建筑电气第六章.

建筑电气主讲：谢陈磊6电气安全与防雷接地目录安全用电技术1建筑物及其设备防雷2电气装置接地3触电是因人体接触到带电体而造成伤害的现象。人在触电时表现出的损伤往往是综合性的。触电对人体的伤害可归纳为电击与电伤两种。触电，因接触方式不同分为三类：1)单相触电人体的某一部位与地面或接地导体接触，另一部位触及带电体造成的触电事故。此种触电加在人体上的是相电压，所以又可以叫相电压触电。人体过分靠近高压带电体，造成对人体的放电，也是单相触电。在一般情况下，中性点接地电网比不接地电网单相触电的危险性为大。6.1安全用电技术6.1.1触电种类及危害6.1安全用电技术2)两相触电人体同时触及两相带电体而发生的触电事故。此种触电加在人体上的是线电压，所以又可以叫线电压触电。无论电网的中性点接地与否，其危险性都比较大。3)跨步电压触电当电网或电气设备发生接地故障时，流入大地的电流，在土壤中形成电位，地表面也形成以接地点为圆心的径向电位差分布。如果行人误入其中时，因前后两脚间(一般按0.8m计算)电位差达到危险电压而造成触电，称为跨步电压触电。1.电流大小和安全电压影响触电严重程度主要是通过人体的电流。能引起有电感觉的最小电流称为感知电流，交流为1mA左右；触电后能自主摆脱的最大电流称为摆脱电流，交流为10mA左右；在较短时间内危及生命的电流称为致命电流，如100mA的电流通过人体1s，可足以使人致命，因此致命电流为50mA。在有防止触电保护装置的情况下，人体允许通过的电流一般可按30mA考虑。电流的大小取决于人体的电阻及触电电压。一般不大于36V电压或小于10mA的电流，对人体不会造成生命危险。6.1安全用电技术6.1.2影响触电严重程度的因素6.1安全用电技术2.电流路径电流通过人体造成的伤害，与于心脏受损状况关系密切。3.触电时间触电对人体伤害的轻重程度还与电流作用时间的长短有关。4.电流性质国际电工委员会(IEC)指出：人体触电后的危害与触电电流的种类、大小、频率和流经人体的时间有关。在交流供电系统，以50～60Hz低频的电流对人体的危害最为严重。5.健康状况及精神状态1.电气安全组织措施1)加强电气安全教育2)严格执行各项规章制度3)建立健全电气安全管理机构，落实人员安排2.电气安全技术措施预防触电事故保障人身及设备安全的主要技术措施，有采用安全的特低电压，保证电气设备的绝缘性能，采取屏护、障碍，保证安全距离，合理选用电气装置，装设漏电保护装置和自动断开电源等。1)采用安全特低电压在需要电击防护的地方，采用不高于国标《GB/T3805-2008特低6.1安全用电技术6.1.3电气安全措施6.1安全用电技术电压(ELV)限值》中规定的不同环境下，正常和故障状态时的电压限值，见表6.2，则不会对人体构成危险。2)保证设备电气绝缘性能电气绝缘就是用绝缘物将带电导体封闭起来，使人不能触及，从而保证安全。设备的电气绝缘是直接触电的防护措施。3)采用屏护、障碍所谓屏护，就是用箱盒、围栏、护罩、护盖等把带电体同外界隔绝开来，以防止人员无意触及带电体，造成直接触电。所谓障碍，就是在带电体与行走路线之间设置障碍物，防止无意过去触及或过分接近带电体而触电。4)保证电气安全距离为避免发生触电以及各种短路事故、防止发生火灾、过电压放6.1安全用电技术电等，在带电体与人体之间、带电体与其它设施与设备之间、带电体与带电体之间、带电体与地面之间必须留有一定的间隔距离，这个距离就是电气安全距离。5)正确使用安全标志供配电系统中的安全标志可以分为安全色标、安全牌和设备标志。①安全色标：是为了保证人身的安全和设备不受损坏，提醒人员对危险或不安全因素的注意，防止发生意外而设置的带颜色图案的标牌。安全色标包括安全色和安全牌。安全色就是不同的安全信息用不同的颜色表示，目的是使人们能够迅速地发现安全标志并分辨出其中的安全信息，预防事故的发生。一般采用的安全色有：ⅰ红色：用来标志禁止、停止、危险以及消防设备。