建筑供電與安全用電課件

第5章建筑供電

與安全用電2010.05.215.1電力系統(tǒng)概述5.1.1電力系統(tǒng)基本概念下圖是發(fā)電廠到用戶的送電過程1.電力系統(tǒng)的概念

通過各級電壓的電力線路，將發(fā)電廠、變電所和電力用戶連接起來的一個發(fā)電、輸電、變電、配電和用電的整體。3電力用戶（用電設備）

消耗電能的場所，將電能通過用電設備轉換為滿足用戶需求的其他形式的能量。例如：電動機將電能轉換為機械能、電熱設備將電能轉換為熱能、照明設備將電能轉換為光能等。

電力用戶根據(jù)供電電壓分為：

高壓用戶10kV以上低壓用戶380/220V5.1.2發(fā)電廠基本知識是生產電能的場所，是將自然界蘊藏的各種天然能源轉換為電能的工廠。根據(jù)其所采用的一次能源不同進行分類。三峽樞紐工程三峽工程設計安裝26臺70萬千瓦發(fā)電機組。機組全部投產后年平均發(fā)電847億千瓦時。2火力發(fā)電廠燃料化學能熱能鍋爐汽輪機機械能電能發(fā)電機3核能發(fā)電廠核裂變能熱能核反應堆汽輪機機械能電能發(fā)電機秦山核電站全景中國第一個大型風電廠，也是亞洲最大的風力發(fā)電站。目前安裝有300多臺風車，年發(fā)電量為3000多萬瓦。新疆是中國風力資源最豐富的地區(qū)之一，每年風蘊藏量為9127億千瓦，僅次于內蒙古。新疆正在利用風力資源發(fā)電，風力發(fā)電將成為新疆未來重要的替代能源。

4風力發(fā)電廠新疆達板城風電廠5其它類型發(fā)電廠大型太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電站地熱發(fā)電廠日本松川地熱發(fā)電站是1966年啟動的日本第一座地熱發(fā)電站，是世界上第四座地熱發(fā)電站。5.1.3電壓等級p1351100V以下：12V、24V、36V。2100V~1000V：127V、220V、380V。31000V以上：3kV、6kV、10kV、35kV、110kV、220kV、330kV、500kV。5.2電力負荷1電力負荷的概念負荷：又稱負載，指發(fā)電機或變電所供給用戶的電力，其衡量標準是電氣設備中的功率或電流。

滿負荷

滿負荷又叫滿載，指負荷恰好達到電氣設備銘牌所規(guī)定的數(shù)值。最大負荷

最大負荷有時又稱尖峰負荷，指系統(tǒng)或設備在一段時間內用電最大負荷值。最小負荷

又稱低谷負荷，指系統(tǒng)或設備在一段時間內用電最小負荷值。（1）應由兩個獨立電源供電，當一個電源發(fā)生故障時，另一個電源應不致同時受到損壞。（2）一級負荷中的特別重要負荷，除上述兩個電源外，還必須增設應急電源。為保證特別重要負荷的供電，嚴禁將其他負荷接入應急供電系統(tǒng)。（3）常用的應急電源有下列幾種：1）獨立于正常電源的發(fā)電機組。2）供電網(wǎng)絡中有效地獨立于正常電源的專門饋電線路。3）蓄電池。

一級負荷的供電要求

2．二級負荷

屬下列情況者均為二級負荷：（1）中斷供電將造成較大政治影響者。（2）中斷供電將造成較大經(jīng)濟損失者。（3）中斷供電將造成公共場所秩序混亂者。

二級負荷的供電要求

應做到當發(fā)生電力變壓器故障或線路常見故障時不致中斷供電（或中斷后能迅速恢復）。對二級負荷應采用兩個電源供電，或用兩回路送到適宜的配電點。建筑類別建筑物名稱用電設備及部位負荷級別住宅建筑高層普通建筑電梯、照明二級旅館建筑高級旅館宴會廳、新聞攝影、高級客房、電梯等一級普通旅館主要照明二級辦公建筑省、市、部級辦公樓會議廳、總值班室、電梯、檔案室、主要照明一級銀行主要業(yè)務用計算機及外部電源、防盜信號電源一級5.310kV變電所變電所擔負著從電力網(wǎng)受電、經(jīng)過變壓、然后分配電能的任務。變電所是供電系統(tǒng)樞紐，占有特殊重要的地位。變電所的類型很多，工業(yè)與民用建筑設施的變電所大都采用10kV進線，將10kV高壓降為400／230V的低壓，供用戶使用。室外性——桿上式或高臺式變電所 此類變電所的變壓器一般位于室外的電線桿塔上，或在專門的變壓器臺墩上，一般用于負荷分散的小城市居民區(qū)和工廠生活區(qū)以及小型工廠和礦山等。變壓器容量較小，一般在315kVA及以下。組合式成套變電所

組合式變電站，具有結構緊湊、成套性強、運行安全可靠、維護方便、造型美觀、移動方便、占地面積小等特點。

2變配電系統(tǒng)常用電氣設備變配電所(室)是由高壓配電室、變壓器室和低壓配電室3部分組成，我國建筑中常引用的高壓電多在6~10KV，只有少數(shù)特大型民用建筑，才采用35kV供電，當采用6~10KV電壓供電的建筑設置的變配電所(室)被稱為6~10KV變配電所(室)。常用的高壓一次設備高壓熔斷器高壓隔離開關高壓負荷開關高壓斷路器高壓開關柜真空斷路器（ZN27-12）高壓少油斷路器(SN10-10系列)2900元/臺

多油斷路器（DW10-10

）高壓隔離開關用來隔離電源，將需要檢修的設備與電源可靠斷開。沒有專門的滅弧裝置。分為戶內和戶外兩大類。高壓熔斷器1、戶內高壓管式熔斷器（RN1、RN2型）2、戶外跌落式熔斷器（RW型）高壓負荷開關高壓負荷開關具有滅弧裝置，專門用在高壓裝置中通斷負荷電流。只能通斷一定的負荷電流，所以它的斷流能力不大，不能用來開斷短路電流，它必須和高壓熔斷器串聯(lián)使用。分戶內式和戶外式兩大類。高壓開關柜

