建筑供电与安全用电.ppt

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1、5.1 电力系统概述,5.1.1 电力系统基本概念下图是发电厂到用户的送电过程,1.电力系统的概念,通过各级电压的电力线路，将发电厂、变电所和电力用户连接起来的一个发电、输电、变电、配电和用电的整体。,2 电网（电力网）的概念,电力系统中各级电压的电力线路及其联系的变电所。主要作用是变换电压、传送电能，负责将发电厂生产的电能经过输电线路，送到用户。电网往往以电压等级来区分，如35kV电网。,3 电力用户（用电设备）消耗电能的场所，将电能通过用电设备转换为满足用户需求的其他形式的能量。例如：电动机将电能转换为机械能、电热设备将电能转换为热能、照明设备将电能转换为光能等。,电力用户根据供电电压分为

2、：高压用户 10kV以上 低压用户 380/220V,5.1.2 发电厂基本知识,是生产电能的场所，是将自然界蕴藏的各种天然能源转换为电能的工厂。根据其所采用的一次能源不同进行分类。,1 水利发电厂（水电站）,三峡枢纽工程,三峡工程设计安装26台70万千瓦发电机组。机组全部投产后年平均发电847亿千瓦时。,2 火力发电厂,3 核能发电厂,秦山核电站全景,秦山核电站是中国自己设计、建设、调试和运营的第一座核电站，1991年12月15日首次并网发电。总装机容量为300万千瓦。,秦山核电站汽轮机厂房,中国第一个大型风电厂，也是亚洲最大的风力发电站。目前安装有300多台风车，年发电量为3000多万瓦。

3、新疆是中国风力资源最丰富的地区之一，每年风蕴藏量为9127亿千瓦，仅次于内蒙古。新疆正在利用风力资源发电，风力发电将成为新疆未来重要的替代能源。,4 风力发电厂,新疆达板城风电厂,5 其它类型发电厂,大型太阳能光伏并网发电站,地热发电厂,日本松川地热发电站是1966年启动的日本第一座地热发电站，是世界上第四座地热发电站。,潮汐能发电厂,当潮水流进或流出大坝时，都通过水轮机而发电。建造潮汐电站的费用昂贵，全世界很少。,5.1.3 电压等级 p135,1 100V以下：12V、24V、36V。2 100V1000V：127V、220V、380V。3 1000V以上：3kV、6kV、10kV、35k

4、V、110kV、220kV、330kV、500kV。,5.2 电力负荷,1 电力负荷的概念 负荷：又称负载，指发电机或变电所供给用户的电力，其衡量标准是电气设备中的功率或电流。,满负荷满负荷又叫满载，指负荷恰好达到电气设备铭牌所规定的数值。最大负荷最大负荷有时又称尖峰负荷，指系统或设备在一段时间内用电最大负荷值。最小负荷又称低谷负荷，指系统或设备在一段时间内用电最小负荷值。,5.2.2 负荷分级 p136 电力负荷应根据供电可靠性及中断供电在政治、经济上所造成的损失或影响的程度，分为一级负荷、二级负荷、三级负荷。1一级负荷 属下列情况者均为一级负荷：（1）中断供电将造成人身伤亡者。（2）中断供

5、电将造成重大政治影响者。（3）中断供电将造成重大经济损失者。（4）中断供电将造成公共场所秩序严重混乱者。,（1）应由两个独立电源供电，当一个电源发生故障时，另一个电源应不致同时受到损坏。（2）一级负荷中的特别重要负荷，除上述两个电源外，还必须增设应急电源。为保证特别重要负荷的供电，严禁将其他负荷接入应急供电系统。（3）常用的应急电源有下列几种：1）独立于正常电源的发电机组。2）供电网络中有效地独立于正常电源的专门馈电线路。3）蓄电池。,一级负荷的供电要求,2二级负荷 属下列情况者均为二级负荷：（1）中断供电将造成较大政治影响者。（2）中断供电将造成较大经济损失者。（3）中断供电将造成公共场所秩

6、序混乱者。,二级负荷的供电要求 应做到当发生电力变压器故障或线路常见故障时不致中断供电（或中断后能迅速恢复）。对二级负荷应采用两个电源供电，或用两回路送到适宜的配电点。,三级负荷的供电要求 对供电无特殊要求。,3三级负荷 不属于一级和二级的电力负荷。,5.3 10kV变电所,变电所担负着从电力网受电、经过变压、然后分配电能的任务。变电所是供电系统枢纽，占有特殊重要的地位。变电所的类型很多，工业与民用建筑设施的变电所大都采用10kV进线，将10kV高压降为400230V的低压，供用户使用。,1.变配电所的结构,10kV变电所按其变压器及高低压开关设备安装位置，可分为：露天变电所和室内变电所两种,

