晕接闪体中电晕接闪体高电晕接闪体接闪器防雷原理：静态: 电感线圈提供外壳与地的通道,使电晕电荷流入大地, 减小电晕延缓发射向上闪流的影响.动态: 当雷电场向下移动时, 由于频率很高,电感线圈相当于开路. 在针尖与外壳(3mm间隙) 之间的电场强度逐渐增强,当达到 3MV/米时,空气被击穿,雪崩开始. 由于接闪体的增强电强能力是1:15, 此时的空间电场便恰好是 200kV/米

32、, 向上闪流便持续向上发展.避雷针接闪器的保护范围由新颁国家标准GB5005794则规定采用IEC推荐的“滚球法”来确定。滚球法选择一个半径为hr的球体，沿需要防护直击雷的部分滚动；如果球体只触及接闪器和地面，而不触及需要保护的部位时，则该部位就在这个接闪器的保护范围之内。(1) 当避雷针高度hhr时 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，作弧线交平行线于A、B两点。 滚球法 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。由此弧线起到地面上的整个锥形空间就是避雷针的保护范围。 避雷针在被保护物高度hx的xx平面上的保护半径rx按下式计算：(

33、2) 当避雷针高度hhr 时，在避雷针上取高度为hr的一点代替避雷针的针尖作为圆心。其余的作法如同上述hhr时。 防直击雷示意图避雷针保护范围【例5.1】某厂一座30m高的水塔旁边，建有一水泵房（属三类防雷建筑物），尺寸如图。水塔上面装有2m高的避雷针。试问此避雷针能否保护这一水泵房？现水泵房在hx=8m高度上，最远一角距离避雷针的水平距离为可见能保护这一水泵房。 而h=30m+2m=32m，hx=8m，因此得保护半径建筑物防雷类别第一类第二类第三类滚球半径hr（m）304560避雷网格尺寸（不大于）（m）55或641010或1282020或2416查表知滚球半径为hr=60m【解】避雷带是一

34、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的条形长带。 2) 避雷带 避雷网是纵横交错的避雷带叠加在一起，形成多个网孔，它既是接闪器，又是防感应雷的装置，因此是接近全部保护的方法，一般用于重要的建筑物。 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。3) 避雷网在平面屋顶设避雷带引下线接地4）避雷线也叫架空地线，它是悬挂在高空的接地导线，其作用和避雷针一样，也是防雷保护的主要措施之一。避雷线一般采用截面积为3570的镀锌钢绞线，需要用支持物将它悬

35、挂起来，并顺着每一根支柱引下接地线，与接地装置相连。 避雷线是送电线路防雷保护最基本的措施之一，它可以防止雷电直击于导线。避雷线还可以用来保护面积较大的发电厂和变电所内的屋外配电装置，以及保护建筑物和储存可燃物或有爆炸性危险品的仓库等。双根避雷线保护范围图单根避雷针保护范围 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。现在常用同轴电缆。同轴电缆下引线的优点：1.雷电流不通过被保护对象, 建筑物层间没有电位差.没有侧向跳火.电磁感应影响小.2.安装方便、灵活.可选用最安全可靠的路线敷设.如通风井、外墙与玻璃

36、幕墙之间等. (IEC建筑防雷草案要求电子设备在LPZ1区时,需距墙保持建筑物钢筋柱一个网格的距离.一般措施难以满足.)3.可安装雷击计数器.便于检查系统性能及安排维修.2.引下线(引流器）钢筋下导体R = 0L = 0E = IR + L*di/dt当 I = 30kA 时每米钢筋的电压降为: E = 48000V/m 所以,易产生侧向跳火LLLI同轴电缆下引线的优点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，垂直接地体之间的距离一般为5m。连接引下线和接地极的导

