第五章建筑物防雷及安全

第五章建筑物防雷及安全用电建筑电气与施工用电内容提要及学习要求:建筑物防雷及安全用电是一个电气安全问题,关系到用户的人身安全和环境安全。本章介绍一些常见的电气安全知识，具体来说，包括雷电的基本知识，三类防雷建筑物的防雷措施，安全用电的基本知识和常见电击防护措施。第五章建筑物防雷及安全用电5.1建筑物防雷5.2安全用电2.3低压配电系统及低压设备2.4低压线路及控制保护设备选择第五章建筑物防雷及安全用电5.1.1雷电的形成及作用形式5.1.2雷电的危害5.1.3防雷装置及接地5.1.4建筑物防雷措施第五章建筑物防雷及安全用电第五章建筑物防雷及安全用电5.1建筑物防雷5.1.1雷电的形成及作用形式1.雷电的形成雷电的形成过程可以分为气流上升、电荷分离和放电三个阶段。在雷雨季节，地面上的水分受热变蒸气上升，与冷空气相遇之后凝成水滴，形成积云。云中水滴受强气流摩擦产生电荷，形成带电的云。随着雷云中电荷的积累，当电场强度逐渐增加，达到能使附近的空气绝缘破坏,便产生雷云放电。第五章建筑物防雷及安全用电5.1建筑物防雷2.雷电特点及作用形式(1)雷电特点雷电流是一种冲击波，雷电流幅值Im的变化范围很大，一般为数十至数kA。电流幅值一般在第一次闪击时出现，也称主放电。典型的雷电流波形如图5.1。建筑物遭受雷击的部分是有一定规律的，例如，建筑物易遭雷击部位常见有：檐角、女儿墙、屋檐。（3）雷电击的基本形式(ⅰ)直击雷(ⅱ)感应雷(ⅲ)雷电波侵入(ⅳ)球形雷(2)雷击的选择性第五章建筑物防雷及安全用电5.1建筑物防雷第五章建筑物防雷及安全用电5.1建筑物防雷5.1.2雷电的危害1.热效应雷电流通过导体时，在极短时间内转换成大量热能，造成火灾。2.机械效应雷电的机械效应指雷电经过时，建筑物内部产生大量汽化压力和金属物体产生的电动力所引起的破坏作用。第五章建筑物防雷及安全用电5.1建筑物防雷3.电气效应雷电引起的过电压，会击毁电气设备和线路的绝缘。4.电磁效应强大的雷电流周围产生强大且变化剧烈的磁场，使处于这个变化磁场中的金属物体感应电流，产生发热现象。第五章建筑物防雷及安全用电5.1建筑物防雷5.1.3防雷装置及接地1．接闪器接闪器就是专门用来接受雷云放电的金属物体。接闪器的类型有避雷针、避雷线、避雷带、避雷网、避雷环等，都是经常用来防止直接雷击的防雷设备。第五章建筑物防雷及安全用电5.1建筑物防雷(1)避雷针及保护范围避雷针对周围物体保护的有效性，常用保护范围来表示。避雷针对建筑物保护范围一般用滚球法确定。避雷针在hx高度XX′平面上的保护半径rx计算式:（单位为m）)2()2(xsxsxhdhhdhr避雷针在地面上的保护半径r0：)2(0hdhrs第五章建筑物防雷及安全用电5.1建筑物防雷(2)避雷带和避雷网避雷带和避雷网主要用于建筑物。避雷带通常是沿着建筑物易受雷击的部位，如屋脊、屋檐、屋角等处装设的带形导体。避雷网是将建筑物屋面上纵横敷设的避雷带组成网格，防雷等级不同其网格尺寸大小要求也不同。（3）避雷环防雷设计规范规定高度超过一定范围的钢筋混凝土结构、钢结构建筑物，应设均压环防侧击雷。第五章建筑物防雷及安全用电5.1建筑物防雷第五章建筑物防雷及安全用电5.1建筑物防雷2．引下线引下线是连接接闪器与接地装置的金属导体。引下线可以专门敷设，也可利用建筑物内的金属构件。一般优先利用柱或剪力墙中的主钢筋作为引下线，专门敷设时采用镀锌圆钢或扁钢。人工敷设的引下线宜在引下线距地面0．3～1．8m之间位置设置断接卡子；自然引下线并同时采用基础接地时，应在室内或室外的适当地点设置若干连接板，供测量接地电阻之用。第五章建筑物防雷及安全用电5.1建筑物防雷3．接地装置接地装置的主要作用是向大地均匀地泄放电流，使防雷装置对地电压不至于过高。接地装置包括接地体和接地线两部分，它是防雷装置的重要组成部分。(1)接地体接地体是埋入地下与土壤直接接触的金属导体。接地体一般分为自然接地体和人工接地体。