12建筑防雷、接地系统安装、调试及验收与安全用电

教育部职业教育与成人教育司推荐教材高等职业技术教育教材建筑设备工程（第2版）JIANZHUSHEBEIGONGCHENG1主编：刘昌明鲍东杰12建筑防雷、接地系统安装、调试及验收与安全用电第三篇建筑电气接地系统安装、测试及验收12建筑防雷、接地系统安装、调试及验收与安全用电目录12.2建筑防雷系统安装、调试及验收12.3安全用电建筑防雷、接地系统安装、调试及验收与安全用电了解有关接地的概念及类型，接地体的装设，接地电阻的测试，接地系统的验收；掌握建筑物的防雷分级，雷电的危害方式及其防雷措施，能够对不同级别建筑物采取不同的防雷保护措施；熟悉直击雷防雷装置的安装，建筑物防雷系统的验收要求和验收资料；掌握电气安全的有关概念；掌握直接触电和间接触电防护的概念及防护措施，了解用电安全的基本要求和电气装置的检查和维护安全要求。接地系统安装、测试及验收12建筑防雷、接地系统安装、调试及验收与安全用电接地电气设备的任何部分与土壤间做良好的电气连接，称为接地。12.1.1有关接地的概念及类型12.1接地系统安装、测试及验收接地体或接地极直接与土壤接触的金属导体称为接地体或接地极。接地体可分为人工接地体和自然接地体。人工接地体是指专门为接地而装设的接地体；自然接地体是指兼作接地体用的直接与大地接触的各种金属构件、金属管道及建筑物的钢筋混凝土基础等。12.1接地系统安装、测试及验收接地线连接于电气设备接地部分与接地体间的金属导线称为接地线。4.接地装置接地体和接地线组成的总体称为接地装置。5.接地装置的散流场当由于某种原因有电流流入接地体时，电流就通过接地体向大地做半球形散开，这一电流称为接地电流，接地电流流散的范围称为散流场。12.1接地系统安装、测试及验收接地装置的对地电压与接地电流之比为接地电阻。实验表明，离接地体越远，土壤导电面积越大，电阻就越小。在距2.5m长的单根接地体20m处，导电半球形面积可达2500m2，土壤散流电阻已小到可以忽略，也就是这里的电位已趋近于零，可以认为远离接地体20m以外的地方电位为零，称为电气上的“地”或“大地”，如图12.1所示。12.1接地系统安装、测试及验收接地电流分布曲线及接触电压、跨步电压12.1接地系统安装、测试及验收接触电压电气设备的绝缘损坏时，在身体可同时触及的两部分之间出现的电位差称为接触电压。7.跨步电压人在散流场中走动时，两脚间出现的电位差称为跨步电压。12.1接地系统安装、测试及验收接地的分类（1）工作接地工作接地是为保证电力系统和设备达到正常工作要求而进行的一种接地，例如电源中性点的接地、防雷装置的接地等。（2）保护接地保护接地是为保障人身安全、防止间接触电而将设备的外露可导电部分接地。12.1接地系统安装、测试及验收保护接地的形式有两种：①设备的外露可导电部分经各自的接地线(PE线)直接接地，如在TT和IT系统中的接地。②设备的外露可导电部分经公共的PE线（在TN-S系统中）或经PEN线（在TN-C系统中）接地，这种接地我国习惯称为“保护接零”。必须注意：同一低压系统中，不能有的采取保护接地，有的又采取保护接零，否则当采取保护接地的设备发生单相接地故障时，采取保护接零的设备外露可导电部分将带上危险的电压。12.1接地系统安装、测试及验收（3）重复接地在TN系统中，为确保公共PE线或PEN线安全可靠，除在中性点进行工作接地外，还应在PE线或PEN线的下列地方进行再一次接地，称为重复接地：①如架空线路终端及沿线每1km处。②电缆和架空线引入车间或大型建筑物处。12.1接地系统安装、测试及验收接地电阻指构成接地装置的各部分的电阻之和。（1）工频（50Hz）接地电流流经接地装置所呈现出来的接地电阻称为工频接地电阻。（2）冲击电流（如雷电流）流经接地装置所呈现出来的接地电阻称为冲击接地电阻。12.1接地系统安装、测试及验收自然接地体的利用在设计和装设接地装置时，首先应充分利用自然接地体，以节约投资。如果实地测量所利用的自然接地体电阻已能满足要求，而且这些自然接地体又满足热稳定条件，可不必再装设人工接地装置。12.1.2接地体的装设12.1接地系统安装、测试及验收可作为自然接地体的物件包括与大地有可靠连接的建筑物的钢结构和钢筋、行车的钢轨、埋地的金属管道及埋地敷设的不少于2根的电缆金属外皮等。对于变配电所来说，可利用其建筑物钢筋混凝土基础作为自然接地体。利用自然接地体时，一定要保证良好的电气连接，在建(构)筑物结构的结合处，除已焊接者外，凡用螺栓连接或其他连接的，都要采用跨接焊接，而且跨接线不得小于规定值。12.1接地系统安装、测试及验收人工接地体的装设人工接地体有垂直埋设和水平埋设两种基本结构形式，如图12.2所示。人工接地体一般采用钢管、圆钢、角钢或扁钢等安装和埋入地下，但不应埋设在垃圾堆、炉渣和强烈腐蚀性土壤处。最常用的垂直接地体为直径50mm、长2.5m的钢管，这是最为经济合理的。