37、体称为接地线。建筑物的接地系统 4.避雷器如何限制雷电电流和浪涌过电压火花间隙高性能的火花间隙有极高的放电容量，这就是它们被用于第一级防雷器（雷电保护器）的原因。压敏电阻压敏电阻多被用于第二级防雷器（浪涌保护器）和第三级防雷器（精细保护）。压敏电阻通过雷电流的能力是有限的。二极管双向二极管或称为限压二极管，仅被用在精细保护中，有很快的响应特性，但放电容量很有限。1）阀型避雷器 阀型避雷器是电力系统中的主要防雷保护设备之一。它主要由火花间隙和阀电阻片组成，装在密封的瓷套管内。 当电力系统中没有过电压时，阀片的电阻很大，避雷器的火花间隙具有足够的对地绝缘强度，阻止线路工频电流流过。但当电力系统中出

38、现危险的过电压时，阀片电阻变得很小，火花间隙很快被击穿，使雷电流畅通地向大地排放。过电压一旦消失，线路便会恢复工频电压，阀片呈现很大的电阻，使火花间隙绝缘恢复而切断工频电流，从而保证线路恢复正常运行。2）管型避雷器管型避雷器由产气管、内部间隙和外部间隙组成。 当线路上遭到雷击或发生感应雷时，大气过电压使管型避雷器的外部间隙和内部间隙击穿，强大的雷电流通过接地装置入地。但是，随之而来的是供电系统的工频电流，其值也很大。雷电流和工频电流在管子内部间隙发生的强烈电弧，使管内壁的材料燃烧，产生大量灭弧气体。由于管子容积很小，这些气体的压力很大，因而从管口喷出，强烈灭弧，在电流经过零值时，电弧熄灭。这时

39、外部间隙的空气恢复了绝缘，使管型避雷器与系统隔绝，系统恢复正常。3）保护间隙保护间隙由两个电极（即主间隙和辅助间隙）组成，电极是由不燃性材料（例如石墨）构成。如果火花间隙点火，空气被击穿，两电极之间的电压由击穿电压迅速下降，直到阳极-阴极之间维持很小的电压。电极绝缘垫片G电涌保护器(Surge protection Device) 也称为“避雷器”或“过电压保护器” 。4）浪涌保护器 SPDSPD并联于线路（L/N）与大地之间，在正常工作情况下，MOV处于高阻状态，不影响线路正常工作，故障显示窗口呈无色。有故障时， MOV导通电涌入地，同时窗口呈红色。压敏电阻技术中间相电极环氧树脂烧结的氧化锌

40、颗粒，添加了其它的金属氧化物氧化锌颗粒微变阻器= 10 m 镀锡铜质电极t/(ns)输出脉冲U(V)输入脉冲Ut/(ns)(V)电阻内部存在大量串联和并联的微变阻器。压敏电阻是阻值随着电压的改变而改变的电阻，具有很高的U/I非线性特性。接收天线SPD电源防雷通信信号防雷Receiver网络数据防雷SPDSPDSPD通信信号防雷FIREWALLFIREWALLSwitch/HubServerMODEM/DTU/MUXPABX数据网络线路电源供电回路通信线路综合接地网SPD 避雷器即电涌保护器(Surge protection Device)感应雷击及过电压预防230/400 V,50 Hz避器器

41、配电箱屏蔽室里的钢筋接地系统金属结构作为建筑物屏蔽建筑物用钢筋网屏蔽建筑物屋顶的外部接闪装置接闪装置到钢筋的接点钢筋墙作为建筑的屏蔽和引下线数据线避雷器 等电位连接EBBLPZ 1LPZ 2通信和数据的电源过压保护LPZ 0LPZ 0 到 LPZ 1 到 LPZ 2的界面地下的钢筋用作建筑物屏蔽和接地系统基础接地装置通信线避雷器雷电防护系统对建筑物的要求，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。5.3.2.4 建筑防雷平面图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