如“禁止合闸”“禁止启动”等。6.1安全用电技术ⅱ黄色：用来提醒人们注意危险。如“当心触电”、“当心电缆”等。ⅲ蓝色：用来表示指令，要求人们必须遵守的规定。如“必须戴安全帽”、“必须系安全带”等。ⅳ绿色：用来给人们提供允许、安全的信息。如“在此工作”、“已接地”等。ⅴ黑色：用来标志文字、图形符号以及警告标志的几何边框等。②安全牌：由不同的几何图形和安全色构成，并加上相应的图形符号和文字，用以表达特定的安全信息。一般有以下几种：ⅰ禁止类安全牌：用圆形，基本型式是带斜杠的圆边框。斜杠与圆边框用红色，背景用白色，含义是禁止人们不安全行为。例如：“禁止靠近”、“禁止入内”等。ⅱ警告类安全牌：基本型式是正三角形边框，背景用黄色，边和图6.1安全用电技术象都用黑色。用于提醒人们对周围环境引起注意，以避免可能发生危险。例如：“注意安全”、“当心伤手”等。ⅲ指令类安全牌：用圆形，背景用蓝色，图象及文字用白色。含义是强制人们必须做出某种动作或采用防范措施。例如：“必须戴防护眼镜”、“必须戴防护手套”等。ⅳ提示类安全牌：用矩形，背景用绿色，图象及文字用白色。含义是向人们提供某种信息的图形标志。例如：“避险处”、“可动火区”等。安全标示牌的悬挂位置与安全标识牌的类别有关。例如：“禁止合闸，有人工作”等禁止类标示牌用来挂在一经合闸即可送电到施工现场设备的开关的操作把手上，防止误送电；“止步，高压危险”等警告类标示牌用来挂在禁止通行的过道、配电装置、变压器周围的6.1安全用电技术遮拦、施工地点靠近带电设备的遮栏等明显处，以警示周边行人；“在此工作”等提示类标示牌用来挂在工作现场周围所装设的临时遮栏入口处或指定工作的设备上，以提示他人，注意作业人员安全，不得随意操作。③设备标志：在供配电系统中，电气设备是十分复杂的，这些设备若没有统一明确的标志和编号，不仅不便于识别与管理，而且更重要的是在操作和检修维护过程中容易发生错误。因分辨设备出错而造成的血淋淋的事故在系统中比比皆是。因此，设备标志也是防止人身事故，保证安全生产的一项重要技术措施。设备标志包括设备名称和编号。设备名称按照国家标准和部颁专业规程中规定的名称确定。供配电系统中的主要设备(如供电线路、发动机、变压器、母6.1安全用电技术线等)编号格式，一般采用“通用字母+阿拉伯数字”形式，可以按设备的安装位置，从南到北，或从东向西，或从固定端指向扩建端，或从电源端向负荷端按递增序列编制，不得有断号、跳号。与主要设备关联的如断路器、隔离开关、接地开关等电器设备编号，其编号方法与主要设备编号方法类似，书写时，以“主要设备编号+关联设备编号”形式表示。6）装设残余电流保护装置残余(剩余)电流保护又称漏电保护，是一种在电气设备或线路漏电时，切除供电回路，保证人身与设备安全的装置。其主要作用是防止由于漏电而引起的触电事故，其动作电流不大于30mA。其次是可以用残余电流保护防止由于漏电，漏电地点局部过热而引起的火灾，其动作电流一般相对较大，可达几百mA。残余电流保护6.1安全用电技术装置还可以作为监视、用于电源单相接地或三相电机缺相运行故障的保护来使用。残余电流保护装置按工作原理分，有电压动作型和电流动作型两种，一般采用电流动作型。电流动作型残余电流保护的工作原理如图6.2所示。电流动作型残余电流保护装置，由：含脱扣器YR的低压断路器QF、零序电流互感器TAn和放大器A等几部分组成。图6.2所示的是三相残余电流保护的工作原理。设备运行正常时，三相电流基本对称，因此零序电流互感器TAn的铁心中没有磁通，其二次侧线圈没有电流输出。如果设备发生漏电或单相接地故6.1安全用电技术障时，由于三相电流不对称，零序电流互感器TAn的铁心中将产生零序磁通，其二次侧线圈输出的电流达到规定的数值，经放大器A放大后，驱动脱扣器YR，使断路器QF跳闸，切除故障电路。单相残余电流保护其组成部分，工作原理与三相的相似。不同的是，接入电流互感器TAn的是相线L与中性线N。