高壓開關柜是一種柜式的成套配電設備。它按一定的接線方案將所需的一、二次設備，如開關設備、監(jiān)測儀表、保護電器及一些操作輔助設備組裝成一個總體。在變配電所中作為控制電力變壓器和電力線路之用。XGN2-12型高壓開關柜

2、低壓電氣設備低壓配電盤：用于變壓器低壓側的首級配電系統(tǒng)，作為動力、照明配電之用。動力配電箱：用于工企、事業(yè)、高層建筑，交流380V三相四線制系統(tǒng)，作為動力、照明配電或電動機控制。5.3.3變配電所的主結線（一次接線））p137指由各種開關電器、電力變壓器、母線、電力電纜、移相電容器等電氣設備，依一定次序相連接的接受電能和分配電能的電路。一般民用建筑變電所主接線（一根線表示三相）（a）630kVA及以下露天變電所接線；

（b）320kVA及以下室內變電所接線；

（c）320kVA以上室內變電所接線負荷開關隔離開關跌落式熔斷器電流互感器圖（a）：對于變壓器容量在630kVA及以下的露天變電所，其電源進線一般經(jīng)過跌落式熔斷器接入變壓器； 圖（b）：對于室內變電所變壓器容量在320kVA及以下，且變壓器不經(jīng)常進行投切操作時，高壓側可采用隔離開關和戶內式高壓熔斷器；

圖（c）：如變壓器經(jīng)常進行投切操作，或變壓器容量在320kVA以上時，高壓側應采用負荷開關和高壓熔斷器。5.4低壓配電系統(tǒng)p142是供配電系統(tǒng)的重要組成部分，擔負著將變電所380/220V的低壓電能輸送和分配給用電設備的任務。低壓配電系統(tǒng)的基本形式

p1421放射式2樹干式3混合式1.放射式優(yōu)點：各個負荷獨立受電，其特點是配電線路相互獨立，因而具有較高的可靠性，故障范圍一般僅限于本回路，線路發(fā)生故障需要檢修時也只切斷本回路而不影響其他回路；同時回路中電動機的起動引起的電壓波動對其他回路的影響也較小。缺點：所需開關和線路較多,因而建設費用較高。放射式配電多用于比較重要的負荷，如空調機組、消防水泵等。2.樹干式

樹干式由配電裝置引出一條線路同時向若干用電設備配電。優(yōu)點：有色金屬耗量少、造價低。缺點：干線故障時影響范圍大，可靠性較低。一般用于用電設備的布置比較均勻、容量不大、又無特殊要求的場合，如用于一般照明的樓層分配電箱等。3.混合式

混合式系統(tǒng)是放射式和樹干式配電的結合形式從低壓電源引入的總配電裝置(第一級配電點)開始，至末端照明支路配電盤為止，配電級數(shù)一般不宜多于三級，每一級配電線路的長度不宜大于30m。如從變電所的低壓配電裝置算起，則配電級數(shù)一般不多于四級,總配電長度一般不宜超過200m，每路干線的負荷計算電流一般不宜大于200A?；旌鲜脚潆姺绞郊骖櫫朔派涫胶蜆涓墒絻煞N配電方式的特點是，將兩者進行組合的配電方式，如高層建筑中，當每層照明負荷都較小時，可以從低壓配電屏放射式引出多條干線，將樓層照明配電箱分組接入干線，局部為樹干式。

具有備用電源的配電方式對于建筑物內重要的用電負荷，為保證供電的可靠性，除正常供電電源外，還應設置一應急電源作為備用，應急電源一般采用柴油發(fā)電機組，也可以是專門的獨立于常用電源的供電線路。5.4.2**

配電導線

截面的選擇

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1.線路導線截面的選擇在配電線路中，使用的導線主要有電線和電纜。導線的選擇分類型和截面兩方面的選擇。導線的選擇，直接關系有色金屬的消耗量與線路的投資，以及電力網(wǎng)的安全、可靠、經(jīng)濟、合理地運行。導線截面的選擇原則導線截面的選擇應滿足發(fā)熱條件、電壓損失、機械強度等要求，以保證安全、可靠、經(jīng)濟、合理地運行。5.5.3低壓配電系統(tǒng)的短路保護為了保證用電設備、電線和電纜的可靠工作，還必須采用短路保護措施，以避免因用電設備或線路的短路事故，而燒毀用電設備或電線，發(fā)生火災事故等。常用的短路保護裝置有熔斷器、負荷開關、斷路器等。RL1系列螺旋式熔斷器RC1插入式熔斷器常見熔斷器2斷路器

斷路器又稱為自動空氣開關，是低壓配電系統(tǒng)中的重要保護電器之一。它能夠對電路發(fā)生的短路、過載及欠電壓進行保護，能自動分斷電路。塑殼式斷路器的開關等元器件均裝于塑殼內，體積小。重量輕，一般為手動操作，適于對小電流（幾安至數(shù)百安）的保護。①塑殼式斷路器。C45N系列DZ系列塑料外殼式斷路器

框架式斷路器的結構為斷開式，它通過各種傳動機構實現(xiàn)手動（直接操作、杠桿連動等）或自動（電磁鐵、電動機或壓縮空氣）操作，適于對大電流（幾百安至數(shù)千安）的保護。②框架式斷路器DW系列5.5安全用電

5.5.1安全用電基本知識5.5.2低壓配電系統(tǒng)的接地5.5.1安全用電基本知識1安全電壓安全用電是指用電過程中的人身安全和電氣設備的安全運行，為了防止觸電事故的發(fā)生，有必要根據(jù)用電場所的不同環(huán)境規(guī)定安全電壓。一般說50～60Hz的交流電：人能感到的觸電電流約為1mA；能夠自行擺脫電源的觸電電流10mA；觸電電流達到50mA以上，將引起心室顫動；

因此，國際電工委員會規(guī)定的安全電流（擺脫電流）為30mA·s。我國建筑業(yè)規(guī)定的安全電壓有3個等級：12V、24、36V。根據(jù)工作環(huán)境的不同確定具體電壓值。應該注意，安全電壓是一個相對的概念，某一種工作環(huán)境中的安全電壓，在另一種工作環(huán)境中可能不再是安全的！2防止觸電的措施為防止觸電事故的發(fā)生，確保用電安全，除了必須建立完善的安全管理制度，還需要在電氣設計和施工中采取有效的防護措施。這些措施包括：（2）保護接地與保護接零系統(tǒng)1）防止直接觸電措施，加強電氣隔離與絕緣的措施。

