《建筑設(shè)備》本科課件16 第16章安全用電與建筑防雷

1、第16章 安全用電與建筑防雷學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解觸電傷害的分類、影響因素；2.掌握觸電急救的方法；3.了解雷電的危害；4.掌握預(yù)防雷電危害的方法；5.掌握建筑防雷系統(tǒng)的分類和組成。本章導(dǎo)讀現(xiàn)代生活中,電已經(jīng)是不可或缺的能源。但如果不了解安全用電常識,很容易造成電器損壞,引發(fā)電氣火災(zāi),甚至帶來人員傷亡，安全用電成為生產(chǎn)、生活的重要保障。而雷電也會對建筑和設(shè)備產(chǎn)生較大影響。通過本章的學(xué)習(xí)，使讀者了解觸電傷害的分類、影響因素，掌握安全用電和觸電急救方法。使讀者了解雷電的危害，掌握建筑防雷系統(tǒng)的分類和組成。第16章 安全用電與建筑防雷目錄CONTENTS16.1觸電傷害及其預(yù)防16.2雷電危害及其預(yù)防16

2、.3建筑物防雷16.1觸電傷害及其預(yù)防16.1.1 | 觸電傷害單相觸電跨步電壓觸電兩相觸電在低壓系統(tǒng)中，人體觸電是由于人體的一部分直接或通過某種導(dǎo)體間接觸及電源的一相線，人體的另一部分直接或通過導(dǎo)體間接觸及大地，使電源和人體及大地之間形成了一個電流通路，這種觸電方式為單相觸電。當(dāng)接地短路電流通過接地裝置時，大地表面形成分布電位，在地面上離設(shè)備水平距離為0.8 m處與沿設(shè)備外殼或構(gòu)架離地面垂直距離1.8 m處兩點(diǎn)之間的電位差，稱為接觸電勢；人體接觸該兩點(diǎn)時所承受的電壓稱為跨步電壓。在低壓系統(tǒng)中，人體兩部分直接或通過導(dǎo)體間接分別觸及電源的兩相，在電源與人體之間構(gòu)成了電流通路，這種觸電方式稱為兩相

3、觸電或雙線觸電。電擊的形式16.1.2 | 影響觸電傷害程度的因素通過人體電流的大小人體的安全電壓人體的電阻通電時間的長短根據(jù)電擊事故分析得出：當(dāng)工頻電流為0.51 mA時，人就有手指、手腕麻或痛的感覺；當(dāng)電流增至810 mA時，針刺感、疼痛感增強(qiáng)發(fā)生痙攣而抓緊帶電體，但終能擺脫帶電體。在潮濕環(huán)境中，人體的安全電壓12伏。正常情況下人體的安全電壓不超過50伏。當(dāng)電壓超過24伏時應(yīng)采取接地措施。人體電阻不是一個固定的數(shù)值。一般認(rèn)為干燥的皮膚在低電壓下具有相當(dāng)高的電阻，約100 000歐。當(dāng)電壓在5001 000伏時，人體電阻便下降為1 000歐。電流通過人體的時間越長后果越嚴(yán)重。這是因?yàn)闀r間越長

4、，人體的電阻就會降低，電流就會增大。同時，人的心臟每收縮、擴(kuò)張一次，中間有0.1 s的時間間隙期。16.1.2 | 影響觸電傷害程度的因素電流通過人體的途徑觸電者的健康狀況電流的種類當(dāng)電流通過人體的內(nèi)部重要器官時，后果就嚴(yán)重。例如通過頭部，會破壞腦神經(jīng)，使人死亡；通過脊髓，會破壞中樞神經(jīng)，使人癱瘓；通過肺部，會使人呼吸困難；通過心臟，會引起心臟顫動或停止跳動而死亡。電擊的后果與觸電者的健康狀況有關(guān)。根據(jù)資料統(tǒng)計，肌肉發(fā)達(dá)者、成年人比兒童擺脫電流的能力強(qiáng)，男性比女性擺脫電流的能力強(qiáng)。電擊對患有心臟病、肺病、內(nèi)分泌失調(diào)及精神病等患者最危險。他們的觸電死亡率最高。另外，對觸電有心理準(zhǔn)備的，觸電傷害輕

