接地與接零作用及分類,接地裝置,建筑物等電位連接,第八章 建筑接地及防雷,建筑物防雷措施,雷電產生與防雷等級,8.1 接地與接零作用及分類,第八章 建筑接地及防雷8.1 接地作用與分類,用電設備某處絕緣損壞可致外殼帶電，可在觸摸的人體和大地間形成接地電流，造成人身危害。,電擊對人體的危害程度主要取決于通過人體電流的大小和時間。能引起人感覺到的最小電流值稱為感知電流：交流為1mA，直流為5mA；人觸電后能自己擺脫的最大電流稱為擺脫電流：交流為10mA，直流為50mA；在較短的時間內危及生命的電流稱為致命電流，致命電流為50mA。在有防止觸電保護裝置的情況下，人體允許通過的電流一般可按30mA考慮。一般情況下安全電壓為36V，在有高度觸電危險的建筑物中為24V，在有特別觸電危險的建筑物中為12V。,第八章 建筑接地及防雷8.1 接地作用與分類,8.1 接地與接零作用及分類,第八章 建筑接地及防雷8.1 接地與接零作用及分類,用電設備某處絕緣損壞可致外殼帶電，人觸摸時，可在人體和大地之間形成接地電流，造成人身危害。,采取接地或接零保護措施，就能保障人身安全。,一、接地與接零區別,用電設備接地將設備外殼用導線與地可靠連接，這時通過人體的電流僅是全部接地電流的一部分。接地電阻與人體電阻是并聯的，接地電阻越小，流經人體的電流也越小，如果限制接地電阻在適當的范圍內，就能保障人身安全。,一、接地與接零區別,用電設備接地將設備外殼用導線與地可靠連接。這時通過人體的電流僅是全部接地電流的一部分，接地電阻與人體電阻是并聯的，接地電阻越小，流經人體的電流也越小，如果限制接地電阻在適當的范圍內，就能保障人身安全。,用電設備接零三相四線制系統中，將設備外殼與中線（零線）相接。在這種情況下，如果有一相帶電部分碰連設備外殼，則通過設備外殼形成相線對零線的單相短路，短路電流能使線路上的保護裝置迅速動作，從而使故障部分脫離電源，保障安全。,第八章 建筑接地及防雷8.1 接地與接零作用及分類,接地裝置包括接地體(接地極)和接地線。,二、接地概述,1、接地裝置,第八章 建筑接地及防雷8.1 接地與接零作用及分類,接地電阻等于接地體與大地遠處之間的電壓與埋入地中的接地體流向周圍土壤的電流（接地電流）之比，包括接地線和接地體本身的電阻、接地體與大地遠處之間的電阻。接地電阻大小直接體現了電氣裝置接地的良好程度。,二、接地概述,2、接地電阻,可用接地電阻測量儀測量接地電阻大小。,接地電阻一般小于10 （人體對地電阻約2k、潮濕時約為1k）。,第八章 建筑接地及防雷8.1 接地與接零作用及分類,由于接地電阻的存在，接地電流在接地體周圍形成電位分布（無窮遠處電位為零）：,二、接地概述,3、電位分布,距接地體20m遠處電位幾乎為0。,電位為零處稱為電氣中的“地” 。,第八章 建筑接地及防雷8.1 接地與接零作用及分類,跨步電壓是指人站在接地體旁地面時，人兩腳之間的電位差。,二、接地概述,4、跨步電壓,計算跨步電壓時，人兩腳距離約0.8m。,距接地體越近，跨步電壓越大，接地體20m外跨步電壓為0 。,第八章 建筑接地及防雷8.1 接地與接零作用及分類,根據接地作用不同，分為工作接地、保護接地、重復接地、防雷接地、屏蔽接地等。,三、接地類型和作用,1、工作接地,電路或設備中性點接地。,工作接地的作用是保持系統電位的穩定性，以保證設備正常工作。