(2)接地线接地线是连接接地体和引下线的金属导体。它也分为自然接地线和人工接地线两种类型。人工接地线材料一般采用扁钢和圆钢，采用扁钢作为地下接地线时，其截面积不应小于25mmX4mm，采用圆钢作接地线时，其直径不应小于10mm。第五章建筑物防雷及安全用电5.1建筑物防雷第五章建筑物防雷及安全用电5.1建筑物防雷（2）接地线自然接地线可利用建筑物的金属结构，必须保证全程接地线路有可靠的电气通路，用螺栓或铆钉连接的部位必须焊接跨接线。5.1.4建筑物防雷措施1．建筑物的防雷分类根据建筑物的重要性、使用性质、受雷击可能性的大小和一旦发生雷击事故可能造成的后果,建筑物的防雷要求分为三类。第一类防雷建筑物凡制造、使用或贮有大量爆炸物质的建筑物，且因火花而引起爆炸,会造成巨大破坏和人身伤亡的。第二类防雷建筑物国家级重点建筑物；制造、使用或贮存爆炸物质的建筑物，且电火花不易引起爆炸或不致造成巨大破坏和人身伤亡的。其它为第三类防雷建筑物第五章建筑物防雷及安全用电5.1建筑物防雷第五章建筑物防雷及安全用电5.1建筑物防雷2.建筑物防雷保护措施针对不同的雷击形式，有不同的防雷措施；防雷等级不同，所采取的防雷措施也不同。防直接雷和感应雷一般采用避雷针、避雷网和避雷带作为接闪器，诱导雷电泄放电荷。防感应雷还需将建筑物内部容易感应出电荷的金属设备、管道与大地可靠联接。防止雷电波侵入的措施，一般采用避雷器等措施。通常第一类防雷建筑物的防雷保护措施应包括防直接雷、防雷电感应和防雷电波侵入等保护内容，同时这些基本措施还应当被高标准地设置第二类防雷建筑物仍采取与第一类防雷建筑物相类似的措施，但其规定的指标不如第一类防雷建筑物严格；第三类防雷建筑物主要采取防直接雷和防雷电波侵入的措施。第五章建筑物防雷及安全用电5.1建筑物防雷5.2.1电气危害的种类5.2.2电对人体危害因素5.2.3触电方式5.2.4触电急救5.2.5供电系统接地形式5.2.6电击防护措施第五章建筑物防雷及安全用电第五章建筑物防雷及安全用电5.2安全用电5.2安全用电5.2.1电气危害的种类电气危害有两个方面：一方面是对系统自身的危害；另一方面是对用电设备、环境和人员的危害。如电击、电气火灾等，其中尤以触电和电气火灾危害最为严重，是近20年来在我国迅速蔓延的一种电气灾害，我国电气火灾在火灾总数中所占的比例已达30％左右。第五章建筑物防雷及安全用电5.2安全用电触电又分为电击和电伤。电击指电流通过人体内部，造成人体内部组织、器官损坏，以至死亡的一种现象。电伤指是由电流的热效应、化学效应等对人体造成的伤害5.2.1电气危害的种类第五章建筑物防雷及安全用电5.2安全用电5.2.2电击对人体的危害因素电危及人体生命安全的直接因素是电流，而不是电压，而且电流对人体电击伤害的严重程度与通过人体的电流大小、频率、持续时间、流经途径和人体的健康情况有关。人体内阻抗由人体脂肪、骨骼、神经、肌肉等组织所构成，不同的电流通路有不同的阻抗。要将人体能触及的电压限制在安全的范围内，有关规定安全电压在42V以下。5.2.2电击对人体的危害因素人体触电时，通过电流的时间越长，生命的危险性就愈大。据统计，触电后1min内就进行急救，能有良好的效果，触电后12分钟开始救治者，救活的可能性就很小。电流途径从人体的手到手、手到脚，头到脚危害最大。因为电流通过心脏。第五章建筑物防雷及安全用电5.2安全用电第五章建筑物防雷及安全用电5.2安全用电5.2.2电击对人体的危害因素电流频率不同，对人体伤害也不同。据测试，15～100HZ的交流电流对人体的伤害最严重。人体不同，对电流的敏感程度也不一样，一般地说，儿童较成年人敏感,女性较男性敏感。患有心脏病者，触电后的死亡可能性就更大。第五章建筑物防雷及安全用电5.2安全用电6.2.3触电方式人体触及带电体的方式，可分为以下三种情况：1.单相触电人体两处触及一相带电体的触电事故。单相触电的危险程度与电网运行方式有关。电源中性点接地运行方式比中性点不接地的单相触电情况危害要大。