5、。電流可分為直流電、交流電。交流電可分為工頻電和高頻電。這些電流對人體都有傷害，但傷害程度不同。人體忍受直流電、高頻電的能力比工頻電強(qiáng)。所以，工頻電對人體的危害最大。16.1.3 | 觸電急救進(jìn)行觸電急救，應(yīng)堅(jiān)持迅速，就地，準(zhǔn)確，堅(jiān)持的原則。觸電急救必須分秒必爭，立即就地迅速用心肺復(fù)蘇法進(jìn)行搶救，并堅(jiān)持不斷地進(jìn)行，同時及早與醫(yī)療部門聯(lián)系，爭取醫(yī)務(wù)人員接替救治。在醫(yī)務(wù)人員未接替救治前，不應(yīng)放棄現(xiàn)場搶救，更不能只根據(jù)沒有呼吸或脈搏擅自判定傷員死亡，放棄搶救。只有醫(yī)生有權(quán)做出傷員死亡的診斷。觸電急救的原則16.1.3 | 觸電急救脫離電源傷員脫離電源后的急救傷員脫離電源后的檢查觸電急救，首先要使觸電

6、者迅速脫離電源，越快越好。因?yàn)殡娏髯饔玫臅r間越長，傷害越重。脫離電源就是要把觸電者接觸的那一部分帶電設(shè)備的開關(guān)、刀閘或其他斷路設(shè)備斷開；或設(shè)法將觸電者與帶電設(shè)備脫離。在脫離電源中，救護(hù)人員既要救人，也要注意保護(hù)自己。觸電傷員如意識喪失，應(yīng)在10 s內(nèi)，用看、聽、試的方法，判定傷員呼吸心跳情況；看傷員的胸部、腹部有無起伏動作；用耳貼近傷員的口鼻處，聽有無呼氣聲音；試測口鼻有無呼氣的氣流，再用兩手指輕試一側(cè)有無搏動。觸電傷員如神志清醒者，應(yīng)使其就地躺平，嚴(yán)密觀察，暫時不要站立或走動。觸電傷員如神志不清者，應(yīng)就地仰面躺平，且確保氣道通暢，并用5 s時間，呼叫傷員或輕拍其肩部，以判定傷員是否意識喪失。

7、禁止搖動傷員頭部呼叫傷員。觸電急救的步驟16.1.4 | 觸電原因分析(1)統(tǒng)計資料表明違反安全用電規(guī)則是發(fā)生觸電事故的主要原因，如“一閘多用”、帶電拆改線路、私拉電線、在高壓架空線下面吊卸構(gòu)件、非電工操作、無證上崗、拉閘沒有掛牌或上鎖等。(2)電氣設(shè)備絕緣損壞，造成外殼或其他不該帶電的部分帶電了，尤其是不合格的電器產(chǎn)品或是早就應(yīng)該淘汰的漏電的設(shè)備湊合使用，一旦出現(xiàn)事故，似乎是意外，實(shí)際是必然的結(jié)果。(3)不懂電氣技術(shù)，如接線錯誤，沒有驗(yàn)電就干活，把插座中應(yīng)該接PE線的誤接成相線了。誤入高壓接地點(diǎn)附近而遭受跨步電壓的傷害。(4)管理不善，如在高壓線附近施工沒有采取安全防范措施；臨時供電布線太低

8、；設(shè)備漏電或帶電部分外露未及時檢修。(5)設(shè)計不合理造成觸電，如大廈的照明開關(guān)設(shè)在配電箱旁邊，人在摸翹板開關(guān)時，摸了帶電的斷路器而觸電。(6)施工不負(fù)責(zé)任，偷工減料，搞突擊會戰(zhàn)。(7)意外遭受雷擊，或到高壓斷線處而遭到跨步電壓觸電。16.1.5 | 觸電傷害的預(yù)防為了更好地使用電能，防止觸電事故的發(fā)生，必須采取一些安全措施。（1）各種電氣設(shè)備，尤其是移動式電氣設(shè)備，應(yīng)建立經(jīng)常與定期的檢查制度，如發(fā)現(xiàn)故障或與有關(guān)的規(guī)定不符合時，應(yīng)及時加以處理。（2）使用各種電氣設(shè)備時，應(yīng)嚴(yán)格遵守操作制度。（3）盡量不要帶電工作，特別是在危險場所(如工作地很狹窄，工作地周圍有對電壓在250 V以上的導(dǎo)體等)，禁止