,第八章 建筑接地及防雷8.1 接地與接零作用及分類,三、接地類型和作用,2、保護接地,電氣設備的金屬外殼接地。,保護接地的作用是保證電氣設備漏電時產生的對地電壓不超過安全范圍。,3、重復接地,在中性點直接接地的系統中，在零線的一處或多處用金屬導線連接接地裝置。,重復接地的作用是保證零線斷線時斷線點后的其他設備仍可靠接地。,第八章 建筑接地及防雷8.1 接地與接零作用及分類,三、接地類型和作用,4、防雷接地,避免雷電危害進行的接地。,5、屏蔽接地,金屬屏蔽殼體的接地，作用是將屏蔽殼上感應產生的電荷倒入大地。,第八章 建筑接地及防雷8.1 接地與接零作用及分類,接地裝置是指埋設在地下的接地體與接地體到設備之間的連接導線的總稱。,1、接地體分類,接地體分為自然接地體和人工接地體兩類。,（1）自然接地體,自然接地體包括建筑物中與大地有良好接觸的各種金屬構件、金屬井管、鋼筋混凝土中的鋼筋、埋地金屬管道等。,利用自然接地體時，一定要保證金屬構件可靠連接，凡用螺栓連接或其他連接的，要采用焊接。,四、接地裝置,第八章 建筑接地及防雷8.1 接地與接零作用及分類,1、接地體分類,接地體分為自然接地體和人工接地體兩類。,（2）人工接地體,人為埋入地下用作接地裝置的導體 。常用鋼管、圓鋼、扁鋼、角鋼等。,2、人工接地體安裝,圓鋼：直徑8mm；扁鋼：厚度4 mm、截面48 mm2 ； 角鋼：504mm；鋼管：直徑50mm、壁厚 2.5mm 。,（1）人工接地體最小尺寸,垂直安裝長度一般為2.5m、水平安裝可達幾十米。,第八章 建筑接地及防雷8.1 接地與接零作用及分類,接地體上端離地面深度不應小于0.6m(農田地帶不應小于1m)，并應在冰凍層以下。相鄰垂直接地體之間的距離一般為2倍長度（一般為5m）。接地體的引出導體應高出地面0.3m以上。,（2）人工接地體安裝要求,接地體分為垂直安裝和水平安裝兩種形式(常用垂直安裝)。,垂直安裝分為單根、多根、環路及網狀等形式。,為減小電壓影響，接地體距建筑物應不小于1.5m、距出口或人行道距離不小于3m。,第八章 建筑接地及防雷8.1 接地與接零作用及分類,單根接地體,多根接地體,環路接地體,網狀接地體,8.2 電氣設備的接地,第八章 建筑接地及防雷8.2 電氣設備的接地,電氣設備及電子設備接地的目的是為了保證人身安全，其次才是保護設備及建筑物等的安全。,所有電氣設備均應設接地裝置(或接地端)，將裝置外殼可靠接地。,接地時有幾點注意事項參見P199。,8.3 常見保護接地方式,第八章 建筑接地及防雷8.3 常見保護接地方式,一、國際電工委員會（IEC）劃分的接地形式,接地形式中字母意義：,根據接地不同，IEC將接地形式劃分為IT系統、TT系統及TN系統。,第一個字母表示電源端與地的關系： T電源端有一點直接接地； I電源端不接地或通過高阻接地。,第二個字母表示電氣裝置外露可導電部分與地的關系： T電氣裝置外露可導電部分直接接地，與電源端無關； N電氣裝置外露可導電部分與電源端接地點直接連接。,8.3 常見保護接地方式,第八章 建筑接地及防雷8.3 常見保護接地方式,二、IT系統,電源端不接地，電氣裝置金屬外殼直接接地。,IT系統適用于環境條件不良、易發生單相碰殼故障的場所及易燃易爆的場所。