7、室内型变电所平面布置图,室外性杆上式或高台式变电所,此类变电所的变压器一般位于室外的电线杆塔上，或在专门的变压器台墩上，一般用于负荷分散的小城市居民区和工厂生活区以及小型工厂和矿山等。变压器容量较小，一般在315kVA及以下。,组合式成套变电所,组合式变电站，具有结构紧凑、成套性强、运行安全可靠、维护方便、造型美观、移动方便、占地面积小等特点。,2 变配电系统常用电气设备,变配电所(室)是由高压配电室、变压器室和低压配电室3部分组成，我国建筑中常引用的高压电多在610KV，只有少数特大型民用建筑，才采用35kV供电，当采用610KV电压供电的建筑设置的变配电所(室)被称为610KV变配电所(室

8、)。,常用的高压一次设备,高压熔断器高压隔离开关高压负荷开关高压断路器高压开关柜,真空断路器（ZN27-12）,高压少油断路器(SN10-10系列)2900元/台,多油断路器（DW10-10）,高压隔离开关,用来隔离电源，将需要检修的设备与电源可靠断开。没有专门的灭弧装置。分为户内和户外两大类。,高压熔断器,1、户内高压管式熔断器（RN1、RN2型）2、户外跌落式熔断器（RW型）,高压负荷开关,高压负荷开关具有灭弧装置，专门用在高压装置中通断负荷电流。只能通断一定的负荷电流，所以它的断流能力不大，不能用来开断短路电流，它必须和高压熔断器串联使用。分户内式和户外式两大类。,高压开关柜,高压开关柜

9、是一种柜式的成套配电设备。它按一定的接线方案将所需的一、二次设备，如开关设备、监测仪表、保护电器及一些操作辅助设备组装成一个总体。在变配电所中作为控制电力变压器和电力线路之用。,XGN2-12型高压开关柜,2、低压电气设备,低压配电盘：用于变压器低压侧的首级配电系统，作为动力、照明配电之用。动力配电箱：用于工企、事业、高层建筑，交流380V三相四线制系统，作为动力、照明配电或电动机控制。,5.3.3 变配电所的主结线（一次接线）p137,指由各种开关电器、电力变压器、母线、电力电缆、移相电容器等电气设备，依一定次序相连接的接受电能和分配电能的电路。,一般民用建筑变电所主接线（一根线表示三相）（

10、a）630kVA及以下露天变电所接线；（b）320kVA及以下室内变电所接线；（c）320kVA以上室内变电所接线,负荷开关,隔离开关,跌落式熔断器,电流互感器,图（a）：对于变压器容量在630kVA及以下的露天变电所，其电源进线一般经过跌落式熔断器接入变压器；图（b）：对于室内变电所变压器容量在320kVA及以下，且变压器不经常进行投切操作时，高压侧可采用隔离开关和户内式高压熔断器；图（c）：如变压器经常进行投切操作，或变压器容量在320kVA以上时，高压侧应采用负荷开关和高压熔断器。,5.4 低压配电系统p142,是供配电系统的重要组成部分，担负着将变电所380/220V的低压电能输送和分

11、配给用电设备的任务。,低压配电系统的基本形式 p142,1 放射式2 树干式3 混合式,1.放射式,优点：各个负荷独立受电，其特点是配电线路相互独立，因而具有较高的可靠性，故障范围一般仅限于本回路，线路发生故障需要检修时也只切断本回路而不影响其他回路；同时回路中电动机的起动引起的电压波动对其他回路的影响也较小。缺点：所需开关和线路较多,因而建设费用较高。放射式配电多用于比较重要的负荷，如空调机组、消防水泵等。,2.树干式,树干式由配电装置引出一条线路同时向若干用电设备配电。优点：有色金属耗量少、造价低。缺点：干线故障时影响范围大，可靠性较低。一般用于用电设备的布置比较均匀、容量不大、又无特殊要

12、求的场合，如用于一般照明的楼层分配电箱等。,3.混合式,混合式系统是放射式和树干式配电的结合形式从低压电源引入的总配电装置(第一级配电点)开始，至末端照明支路配电盘为止，配电级数一般不宜多于三级，每一级配电线路的长度不宜大于30m。如从变电所的低压配电装置算起，则配电级数一般不多于四级,总配电长度一般不宜超过200m，每路干线的负荷计算电流一般不宜大于200A。,混合式配电方式兼顾了放射式和树干式两种配电方式的特点是，将两者进行组合的配电方式，如高层建筑中，当每层照明负荷都较小时，可以从低压配电屏放射式引出多条干线，将楼层照明配电箱分组接入干线，局部为树干式。,具有备用电源的配电方式,对于建筑

13、物内重要的用电负荷，为保证供电的可靠性，除正常供电电源外，还应设置一应急电源作为备用，应急电源一般采用柴油发电机组，也可以是专门的独立于常用电源的供电线路。,5.4.2*配电导线截面的选择p146,1.线路导线截面的选择,在配电线路中，使用的导线主要有电线和电缆。导线的选择分类型和截面两方面的选择。导线的选择，直接关系有色金属的消耗量与线路的投资，以及电力网的安全、可靠、经济、合理地运行。,导线截面的选择原则,导线截面的选择应满足发热条件、电压损失、机械强度等要求，以保证安全、可靠、经济、合理地运行。,5.5.3 低压配电系统的短路保护,为了保证用电设备、电线和电缆的可靠工作，还必须采用短路保