（3）設置漏電保護裝置5.5.2低壓配電系統(tǒng)的接地

在建筑低壓配電系統(tǒng)中，按其接地的目的不同，分為工作接地和保護接地。此外，還有防靜電接地、防雷接地、弱電系統(tǒng)接地。（1）工作接地：為了保證供電系統(tǒng)和電氣設備的正常工作而進行的接地。如變壓器的中性點接地。我國規(guī)定，低壓配電系統(tǒng)的工作接地極接地電阻不大于4Ω。

（2）保護接地：為了保證人身安全、防止觸電事故而進行的接地。如電氣設備的金屬外殼（或金屬構架）接地。我國規(guī)定，低壓用電設備的接地電阻不大于4?。（3）接零（保護接零）：為防止觸電，保證安全，將電氣設備正常運行時不帶電的金屬外殼與零線相連。（4）重復接地：在中性點直接接地的低壓系統(tǒng)中，當采用保護接零時，為了確保接零保護系統(tǒng)的安全可靠，除在電源中性點進行工作接地外，還必須在零線的其它地點再進行必要的接地。根據(jù)國際電工委員會（IEC）規(guī)定，低壓配電系統(tǒng)的接地方式有第一個字母表示電源中性點的對地關系；（電力系統(tǒng)的對地關系）T—一點直接接地；I—所有帶電部分與地絕緣，或一點經(jīng)阻抗接地。第二個字母表示裝置的外露可導電的部分對地關系；T—外露可導電部分對地直接電氣連接，與電力系統(tǒng)的任何接地點無關；N—外露可導電部分與電力系統(tǒng)的接地點直接電氣連接。橫線后面的字母(S、C或C-S)表示保護線與中性線的結合情況。TN系統(tǒng)又分為TN－C系統(tǒng)、TN-S系統(tǒng)和TN-C-S系統(tǒng)。C——表示中性線（N）與保護線（PE）合用為一根導線（PEN）；S——表示中性線（N）與保護線（PE）分開設置，為不同的導線。我國低壓配電系統(tǒng)的接地型式

1.TN系統(tǒng)(1)TN－C系統(tǒng)PE與N合為一根PEN，投資較省。設備外露可導電部分均接PEN線。PEN線可能有電流流過，設備外殼正常帶對地電壓和雜散電流，容易打火引起火災和爆炸及可對電子設備產生電磁干擾。如PEN線斷線，可使接PEN的設備外露可導電部分帶電，造成人身觸電危險；可使單相設備燒壞。在一相接殼或接地故障時過電流保護裝置動作，將切除故障線路。在我國低壓配電系統(tǒng)中應有普遍，但不適于安全要求高，及抗電磁干擾要求高的場所。適用于工廠配電。(2)TN－S系統(tǒng)在一相接殼或接地故障時過電流保護裝置動作，將切除故障線路。PE線與N線分開,投資較TN－C高。適于對安全或抗電磁干擾要求高的場所。常用于變壓器設在用電建筑物中的民用建筑供電。(3)TN－C－S該系統(tǒng)前部分全為TN－C系統(tǒng)，而后邊有一部分為TN－C系統(tǒng)，有一部分為TN－S系統(tǒng)。設備外露可導電部分分接PEN或PE線。綜合了TN－C與TN－S系統(tǒng)的特點。PE與N線一旦分開，兩者不能在相連。

TN－C－S系統(tǒng)中的PEN線上仍有一定的不平衡電流引起的壓降，但在建筑物內部，經(jīng)重復接地后，設有專用的保護線，因而該系統(tǒng)比TN—C系統(tǒng)安全。

此系統(tǒng)比較靈活，對安全或抗電磁干擾要求高的場所采用TN－S系統(tǒng)，而其它情況則采用TN－C系統(tǒng)。廣泛地應用于分散的民用建筑中，特別適合一臺變壓器供好幾幢建筑物用電的系統(tǒng)。2.TT系統(tǒng)沒有公共的PE線，設備外露可導電部分經(jīng)各自的PE線直接接地。由于各設備的PE線之間無電磁聯(lián)系，因此互相之間無電磁干擾。當發(fā)生一相接地故障時則形成單相短路，但短路電流不大，影響保護裝置動作，此時設備外殼對地電壓近110v，危及人身安全。省去了公共PE線，較TN經(jīng)濟，但單獨裝設PE線，又增加了麻煩。適用于抗電磁干擾要求高的場所及分散的用電系統(tǒng)。3.IT系統(tǒng)沒有N線，不適于接相電壓的單相設備。設備外露可導電部分經(jīng)各自的PE線直接接地，互相之間無電磁干擾。發(fā)生一相接地故障時三相用電設備仍能繼續(xù)工作。應裝設單相接地保護裝置，以便發(fā)生一相接地故障時，給予報警信號。應用于對連續(xù)供電要求高及有易燃易爆的危險場所。4.重復接地在TN系統(tǒng)中為確保公共PE或PEN線安全可靠，除電源中性點進行工作接地外，還必需在PE或PEN線的下列地方進行必要的重復接地。電流或架空線在引入建筑物或車間處。在架空線的干線和分支線的終端及沿線每一公里處。

3等電位連接

為了提高接地故障保護的效果和供配電系統(tǒng)的安全性，將建筑物內可導電部分進行相互連接的措施，稱為等電位連接。等電位連接包括：總等電位連接和輔助等電位連接。4.漏電保護P176-177