,8.3 常見保護接地方式,第八章 建筑接地及防雷8.3 常見保護接地方式,三、TT系統,電源端的中性點接地，電氣裝置金屬外殼也直接接地。,TT系統廣泛用于民用建筑中。,8.3 常見保護接地方式,第八章 建筑接地及防雷8.3 常見保護接地方式,四、TN系統,電源端的中性點接地，電氣裝置金屬外殼與電源中心點直接連接。,TN系統節省材料，也廣泛得到應用。,1、等電位連接及作用,通過等電位聯結端子板將建筑物中的金屬構件與接地裝置相連，以達到降低建筑物接觸電壓和不同金屬部件間的電位差（這些裝置電位相等），并消除建筑物外經電氣線路和各種金屬管道引入的故障電壓危害。,第八章 建筑接地及防雷8.3 常見保護接地方式,五、建筑物等電位連接,2、等電位連接類型,總體等電位連接是將建筑物內煤氣、給排水管道、冷暖管道、電訊設備等所有金屬構件與接地裝置相連。,建筑物等電位連接分為總體等電位連接、局部等電位連接和輔助等電位連接三類。,局部等電位連接是將建筑物內某一局部范圍內的金屬構件與接地裝置相連。,輔助等電位連接是將導體用導線直接連接。,第八章 建筑接地及防雷8.3 常見保護接地方式,五、建筑物等電位連接,8.4 雷電的產生與防雷等級,第八章 建筑接地及防雷8.4 雷電的產生與防雷等級,一、雷電的產生,地面水氣受熱上升，在空中形成積云，積云在運動過程中摩擦起電，形成了帶正負電荷的兩種積云（雷云），它們之間形成空間電場。同時，接近地面的雷云使大地及建筑物感應出與其極性相反的電荷，二者之間形成空地電場。當電場足夠強時，破壞了空氣的絕緣作用，正負電荷相遇產生巨大火花、并伴隨著很大的響聲，同時產生高溫放電現象，由此產生了雷電。,雷電是伴有閃電和雷鳴的一種自然放電現象。,第八章 建筑接地及防雷8.4 雷電的產生與防雷等級,二、雷電對建筑物的破壞,雷電的放電電流可達幾十萬安、放電電壓可達幾百萬伏、溫度可達兩萬攝氏度。,空曠的孤立物、尖頂建筑物、建筑物中的突出部分、建筑物中的金屬部分、潮濕部位、金屬礦藏地帶等為易遭雷擊處。,雷電打在建筑物上（直接雷擊），極短時間內產生巨大的熱量，可融化金屬、燒焦物品等；,雷電打在架空線路或金屬管道上，雷電波將沿著這些管線侵入建筑物內部，危機人身和設備安全。,第八章 建筑接地及防雷8.4 雷電的產生與防雷等級,三、雷暴日,一個地區的雷暴日指的是該地有雷電活動的年平均天數。,我國部分地區年平均雷暴日,第八章 建筑接地及防雷8.4 雷電的產生與防雷等級,四、建筑物防雷等級,根據建筑物的使用性質、發生雷電事故的可能性及危害性，將其防雷等級分為三類。,1、第一類防雷建筑,（1）凡制造、使用或貯存炸藥、火藥、起爆藥、人工品等大量爆炸物質的建筑物，因電火花而引起爆炸，會造成巨大破壞和人身傷亡者； （2）具有0區或10區爆炸危險環境的建筑物； （3）具有1區爆炸危險環境的建筑物，因電火花而引起爆炸，會造成巨大坡壞和人身傷亡者。,遇下列情況之一時，應劃為第一類防雷建筑物：,第八章 建筑接地及防雷8.4 雷電的產生與防雷等級,爆炸環境分區,0區：連續出現或長期出現爆炸性氣體混合物的環境 1區：在正常運行時可能出現爆炸性氣體混合物的環境 2區：在正常運行時不可能出現爆炸性氣體混合物的環境，或即使出現也僅是短時存在的爆炸性氣體混合物的環境 10區：連續出現或長期出現爆炸性粉塵環境 11區：有時會將積留下的粉塵揚起而偶然出現爆炸性粉塵混合物的環境 