建筑防雷及接地系统.ppt
第7章 建筑防雷及 接地系统,2006.9,7.1过电压7.1.1 过电压的形式,过电压,雷电过电压,1.内部过电压 幅值与电网的额定电压成正比，一般不会超过系统正常运行时相对地（单相）额定电压的34倍，因此对电气设备或线路的绝缘威胁不是很大 2.雷电过电压 它是大气中带电云块之间或带电云层与地面之间所发生的一种强烈的自然放电现象。有线状、片状和球状等形式 3.雷云放电过程,雷电的危害 雷电的 机械效应 雷电的热效应 雷电的电磁效应 雷电的闪络放电4.雷电流特性 雷云放电具有很高的电压幅值和强大的电流幅值。,5.雷电过电压的基本形式(1)直击雷过电压(2)感应雷过电压(3)入侵波过电压6.雷电的危害(1)雷电的热效应(2)雷电的电磁效应(3)雷电的机械效应(4)雷电的闪络放电,7.2建筑物的防雷等级分类7.2.1雷电活动规律,7.2建筑物的防雷等级分类7.2.1雷电活动规律1.雷暴日 多雷区：雷暴日大于40的为多雷区。少雷区：雷暴日小于15的为少雷区。2.雷击次数 N=kNgAe 3.雷击大地的年平均密度应按下式确定：4建筑物等效面积Ae，应为其实际平面积向外扩大后的面当建筑物的高H小于100m时,2.容易遭受雷击的建筑物及相关因素:(1)建筑群中的高耸建筑物及尖顶建筑物、构筑物，如水塔、宝塔、烟囱及发射台天线等。(2)空旷地区孤立物，如野外孤立建筑、输电线杆、塔及高大树木等。(3)建筑物的突出部位，如屋脊、屋角、女儿墙、屋顶蓄水箱烟囱及天线等。(4)屋顶为金属结构的建筑物，地下埋设的金属管道，内部有大量金属设备的厂房或排放带电尘埃的工厂等。(5)特别潮湿的建筑物和地下水位较高的地方。,(6)金属矿藏地区，由于地下金属矿的存在，容易引起雷电感应，从而造成雷击。7.2.2建筑物的防雷等级依据：建筑物应根据其重要性、使用性质、发生雷电事故的可能性和后果，按防雷要求分为三类。1.第一类防雷建筑物：2.第二类防雷建筑物：3.第三类防雷建筑物：7.3建筑物的防雷措施7.3.1防雷原理建筑物的防雷措施,7.3.3建筑物防雷装置接闪器、引下线和接地装置 1.接闪器1)避雷针 宜采用圆钢或焊接钢管，其直径不应小于：1m以下：圆钢为12mm，钢管为20mm。12m：圆钢为16mm，钢管为 25mm。2)避雷带或避雷网 圆钢直径不应小于8mm。扁钢截面不应小于48mm，厚度不应小于4mm。,3)避雷环 扁钢截面不应小于100mm，厚度不应小于4mm。圆钢直径不应小于12mm4)金属屋面 除一类防雷建筑物外，金属屋面的建筑物宜利用其屋面作为接闪器。2.引下线（不少于2根）种类：人工、利用建筑物柱内主筋（16）人工：圆钢直径不应小于8mm。,扁钢截面不应小于48mm，厚度不应小于4mm。敷设方式：明敷设、暗敷设（增大一级）测试：距地不大于2M处设断接卡子或测试点3.接地装置（1）人工接地体垂直接地体宜采用圆钢、钢管或角钢，最常用为钢管长2.5，直径50mm。水平接地体宜采用扁钢、圆钢。圆钢直径不应小于10mm。扁钢截面不应小于100m2，厚度不应小于4mm。角钢厚度不应小于4mm。钢管厚度不应小于3.5mm。,2.自然接地体 兼作接地体用的直接与大地接触的各种金属构件、管道和建筑物的钢筋混凝土基础等。对于变配电所，只能利用它本身的建筑钢筋混凝土基础作为自然接地体。在高层建筑中，推荐利用柱子、基础内的钢筋作为引下线和接地装置。主要优点：(1)接地电阻低。(2)电位分布均匀，均压效果好。(3)施工方便可省去大量土方挖掘工程量。,(4)节约钢材。(5)维护工程量少。人工接地体按接地装置尺寸，垂直接地体的长度一般为2.5m，其顶距地面0.60.7m,相距5m。水平及垂直接地体应离建筑物外墙、出入 口、人行道不小于3m,否则：1）水平接地体局部深埋不应小于1m;2）水平接地体局部应包绝缘物，可采用 5080mm厚的沥青层;,3）采用沥青碎石地面或在接地体上面敷设 5080mm厚的沥青层，其宽度应超过接 地体2m。,7.3.4 建筑物的防雷措施1.建筑物的防雷要求：1.1一类防雷建筑物 防直击雷、防雷电感应和防雷电波侵入、侧击雷。1.2二类防雷建筑物 直击雷、防雷电波侵入、有爆炸危险场所 应有防雷电感的措施、侧击雷。1.3三类防雷建筑物 防直击雷和防雷电波侵入的措施、侧击雷。,2.具体防雷措施(1)防直接雷 接闪器：避雷针、避雷带和避雷网。接闪器引来雷电流，通过引下线和接地体安全地引导入地，使接闪器下面一定范围内的建筑物免遭直接雷击一类防雷建筑物加装水平均压环（间距12m),(2)防感应雷 建筑物内的设备、管道、构架、电缆金属外皮、钢屋架、钢窗等较大金属物和突出屋面的放散管、风管等金属物，均应接到防雷电感应的接地装置上平行敷设的管道、构架和电缆金属外皮等长金属物跨接（100mm;30m）。