5.6建筑工程的防雷系統(tǒng)主要內容返回目錄1雷電的形成及對建筑物的危害2建筑物落雷的相關因素及防雷分類3建筑物的防雷措施和防雷裝置本節(jié)小結5.6.1雷電的形成及對建筑物的危害主要內容普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材雷電是一種自然現(xiàn)象。關于雷云起電的學說有很多，近年來較為常見的一種說法是：地面濕氣因受熱而上升，或空中不同冷、熱氣團相遇，凝成水滴或水晶，在其運動過程中水滴受濕氣流碰撞而破碎分裂，并形成一部分水滴帶正電、一部分水滴帶負電，這種分裂可能在具有強烈渦流的氣流中發(fā)生，上升氣流將帶負電的水滴集中在雷云的上部，或沿水平方向集中到相當遠的地方，形成大塊帶負電的雷云；帶正電的水滴以雨的形式降落到地面，或保持懸浮狀態(tài)，形成帶正電的雷云。下一頁5.6.1雷電的形成及對建筑物的危害主要內容普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材由于電荷的不斷積累，不同極性的云塊之間的電場強度不斷增大，當某處的電場強度超過空氣可能承受的擊穿強度時，就形成了云間放電。不同極性的電荷通過一定的電離通道互相中和，產生強烈的光和熱。放電通道所發(fā)出的這種強光，即稱之為“閃”；而放電通道所發(fā)出的熱，使附近的空氣突然膨脹，發(fā)出霹靂的轟鳴，即稱之為“雷”。下一頁5.6.1雷電的形成及對建筑物的危害主要內容普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材雷電的形式有線狀雷、片狀雷和球雷等，如上所說的雷云之間的放電多為片狀雷，它對地面的影響不大；而雷云與大地之間的放電則多以線狀形式出現(xiàn)而稱為線狀雷。通常雷云的下部帶負電，上部帶正電，由于雷云電荷的感應，使附近地面感應出相應極性相反的電荷，從而使地面與雷云之間形成強大的電場；和雷云間放電的現(xiàn)象一樣，當某處積聚的電荷密度很大，所形成的電場強度達到空氣的臨界值時，就為線狀閃電落雷的發(fā)展創(chuàng)造了條件。下一頁5.6.1雷電的形成及對建筑物的危害主要內容普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材球狀雷電是一種特殊的雷電現(xiàn)象，通常簡稱為球雷，球雷是一種橙或紅色似火焰的發(fā)光球體，也有帶黃色、綠色、藍色或紫色的。一般直徑約為10～20厘米，最大的直徑可達一米。存在的時間約百分之幾秒到幾分鐘，一般是3～5秒。球雷自天空垂直下降后，有時在距地一米左右時沿水平方向，以1～2米/秒的速度上下移動。有的球雷在距地面0.5～1米處滾動，或升至2～3米。球雷下降時有的無聲消失，有的發(fā)出嘶嘶的聲音，遇到物體或電氣設備則產生震耳的爆炸聲。爆炸后物體受到破壞，伴有臭氧，二氧化氮或硫磺的氣味。下一頁5.6.1雷電的形成及對建筑物的危害主要內容普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材球雷常常是沿建筑物的空洞或開著的門、窗進入室內，有時從煙囪滾進樓房，多數(shù)沿帶電體消滅。球雷遇到易燃物品——衣物、被褥、紙張、木材等則引起燃燒；遇到可爆炸性氣體或液體則產生爆炸；碰到建筑物則造成或大或小的破壞；也能對家畜造成死亡，但極少傷人。為防止球雷進入室內，可在煙囪和通風管道處，裝設網(wǎng)眼不大于4平方厘米、導線粗為2～2.5毫米的接地鐵絲網(wǎng)保護。下一頁5.6.1雷電的形成及對建筑物的危害主要內容普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材雷電放電大多是重復性的，一次雷電平均包括3～4次放電，重復的放電都是沿著第一次放電的通路發(fā)展的，這是由于雷云的大量體積電荷不是一次放完，第一次放電是從雷云最底層發(fā)生的，隨后的放電是從較高云層或相鄰區(qū)域發(fā)生的。每次雷電放電的全部時間可達十分之幾秒。雷云開始放電時雷電流急劇增大，再閃電到達地面的瞬間，雷電流最大可達200~300KA。如此強大的雷電流，其所到之處會引起熱的、機械的和電磁的強烈作用。下一頁5.6.1雷電的形成及對建筑物的危害主要內容普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材雷電的破壞作用主要是雷電流引起的。它的危害基本上可分為三種類型：1.直擊雷的作用即雷電直接在建筑物或設備上發(fā)生的熱效應作用和電動力作用；2.雷電的二次作用即雷電流產生的靜電感應作用和電磁感應作用；通常稱為感應雷；3.雷電對架空線路或金屬管道的作用所產生的雷電波可能沿著這些金屬導體、管路，特別是沿天線或架空電線引入室內，形成所謂高電位引入，而造成火災或觸電傷亡事故。下一頁5.6.1雷電的形成及對建筑物的危害主要內容普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材雷電流的熱效應主要表現(xiàn)在雷電流通過導體時產生出大量的熱能，它能使金屬融化、飛濺，從而引起火災或爆炸。雷電流的機械作用能使被擊物體破壞，這是由于被擊物體縫隙中的氣體在雷電流的作用下劇烈膨脹、水分急劇蒸發(fā)而引起被擊物暴裂。此外，靜電斥力、電磁推力也有很強的破壞作用。前者是指被擊物上同種電荷之間的斥力，后者是指雷電流在拐角處或雷電流相平行處的推力。下一頁5.6.1雷電的形成及對建筑物的危害主要內容普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材當金屬屋頂、輸電線路或其它導體處于雷云和大地間所形成的電場中時，導體上就會感應出與雷云性質相反的大量的電荷（稱為束縛電荷）。雷云放電后，云與大地間的電場突然消失，導體上的電荷來不及立即疏散，因而產生很高的對地電壓。即稱之為“靜電感應電壓”。此時導體上的束縛電荷變?yōu)樽杂呻姾?，向導體兩側流動，形成感應過電壓波。高壓輸電線上的感應過電壓可達300～400KV，但一般配電線路，由于懸掛高度底、漏電大，感應過電壓大致不超過100KV。為了防止靜電感應電壓的危害，應將建筑物的金屬屋頂、房屋中的大型金屬物品全部給以良好的接地處理和等電位聯(lián)結接地處理。下一頁5.6.1雷電的形成及對建筑物的危害主要內容普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材返回由于雷電流具有極大的幅值和陡度（雷電流升高的速度），在它周圍的空間里，會產生強大的變化的電磁場。處在這一電磁場中的導體會感應出很高的電動勢，它可以使構成閉合回路的金屬物體產生強大的感應電流。若回路中有些地方接觸不良，就會產生局部發(fā)熱，若回路中有間隙就會產生火花放電。這對于存放易燃或易爆物品的建筑物是十分危險的。為了防止電磁感應引起的不良后果，應將所有互相靠近的金屬物體進行等電位聯(lián)結接。5.6.2建筑物落雷的相關因素及防雷分類主要內容普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材1.建筑物遭受雷擊的相關因素大量雷害事故的統(tǒng)計資料和實驗研究證明，雷電的地點和建筑物遭受雷擊的部位是有一定規(guī)律的，這些規(guī)律稱為雷電的選擇性。雷擊通常受下列因素影響：（1）與地質結構有關：即與土壤電阻率有關。土壤電阻率小的地方，在不同電阻率的土壤交界地段易受雷擊。雷擊經(jīng)常發(fā)生在有金屬礦床的地區(qū)，河岸、地下水出口處，山坡和稻田接壤的地區(qū)。下一頁5.6.2建筑物落雷的相關因素及防雷分類主要內容普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材（2）與地面上的設施情況有關：凡是有利于雷云與大地建立良好的放電通道者易受雷擊。這是影響雷擊選擇性的重要因素。在曠野中，即使建筑物并不高，但由于它比較孤立、突出，因此也比較容易遭受雷擊。從煙囪中冒出的熱氣柱和煙氣有時含有少量的導電質和游離的氣團。它們比一般空氣更易于導電，等于加高了煙囪的高度，這也是煙囪易于遭受雷擊的原因之一。建筑物的結構、內部設備情況對雷電的發(fā)展也有關系。金屬結構的建筑物或內部有大型金屬物體的廠房，或內部經(jīng)常潮濕的房屋，由于這些地方具有較好的導電性能因此比較容易遭受雷擊。此外，還應注意到：大樹、古樹、輸電線、高架天線及其它高架金屬管道等都易遭受雷擊。下一頁5.6.2建筑物落雷的相關因素及防雷分類（3）從地形來看，凡是有利于雷云的形成和相遇條件的易遭受雷擊。我國大部分地區(qū)山的東坡、南坡較北坡、西北坡易受雷擊，山中平地較峽谷易受雷擊。（4）還與當?shù)氐臍庀髼l件有關。建筑物易受雷擊的部位如下：1）不同屋頂坡度（0°、15°、30°、45°）建筑物的雷擊部位見下圖2）屋角與檐角的雷擊率最高。○雷擊率最高的部位――――可能遭受雷擊的部位圖:不同屋頂坡度建筑物的雷擊部位5.6.2建筑物落雷的相關因素及防雷分類主要內容普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材3）屋頂?shù)钠露扔?，屋脊的雷擊率也愈大；當坡度大?0°時，屋檐一般不會再遭受雷擊。；4）當屋檐坡度小于27°，長度小于30米時，雷擊點多發(fā)生在山墻，而屋脊和屋檐一般不在遭受雷擊。5）雷擊屋面的幾率甚少。在進行建筑物的防雷設計時，可對易受雷擊的部位，重點進行防雷保護。下一頁5.6.2建筑物落雷的相關因素及防雷分類主要內容普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材2.民用建筑物的防雷分類根據(jù)以上雷電對地物的活動情況一般將民用建筑的防雷分為三類。（1）一類防雷建筑物：1）具有特別重要用途的建筑物。如國家級的會堂、辦公建筑、大型展覽建筑；特等火車站；國際性的航空港、通訊樞紐、國賓館、大型旅游建筑物等。2）國家級重點文物保護的建筑物和構筑物。3）超高層建筑物。如40層及以上的住宅建筑、高度超過100m的其它建筑下一頁5.6.2建筑物落雷的相關因素及防雷分類主要內容普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材（2）二類防雷建筑物：1）重要的或人員密集的建筑物。如部、省級的辦公樓；省級大型集會、博展、體育、交通、通訊、廣播、商業(yè)、影劇院建筑等。2）省級重點文物保護的建筑物和構筑物。3）十九層及以上的住宅建筑和高度超過50米的其它民用和工業(yè)建筑。下一頁5.6.2建筑物落雷的相關因素及防雷分類主要內容（3）三類防雷建筑物：10至18層的普通住宅。高度不超過50m的教學樓、普通旅館、辦公樓、圖書館等建筑1）根據(jù)建筑物年計算雷擊次數(shù)為0.01及以上，并結合當?shù)厍闆r確定需要防雷的民用及一般工業(yè)建筑物。N=0.15nK(L+5h)(b+5h)10-6式中:N——年計算雷擊次數(shù)；n——年平均雷暴日，根據(jù)當?shù)貧庀笈_、站資料確定；L——建筑物的長（m）；b——建筑物的寬（m）；下一頁5.6.2建筑物落雷的相關因素及防雷分類普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材h——建筑物的高（m）；K——校正系數(shù)。在一般情況下K值取1，在下列情況下取1.5～2：①位于曠野孤立的建筑物或金屬屋面的磚木結構建筑物；②位于河邊、湖邊、山坡下或山地中土壤電阻率較小處、地下水露頭處、土山頂部、山谷風口等處的建筑物以及特殊潮濕的建筑物；。③建筑群中高于25m，曠野高于20m建筑物。下一頁5.6.2建筑物落雷的相關因素及防雷分類2）建筑群中高于其它建筑或處于邊緣地帶的高度為20m及以上的民用和一般工業(yè)建筑物；建筑物高于20m的突出物體。在雷電活動強烈地區(qū)其高度為15m以上，雷電活動較弱地區(qū)其高度為25m以上。3）高度超過15m的煙囪、水塔等建筑物或構筑物。在雷電活動較弱地區(qū)其高度為20m以上。4）歷史上雷害事故嚴重地區(qū)的建筑物或雷害事故較多地區(qū)的較重要建筑物。下一頁5.6.2建筑物落雷的相關因素及防雷分類3.工業(yè)建筑物的防雷分類根據(jù)建筑物的生產性質、發(fā)生雷電事故的可能性和后果，按防雷的要求分為三類（特殊建筑主管部門另有規(guī)定的除外）：（1）一類防雷工業(yè)建筑物：1）凡建筑物中制造、使用或貯存大量的爆炸物質，如炸藥、火藥、起爆要、火工品等，因火花引起爆炸，會造成巨大破壞和人身傷亡者。2）Q-1級或G-1級爆炸危險場所。下一頁5.6.2建筑物落雷的相關因素及防雷分類普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材（2）二類防雷工業(yè)建筑物：1）凡建筑物中制造、使用或貯存爆炸物質，但火花不易引起爆炸或不致造成巨大破壞和人身傷亡者。2）Q-2級或G-2級爆炸危險場所。下一頁5.6.2建筑物落雷的相關因素及防雷分類主要內容普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材返回（3）三類防雷工業(yè)建筑物：1）根據(jù)雷擊后對工業(yè)生產的影響，并結合當?shù)貧庀蟆⒌匦?、地質及周圍環(huán)境等因素，確定需要防雷的Q-3級爆炸危險場所或H-1、H-2、H-3級火災危險場所。2）歷史上雷害事較多地區(qū)的較重要建筑物。3）高度超過15m的煙囪、水塔等孤立的高聳建筑物或構筑物，在年雷暴日數(shù)少于30的地區(qū)其高度為20m及以上者。5.6.2建筑物落雷的相關因素及防雷分類返回○雷擊率最高的部位――――可能遭受雷擊的部位圖7-10不同屋頂坡度建筑物的雷擊部位5.6.3建筑物的防雷措施和防雷裝置第一、二類民用與工業(yè)建、構筑物應有防直擊雷、防雷電感應和防雷電波侵入的措施。第三類民用與工業(yè)建、構筑物應有防直擊雷和防雷電波侵入的措施。不屬一、二、三類建筑物，應有防雷電波侵入的措施。易遭雷擊的部位（與屋頂?shù)钠露扔嘘P）裝設避雷針或避雷帶、避雷網(wǎng)1.一般的防雷措施和防雷裝置