21區：具有閃點高于環境溫度的可燃液體，在數量和配置上能引起火災的環境 22區：具有懸浮狀、堆積狀的可燃粉塵或可燃纖維，雖不可能形成爆炸混合物，但在數量和配置上能引起火災危險的環境 23區：具有固定狀可燃物質，在數量和配置上能引起火災危險的環境,第八章 建筑接地及防雷8.4 雷電的產生與防雷等級,2、第二類防雷建筑,（1）國家級重點文物保護的建筑物； （2）國家級的會堂、辦公建筑物、大型展覽和博覽建筑物、大型火車站、國賓館、國家級檔案館、大型城市的重要給水水泵房等特別重要的建筑物； （3）國家級計算中心、國際通訊樞紐等對國民經濟有重要意義且裝有大量電子設備的建筑物； （4）制造、使用或貯存爆炸物的建筑物，且電火花不易引起爆炸或不致造成巨大破壞和人身傷亡者；,遇下列情況之一時，應劃為第二類防雷建筑物：,第八章 建筑接地及防雷8.4 雷電的產生與防雷等級,2、第二類防雷建筑,（5）具有1區爆危險環境的建筑物，且電火花不易引起爆炸或不致造成巨大破壞和人身傷亡者； （6）具有2區或11區爆炸危險環境的建筑物； （7）工業企業內有爆炸危險的露天鋼質封閉氣罐； （8）預計雷擊次數大于0.05次/a的省、部級辦公建筑物及其它重要或人員密集的公共建筑物； （9）預計雷擊次數大于0.25次/a的住宅、辦公樓等一般性民用建筑物； （10）地基GPS野外監測墩。,遇下列情況之一時，應劃為第二類防雷建筑物：,第八章 建筑接地及防雷8.4 雷電的產生與防雷等級,3、第三類防雷建筑,（1）省級重點文物保護的建筑物及省級檔案館； （2）預計雷擊次數大于或等于0.01次/a，且小于或等于0.05次/a的部、省級辦公建筑物和其他重要或人員密集的公共建筑物，以及火災危險場所； （3）預計雷擊次數大于或等于0.05次/a，且小于或等于0.25次/a的住宅、辦公樓等一般性民用建筑物或一般性工業建筑物；,遇下列情況之一時，應劃為第三類防雷建筑物：,第八章 建筑接地及防雷8.4 雷電的產生與防雷等級,3、第三類防雷建筑,（4）在年均雷暴日大于15d/a的地區，高度在15m及以上的煙囪、水塔等孤立的高聳建筑物；在平均雷暴日小于或等于15d/a的地區，高度在20m及以上的煙囪、水塔等孤立的高聳建筑物； （5）根據雷擊后對工業生產的影響及產生的后果，并結合當地氣象、地形、地質及周圍環境等因素，確定需要防雷的21區、22區、23區火災危險環境。,遇下列情況之一時，應劃為第三類防雷建筑物：,8.5 建筑物防雷措施,第八章 建筑接地及防雷8.6 建筑物防雷措施,在建筑物最高處安裝防雷裝置，將雷電引向自身，并安全導入地下，可保護本建筑物及附近建筑物免遭雷擊。,8.5 建筑物防雷措施,第八章 建筑接地及防雷8.5 建筑物防雷措施,一、防雷裝置,防雷裝置由接閃器、引下線和接地裝置三部分構成。,第八章 建筑接地及防雷8.5 建筑物防雷措施,一、防雷裝置,1、接閃器,接閃器是位于防雷裝置頂部的金屬物體，其作用是利用其高出被保護物的突出部位把雷電引向自身，承接直擊雷擊。,第八章 建筑接地及防雷8.5 建筑物防雷措施,避雷塔主要用于工廠等空曠地帶；避雷針主要用于尖狀樓體；避雷環主要用于煙囪；避雷線主要用于輸電線路保護；避雷網主要用于寬大建筑物（裝在屋脊、女兒墻、通風管道以及平屋頂的邊沿等最可能受雷擊的地方）。,一、防雷裝置,1、接閃器,接閃器有避雷針、避雷塔、避雷線、避雷網、避雷環等，無絕緣層的金屬屋面也可作為接閃器 。