第8章接地与接零及防雷

建筑电气,第,8,章接地与接零及防雷,8,.3,常见保护接地方式,第8章 接地与接零及防雷,8,.1,接地与接零的作用及分类,8,.4,民用建筑物的防雷,掌握接地类型和作用。,本章要求：,掌握民用建筑的防雷措施和装置。,第8章 接地与接零及防雷,掌握常见的接地方式。,接地与防雷是民用建筑电气设计不可少的内容。接地涉及到建筑的供电系统和设备以及人身的安全，防雷涉及到对建筑物及其内部的设备安全。,8.1,接地与接零的作用及分类,接地：,电气设备的某部分用金属与大地作良好的电气连接，称为接地；,接地体：,埋入地中并直接与大地接触的金属导体，称为接地体；,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，称为自然接地体；,人工接地体：,为了接地埋入地中的圆钢、角钢等接地体，称为人工接地体；,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。,8.1.1,接地概述,电气设备接地的目的：,首先保证人员安全；,其次保证电气设备及建筑物的安全。,接地电阻：,是指电流从埋入地中的接地体流向周围土壤时，接地体与大地远处的电位差与该电流之比，而不是接地体的表面电阻。,图,8.1,接地示意图,接地电流：,当电气设备发生接地故障时，电流就通过接地体向大地作半球形散开，这一电流称为接地短路电流或接地电流。,图,8.2,接地体周围电场分布,电流通过电阻时产生压降，距接地极越近的地方，单位长度上的电压降越大；反之也就越小。在,20m,以外的土壤中，几乎没有电压降，因而认为该处的电位为零，即通常所说的,电气上的,“,地,”,。,接地回路中任何一点对,“,地,”,的电位差称为,对地电压,。,跨步电压的概念,：当接地极有电流流过时，在离接地极,20m,的圆内，地面上具有不同的电位分布。当人的两脚站在这种带有不同电位的地面时，两脚间的电位差叫做,跨步电压,。在计算时，一般取步距,0.8m,，即取,0.8m,间的电位差为跨步电压。,距接地极越近，跨步电压越大，反之越小,。,8.1.2,接地类型和作用,工作接地,保护接地,接零保护,重复接地,防雷接地,屏蔽接地,专用电气设备的接地,工作接地：,为了保证电气设备在正常和事故情况下可靠地工作而在,电源中性点与接地装置作金属连接,，称为工作接地。,作用：降低人体的接触电压，在中性点对地绝缘的系统中，当一相接地，而人体又接触到另一相时，人体将受到线电压，但对中性点接地系统，人体受到的为相电压；变压器和发电机的中性点直接接地，能起维持相线对地电压不变的作用。,（,2,）保护接地,保护接地,，就是用导体把电气设备中所有正常不带电、当绝缘损坏时可能带电的外露金属部分（电动机、变压器、电器、测量仪表的金属外壳、配电装置的金属构件、电缆终端盒与金属外壳等），和埋在地下的接地极连接起来。是预防人身触电的一项极其重要的措施。,图,8.3,接地保护示意图,没有装保护接地时的情况。,当电气设备内部绝缘损坏而使一相带电体碰壳时，若人接触此外壳，则电流经过人体入地，在经过其它两相对地绝缘阻抗回到电源。,有保护接地时的情况。,这时，当电气设备内部绝缘损坏而使一相带电体碰壳时，若人接触外壳，,电流将通过人体电阻与接地装置的接地电阻所构成的并联支路入地,，在通过其它两相对地绝缘阻抗回到电源。由于接地装置的,分流作用,，通过人身的电流便大大减少。,通过人身的电流与通过接地的电流有如下关系：,式中,R,E,-,接地电阻，一般为4-10,；R,M,-人体电阻，一般为1000,为了保证流经人体的电流在安全电流值以下，必须使,R,E,R,M,安全电流一般取：交流电流33mA，直流电流50mA。,（,3,）接零保护,1.,保护接零的作用,地面低压,380/220V,采用三相四线制供电系统，由于使用广泛，并带有生活、照明等负荷，发生人身触电的几率较高。这种供电系统，采用变压器中性点直接接地的运行方式，其接地的中性点叫,零点,，由零点引出的线或接地的中性线叫,零线,。