42、阻的要求等。如半导体少长针消雷装置（SLE）的特点在于将“引雷”变为“消雷”。SLE是Semiconductor Lightning Eliminator的缩写。SLE是武汉水利电力学院防雷接地科研组研制的。它大大优于国外目前采用的由成千上万根短针组成“多短针消雷器” 。优点：1.全能消雷，能百分之百消灭由地表向上发展的雷电；2. 中和电流，在天顶有强雷云时，可发出长达12米左右的电晕火花，中和电流达毫安级，可消灭75%的雷；3.减弱电流，能使剩余25%的雷击的主放电电流大为减弱，曾分别使原为90千安的电流减少到137千安，使原为97千安的雷电流减少至30安，即减弱了85997% 5.3.3

43、半导体少长针消雷装置SLE由半导体针组、接地引下线组成。塔头只用19根5米长的半导体针装就 ，针的顶部有4根金属分叉尖端。接闪器限流部基座SLE防雷装置的安装：(1) 为保证足够的电晕中和电流，消雷针组的安装高度不应小于35m，被保护对象应处于消雷针基础水平面1.5m以下。(2) 为保证消雷装置的安全可靠，引下线应不少于两根，且间距不应大于12m。(3) 航空障碍灯如必须装在消雷装置的铁塔上，应装在消雷针组的下部，其电源线必须穿过铁管，铁管在地中埋设长度应大于15m，铁管应为完整的电气通路，每隔10m与铁塔焊接一次。(4) 利用原有的避雷装置改造为半导体消雷装置 5.3.4 电涌保护器的运用防

44、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。 TT系统电涌保护main terminalPEPERCDL1Nmain terminalPEPERCDL1L2L3N配电盘被保护设备 电涌保护器接地装置被保护设备接地装置电涌保护器三相接线单相接线TNS系统电涌保护配电盘被保护设备电涌保护器接地装置(loop at trench bottom)被保护设备接地装置电涌保护器主接地极PEPEL1NPEmain terminalPEPEL1L2L3NPE单相接线三相接线TN-S系

45、统SPD安装示意图 TNC系统电涌保护L1L2L3PENPEN配电盘被保护设备电涌保护器main terminal 接地装置(loop at trench bottom)三相TN-C-S系统SPD安装示意图 IT系统电涌保护main terminalPEPEL1NCPI主接地端子PEPEL1L2L3NCPI配电盘被保护设备电涌保护器接地装置(接地网)被保护设备接地装置(loop at trench bottom)电涌保护器单相接线三相接线耐冲击电压类别及电源SPD设计位置图例空气断路器； 隔离开关； 熔断器； 电涌保护器； 等电位连接端子。6KV总配电柜耐冲击过电压类别耐冲击电压额定值SPD

46、设 计 位 置1.5KV信息设备 2.5KV信息机房配电柜4KV分配电柜L3L2L1NPEL1NPE电源防雷示意图信号防雷示意图5.4 等电位联接5.4.1 等电位联接的作用建筑物的低压电气装置应采用等电位连结，以降低建筑物内间接接触电压和不同金属物体间的电位差；避免自建筑物外经电气线路和金属管道引入的故障电压的危害；减少保护电器动作不可靠带来的威胁和有利于避免外界电磁场引起的干扰，改善装置的电磁兼容性。等电位联接可分为总等电位联接和辅助(或局部)等电位联接。在一个装置或部分装置内，当仅做总等电位联接不能满足间接接触保护的条件时，还应采取辅助等电位联接。 总等电位联接将建筑物内的下列导电部分汇

47、集到进线配电箱近旁的接地母排上而互相联接：进线配电箱的保护线（PE）干线；自电气装置接地极引来的接地干线；建筑物内水管、煤气管、采暖和空调管道等金属管道；条件许可的建筑物金属构件等导电体。 辅助等电位联接将上述导电部分在局部范围内再作一次联接，或将人体可同时触及的有可能出现危险电位差的不同导电部分互相直接联接。辅助等电位联接必须包括固定式设备的所有能同时触及的外露可导电部分和装置外可导电部分。根据有关规范(如低压配电设计规范GB50054-95)的规定，采用接地故障保护时，应在建筑物内作总等电位联接。需要联接的部分如前所述，所需联接的各导电体应尽量在进入建筑物处接向总等电位联接端子。总等电位联