9、帶電工作。（4）帶金屬外殼的家用電器的外接電源插頭一般都用三腳插頭，其中有一根為接地線。而現(xiàn)在居民住宅大多沒有敷設(shè)保護(hù)接地線，因此無法接用接地線。（5）靜電可能引起危害，重則可引起爆炸與火災(zāi)，輕則可使人受到電擊，引起嚴(yán)重后果。（6）有條件時，還可采用性能可靠的漏電保護(hù)器。（7）嚴(yán)禁利用大地作中性線，即嚴(yán)禁采用三線一地、二線一地或一線一地制。16.1.6 | 電氣設(shè)備接地或接零工作接地保護(hù)接零保護(hù)接地重復(fù)接地能夠保證電氣設(shè)備在正常和事故情況下可靠地工作而進(jìn)行的接地，稱為工作接地。發(fā)電機(jī)、變壓器、電動機(jī)和電器的繞組中心以及帶電源的串聯(lián)回路中有一點(diǎn)，它與外部各接線端間的電壓的絕對值均相等，這一點(diǎn)稱為

10、中性點(diǎn)或中點(diǎn)。所謂保護(hù)接地，就是在中性點(diǎn)不接地的低壓系統(tǒng)中，將電氣設(shè)備在正常情況下不帶電的金屬部分與接地體之間作良好的金屬連接。采用保護(hù)接零時，除系統(tǒng)中的中性點(diǎn)工作接地外，將零線上的一點(diǎn)或多點(diǎn)與地再作金屬連接，稱為重復(fù)接地。16.1.6 | 電氣設(shè)備接地或接零(1)下列電力裝置的外露可導(dǎo)電部分，除另有規(guī)定外，均應(yīng)采取接地或保護(hù)接零措施。 電機(jī)、變壓器、電器、手握式及移動式電器。 電力設(shè)備傳動裝置。 室內(nèi)、外配電裝置的金屬構(gòu)架、鋼筋混凝土的構(gòu)架以及靠近帶電部分的金屬圍欄等。 配電屏與控制屏的框架。 電纜的金屬外皮及電力電纜接線盒、終端盒等。 電力線路的金屬保護(hù)管、各種金屬接線盒(如開關(guān)、插座等金

11、屬接線盒)、敷設(shè)的鋼索及起重運(yùn)輸設(shè)備軌道。 在非瀝青地面場所的接地短路電流系統(tǒng)架空電力線路的金屬桿塔。 安裝在電力線路桿塔上的開關(guān)、電容器等電力設(shè)備及其支架等。保護(hù)接地的應(yīng)用16.2雷電危害及其預(yù)防16.2.1 | 雷電的特性雷電的產(chǎn)生我們把帶電的云層稱為雷云。雷云是由于大氣的流動而形成的大氣中的飽和水蒸氣在上、下氣流的強(qiáng)烈摩擦和碰撞下，形成帶正、負(fù)不同電荷的雷云。當(dāng)帶電的云層接近地面時，由于靜電感應(yīng)，大地感應(yīng)出與雷云電荷極性相反的電荷，這樣雷云與地面便形成了一個巨大的“電容器”，在雷云與大地之間形成了很強(qiáng)的電場，當(dāng)這個電場的電場強(qiáng)度超過一定數(shù)值時，就會使空氣的絕緣擊穿，雷云向大地放電，形成雷