,保护接零,，就是把电气设备正常情况下不带电的金属部分与电网的零线作电气连接的保护措施。,图,8.4,接零保护示意图,保护接零的目的：,保证人身安全，防止发生触电伤亡事故。当电气设备发生一相碰壳故障时，则,通过设备外壳造成相线对零线的单相短路,，电流超出正常工作电流许多倍，能使线路上的过流保护装置迅速动作，限制了故障存在的时间，减少触电几率。,此时，如果在电源被切断之前恰有人触及该漏电设备外壳，可利用保护接零的分流作用，减少人身触电电流，降低接触电压，以保证人员的安全。,对于中性点接地的三相四线制系统，只能采取保护接零。若采用保护接地，,在中性点接地的三相四线制供电系统中，相电压为220V，中性点接地的接地装置与保护接地的接地装置，接地电阻均约4。若用电设备绝缘损坏，外壳带电时，则发生短路的相，经过外壳和两个接地装置，与零线构成导电回路，该回路中流过的电流约为：,这么大的电流通常不能将熔体熔断，从而使用电设备的外壳形成一个对地的电压，其值：,若接地装置不良，其接地电阻远大于,4,，则设备外壳对地的电压将远大于,110V,，这时人若触及设备外壳，必造成触电危害。,因此，对中性点接地的电源系统，只用采用保护接零才是最安全的。,（,4,）重复接地,沿零线把一点或多点再次接地，成为重复接地。,重复接地的作用,：进一步降低发生单相碰壳接地短路时人体的接触电压，并可减少零线断线时漏电设备外壳的对地电压。,如图所示，,未采用重复接地时,，一旦出现零线折断的情况，接在折断处后面的用电设备相线碰壳时，保护装置就不动作，该设备以及后面的所有接零设备外壳都存在接近于相电压的对地电压，相当于设备即没有接地又没有接零。,如图所示，,采用重复接地时,，即使零线偶尔折断，带电的外壳也可以通过重复接地装置与系统中性点构成回路，产生接地短路电流，保护装置动作。,8.3,常见保护接地方式,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,TN,系统,8.3.1,国际电工委员会对系统接地的文字代号规定,系统接地的文字代号规定：,第一个字母表示电力系统的对地关系（电源中性点的对地关系）,T-,一点直接接地,I,所有带电部分与地绝缘或一点经高阻抗接地,第二个字母表示装置的外露可导电部分的对地关系,T-,外露可导电部分对地直接电气连接，与电力系统的任何接地点无关,N-,外露可导电部分与电力系统的接地点直接电气连接,后面还有字母，表示中性线与保护线的组合,S-,中性线和保护线是分开的,C-,中性线和保护线是合一的,8.3.2 IT,系统,IT,系统的电源中性点是对地绝缘或经高阻抗接地，而用电设备的金属外壳直接接地。,应用场所：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,图,8.5,IT,系统,8.3.3 TT,系统,图,8.6,TT,接地系统,TT,系统的电源中性点直接接地，设备的外壳也直接接地。,TT,系统在确保安全用电方面还存在有不足之处,1.,单相碰壳故障时，接地电流并不很大，往往不能使保护装置工作，将导致线路长期带故障运行。,2.,只是由于绝缘不良引起漏电时，因漏电电流往往不大（仅为毫安级），不可能使线路的保护装置动作，将导致漏电设备的外壳长期带电，增加了人体触电的危险。,TT,系统必须加装漏电保护开关，才能成为较完善的保护系统。此系统广泛应用于城镇、农村、居民区等民用建筑中。,8.3.4 TN,系统,TNC,系统（三相四线制）,TNS,系统（三相五线制）,TNCS,系统（三相四线与三相五线混合系统）,图,8.7,TN,系统,（,a,）,TN,系统原理,（,b,）,TNC,系统；,（,c,）,TNS,系统；,（,d,）,TNCS,系统,8.4,民用建筑物的防雷,8.4.1,雷电的形成及对建筑物的危害,（,1,）雷电的产生,（,2,）建筑物遭受雷击的一般情况,直接雷击,雷电直接打击在建筑物上，叫直接雷击。