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。,(3)防高电位侵入 在整个雷害事故中占5070。配电线路全部采用地下电缆;进户线采用50100m长的一段电缆;在架空线进户之处，加装避雷器或放电保护间隙。,(4)防侧击雷 外墙上的栏杆、门窗等较大的金属物与防雷装置连接;竖直敷设的金属管道及金属物的顶端和底端与防雷装置连接,建筑物防雷等级,避雷带网格间距不大于,引下线间距距不大于,防侧击雷的高度,接地电阻小于,一类 二类 三类,55米或 64米 12米 10 30米 6m,1010米或 128米 18米 10 45米 6,2020米或 2218米 25米 30 60米,7.3.5 避雷针的保护范围及计算 1.单支避雷针的保护范围,避雷针在h高度的xx平面上和在地面上的保护半径,【例7-1】某厂一座30m高的水塔旁边，建有一水泵房（属第三类防雷建筑物），尺寸如图（7-8）所示。水塔上装有一支高2m的避雷针，试问此针能否保证这一水泵房。解：查表72，得滚球半径hr=60m，而 h=30m+2m=32m，hx=6m，因此得 m现水泵在hx=6m高度上最远一角距离避雷针的水平距离为 m hx水塔上的避雷针完全能保护这一水泵房。,7.4 低压配电系统接地方式接 地:用金属把电气设备的某一部分与 地做良好的连接接地体:埋入地中并直接与大地接触的金 属导体接地线:连接设备接地部位与接地体的金 属导线 7.4.1 接地概述1.接地电阻和接地电流接地电阻：是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，而不是接地体的表面电阻。,2.对地电压、接触电压和跨步电压对地电压：电气设备从接地外壳及接地体 到20m以外的零电位之间的电 位差。接触电压：人站在发生接地故障的电气设 备旁边，手触及设备的外露可 导电部分，则人所接触的两点（如手和脚）之间所呈现的电 位差。,跨步电压：人在接地故障点周围行走，两 脚之间所呈现的电位差。,7.4.2 接地的类型和作用,一、接地的分类,工作接地：为保证电力系统和电气设备在正常和事故情况下可靠地运行，人为地将电力系统的中性点（如发电机和变压器的中性点）及电气设备的某一部分（如避雷针和避雷线的接地引下线）直接或经消弧线圈、电阻、击穿熔断器等与地作金属连接。三种运行方式：电源中性点不接地电源中性点经消弧线圈接地电源中性点直接接地,7.4.4 保护接地定义保护接地:电气设备的金属外壳可能因绝缘损坏而带电，为防止这种电压危及人身安全而人为地将电气设备的金属外壳与大地作金属联接。保护接地的型式：保护接地、保护接零,(1)、TT系统（我国过去称作保护接地系统）(2)、TN系统（我国过去称作保护接零系统）(3)、IT系统（仅负荷则接地）,1、保护接地的类型和命名方式,第一个字母表示电源侧中性点接地状态，即：T表示直接接地；I表示不接地(或高电阻接地)。第二个字母表示负载侧接地状态，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接地直接作电气连接。,2、TN系统的三种型式,1、TN-S系统（三相五线制）,2、TN-C系统（三相四线制）,3、TN-C-S系统（局部三相五线制）,民用建筑禁止采用TN-C系统,3.TT系统,4.IT系统,5.重复接地 在TN系统中为确保公共PE或PEN线安全可靠，除电源中性点进行工作接地外，还必需在PE或PEN线的下列地方进行必要的重复接地。电流或架空线在引入建筑物或车间处。在架空线的干线和分支线的终端及沿线每一公里处。7.5 接地装置与接地电阻7.5.1 接地装置的设置7.5.2 接地装置接地电阻,1.电阻的概念及影响接地电阻的因素2.工程实际的做法：7.5.3 接地电阻的测量1.电流表电压表测量法,2.接地电阻测量仪测量法,7.6 等电位联结7.6.1等电位联结概念 将建筑物电气装置内外露可导电部分、电气装置外可导电部分、人工或自然接地体用导体连接起来以达到减少电位差。7.6.2等电位联结的组成及分类1.总等电位联结（MEB）作用于全建筑物，在每一电源进线处，利用联结干线将保护线、接地线的总接线端子与建筑物内电气装置外的可导电部分,（如：进出建筑物的金属管道、建筑物的金属结构构件等）连接成一体。2.局部等电位联结（LEB）指在局部范围内设置的等电位联结，一般在TN系统中，当配电线路阻抗过大、保护动作时间超过规定允许值时或为满足防电击的特殊要求时，需作局部等电位联结。,3.辅助等电位联结（SEB）指在伸臂范围内的某些外露可导电部分与装置外可导电部分之间所作的等电位联结。,