防直擊雷一般采用裝設避雷針\避雷網(wǎng)或避雷帶，對面積較大的屋頂裝設避雷網(wǎng)，網(wǎng)格寬度不應大于10米，屋面上的任意一點距避雷網(wǎng)均不得大于5米。當有三條以上平行避雷帶時，每隔24米處需加設相互跨接線，突出屋面的電梯機房、水箱間等可沿屋頂?shù)乃闹苎b設避雷帶。突出屋面的磚砌通風道可裝設環(huán)狀避雷帶；金屬透氣管應與避雷帶（網(wǎng)）聯(lián)結。下一頁5.6.3建筑物的防雷措施和防雷裝置主要內容普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材當采用避雷針保護屋面的突出物時，其保護角按45°計算。避雷針的防護范圍見下圖。防直擊雷的引下線不應少于2根，其間距不應大于24m。防直擊雷的接地裝置的沖擊電阻不應大于10歐，接地體圍繞建筑物敷設。進入建筑物的埋地金屬管道及電氣設備的接地裝置，宜在入戶處與防雷接地裝置連接。下一頁5.6.3建筑物的防雷措施和防雷裝置主要內容普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材返回rxr（b）（a）圖單支避雷針的保護范圍hx被保護建筑物的高度5.6.3建筑物的防雷措施和防雷裝置防雷接地裝置a、接閃器是用來吸引雷電的，是直接遭受雷擊的部分，所以它是用良導體材料制成，并且安裝在建筑物的頂部。接閃器的結構有避雷帶、避雷網(wǎng)、避雷針等以及兼作接閃器的金屬屋面、金屬構件等，在易遭雷擊的屋角、屋脊、女兒墻、屋面四周的檐口設25×4mm2的鍍鋅扁鋼或φ12的鍍鋅圓鋼避雷帶，并在屋面設置不大于10m×10m(一類建筑物)/15m×15m(二類建筑物)/20m×20m(三類級建筑物)的25×4mm2的鍍鋅扁鋼的網(wǎng)格，與避雷帶相連，作為防直擊雷的接閃器采取鍍鋅或涂漆等防腐處理。接閃器通過引下線與接地裝置相連。