它同时产生电效应、热效应和机械效应。直接雷击一般作用于建筑物顶部的突出部分和高层建筑的侧面。,雷电波侵入,雷电打击在架空线路或金属管道上，雷电波将沿着,这些管线侵入建筑物内部，危及人身或设备安全。,（,3,）雷电对建筑物的危害,热力性破坏,一种是强大的雷电流通过物体时产生的巨大热量，使物体内的水份急剧蒸发而造成劈裂的物体内压力,.,产生的巨大热量使物体燃烧和金属材料熔化。,机械性破坏,一种是强大的雷电流通过物体时产生的巨大电动力,.,绝缘击穿性破坏,极高的电压使电气系统中的绝缘材料击穿，造成相间短路，使破坏的范围和程度迅速扩大和增长。这是电气系统中最危险的一种破坏形式。,8.4.2,建筑物落雷的相关因素和民用建筑的防雷分类,落雷的相关因素：,1.,建筑物的高度和孤立程度,2.,建筑物的结构及所用的材料,民用建筑的防雷分类：,1,）第一类防雷民用建筑物,具有特别重要用途和重大政治意义的建筑物。,国家级重点文物保护的建筑物,超高层建筑物,2,）第二类防雷民用建筑,重要的或人员密集的大型建筑物。,省级重点文物保护的建筑物,19,层及以上的住宅建筑和高度超过,50m,的其他民用建筑物。,3,）第三类防雷民用建筑物,8.4.3,民用建筑的防雷措施和防雷装置,（一）防直接雷,采用避雷针，避雷带成避雷网。一般优先考虑采用避雷针。当建筑上不允许装设高出屋顶的避雷针，同时屋顶面积不大时，可采用避雷带。若屋顶面积较大时，采用避雷网。,（二）防雷电波侵入,雷电波可能沿着各种金属导体、管路，特别是沿着天线或架空线引入室内，对人身和设备造成严重危害。对这些高电位的侵入，特别是对沿架空线引入雷电波的防护问题比较复杂，通常采用以下几种方法：,（,1,）配电线路全部采用地下电缆；,（,2,）进户线采用,50100m,长的一段铠装电缆；,（,3,）在架空线进户之处，加装阀型避雷器。,（三）防雷电波反击,当防雷装置接受雷击时，在接闪器、引下线和接地体上都产生很高的点位，如果防雷装置与建筑物内外的电气设备、电线或其他金属管线之间的绝缘距离不够，它们之间就会发生放电，这种现象成为反击。,防止反击的措施：,将建筑物的金属物体与防雷装置的接闪器、引下线分隔开，并且保持一定的距离；,当防雷装置不易与建筑物内的钢筋、金属管道分隔开时，则将建筑物内的金属管道系统，在其主干管道处与靠近的防雷装置相连接，有条件时宜将建筑物每层的钢筋与所有的防雷引下线连接。,建筑物防雷的主要装置,建筑物防雷主要采用接闪器系统，由,接闪器,、,引下线,和,接地装置,三大部份组成。,（,1,）接闪器,避雷针、避雷带、避雷网,（,2,）引下线（明装和暗装）,明装时一般采用直径,8mm,的圆钢或截面,124mm,2,的扁钢。在易受腐蚀部位，截面应适当加大。引下线应沿建筑物外墙敷设，距墙面,15mm,，固定支点间距不应大于,2m,。敷设时应保持一定的松紧度，从接闪器到接地装置，引下线的敷设应尽量短而直。若必需弯曲时，弯角应大于,90,。,暗装时引下线的截面应加大一级，而且应注意与墙内其它金属构件的距离。若利用钢筋混凝土中的钢筋作引下线时，最少应利用四根柱子，每柱中至少用到两根主筋。,（,3,）接地装置,自然接地体,利用埋于地下的，有其它功能的金属物体，作为防雷保护的接地装置。,直埋铠装电缆金属外皮,直埋金属水管,钢筋混凝土电杆。,基础接地体,为节约有色金属，降低造价，应尽量利用建筑物中的结构钢筋作为接地装置。,人工接地体,专门用于防雷保护的接地装置。分垂直接地体和水平接地体两类。,垂直接地体,可采用直径,2050mm,的钢管,(,壁厚,3.5mm),，直径,l9mm,的,圆钢,或厚,3mm,宽,20mm,到厚,5mm,宽,20mm,的,角钢,做成。长度均为,23m,一段。间隔,5m,埋地，顶端埋深为,0.50.8m,，用接地连接条或水平接地体将其连成一体。,水平接地体和接地连接条,可采用截面为,254404mm,2,的扁钢、截面,1010rnm,2,的方钢或直