48、接示意图 卫生间局部等电位联接示意图进出线缆端口的防雷等电位连接Z阴极保护输送管基础接地极等电位汇流排EBB水管燃气管电源外部防雷系统通信线路保护器保护器保护器绝缘火花放电隙绝缘火花放电隙在施工完毕后应进行测试，对个别导电不良处需做跨接处理。 水管的联接应与其主管部门协调 。煤气管的联接也应与其主管部门协调。为了提高电气安全水平，避免或减少人体遭受电击的危险，应根据具体情况将各种安全保护措施结合使用。建筑的低压配电系统宜采用TNS制的接地形式，为了提高过电流保护装置的接地故障保护的灵敏度，降低PE线上的接触电压，应尽量降低故障回路的阻抗。 5.4.2 等电位联接时的注意事项为了尽量降低故障回路

49、的阻抗，应尽量将PE(PEN)线与相线靠近并同路敷设。 接地母排或总接地端子作为一建筑物电气装置内的参考电位点，通过它将电气装置的外露导电部分与接地体相连接，也通过它将电气装置内的诸总等电位联接线互相连通。 对于地下等电位联接，一般要求地面上任意一点距接地体不超过10m，即要求地面下有20m20m的金属网格。 等电位联结的安装要求1）金属管道连接处一般不需要加接跨接线，给水系统水表需加接跨接线。2）装有金属外壳的排风机、空调器的金属门、窗框或靠近电源插座的金属门、窗框等金属体需做等电位联结。3）为避免用燃气管道作接地极，燃气管入户后应插入一绝缘段以与户外埋地的燃气管隔离，在此绝缘段两端跨接火花

50、放电间隙。4）一般场所离人站立处不超过10的距离内如有地下金属管道或结构即可认为满足地面等电位的要求，否则应在地下加埋等电位带。5）等电位联结内各连接导体间的连接可采用焊接或压接。在腐蚀性场所应采取防腐措施，如热镀锌或加大导线截面积等。6）等电位联结端子板应采取螺栓连接，以便拆卸进行定期检测。7）等电位联结线及端子板宜采用铜质材料，但与基础钢筋相连的等电位线宜采用钢材，以与基础钢筋的电位基本一致，避免引起电化学腐蚀。8）等电位联结在地下暗敷时，其导体之间的连接禁止采用螺栓压接。9）等电位联结用的螺栓、垫圈、螺母等应进行热镀锌处理。10）等电位联结线应用黄、绿相间的色标，在等电位联结端子板上应刷

51、黄色底漆并标以黑色记号，其符号为“”。5.5.1 安装漏电保护器的目的与要求为了保证施工人员的安全，建设部JGJ4688施工现场临时用电安全技术规范规定：施工现场所有用电设备，除做保护接零外，必须在设备负荷线的首端设置漏电保护装置。施工现场在采用保护接地或保护接零的同时，必须设立两级漏电保护装置。开关箱内也必须装设漏电保护器。国际电工委员会颁布剩余电流动作装置的一般要求（IEC7551983）中规定：带有插座的家庭应安装动作电流小于30mA的漏电开关。 5.5 漏电保护器如果流过人体的电流瞬间大于50mA，人体就会发生伤亡事故，我们把这个电流叫做致命电流。漏电保护器的功能有两个：(1) 当发生

52、人体触电时，十几毫安的触电电流就能使漏电保护器动作，直接或间接地切断电源，从而保证人身安全。(2) 当设备发生漏电，保护接地或保护接零不能切断电源时，十几毫安的漏电电流也能使漏电保护器切断电源。 5.5.2 漏电保护器的功能(1) 漏电保护器的分类漏电保护器按其动作原理分为电压动作型和电流动作型两大类。电流动作型的漏电保护器又分为电磁式、电子式和中性点接地式三种。漏电保护器按其工作性质又分为漏电断路器和漏电继电器。漏电保护器按其漏电动作值又分为高灵敏度型、中灵敏度型和低灵敏度型三种。漏电保护器按其动作速度又分为高速型、延时型和反时限型三种。漏电保护器按其极数和电流回路数分为：单极两线漏电保护器