b、引下線作用是將接閃器“接”來的雷電流引入大地。它應能保證雷電流通過而不被熔化，一般用圓鋼或扁鋼制成，其截面應能滿足通過的大電流；也可利用建筑物的金屬構件，如梁、板、柱以及基礎等鋼筋混凝土內的鋼筋作為防雷引下線，作為防雷引下線的金屬構件必須焊接成電氣通路，其電阻值應滿足接地要求。引下線:沿外墻明敷時按引下線的要求；沿外墻明敷時,引下線截面加大一級。優(yōu)先考慮利用柱內鋼筋，當柱內鋼筋直徑為16mm及以上時，應利用其中兩根綁扎或焊接作為一組引下線；當柱內鋼筋直徑為10mm及以下時，應利用其中四根綁扎或焊接作為一組引下線。采用人工引下線應在1.7m左右，設引下線斷接卡，以便測量接地電阻。利用柱內鋼筋作為引下線時，頂部及室外離地0.3m處各預埋與主筋相連的鋼板，上部與避雷帶相連，下部用作外形接地極或測量接地電阻用。當利用柱內主筋作為引下線又利用基礎主筋作接地裝置，兩者相互連接時，則不必設斷接卡。專設引下線時，其根數(shù)不應少于2根，宜對稱布置，引下線間距不應大于18m(一類)/20m（二類〕/25m(三類)。利用柱內主筋作為引下線時，引下線間距不應大于18m(一類)/20m（二類〕//25m(三類)，但建筑外廓各角上的柱筋都應利用。5.6.3建筑物的防雷措施和防雷裝置c、接地裝置是接地體和接地線的統(tǒng)稱。接地體的作用是使雷電流迅速流散到大地中去，因此，接地體的接地電阻要小，其長度、截面、埋設深度等都有一定的要求。接地體分人工接地體和自然接地體，無論是哪種，都要滿足技術規(guī)范要求。如人工接地體的長度、截面、埋設深度以及周圍土壤的電阻率等都有要求。下一頁防雷接地裝置人工接地體按接地裝置尺寸，垂直接地體的長度一般為2.5m，其頂距地面0.6～0.7m,相距5m。水平及垂直接地體應離建筑物外墻、出入口、人行道不小于3m,否則，可采用深埋接地極等方式。應優(yōu)先利用基礎內的鋼筋作為接地。（當基礎采用硅酸鹽水泥和周圍土壤的含水量不低于4％，基礎外表面無防水層時。）利用基礎內的鋼筋作為接地極，利用地圈梁組成閉環(huán)回路，其接地裝置應滿足沖擊接地電阻要求。沖擊接地電阻應小于10Ω（一類〕/20Ω（二類）/30Ω(三類〕。5.6.3建筑物的防雷措施和防雷裝置2.防雷電波侵入的措施及防雷裝置