14、护措施，以避免因用电设备或线路的短路事故，而烧毁用电设备或电线，发生火灾事故等。常用的短路保护装置有熔断器、负荷开关、断路器等。,RL1系列螺旋式熔断器,RC1插入式熔断器,常见熔断器,2 断路器,断路器又称为自动空气开关，是低压配电系统中的重要保护电器之一。它能够对电路发生的短路、过载及欠电压进行保护，能自动分断电路。,塑壳式断路器的开关等元器件均装于塑壳内，体积小。重量轻，一般为手动操作，适于对小电流（几安至数百安）的保护。,塑壳式断路器。,C45N系列,DZ系列塑料外壳式断路器,框架式断路器的结构为断开式，它通过各种传动机构实现手动（直接操作、杠杆连动等）或自动（电磁铁、电动机或压缩空气

15、）操作，适于对大电流（几百安至数千安）的保护。,框架式断路器,DW系列,5.5 安全用电,5.5.1 安全用电基本知识 5.5.2 低压配电系统的接地,5.5.1 安全用电基本知识,1 安全电压 安全用电是指用电过程中的人身安全和电气设备的安全运行，为了防止触电事故的发生，有必要根据用电场所的不同环境规定安全电压。,一般说5060Hz的交流电：人能感到的触电电流约为1mA；能够自行摆脱电源的触电电流10mA；触电电流达到 50mA以上，将引起心室颤动；因此，国际电工委员会规定的安全电流（摆脱电流）为30mAs。,我国建筑业规定的安全电压有3个等级：12V、24、36V。根据工作环境的不同确定具

16、体电压值。应该注意，安全电压是一个相对的概念，某一种工作环境中的安全电压，在另一种工作环境中可能不再是安全的！,2 防止触电的措施,为防止触电事故的发生，确保用电安全，除了必须建立完善的安全管理制度，还需要在电气设计和施工中采取有效的防护措施。这些措施包括：,（2）保护接地与保护接零系统,1）防止直接触电措施，加强电气隔离与绝缘的措施。,（3）设置漏电保护装置,5.5.2 低压配电系统的接地,在建筑低压配电系统中，按其接地的目的不同，分为工作接地和保护接地。此外，还有防静电接地、防雷接地、弱电系统接地。,（1）工作接地：,为了保证供电系统和电气设备的正常工作而进行的接地。如变压器的中性点接地。

17、我国规定，低压配电系统的工作接地极接地电阻不大于4。,（2）保护接地：,为了保证人身安全、防止触电事故而进行的接地。如电气设备的金属外壳（或金属构架）接地。我国规定，低压用电设备的接地电阻不大于4。,（3）接零（保护接零）：为防止触电，保证安全，将电气设备正常运行时不带电的金属外壳与零线相连。（4）重复接地：在中性点直接接地的低压系统中，当采用保护接零时，为了确保接零保护系统的安全可靠，除在电源中性点进行工作接地外，还必须在零线的其它地点再进行必要的接地。,根据国际电工委员会（IE C）规定，低压配电系统的接地方式有,第一个字母表示电源中性点的对地关系；（电力系统的对地关系）T一点直接接地；I

18、所有带电部分与地绝缘，或一点经 阻抗接地。,第二个字母表示装置的外露可导电的部分对地关系；T外露可导电部分对地直接电气连接，与电力系统的任何接地点无关；N外露可导电部分与电力系统的接地 点直接电气连接。横线后面的字母(S、C或C-S)表示保护线与中性线的结合情况。,TN系统又分为TNC系统、TN-S系统和TN-C-S系统。C表示中性线（N）与保护线（PE）合用为一根导线（PEN）；S表示中性线（N）与保护线（PE）分开设置，为不同的导线。,我国低压配电系统的接地型式,1.TN系统(1)TNC系统PE与N合为一根PEN，投资较省。设备外露可导电部分均接PEN线。PEN线可能有电流流过，设备外壳正

19、常带对地电压和杂散电流，容易打火引起火灾和爆炸及可对电子设备产生电磁干扰。,如PEN线断线，可使接PEN的设备外露可导电部分带电，造成人身触电危险；可使单相设备烧坏。在一相接壳或接地故障时过电流保护装置动作，将切除故障线路。在我国低压配电系统中应有普遍，但不适于安全要求高，及抗电磁干扰要求高的场所。适用于工厂配电。,(2)TNS系统,在一相接壳或接地故障时过电流保护装置动作，将切除故障线路。PE线与N线分开,投资较TNC高。适于对安全或抗电磁干扰要求高的场所。常用于变压器设在用电建筑物中的民用建筑供电。,(3)TNCS该系统前部分全为TNC系统，而后边有一部分为TNC系统，有一部分为TNS系统