12、電。雷電的活動規(guī)律首先，從地區(qū)上看，我國的華南、西南以及長江流域一帶的雷電比較多，華北、東北比較少，西北最少；從地域形態(tài)上看，山區(qū)的雷電要多于平地；從氣候上看，潮濕時炎熱的地區(qū)比寒冷而干燥的地區(qū)的雷電要多；從季節(jié)上看，雷電的頻繁活動期在春夏之交、氣溫變化劇烈的時間。在同一地區(qū)，建筑物的外形也決定著其遭受雷擊的情況。16.2.2 | 雷電對建筑物的危害直接雷擊雷擊直接打擊在建筑物上，叫直接雷擊。它同時產(chǎn)生電效應(yīng)、熱效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)。由于雷擊時在強(qiáng)大的雷擊電流的通道上物體水分受熱汽化膨脹，產(chǎn)生強(qiáng)大的應(yīng)力，使建筑物遭到破壞。直接雷擊一般作用于建筑物頂部的突出部分和高層建筑的側(cè)面。感應(yīng)雷（二次雷）雷電對

13、設(shè)備、線路或其他物體的靜電感應(yīng)或電磁感應(yīng)所引起的過電壓，稱為雷電感應(yīng)或感應(yīng)雷。由于雷電流變化率大而產(chǎn)生強(qiáng)大的感應(yīng)變化磁場，使得周圍的金屬構(gòu)件產(chǎn)生感應(yīng)電流，產(chǎn)生大量的熱而引起火災(zāi)，危及人身或設(shè)備安全。建筑物遭受雷擊的一般情況16.2.2 | 雷電對建筑物的危害(1)雷電熱效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)使遭受直接雷擊的樹木、電桿、房屋等，因通過強(qiáng)大的雷擊電流而產(chǎn)生很大的熱量，但在極短的時間內(nèi)又不易散發(fā)出來，所以會使金屬熔化，使樹木燒焦。同時由于物體的水分受高熱而汽化膨脹，將產(chǎn)生強(qiáng)大的機(jī)械力而爆裂，使建筑物等遭受嚴(yán)重的破壞。(2)雷電的電磁效應(yīng)使雷電流通過的周圍，將有強(qiáng)大的電磁場產(chǎn)生，使附近的導(dǎo)體或金屬結(jié)構(gòu)以及電力

14、裝置上，產(chǎn)生很高的感應(yīng)電壓，可達(dá)到幾十萬伏，足以破壞一般電氣設(shè)備的絕緣；在金屬結(jié)構(gòu)回路中，由于接觸不良，或有空隙的地方，將產(chǎn)生火花放電，造成爆炸或火災(zāi)。雷電對建筑物的危害情況16.2.3 | 接地裝置及其一般要求接地體零線接地線接地電阻交流電力裝置的接地體，在滿足熱穩(wěn)定條件下，應(yīng)充分利用自然接地體。在利用自然接地體時，應(yīng)注意接地裝置的可靠性，并不因某些自然接地體的變動(如自來水管系統(tǒng))而受到影響。在保護(hù)接零系統(tǒng)中，零線起著十分重要的作用。此外，在三相四線制系統(tǒng)中，零線還起著使負(fù)荷側(cè)的三相相電壓平衡的作用。交流接地裝置的接地線與保護(hù)線的截面，應(yīng)符合熱穩(wěn)定要求。保護(hù)線宜采用與相線相同材料的導(dǎo)線，也

15、可使用其他金屬導(dǎo)線(包括裸導(dǎo)線與絕緣線。低壓電力網(wǎng)中，電源中性點(diǎn)的接地電阻不宜超過4 。由單臺容量不超過100 VA或使用同一接地裝置并聯(lián)運(yùn)行且總?cè)萘坎怀^100 kVA的變壓器或發(fā)電機(jī)供電的低壓電力網(wǎng)中電力裝置的接地電阻不宜大于10 。16.3建筑物防雷16.3.1 | 建筑物防雷等級分類(1)凡在建筑物中制造、使用或貯存大量爆炸性物質(zhì)，或在正常情況下也可能形成爆炸的混合物，且能因電火花而引起爆炸，造成巨大破壞和人身傷亡者屬于第一類。(2)在建筑物中制造、使用或貯存爆炸性物質(zhì)，不易因電火花引起爆炸或不致造成巨大破壞和人身傷亡者屬于第二類。(3)凡在第一、二類的建筑物以外的且需要做防雷保護(hù)者屬

