建筑电气-第7章-建筑电气安全技术

第7章 建筑电气安全技术 所谓触电，多是因为人体有意或无意地与正常带电体接触或与漏电的金属外壳接触，使人体的某两点之间被加上电压，例如，手和手的两点间或手与脚的两点间等，在这两点之间形成电流，即触电电流。 触电的伤害形式主要有两类：电击和电伤。 1.电击电流通过人体造成内部器官损坏，产生呼吸困难，严重时，造成心脏停止跳动而死亡，而体表没有痕迹。这种情况叫做电击。 2.电伤 由于电流的热效应、化学效应、机械效应以及在电流作用下，使熔化蒸发的金属微粒侵袭人体皮肤而遭受灼伤、烙伤和皮肤金属化的伤害，叫做电伤，严重时也能致命。 7.1 接地与接零 7.1.1 接地概述接地：电气设备的某部分用金属与大地作良好的电气连接接地体(接地极)：埋入地中并直接与大地接触的金属导体自然接地体兼作接地用的直接与大地接触的各种金属构件、金属井管、钢筋混凝土建筑物的基础、金属管道和设备等接地体人工接地体为了接地埋入地中的圆钢、角钢等接地体接地线：连接设备接地部分与接地体的金属导线接地装置：接地体和接地线的总和 a)电气设备接地的目的b)接地电流在大地中的流散与电位梯度c)接地电阻 7.1.2 接地类型和作用1)接地类型(1)工作接地(2)保护接地 所谓接地，简单说来是各种设备与大地的电气连接。要求接地的设备，如电力设备，通信设备，电子设备，防雷装置等。接地的目的是为了使设备正常和安全运行，以及为建筑物和人身的安全准备条件。常用的接地可分为以下各种。 1、系统接地（工作接地） 在电力系统中将其某一适当的点与大地连接，称为系统接地或称工作接地。如变压器中性点接地。 保护接地与保护接零的主要区别保护原理不同保护接地是限制设备漏电后的对地电压，使之不超过安全范围。保护接零是借助接零线路使设备漏电形成单相短路，促使线路上的保护装置动作，以及切断故障设备的电源。适用范围不同保护接地即适用于一般不接地的高低压电网。保护接零只适用于中性点直接接地的低压电网。线路结构不同如果采取保护接地措施，电网中可以无工作零线，只设保护接地线；如果采取了保护接零措施，则必须设工作零线，利用工作零线作接 零保护。保护接零线不应接开关、熔断器。 2、设备的保护接地 各种电气设备的金属外壳，线路的金属管，电缆的金属保护层，安装电气设备的金属支架等，由于导体的绝缘损坏可能带电，为了防止这些不带电金属部分产生过高的对地电压危及人身安全而设置的接地，称为保护接地。3、防雷接地 为了使雷电流安全地向大地泄放，以保护被击建筑物或电力设备而采取的接地，称为防雷接地。 4、重复接地 将零线上的一点或多点与地再次做电气连接称为重复接地。RC表示重复接地的接地电阻，不应大于10 。 例如架空线路沿线每一公里处以及在引入大型建筑物、车间等处的零线都要重复接地。其作用是：降低漏电设备的对地电压；减轻断线时的触电危险和三相负荷不对称时对地电压的危险性；缩短碰壳或接地短路持续时间；改善架空线路的防雷性能。 5、屏蔽接地 一方面是为了防止外来电磁波的干扰和侵入，造成电子设备的误动作或通信质量的下降，另一方面是为了防止电子设备产生的高频向外部泄放，需将线路的滤波器、变压器的静电屏蔽层、电缆的屏蔽层，屏蔽室的屏蔽网等进行接地，称为屏蔽接地。 6、防静电接地 静电是由于磨擦等原因而产生的积蓄电荷，要防止静电放电产生事故或影响电子设备的工作，就需要有使静电荷迅速向大地泄放的接地，称为防静电接地。7、电子设备的信号接地及功率接地 电子设备的信号接地（或称逻辑接地）是信号回路中放大器、扫描电路、逻辑电路等的统一基准电位接地，目的是不致引起信号量的误差。 功率接地是所有继电器、电动机、电源装置、大电流装置、指示灯等电路的统一接地，以保证在这些电路中的干扰信号泄露到地中，不致于干扰灵敏的信号电路。 7.1.3 电气设备、电子设备的接地划分a)电气设备的分类及要求b)电气设备的接地要求 7.1.4 接地与接零设计注意事项 7.1.5 各种接地的电阻值要求 按IEC的标准，低压配电系统根据保护接地的形式不同分为：IT系统，TT系统和TN系统。其中IT系统和TT系统的设备外露可导电部分经各自的保护线直接接地（保护接地）；TN系统的设备外露可导电部分经公共的保护线与电源中性点直接电气连接（接零保护）。 国际电工委员会（IEC）对系统接地文字符号的意义规定：第一个字母表示电力系统的对地关系p T：中性点直接接地；p I：所有带电部分与地绝缘或中性点经高阻抗接地。7.2 低压配电系统的保护 第二个字母表示装置的外露可导电部分的对地关系p T：外露可导电部分对地直接电气连接；p N：外露可导电部分与电力系统的接地点直接电气连接（在交流系统中，接地点通常就是中性点）。