53、、两极漏电保护器、两极三线漏电、三极漏电保护器、三极四线漏电、四极漏电保护器。 (2) 电磁式漏电保护器的工作原理电磁式漏电保护装置由放大器、零序互感器和脱扣装置组成。它具有检测和判断漏电的能力，并在脱扣器的作用下，动作跳闸，切断电路。5.5.3 漏电保护器的分类与工作原理漏电保护开关动作原理图 A放大器；QF断路器；YR脱扣器；TAN零序互感器 (1) 额定电压：漏电保护器的工作电压，即被保护设备的额定电压，有220V、380V两种。(2) 额定电流：漏电保护器长期通过的并能正常接通或分断的电流。漏电开关工作电流的等级有（IEC标准）：6、10、16、20、32、40、50、63、100、2

54、00、400A等。(3) 脱扣器的额定电流：脱扣器接通或分断的电流，该电流可以在一定范围内进行调整，最大值等于脱扣器的额定电流。(4) 额定漏电动作电流：能使漏电保护器动作的最小漏电电流。数值在10500mA之间，可根据具体情况进行选择，数值越小越灵敏。(5) 动作时间：从发生漏电到漏电保护器动作所用的时间，小于0.2s。(6) 额定漏电不动作电流：使漏电保护器不动作的最大漏电电流，叫做漏电保护器的额定漏电不动作电流。 (7) 额定接通分断能力：漏电保护器在规定的使用性能条件下所能分断的漏电电流值和短路电流值。 5.5.4 漏电保护器的技术指标与型号1) 漏电保护器的安装(1) 必须安装漏电断

55、路器的设备和场所 属于第类的移动式电气设备及手持电动工具； 安装在潮湿、强腐蚀性等环境恶劣场所的电气设备； 建筑施工工地的电气施工机械设备； 暂设临时用电的电气设备； 宾馆、饭店及招待所的客房内的插座回路； 机关、学校、企业、住宅等建筑物内的插座回路； 游泳池、喷水池、浴池的水中照明设备； 安装在水中的供电线路和设备； 医院中直接接触人体的电气医用设备； 其它需要安装漏电保护器的场所。5.5.5 漏电保护器的安装与选择(2) 报警式漏电保护器的应用 公共场所的通道照明、应急照明； 消防用电梯及确保公共场所安全的设备； 用于消防设备的电源，如火灾报警装置、消防水泵、消防通道照明等； 用于防盗报警

56、的电源； 其它不允许停电的特殊设备和场所。(3) 不需要装设漏电保护器的设备 使用安全电压供电的电器设备； 一般环境条件下使用的具有双重绝缘或加强绝缘的电气设备； 使用隔离变压器供电的电气设备； 在采用了不接地的局部等电位联接安全措施的场所中使用的电气设备； 在没有间接触电危险的场所中使用的电气设备。 (1) 根据电气设备的供电方式来选择漏电保护器 单相220V电源供电的电气设备应选用单极两线式或两极两线式漏电保护器； 三相三线式380V电源供电的电气设备应选用三极式漏电保护器； 三相四线式380V电源供电的电气设备，或单相设备与三相设备共用的电路，应选用三极四线式或四极式漏电保护器。(2) 根据电气线路的正常泄漏电流，选择漏电保护器的额定漏电动作电流从安全角度出发，漏电保护器的额定漏电动作电流选择得越小越好；但从供电的可靠性出发，不能过小，应受到被保护线路和设备正常泄漏电流值的制约。 2) 漏电保护器的选择 手持式电动工具、移动电器、家用电器插座回路的设备应优先选用额定漏电动作电流不大于30mA快速动作的漏电保护器。