第五章建筑物防雷及安全用电5.2安全用电第五章建筑物防雷及安全用电5.2安全用电2.两相触电。两相触电是指人体两处同时触及两相带电体的触电事故。其危险性一般是比较大的。3．跨步电压触电当带电体接地有电流流入地下时，电流在接地点周围土壤中产生电压降，离接地点越近、两脚距离越大，跨步电压值就越大。一般10米以外就没有危险。第五章建筑物防雷及安全用电5.2安全用电第五章建筑物防雷及安全用电5.2安全用电6.2.4触电急救现场急救对抢救触电者是非常重要的，触电急救应争分夺秒不能等待医务人员。及时急救一般步骤：1.解脱电源发现有人触电时，首先是尽快使触电人脱离电源，这是实施其它急救措施的前提。第五章建筑物防雷及安全用电5.2安全用电2.对症救治当触电人脱离了电源以后，应迅速根据具体情况作对症救治，同时向医务部门呼救。根据有无呼吸，心脏有否跳动，分别实施人工呼吸法抢救和人工胸处挤压法抢救。第五章建筑物防雷及安全用电5.2安全用电6.2.5供电系统接地形式低压配电系统是电力系统的末端，一般是380／220V的电压。低压配电系统有三种接地形式，IT系统、TT系统、TN系统。1.IT系统IT系统就是电源中性点不接地、用电设备外壳直接接地的系统。2.TT系统TT系统的电源中性点直接接地、用电设备外壳也直接接地。电源中性点的接地叫做工作接地，而设备外壳接地叫做保护接地。TT系统中，这两个接地必须是相互独立的。第五章建筑物防雷及安全用电5.2安全用电第五章建筑物防雷及安全用电5.2安全用电3.TN系统TN系统即电源中性点直接接地、设备外壳等可导电部分与电源中性点有直接电气连接的系统。它又分为TN—S系统、TN—C系统、TN—C—S系统三种形式。第五章建筑物防雷及安全用电5.2安全用电(1)TN—S系统在电源中性点工作接地，而用电设备外壳等可导电部分通过专门设置的保护线PE连接到电源中性点上。在这种系统中，中性线和保护线是分开的。TN—S系统是我国现在应用最为广泛的一种系统。第五章建筑物防雷及安全用电5.2安全用电（2）TN—C系统它与TN-S不同的是将PE线和N线的功能综合起来，由一根称为保护中性线PEN，同时承担保护和中性线两者的功能。TN—C现在已很少采用。第五章建筑物防雷及安全用电5.2安全用电（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，从电源出来的那一段采用TN—C系统，只起电能的传输作用，到用电负荷附近某一点处，采用了重复接地这一技术，将PEN线分开成单独的N线和PE线。TN—C—S系统目前也是应用比较广泛的一种系统。第五章建筑物防雷及安全用电5.2安全用电第五章建筑物防雷及安全用电5.2安全用电6.2.6电击防护措施为降低因绝缘破坏而遭到电击的危险，对于以上不同的低压配电系统型式，电气设备常采用保护接地、保护接零、重复接地等不同的安全措施。1.保护接地保护接地是将与电气设备带电部分相绝缘的金属外壳或架构通过接地装置同大地连接起来，保护接地适用于IT及TT低压配电系统型式。2.保护接零保护接零是把电气设备正常时不带电的导体，如金属机壳，同电网的N线或PE线连接起来。第五章建筑物防雷及安全用电5.2安全用电在同一低压供电系统中，也不允许一部分设备采用保护接地，而另一部分设备采用保护接零。3．重复接地将电源中性接地点以外的其他点一次或多次接地，称为重复接地。重复接地时，当系统中发生碰壳或接地短路时，一则可以降低PEN线的对地电压；二则当PEN线发生断线时，可以降低断线后产生的故障电压。第五章建筑物防雷及安全用电5.2安全用电4.漏电保护器以上的保护措施都是通过降低接触电压和通过使用过电流保护电器动作来进行电击防护的,但这些措施还不够完善,实际工程中往往可采用漏电保护器作为补充安全措施。漏电保护器的工作原理：当人体触及带电导体时发生触电时，由互感器检测泄漏电流，并借助于脱扣线圈使脱扣器动作,切断电源回路。从而达到保护人体安全的