20、。设备外露可导电部分分接PEN或PE线。综合了TNC与TNS系统的特点。PE与N线一旦分开，两者不能在相连。,TNCS系统中的PEN线上仍有一定的不平衡电流引起的压降，但在建筑物内部，经重复接地后，设有专用的保护线，因而该系统比TNC系统安全。,此系统比较灵活，对安全或抗电磁干扰要求高的场所采用TNS系统，而其它情况则采用TNC系统。广泛地应用于分散的民用建筑中，特别适合一台变压器供好几幢建筑物用电的系统。,2.TT系统没有公共的PE线，设备外露可导电部分经各自的PE线直接接地。由于各设备的PE线之间无电磁联系，因此互相之间无电磁干扰。当发生一相接地故障时则形成单相短路，但短路电流不大，影响保

21、护装置动作，此时设备外壳对地电压近110v，危及人身安全。,省去了公共PE线，较TN经济，但单独装设PE线，又增加了麻烦。适用于抗电磁干扰要求高的场所及分散的用电系统。,3.IT系统没有N线，不适于接相电压的单相设备。设备外露可导电部分经各自的PE线直接接地，互相之间无电磁干扰。发生一相接地故障时三相用电设备仍能继续工作。,应装设单相接地保护装置，以便发生一相接地故障时，给予报警信号。应用于对连续供电要求高及有易燃易爆的危险场所。,4.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

22、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。,3 等电位连接,为了提高接地故障保护的效果和供配电系统的安全性，将建筑物内可导电部分进行相互连接的措施，称为等电位连接。等电位连接包括：总等电位连接和辅助等电位连接。,4.漏电保护 P176-177,5.6 建筑工程的防雷系统,主要内容,1 雷电的形成及对建筑物的危害,2 建筑物落雷的相关因素及防雷分类,3 建筑物的防雷措施和防雷装置,本节小结,雷电的形成及对建筑物的危害,主要内容,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,雷电是一种自然现象。关于雷云起电的学说有很多，近年来较为常见的一种说法是：地面湿气因受热而上升，或空中不同冷、热气团相

23、遇，凝成水滴或水晶，在其运动过程中水滴受湿气流碰撞而破碎分裂，并形成一部分水滴带正电、一部分水滴带负电，这种分裂可能在具有强烈涡流的气流中发生，上升气流将带负电的水滴集中在雷云的上部，或沿水平方向集中到相当远的地方，形成大块带负电的雷云；带正电的水滴以雨的形式降落到地面，或保持悬浮状态，形成带正电的雷云。,雷电的形成及对建筑物的危害,主要内容,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,由于电荷的不断积累，不同极性的云块之间的电场强度不断增大，当某处的电场强度超过空气可能承受的击穿强度时，就形成了云间放电。不同极性的电荷通过一定的电离通道互相中和，产生强烈的光和热。放电通道所发出的这种强光，即称之为

24、“闪”；而放电通道所发出的热，使附近的空气突然膨胀，发出霹雳的轰鸣，即称之为“雷”。,雷电的形成及对建筑物的危害,主要内容,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,雷电的形式有线状雷、片状雷和球雷等，如上所说的雷云之间的放电多为片状雷，它对地面的影响不大；而雷云与大地之间的放电则多以线状形式出现而称为线状雷。通常雷云的下部带负电，上部带正电，由于雷云电荷的感应，使附近地面感应出相应极性相反的电荷，从而使地面与雷云之间形成强大的电场；和雷云间放电的现象一样，当某处积聚的电荷密度很大，所形成的电场强度达到空气的临界值时，就为线状闪电落雷的发展创造了条件。,雷电的形成及对建筑物的危害,主要内容,普通高

25、等教育“十一五”国家级规划教材,球状雷电是一种特殊的雷电现象，通常简称为球雷，球雷是一种橙或红色似火焰的发光球体，也有带黄色、绿色、蓝色或紫色的。一般直径约为1020厘米，最大的直径可达一米。存在的时间约百分之几秒到几分钟，一般是35秒。球雷自天空垂直下降后，有时在距地一米左右时沿水平方向，以12米/秒的速度上下移动。有的球雷在距地面0.51米处滚动，或升至23米。球雷下降时有的无声消失，有的发出嘶嘶的声音，遇到物体或电气设备则产生震耳的爆炸声。爆炸后物体受到破坏，伴有臭氧，二氧化氮或硫磺的气味。,雷电的形成及对建筑物的危害,主要内容,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,球雷常常是沿建筑物的