后面还有字母（第三个字母）时，这些字母表示中性线与保护线的组合p S：中性线和保护线是分开的；p C：中性线和保护线是合一的。 IT系统电源中性点是对地绝缘的或经高阻抗接地，用电设备的金属外壳直接接地。 IT系统的工作原理：若设备外壳没有接地，在发生单相碰壳故障时，设备外壳带上了相电压，若此时有人触摸外壳，就会有相当危险的电流流经人体与电网和大地之间的分布电容所构成的回路，而设备的金属外壳有了保护接地后，由于人体电阻远比接地装置的接地电阻大，在发生单相碰壳时，大部分的接地电流装置分流，流经人体的电流很小，从而对人体安全起了保护作用。 IT系统适用于环境条件不良、易发生单相接地故障的场所，以及易燃、易爆的场所，如煤矿、化工厂、纺织厂等。 TT系统 TT系统的电源中性点直接接地，与用电设备接地无关。PE为保护接地，设备的金属外壳也直接接地，且与电源中性点相连。 TT系统的工作原理是：当发生单相碰壳故障时，接地电流经保护接地的接地装置和电源的工作接地装置所构成的回路流过。此时，若有人触摸带电的外壳，则由于保护接地装置的电阻远远小于人体的电阻，因此大部分的接地电流被接地装 置分流，从而对人体起到保护作用。 TN系统N 在三相四线（380/220V）制的电源中性点直接接地的低压电网中，把正常运行时不带电的用电设备的金属外壳，经公共的保护线和电源的中性点直接做电气连接所构成的系统。图a所示是TN系统的工作原理示意图。当电气设备发生单相碰壳时，故障电流经设备的外壳形成相线对保护线的单相短路，从而产生较大的短路电流使保护装置立即动作，将故障电路迅速切除，保证了人身安全和其他设备或线路的正常运行。 TN-C系统（三相四线制）整个系统的中性线（N）和保护线（PE）是合一的，该线又称为保护中性线（即PEN线）。其优点是节省了一条导线，但当三相负载不平衡或中性线断开时会使所有设备的金属外壳都带上危险电压。一般情况下，若保护装置和导线截面选择适当，该系统是能够满足要求的。 TN-S系统（三相五线制）整个系统的中性线（N）和保护线（PE）是分开的。其优点是PE线在正常情况下没有电流通过，因此，不会对接在PE线上的其它设备产生电磁干扰。此外，由于中性线（N）和保护线（PE）是分开的，N线断线也不会影响PE线的保护作用，但TN-S系统使用导线较多，增加了投资。一般情况该系统多用于对安全可靠性要求较高、设备对电磁干扰要求较严或环境条件较差的场所，对新建的民用建筑、住宅小区，推荐使用TN-S系统。 TN-C-S系统（三相四线和三相五线混合系统） 整系统中有部分中性线（N）和保护线（PE）是合一的，而又有一部分线是分开的。这种系统兼有TN-C系统和TN-S系统的特点，常用于配电系统末端环境较差或有对电磁干扰要求较严的场所。 7.3 雷电的产生及破坏作用 7.3.1 雷电的产生雷电是一种自然现象。一般认为：地面湿气因受热而上升，或空中不同冷、热气团相遇，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，带电积云称为雷云。 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“闪电”；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“打雷”。 7.3.2 建筑物遭受雷击的一般情况 (1)直接雷击 (2)雷电波侵入 7.3.3 雷电对建筑物的危害 (1)雷电的热效应和机械效应 (2)雷电的电磁效应 7.3.4 建筑物落雷的相关因素和民用建筑的防雷分类 1)建筑物遭受雷击的相关因素建筑物落雷的次数多少，不仅与当地的雷电活动频繁程度有关，而且还与建筑物本身的结构特征有关 2)建筑物的防雷分类 (1)一类防雷民用建筑物 (2)二类防雷民用建筑物 (3)三类防雷民用建筑物 7.3.5 建筑物年雷击次数的计算1)建筑物年预计雷击次数2)雷击大地的年平均密度3)建筑物等效面积图7.9 建筑物的等效面积 7.4 建筑物的防雷与接地 7.4.1 建筑物的防雷措施 1)一般的防雷措施及防雷装置 (1)接闪器必须符合下列要求:所有避雷针应采用避雷带互相连接。引下线不应少于两根，并应沿建筑物四周均匀或对称布置，其间距不应大于12 m。 (2)引下线的设置 (3)接地装置 (4)各类防雷建筑物 7.4.2 高层建筑、特殊建筑物和建筑工地防雷 1)高层建筑的防雷 2)古建筑物和木结 构建筑物的防雷 3)有爆炸和火灾危险的建筑物防雷 (1)有爆炸危险的建筑物防雷 (2)有火灾危险的建筑物的防雷 4)烟囱和放气管的防雷