12.1接地系统安装、测试及验收人工接地体（a）垂直埋设的棒形接地体；（b）水平埋设的带形接地体12.1接地系统安装、测试及验收材料要求按《电气装置安装工程·接地装置施工及验收规范》（GB50169—92）规定，钢接地体和接地线的截面不应小于表12.1（见课本254页）所列规格。对110kV及以上变电所或腐蚀性强的场所的接地装置，应采用热镀锌钢材，或适当加大截面。12.1.3接地体装设的要求12.1接地系统安装、测试及验收接地体的埋设要求（1）接地体的埋设深度不应小于0.6m，且必须在大地冻土层以下。角钢及钢管接地体应垂直配置。（2）垂直接地体的长度不应小于2.5m,其相互之间间距一般不应小于5m。（3）防雷接地的人工接地装置的接地干线埋设，经人行通道处埋地深度不应小于1m，且应采取均压措施或在其上方铺设卵石或沥青地面。12.1接地系统安装、测试及验收（4）人工接地装置或利用建筑物基础钢筋的接地装置必须在地面以上按设计要求位置设测试点。（5）埋入后接地体周围要用新土夯实。（6）接地体地下部分不得涂漆。12.1接地系统安装、测试及验收接地体的连接要求（1）接地体的焊接应采用搭接焊，其搭接长度应符合下列规定:①扁钢与扁钢搭接为扁钢宽度的2倍，不少于三面施焊；②圆钢与圆钢搭接为圆钢直径的6倍，双面施焊；③圆钢与扁钢搭接为圆钢直径的6倍，双面施焊；12.1接地系统安装、测试及验收④扁钢与钢管、扁钢与角钢焊接，应紧贴角钢外侧两面，或紧贴3/4钢管表面，上下两侧施焊；⑤除埋设在混凝土中的焊接接头外，应有防腐措施。（2）接地体与接地干线的连接，应采用可拆卸的螺栓连接点，以便测量电阻。12.1接地系统安装、测试及验收接地电阻的测试应选择适当的天气进行。常用接地电阻测试仪为ZC-8型。仪表接线及测试平面如图12.3所示。测试前将仪表断接卡子紧固螺栓拧开，沿被测接地装置（接地极）E将电位探针P和电流探针C成直线彼此相距20m打入地下，电位、电流电极的位置不能放反。E、P和C用不小于2.5mm2铜芯线分别与仪表对应端子连接。12.1.4接地电阻的测试12.1接地系统安装、测试及验收测试时，将仪表水平放置，检流计的指针调至中心线上。将“倍率标度”置于适当的倍数，慢慢地转动手柄，同时旋转“测量标度盘”使指针指于中心线上。若旋转“测量标度盘”不能使指针指于中心线上，则应增大“倍率标度”的倍数；若“测量标度盘”读数小于1，应将“倍率标度”的倍数调小，再重新旋转“测量标度盘”使指针指于中心线上。12.1接地系统安装、测试及验收此时，“倍率标度”数乘以“测量标度盘”的读数即为所测接地装置（接地极）的测试值。该值再乘以表12.2所列接地电阻季节系数就是接地装置的接地电阻值。实测接地装置的接地电阻值必须符合设计要求。12.1接地系统安装、测试及验收接地系统安装、测试及验收(1)竣工图；(2)材料材质证明书和镀锌质量证明书；(3)材料设备报验记录；(4)接地装置隐蔽记录；(5)图纸会审及设计变更记录；(6)接地电阻测试记录；(7)接地装置安装工程检验批质量验收记录。12.1.5接地系统的验收资料12.1接地系统安装、测试及验收建筑防雷系统安装、调试及验收12建筑防雷、接地系统安装、调试及验收与安全用电建筑物根据其重要性、使用性质、发生雷电事故的可能性和后果，按防雷要求分为三级。12.2.1建筑物的防雷分级12.2建筑防雷系统安装、调试及验收(1)一级防雷的建筑物指具有特别重要用途的建筑物，如国家级会堂、办公建筑、档案馆、大型博展建筑；特大型、大型铁路旅馆站；国际性的航空港、通信枢纽；国宾馆、大型旅游建筑、国际港口客运站等。另外，还包括国家级重点文物保护的建筑物和构筑物及高度超过100m的建筑物。12.2建筑防雷系统安装、调试及验收(2)二级防雷的建筑物指重要的人员密集的大型建筑物，如部、省级办公楼；省级会堂、博展、体育、交通、通信、广播等建筑以及大型商店、影剧院等。另外，还包括省级重点文物保护的建筑物和构筑物；19层以上的住宅建筑和高度超过50m的其他民用建筑物；省级以上大型计算中心和装有重要电子设备的建筑物等。12.2建筑防雷系统安装、调试及验收(3)三级防雷建筑物指当年计算雷击次数大于0.05时，或通过调查确定需要防雷的建筑物；建筑群中最高或位于建筑物边缘高度超过20m的建筑物；高度为15m以上的烟囱、水塔等孤立的建筑物或构筑物，在雷电活动较弱地区(年平均雷暴日不超过15天)其高度可为20m以上；历史上雷害事故严重地区或雷害事故较多地区的较重要建筑物。12.2建筑防雷系统安装、调试及验收(1)直接雷击指雷电对电气设备或建筑物直接放电，放电时雷电流可达几万甚至几十万安培。直击雷一般采用由接闪器、引下线、接地装置构成的防雷装置防雷。12.2.2雷电的危害方式及其防雷措施12.2建筑防雷系统安装、调试及验收(2)雷电感应指当雷云出现在建筑物的上方时，由于静电感应，在屋顶的金属上积聚大量异号电荷，在雷云对其他地方放电后，屋顶上原来被约束的电荷对地形成感应雷，其电压可达几十万伏。雷电感应的防止办法是将感应电荷的屋顶金属通过引下线、接地装置泄入大地。12.2建筑防雷系统安装、调试及验收