26、空洞或开着的门、窗进入室内，有时从烟囱滚进楼房，多数沿带电体消灭。球雷遇到易燃物品衣物、被褥、纸张、木材等则引起燃烧；遇到可爆炸性气体或液体则产生爆炸；碰到建筑物则造成或大或小的破坏；也能对家畜造成死亡，但极少伤人。为防止球雷进入室内，可在烟囱和通风管道处，装设网眼不大于4平方厘米、导线粗为22.5毫米的接地铁丝网保护。,雷电的形成及对建筑物的危害,主要内容,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,雷电放电大多是重复性的，一次雷电平均包括34次放电，重复的放电都是沿着第一次放电的通路发展的，这是由于雷云的大量体积电荷不是一次放完，第一次放电是从雷云最底层发生的，随后的放电是从较高云层或相邻区域发

27、生的。每次雷电放电的全部时间可达十分之几秒。雷云开始放电时雷电流急剧增大，再闪电到达地面的瞬间，雷电流最大可达200300KA。如此强大的雷电流，其所到之处会引起热的、机械的和电磁的强烈作用。,雷电的形成及对建筑物的危害,主要内容,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,雷电的破坏作用主要是雷电流引起的。它的危害基本上可分为三种类型：1.直击雷的作用 即雷电直接在建筑物或设备上发生的热效应作用和电动力作用；2.雷电的二次作用 即雷电流产生的静电感应作用和电磁感应作用；通常称为感应雷；3.雷电对架空线路或金属管道的作用 所产生的雷电波可能沿着这些金属导体、管路，特别是沿天线或架空电线引入室内，形成

28、所谓高电位引入，而造成火灾或触电伤亡事故。,雷电的形成及对建筑物的危害,主要内容,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,雷电流的热效应主要表现在雷电流通过导体时产生出大量的热能，它能使金属融化、飞溅，从而引起火灾或爆炸。雷电流的机械作用能使被击物体破坏，这是由于被击物体缝隙中的气体在雷电流的作用下剧烈膨胀、水分急剧蒸发而引起被击物暴裂。此外，静电斥力、电磁推力也有很强的破坏作用。前者是指被击物上同种电荷之间的斥力，后者是指雷电流在拐角处或雷电流相平行处的推力。,雷电的形成及对建筑物的危害,主要内容,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,当金属屋顶、输电线路或其它导体处于雷云和大地间所形成的电场

29、中时，导体上就会感应出与雷云性质相反的大量的电荷（称为束缚电荷）。雷云放电后，云与大地间的电场突然消失，导体上的电荷来不及立即疏散，因而产生很高的对地电压。即称之为“静电感应电压”。此时导体上的束缚电荷变为自由电荷，向导体两侧流动，形成感应过电压波。高压输电线上的感应过电压可达300400KV，但一般配电线路，由于悬挂高度底、漏电大，感应过电压大致不超过100KV。为了防止静电感应电压的危害，应将建筑物的金属屋顶、房屋中的大型金属物品全部给以良好的接地处理和等电位联结接地处理。,雷电的形成及对建筑物的危害,主要内容,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,由于雷电流具有极大的幅值和陡度（雷电流升

30、高的速度），在它周围的空间里，会产生强大的变化的电磁场。处在这一电磁场中的导体会感应出很高的电动势，它可以使构成闭合回路的金属物体产生强大的感应电流。若回路中有些地方接触不良，就会产生局部发热，若回路中有间隙就会产生火花放电。这对于存放易燃或易爆物品的建筑物是十分危险的。为了防止电磁感应引起的不良后果，应将所有互相靠近的金属物体进行等电位联结接。,5.6.2 建筑物落雷的相关因素及防雷分类,主要内容,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,1.建筑物遭受雷击的相关因素 大量雷害事故的统计资料和实验研究证明，雷电的地点和建筑物遭受雷击的部位是有一定规律的，这些规律称为雷电的选择性。雷击通常受下列因

31、素影响：（1）与地质结构有关：即与土壤电阻率有关。土壤电阻率小的地方，在不同电阻率的土壤交界地段易受雷击。雷击经常发生在有金属矿床的地区，河岸、地下水出口处，山坡和稻田接壤的地区。,5.6.2 建筑物落雷的相关因素及防雷分类,主要内容,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,（2）与地面上的设施情况有关：凡是有利于雷云与大地建立良好的放电通道者易受雷击。这是影响雷击选择性的重要因素。在旷野中，即使建筑物并不高，但由于它比较孤立、突出，因此也比较容易遭受雷击。从烟囱中冒出的热气柱和烟气有时含有少量的导电质和游离的气团。它们比一般空气更易于导电，等于加高了烟囱的高度，这也是烟囱易于遭受雷击的原因之一

32、。建筑物的结构、内部设备情况对雷电的发展也有关系。金属结构的建筑物或内部有大型金属物体的厂房，或内部经常潮湿的房屋，由于这些地方具有较好的导电性能因此比较容易遭受雷击。此外，还应注意到：大树、古树、输电线、高架天线及其它高架金属管道等都易遭受雷击。,5.6.2 建筑物落雷的相关因素及防雷分类,（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。我国大部分地区山的东坡、南坡较北坡、西北坡易受雷击，山中平地较峡谷易受雷击。（4）还与当地的气象条件有关。建筑物易受雷击的部位如下：1）不同屋顶坡度（0、15、30、45）建筑物的雷击部位见下图 2）屋角与檐角的雷击率最高。,雷击率最高的部位可