發(fā)生雷電時，雷電波可能會沿著金屬管道和架空線路侵入室內，危及人身安全或設備損壞的現(xiàn)象稱為雷電波侵入。下一頁5.6.3建筑物的防雷措施和防雷裝置防止雷電波侵入的措施為：a、將進入建筑物的各種線路和金屬管道宜全部埋地引入，并在入戶處將其有關部分與接地裝置相連接。當?shù)蛪壕€全線埋地有困難時，可采用一段長度不小于50米的鎧裝電纜直接埋地引入，并在入戶處把電纜的金屬外皮與接地裝置相連接。b、當電源采用架空線入護時，應在入戶處裝設閥型避雷器，該避雷器的接地引下線應與進戶線的絕緣子鐵腳、電氣設備的接地裝置連接在一起。避雷是防止雷電波侵入的有效措施。如圖下圖所示5.6.3建筑物的防雷措施和防雷裝置返回圖閥型避雷器(a)結構圖1-間隙2－可變電阻3－瓷瓶(b)接線圖1－避雷器2－變壓器5.6.3建筑物的防雷措施和防雷裝置3.防止雷電反擊的措施

所謂雷電反擊，是指當防雷裝置接受到雷擊時，在接閃器、引下線和接地體上會產生很高的電位，若防雷裝置與建筑物內外的電氣設備、電線或其它金屬管線之間絕緣距離不夠，它們之間發(fā)生放電的現(xiàn)象。反擊也會造成電氣設備絕緣破壞，金屬管道燒穿，甚至引起火災和爆炸。防止雷電反擊的措施有兩種：一種是將建筑物的金屬物體與防雷裝置的接閃器、引下線分隔開，并且保持有一定的距離；另一種是當防雷裝置不易與建筑物內的鋼筋、金屬管道分隔開時，則將建筑物內的金屬管道系統(tǒng)，在其主干管道處與靠近的防雷裝置相連接，有條件時宜將建筑物每層的鋼筋與所有的引下線相連接。下一頁5.6.3建筑物的防雷措施和防雷裝置4.現(xiàn)代建筑的防雷特點

現(xiàn)代民用建筑大多是鋼筋混凝土結構（簡稱鋼混結構），而且建筑內的各種金屬物和電器設備越來越多，如煤氣、天然氣、自來水、供熱等金屬管線和各種家用電器、電子設備等。對于室內的這些設施若不采用適當?shù)姆览状胧?，雷害事故發(fā)生的可能性就會更多。因此，在考慮防雷措施時，不僅要考慮建筑物本身的防雷，還要考慮到建筑物內部設備的防雷。下一頁5.6.3建筑物的防雷措施和防雷裝置

現(xiàn)代建筑除了滿足一般的防雷措施外，還應滿足：第一、二類民用與工業(yè)建、構筑物應有防直擊雷、防雷電感應和防雷電波侵入的措施。第三類民用與工業(yè)建、構筑物應有防直擊雷和防雷電波侵入的措施。具體要滿足現(xiàn)行防雷有關規(guī)范要求。5.高層建筑防雷

第一、二類建筑中的高層民用建筑，其防雷尤其是防直擊雷有特殊的要求和措施。這是因為一方面是建筑物越高，其落雷的次數(shù)就越多。高層建筑的落雷次數(shù)N與建筑物高度H的平方、雷電日天數(shù)n成正比例關系，即N=3×10-5nH2。5.6.3建筑物的防雷措施和防雷裝置

另一方面由于建筑物很高，有時雷云接近建筑物附近時發(fā)生的先導放電，屋面接閃器未起作用；有時雷云隨風漂移，使建筑物受到雷電的側擊。當然，不同防雷類別的高層建筑，其防雷措施有所不同?，F(xiàn)以第一類防雷高層建筑為例，來說明其防雷措施的特殊性。

主要是增設防止側擊雷的措施，具體要求和做法如下：1）建筑的頂部全部采用避雷網(wǎng)；2）自30米及以上(從30m（一類〕/45m（二類〕)，每隔三層(大于6m)沿建筑物四周腰圍設置避雷帶；3）自30米及以上的金屬欄桿、金屬門窗等較大的金屬物體，應與防雷裝置可靠連接；4）每三層沿建筑物周邊的水平方向設均壓環(huán)（將建筑物外側圈梁上部兩條主筋通長焊接，并與所經(jīng)的引下線連通形成閉合通路(即均壓環(huán))）或用扁鋼將各個引下線連通。所有的引下線，以及建筑物內的金屬結構、金屬物體都應與均壓環(huán)可靠連接；5）引下線的間距更小（一類建筑不大于18米；二類建筑不大于24米）。接地裝置圍繞建筑物構成閉合回路，其接地電阻值要求更?。ú淮笥?歐）；

6）建筑物內的電氣線路全部使用鋼管配線，垂直敷設的電氣線路，其帶電部分與金屬外殼之間應裝設擊穿保護裝置。7）室內的主干金屬管道和電梯軌道，應與防雷裝置連接。第二、三類高層建筑的防雷措施可參照第一類適當降低要求使用?？傊?，高層建筑為防止側擊雷，應設置許多層避雷帶、均壓環(huán)和在外墻的轉角處設引下線。一般在高層建筑的邊緣和突起的部分，少用避雷針，多用避雷帶以防雷電的側擊。5.6.3建筑物的防雷措施和防雷裝置