设备正常工作时，相线L与N线中的电流大小相等，方向一去一回，在电流互感器TAn的铁心中的磁通叠加为零。当设备发生漏电时，相线L与N线中的电流大小不一样(差值为漏电流)，在电流互感器TAn的铁心中的将有磁通产生，二次侧线圈输出的电流达到规定的数值后，保护驱动脱扣器YR，使断路器QF跳闸。7)自动断开电源(接地故障保护)根据低压配电网的运行方式以及安全的要求，选择合适的保护6.1安全用电技术元件和接地形式，在发生漏电、接地等故障时能在规定的时间内自动断开电源，防止人员触及危险的电压。8)创造等电位环境把可能会同时触及的外露导体互相连接起来，形成等电位环境，防止形成危险的接触电压。9)采取电气隔离措施采用隔离变压器或电气上隔离的发电机供电，以防止外露导体异常带电时造成触电事故。要求被隔离的回路电压不超过500V，并且带电部分不能与大地、其他电路相连接。10)设置不导电环境让所在环境的地面、墙体等全部成为绝缘体，可能出现不同电位的两点之间的距离拉开到2m之外，这样可以避免因工作绝缘而使人同时触及不同电位的两点。1.过电压的定义及种类过电压是指对供配电系统绝缘有危险的，超过其最高工作电压的电压升高。例如：工频交流电，其电压均方根值超过额定值的10%，并持续大约1分钟时间以上时，可以认为是过电压。过电压属于供配电系统中的一种电磁扰动现象，在电路状态或电磁状态突然变化时出现，分内部过电压和外部过电压两大类。(1)内部过电压系统本身由于故障、负荷剧烈变动、开关操作等原因使运行方式发生突然改变而引起的过电压。包括操作过电压、谐振过电压、暂态过电压等。6.2建筑物及其设备防雷6.2.1过电压及雷电知识6.2建筑物及其设备防雷1)操作过电压是由于进行开关投切操作或发生突然短路而引起的过电压。操作过电压的持续时间一般约为几百微秒至几毫秒，持续时间短衰减较快，其具有脉冲性质，又称操作冲击波。是供配电系统内部过电压的一种主要形式。2)谐振过电压是系统中元件的L、C、R参数在某些接线方式下出现不利的组合，与电源频率发生谐振所造成的过电压。3)暂态过电压是由于开关投切操作或发生突然短路，使系统从稳态状态经历一个过渡过程，后重新达到某种暂时稳定状态时所出现的过电压。暂态过电压主要是50Hz的振荡，衰减过程较慢，持续时间较长，又可称为工频电压升高。6.2建筑物及其设备防雷(2)外部过电压又称大气过电压、雷电过电压，是由于大气中的雷云放电而在供配电系统的电气设备上所形成的过电压。外部过电压的持续时间约为几十微秒，具有脉冲的特性，常称为雷电冲击波，其电压幅值可高达几千万伏，电流幅值可大到几十万安培。雷电过电压又分为直击雷过电压和感应雷过电压两种。1)直击雷过电压是指雷电直接击中电气设备、线路、建筑物时所出现的过电压。2)感应雷过电压是指雷电在放电过程中，由于静电感应或电磁感应，致使未直接遭受雷击的电气设备、线路或其他物体上感应出的过电压。当雷云到来时，地面上的物体，尤其是导体，因静电感应会聚集jI6.2建筑物及其设备防雷起与雷云电荷极性相反的电荷。在雷云的电荷没有泄放之前，其被束缚住。当雷云放电后，感应出的电荷就变成了自由电荷，以雷电波的形式向两边传，其过电压幅值可达到几万到几十万伏。另一种情况是，在雷云放电时，变化的雷电流在其泄放通道的附近会形成一个很强的感应电磁场，会使周围的金属物产生高感应电压，造成干扰、破坏等。2.雷电波侵入雷电波侵入指雷电作用于架空线路或金属管道等，使雷电波可能沿着这些管线侵入，危及人身安全或造成设备的损坏等。3.防雷相关名词1)雷电流是指流入雷击点的电流，短时首次雷击是—个幅值很大、陡度很6.2建筑物及其设备防雷高的冲击波电流，如图6.5所示。从图6.5可以看出，短时雷电流幅值从0到峰值电流I的上升时间是很短，在达到峰值后，雷电流以较长时间逐步衰减。国际电工委员会IEC采用了波头时间T1，半值时间T2和平均陡度I/T1来描述雷电波波形。波头时间T1是雷电流由幅值的10%上升到90%时所需要的时间。IEC规定了首次雷击的数值为1