33、能遭受雷击的部位图:不同屋顶坡度建筑物的雷击部位,5.6.2 建筑物落雷的相关因素及防雷分类,主要内容,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,3）屋顶的坡度愈大，屋脊的雷击率也愈大；当坡度大于40时，屋檐一般不会再遭受雷击。；4）当屋檐坡度小于27，长度小于30米时，雷击点多发生在山墙，而屋脊和屋檐一般不在遭受雷击。5）雷击屋面的几率甚少。在进行建筑物的防雷设计时，可对易受雷击的部位，重点进行防雷保护。,5.6.2 建筑物落雷的相关因素及防雷分类,主要内容,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,2.民用建筑物的防雷分类 根据以上雷电对地物的活动情况一般将民用建筑的防雷分为三类。（1）一类防雷建

34、筑物：1）具有特别重要用途的建筑物。如国家级的会堂、办公建筑、大型展览建筑；特等火车站；国际性的航空港、通讯枢纽、国宾馆、大型旅游建筑物等。2）国家级重点文物保护的建筑物和构筑物。3）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,5.6.2 建筑物落雷的相关因素及防雷分类,主要内容,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,（2）二类防雷建筑物：1）重要的或人员密集的建筑物。如部、省级的办公楼；省级大型集会、博展、体育、交通、通讯、广播、商业、影剧院建筑等。2）省级重点文物保护的建筑物和构筑物。3）十九层及以上的住宅建筑和高度超过50米的其它民用和工业建筑。,5.6.2 建筑

35、物落雷的相关因素及防雷分类,主要内容,（3）三类防雷建筑物：10至18层的普通住宅。高度不超过50 m的教学楼、普通旅馆、办公楼、图书馆等建筑 1）根据建筑物年计算雷击次数为0.01及以上，并结合当地情况确定需要防雷的民用及一般工业建筑物。N=0.15n K(L+5h)(b+5h)10-6 式中:N年计算雷击次数；n 年平均雷暴日，根据当地气象台、站资料确定；L建筑物的长（m）；b 建筑物的宽（m）；,5.6.2 建筑物落雷的相关因素及防雷分类,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,h 建筑物的高（m）；K校正系数。在一般情况下K值取1，在下列情况下取1.52：位于旷野孤立的建筑物或金属屋面的

36、砖木结构建筑物；位于河边、湖边、山坡下或山地中土壤电阻率较小处、地下水露头处、土山顶部、山谷风口等处的建筑物以及特殊潮湿的建筑物；。建筑群中高于25 m，旷野高于20m建筑物。,5.6.2 建筑物落雷的相关因素及防雷分类,2）建筑群中高于其它建筑或处于边缘地带的高度为20m及以上的民用和一般工业建筑物；建筑物高于20m的突出物体。在雷电活动强烈地区其高度为15 m以上，雷电活动较弱地区其高度为25 m以上。3）高度超过15 m的烟囱、水塔等建筑物或构筑物。在雷电活动较弱地区其高度为20 m以上。4）历史上雷害事故严重地区的建筑物或雷害事故较多地区的较重要建筑物。,5.6.2 建筑物落雷的相关因

37、素及防雷分类,3.工业建筑物的防雷分类 根据建筑物的生产性质、发生雷电事故的可能性和后果，按防雷的要求分为三类（特殊建筑主管部门另有规定的除外）：（1）一类防雷工业建筑物：1）凡建筑物中制造、使用或贮存大量的爆炸物质，如炸药、火药、起爆要、火工品等，因火花引起爆炸，会造成巨大破坏和人身伤亡者。2）Q-1级或G-1级爆炸危险场所。,5.6.2 建筑物落雷的相关因素及防雷分类,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,（2）二类防雷工业建筑物：1）凡建筑物中制造、使用或贮存爆炸物质，但火花不易引起爆炸或不致造成巨大破坏和人身伤亡者。2）Q-2级或G-2级爆炸危险场所。,5.6.2 建筑物落雷的相关因素

38、及防雷分类,主要内容,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,（3）三类防雷工业建筑物：1）根据雷击后对工业生产的影响，并结合当地气象、地形、地质及周围环境等因素，确定需要防雷的Q-3级爆炸危险场所或H-1、H-2、H-3级火灾危险场所。2）历史上雷害事较多地区的较重要建筑物。3）高度超过15 m的烟囱、水塔等孤立的高耸建筑物或构筑物，在年雷暴日数少于30的地区其高度为20m及以上者。,5.6.2 建筑物落雷的相关因素及防雷分类,雷击率最高的部位可能遭受雷击的部位图7-10不同屋顶坡度建筑物的雷击部位,建筑物的防雷措施和防雷装置,第一、二类民用与工业建、构筑物应有防直击雷、防雷电感应和防雷电波侵