,第八章 建筑接地及防雷8.5 建筑物防雷措施,一、防雷裝置,1、接閃器,（1）避雷針宜采用圓鋼或焊接鋼管。當針長1m以下時，圓鋼直徑12mm，鋼管直徑20mm；當針長12m時，圓鋼直徑16mm，鋼管直徑25mm；當避雷針裝在煙囪頂上時，圓鋼直徑20mm，鋼管直徑40mm。 （2）避雷網宜用圓鋼或扁鋼，優先采用圓鋼。圓鋼直徑8mm，扁鋼截面12mm4mm。第一類防雷建筑網格尺寸5m5m或6m4m 、第二類防雷建筑網格尺寸 10m10m 或12m8m 、第三類防雷建筑網格尺寸 20m20m 或24m16m 。 （3）煙囪頂部的避雷環一般采用圓鋼或扁鋼，圓鋼直徑12mm，扁鋼截面 25mm4mm。,第八章 建筑接地及防雷8.5 建筑物防雷措施,一、防雷裝置,1、接閃器,（4）架空避雷線和避雷網一般采用鍍鋅鋼絞線，其截面積35mm2。 （5）除第一類防雷建筑物外，金屬屋面的建筑物宜利用屋面作接閃器。當金屬板之間采用搭接時，其搭接長度 100mm，板間的連接應保持持久的電氣貫通；當金屬板下面無易燃物品時，鐵板或銅板厚度 5mm，鋁板厚度 7mm，且金屬板應無絕緣被覆層，但薄的油漆保護層或1mm厚的瀝青層或0.5mm厚的聚氯乙烯層均不屬于絕緣被覆層。,第八章 建筑接地及防雷8.5 建筑物防雷措施,一、防雷裝置,2、引下線,引下線要在距地面0.31.8m處做斷接卡，供測量、連接接地體、等電位連接等。,引下線應不少于2根，且沿建筑物周圍均勻布置，間距不大于20m。,引下線是接閃器與接地裝置之間的連接線。,引下線常用的有鍍鋅圓鋼(直徑8mm以上)、鍍鋅扁鋼(440mm以上)，優先采用鍍鋅圓鋼。可利用建筑內柱或剪力墻中的主筋作為引下線。,第八章 建筑接地及防雷8.5 建筑物防雷措施,一、防雷裝置,3、接地裝置,單獨設置避雷接地體時，接地電阻不應大于2歐姆；與建筑物接地系統共用接地體時，接地電阻不應大于1歐姆。,第八章 建筑接地及防雷8.5 建筑物防雷措施,二、不同等級防雷措施,為防止雷擊或雷電波入侵，應使建筑物內的線路及金屬管道與接地體可靠連接。,對于第一、第二類建筑物，應有獨立防直接雷擊和防雷電波侵入的措施；對于第三類建筑物，應有防雷電波沿低壓架空線侵入的措施，可利用附近高大建筑防雷措施保護較低建筑物。,第八章 建筑接地及防雷8.5 建筑物防雷措施,三、避雷保護范圍,可采用“滾球法” 計算出避雷裝置保護的范圍（不同高度的水平范圍）。,以單根避雷針為例：某一規定半徑的球體沿需要保護的空間滾動，當球體只觸及地面和接閃器時，球面以下空間范圍被認為是接閃器的保護范圍（錐體空間）。,“滾球法”是國際電工委員會（IEC）推薦的接閃器保護范圍計算方法之一，也是我國常用的避雷計算方法之一。,第八章 建筑接地及防雷8.5 建筑物防雷措施,三、防雷保護范圍,避雷滾球半徑,第八章 建筑接地及防雷8.5 建筑物防雷措施,三、防雷保護范圍,距地面高度為h的單根避雷針保護范圍,距地面高度為hx平面避雷保護半徑為rx,第八章 建筑接地及防雷8.5 建筑物防雷措施,三、防雷保護范圍,xx平面保護半徑,地面保護半徑,第八章 建筑接地及防雷8.5 建筑物防雷措施,例8.1 某校區35米高的建筑物（屬三類防雷建筑）上裝有一只高3米的避雷針，試問其地面保護范圍為多少？距該建筑物中