目前，高層建筑的防雷設計，是將整個建筑物的梁、板、柱、基礎等主要結構的鋼筋，通過焊接連成一體。在建筑物的頂部，設避雷網(wǎng)壓頂；在建筑物的腰部，多處設置避雷帶、均壓環(huán)。這樣，使整個建筑物及每層分別連成一個籠式整體避雷網(wǎng)，對雷電起到均壓作用。當雷擊時建筑物各處構成了等電位面，對人體和設備都安全。同時由于屏蔽效應，籠內空間電場強度為零，籠體各處電位基本相等，則導體間不會發(fā)生反擊現(xiàn)象。建筑內部的金屬管道由于與房屋建筑的結構鋼筋作電氣連接，也能起到均衡電位的作用。此外，各結構鋼筋連成一體并與基礎鋼筋相連。由于高層建筑基礎深、面積大，利用鋼混基礎中的鋼筋作為防雷接地體，它的接地電阻一般都能滿足4歐以下的要求。5.6.3建筑物的防雷措施和防雷裝置

6.有爆炸和火災危險的建筑物防雷1）有爆炸危險的建筑物防雷：對存放有易燃、易爆物品的建筑，因電火花可能會造成爆炸和燃燒，對于這類建筑的防雷，要考慮直擊雷、雷電感應和雷電波侵入。除滿足一般要求外，避雷網(wǎng)或避雷帶的引下線應加多，每間隔18～24米應作一根，其接地電阻不大于10歐。防雷電系統(tǒng)結構及金屬管線與防雷電系統(tǒng)應連接成閉合回路，不能有放電間隙。對所有平行或交叉的金屬構架和管道應在接近處彼此跨接，一般每間隔20～24米應跨接一次。采用避雷針保護時，必須高出有爆炸性氣體的放氣管管頂3米及以上，其保護范圍也要高出管頂1～2米。建筑物附近有高大樹木時，若不在保護范圍內，樹木應與建筑物保持凈距3～5米。5.6.3建筑物的防雷措施和防雷裝置2）有爆炸和火災危險的建筑物防雷：農村的草房、木板房屋、谷物堆場，以及貯存有易燃燒材料（如棉、麻、草等）的建筑物，都屬于火災危險的房屋。這些建筑物宜用獨立避雷針保護。若采用屋頂避雷針或避雷帶保護時，屋脊上的避雷帶應支起60厘米，斜脊及屋檐部分的連接條應支起40厘米，所有防雷引下線應支起10～15厘米。防雷裝置的金屬部件不應穿入屋內或貼近草棚，以防因雷電反擊而引起火災。電源進戶線及室內電線都要與防雷系統(tǒng)有足夠的絕緣距離，否則應采取保護措施。5.6.3建筑物的防雷措施和防雷裝置7.建筑工地的防雷在高大建筑物的建筑施工工地，由于建設用的施工機械（如起重機、龍門架）和腳手架等突出較高，木材堆放很多，一旦遭到雷擊，對人、物都有很大危險，而且易引起火災造成事故，因此應必須采取防雷措施：1）施工時要提前考慮防雷施工程序。為節(jié)約鋼材應按照建筑的正式施工設計圖紙的要求，首先作好全部接地裝置。5.6.3建筑物的防雷措施和防雷裝置2）在開始架設結構骨架時應按圖紙規(guī)定，隨時將混凝土柱子內的主筋與接地裝置連接起來，以備施工期間當柱頂遭受雷擊時，使雷電流安全的疏散入地。3）沿建筑物的四角和四邊的腳手架上，應作數(shù)根避雷針，并直接接到接地裝置上，使其保護到全部施工面積。其保護角可按60°計算。針長最少應高出腳手架30厘米。下一頁5.6.3建筑物的防雷措施和防雷裝置

4）施工用的起重機的最上端應裝設避雷針，并將其下部的鋼架連接于接地裝置上。接地裝置應盡可能利用永久性接地系統(tǒng)。如系水平移動起重機，其四個輪軸足以起到壓力接點的作用，須將其兩條滑行用鋼軌與接地裝置連接。5）應隨時使施工現(xiàn)場正在綁扎鋼筋的各層地面，構成一個等電位面，以免遭受雷擊上時有跨步電壓。有室外引來的各種金屬管道及電纜外皮，都要在進入建筑的進口處，就近與接地裝置連接。8.變配電所的防雷措施**（一）防直擊雷如果變配電所在附近高大建筑物上的避雷裝置保護范圍以內，或變配電所本身為室內型時，不必考慮防直擊雷。否則裝設避雷針。（二）防雷電波侵入主要用來保護變壓器，防止雷電波沿高壓線路和低壓線路侵入。高壓側裝設閥型避雷器。

低壓側裝設閥型避雷器或保護間隙。9.電子設備與電力設備防雷

信息系統(tǒng)（計算機、通訊設各和控制系統(tǒng)均歸為信息系統(tǒng)）及微電子設備較多的重要建筑物內應考慮內部防雷裝置。一、電子設備防雷防雷電電磁脈沖(LEMP)的影響。（一）等電位連接1.用連接導線或過電壓保護器．將處在需要防雷的空間內的防雷裝置、電氣設備、金屬物體信息系統(tǒng)的金屬部件等，以最短的路線互相焊接或連接起來，構成統(tǒng)一的導電系統(tǒng)。2.全樓建筑物結構的梁、板、柱、基礎內的鋼筋是等電位連接的一部分．應焊接或綁扎成統(tǒng)一的導電系統(tǒng)，接到綜合共用接地裝置上。

3.在大型建筑物的各層可作多塊接地連接板，在地下室或靠近地面處的連接板或連接母帶應與共用接地裝置焊接。4.在建筑物的每層或每戶局部的網(wǎng)狀或放射狀的等電位連接網(wǎng)．應有一個接地基準點(ERP)的連接板，各等電位連接網(wǎng)只能通過這唯一的一點，再焊接到共用按地裝置上。（二）屏蔽措施：1.在電子設備和信息系統(tǒng)較多的建筑物內，應根據(jù)防雷分區(qū)和設備的要求，可將建筑物作成全屏蔽(外部屏蔽)、部分屏蔽、局部屏蔽或設備及管線的屏蔽，使雷擊時的電磁場層層衰減。全屏蔽(外部屏蔽)即法拉第籠。鋼筋混凝土建筑物的外墻面及有金屬外護墻的建筑物最好的屏蔽條件，必須充分利用。2.重