39、入的措施。第三类民用与工业建、构筑物应有防直击雷和防雷电波侵入的措施。不属一、二、三类建筑物，应有防雷电波侵入的措施。易遭雷击的部位（与屋顶的坡度有关）装设避雷针或避雷带、避雷网 1.一般的防雷措施和防雷装置 防直击雷一般采用装设避雷针避雷网或避雷带，对面积较大的屋顶装设避雷网，网格宽度不应大于10米，屋面上的任意一点距避雷网均不得大于5米。当有三条以上平行避雷带时，每隔24米处需加设相互跨接线，突出屋面的电梯机房、水箱间等可沿屋顶的四周装设避雷带。突出屋面的砖砌通风道可装设环状避雷带；金属透气管应与避雷带（网）联结。,建筑物的防雷措施和防雷装置,主要内容,普通高等教育“十一五”国家级规划教材

40、,当采用避雷针保护屋面的突出物时，其保护角按45计算。避雷针的防护范围见下图。防直击雷的引下线不应少于2根，其间距不应大于24 m。防直击雷的接地装置的冲击电阻不应大于10欧，接地体围绕建筑物敷设。进入建筑物的埋地金属管道及电气设备的接地装置，宜在入户处与防雷接地装置连接。,建筑物的防雷措施和防雷装置,主要内容,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,rx,r,（b）,（a）,图 单支避雷针的保护范围,hx 被保护建筑物的高度,建筑物的防雷措施和防雷装置,防雷接地装置 a、接闪器是用来吸引雷电的，是直接遭受雷击的部分，所以它是用良导体材料制成，并且安装在建筑物的顶部。接闪器的结构有避雷带、避雷网

41、、避雷针等以及兼作接闪器的金属屋面、金属构件等，在易遭雷击的屋角、屋脊、女儿墙、屋面四周的檐口设254mm2的镀锌扁钢或12的镀锌圆钢避雷带，并在屋面设置不大于10m 10m(一类建筑物)/15m 15m(二类建筑物)/20m 20m(三类级建筑物)的254mm2的镀锌扁钢的网格，与避雷带相连，作为防直击雷的接闪器采取镀锌或涂漆等防腐处理。接闪器通过引下线与接地装置相连。,b、引下线作用是将接闪器“接”来的雷电流引入大地。它应能保证雷电流通过而不被熔化，一般用圆钢或扁钢制成，其截面应能满足通过的大电流；也可利用建筑物的金属构件，如梁、板、柱以及基础等钢筋混凝土内的钢筋作为防雷引下线，作为防雷引

42、下线的金属构件必须焊接成电气通路，其电阻值应满足接地要求。,引下线:沿外墙明敷时按引下线的要求；沿外墙明敷时,引下线截面加大一级。优先考虑利用柱内钢筋，当柱内钢筋直径为16mm及以上时，应利用其中两根绑扎或焊接作为一组引下线；当柱内钢筋直径为10mm及以下时，应利用其中四根绑扎或焊接作为一组引下线。,采用人工引下线应在1.7m左右，设引下线断接卡，以便测量接地电阻。利用柱内钢筋作为引下线时，顶部及室外离地0.3m处各预埋与主筋相连的钢板，上部与避雷带相连，下部用作外形接地极或测量接地电阻用。当利用柱内主筋作为引下线又利用基础主筋作接地装置，两者相互连接时，则不必设断接卡。,专设引下线时，其根数

43、不应少于2根，宜对称布置，引下线间距不应大于18m(一类)/20m（二类/25m(三类)。利用柱内主筋作为引下线时，引下线间距不应大于18m(一类)/20m（二类/25m(三类)，但建筑外廓各角上的柱筋都应利用。,建筑物的防雷措施和防雷装置,c、接地装置是接地体和接地线的统称。接地体的作用是使雷电流迅速流散到大地中去，因此，接地体的接地电阻要小，其长度、截面、埋设深度等都有一定的要求。接地体分人工接地体和自然接地体，无论是哪种，都要满足技术规范要求。如人工接地体的长度、截面、埋设深度以及周围土壤的电阻率等都有要求。,防雷接地装置,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

44、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，可采用深埋接地极等方式。应优先利用基础内的钢筋作为接地。（当基础采用硅酸盐水泥和周围土壤的含水量不低于4，基础外表面无防水层 时。）利用基础内的钢筋作为接地极，利用地圈梁组成闭环回路，其接地装置应满足冲击接地电阻要求。冲击接地电阻应小于10（一类/20（二类）/30(三类。,建筑物的防雷措施和防雷装置,2.防雷电波侵入的措施及防雷装置 发生雷电时，雷电波可能会沿着金属管道和架空线路侵入室内，危及人身安全或设备损坏的现象称为雷电波侵入。,建筑物的防雷措施和防雷装置,防止雷电波侵入的措施为：a、将进入建筑