16、于第三類。工業(yè)建筑的防雷等級分類16.3.1 | 建筑物防雷等級分類第一類防雷民用建筑第三類防雷民用建筑第二類防雷民用建筑 具有特別重要用途和重大政治意義的建筑物，如國家級會堂、辦公機(jī)關(guān)建筑、大型體育館、展覽館建筑特等火車站；國際性的航空港、通信樞紐；國賓館、大型旅游建筑等。 超高層建筑物，如40層及以上的住宅建筑、建筑物高度超過100 m的其他民用建筑及一般工業(yè)建筑物。 國家級重點(diǎn)文物保護(hù)的建筑物。 建筑群中高于其他建筑物或處于邊緣地帶的高度為20 m以上的建筑物。在雷電活動強(qiáng)烈地區(qū)高度為15 m以上的建筑物。 高度超過15 m的煙囪、水塔等孤立建筑物。 高度不超過50 m的教學(xué)樓、普通旅館

17、、辦公樓、圖書館等建筑。 重要的或人員密集的大型建筑物。如部、省級辦公樓；省級大型的體育館、博覽館；交通、通信、廣播設(shè)施、商業(yè)大廈、影劇院等。 省級重點(diǎn)文物保護(hù)的建筑物。 19層及以上的住宅建筑和高度超過50 m的其他民用建筑。民用建筑的防雷等級分類16.3.2 | 建筑物防雷措施避雷帶與避雷網(wǎng)的距離沖擊接地電阻平行避雷帶的連接距離屋面上的任意一點(diǎn)距離避雷帶或避雷網(wǎng)的最大距離如下。(1)一類民用建筑物5 m。(2)二類民用建筑物10 m。(3)三類民用建筑物10 m。防直擊雷的沖擊接地電阻如下。(1)一類民用建筑物Rch10 ，當(dāng)建筑物處于雷電活動劇烈地區(qū)或高層建筑時，Rch5。(2)二類民用

18、建筑物Rch10 。(3)三類民用建筑物Rch30 。當(dāng)有三條及以上平行避雷帶時，連接距離如下。(1)對于一類民用建筑物，每隔不大于24 m處需相互連接。(2)對于二類民用建筑物，每隔不大于30 m處需相互連接。(3)對于三類民用建筑物，每隔不大于3040 m處需相互連接。16.3.3 | 建筑物防雷裝置接閃器接閃器包括避雷針、避雷線、避雷帶、避雷網(wǎng)、金屬屋面、突出屋面的金屬煙囪等。接閃器總是高出被保護(hù)物的，是與雷電流直接接觸的導(dǎo)體。使用避雷針做接閃器時，一般應(yīng)采用圓鋼。當(dāng)其針長為以下時，圓鋼直徑應(yīng)不小于12 mm；針長12 mm時，圓鋼直徑應(yīng)不小于16 m。當(dāng)避雷針較長時，針體則由針尖和不同

19、管徑的鋼管幾段組合焊成。煙囪頂上的避雷針，圓鋼直徑應(yīng)為20 mm。引下線引下線的作用是將接閃器與接地裝置連接在一起，使雷電流構(gòu)成通路。引下線一般采用圓鋼或扁鋼，要求鍍鋅處理。引下線采用鋼絞線時，截面不應(yīng)小于25 mm2；采用圓鋼時，直徑不應(yīng)小于8 mm；采用扁鋼時，截面應(yīng)大于48 mm2，厚度應(yīng)在4 mm以上。構(gòu)筑物上安裝的引下線，圓鋼直徑不應(yīng)小于12 mm；扁鋼應(yīng)大于100 mm，厚度應(yīng)大于4 mm。16.3.3 | 建筑物防雷裝置接地裝置接地電阻基礎(chǔ)接地接地體和接地線統(tǒng)稱為接地裝置。接地線又稱水平接地體，而接地體則常稱為豎直接地極(棒)。水平接地體一般采用扁鋼或圓鋼，扁鋼規(guī)格為40 mm4 mm，圓鋼直徑為20 mm。埋設(shè)深度以1 m為宜。接地電阻