45、物的各种线路和金属管道宜全部埋地引入，并在入户处将其有关部分与接地装置相连接。当低压线全线埋地有困难时，可采用一段长度不小于50米的铠装电缆直接埋地引入，并在入户处把电缆的金属外皮与接地装置相连接。b、当电源采用架空线入护时，应在入户处装设阀型避雷器，该避雷器的接地引下线应与进户线的绝缘子铁脚、电气设备的接地装置连接在一起。避雷是防止雷电波侵入的有效措施。如图下图所示,建筑物的防雷措施和防雷装置,图阀型避雷器(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,建筑物的防雷措施和防雷装置,3.防止雷电反击的措施 所谓雷电反击，是指当防雷装置接受到雷击时，在接闪器、引下线和

46、接地体上会产生很高的电位，若防雷装置与建筑物内外的电气设备、电线或其它金属管线之间绝缘距离不够，它们之间发生放电的现象。反击也会造成电气设备绝缘破坏，金属管道烧穿，甚至引起火灾和爆炸。防止雷电反击的措施有两种：一种是将建筑物的金属物体与防雷装置的接闪器、引下线分隔开，并且保持有一定的距离；另一种是当防雷装置不易与建筑物内的钢筋、金属管道分隔开时，则将建筑物内的金属管道系统，在其主干管道处与靠近的防雷装置相连接，有条件时宜将建筑物每层的钢筋与所有的引下线相连接。,建筑物的防雷措施和防雷装置,4.现代建筑的防雷特点 现代民用建筑大多是钢筋混凝土结构（简称钢混结构），而且建筑内的各种金属物和电器设备

47、越来越多，如煤气、天然气、自来水、供热等金属管线和各种家用电器、电子设备等。对于室内的这些设施若不采用适当的防雷措施，雷害事故发生的可能性就会更多。因此，在考虑防雷措施时，不仅要考虑建筑物本身的防雷，还要考虑到建筑物内部设备的防雷。,建筑物的防雷措施和防雷装置,现代建筑除了满足一般的防雷措施外，还应满足：第一、二类民用与工业建、构筑物应有防直击雷、防雷电感应和防雷电波侵入的措施。第三类民用与工业建、构筑物应有防直击雷和防雷电波侵入的措施。具体要满足现行防雷有关规范要求。5.高层建筑防雷 第一、二类建筑中的高层民用建筑，其防雷尤其是防直击雷有特殊的要求和措施。这是因为一方面是建筑物越高，其落雷的

48、次数就越多。高层建筑的落雷次数N与建筑物高度H的平方、雷电日天数n 成正比例关系，即 N=310-5nH2。,建筑物的防雷措施和防雷装置,另一方面由于建筑物很高，有时雷云接近建筑物附近时发生的先导放电，屋面接闪器未起作用；有时雷云随风漂移，使建筑物受到雷电的侧击。当然，不同防雷类别的高层建筑，其防雷措施有所不同。现以第一类防雷高层建筑为例，来说明其防雷措施的特殊性。主要是增设防止侧击雷的措施，具体要求和做法如下：1）建筑的顶部全部采用避雷网；2）自30米及以上(从30m（一类/45m（二类)，每隔三层(大于6m)沿建筑物四周腰围设置避雷带；,3）自30米及以上的金属栏杆、金属门窗等较大的金属物

49、体，应与防雷装置可靠连接；4）每三层沿建筑物周边的水平方向设均压环（将建筑物外侧圈梁上部两条主筋通长焊接，并与所经的引下线连通形成闭合通路(即均压环)）或用扁钢将各个引下线连通。所有的引下线，以及建筑物内的金属结构、金属物体都应与均压环可靠连接；5）引下线的间距更小（一类建筑不大于18米；二类建筑不大于24 米）。接地装置围绕建筑物构成闭合回路，其接地电阻值要求更小（不大于4欧）；,6）建筑物内的电气线路全部使用钢管配线，垂直敷设的电气线路，其带电部分与金属外壳之间应装设击穿保护装置。7）室内的主干金属管道和电梯轨道，应与防雷装置连接。第二、三类高层建筑的防雷措施可参照第一类适当降低要求使用。

50、总之，高层建筑为防止侧击雷，应设置许多层避雷带、均压环和在外墙的转角处设引下线。一般在高层建筑的边缘和突起的部分，少用避雷针，多用避雷带以防雷电的侧击。,建筑物的防雷措施和防雷装置,目前，高层建筑的防雷设计，是将整个建筑物的梁、板、柱、基础等主要结构的钢筋，通过焊接连成一体。在建筑物的顶部，设避雷网压顶；在建筑物的腰部，多处设置避雷带、均压环。这样，使整个建筑物及每层分别连成一个笼式整体避雷网，对雷电起到均压作用。当雷击时建筑物各处构成了等电位面，对人体和设备都安全。同时由于屏蔽效应，笼内空间电场强度为零，笼体各处电位基本相等，则导体间不会发生反击现象。建筑内部的金属管道由于与房屋建筑的结构钢