第八章建筑物的防雷第一節(jié)過(guò)電壓及其有關(guān)概念第二節(jié)建筑物防雷的分級(jí)及保護(hù)措施第三節(jié)接地電阻32課件講

第八章建筑物的防雷第一節(jié)過(guò)電壓及其有關(guān)概念第二節(jié)建筑物防雷的分級(jí)及保護(hù)措施第三節(jié)接地電阻第三節(jié)接地電阻一、接地的有關(guān)概念(一)接地和接地裝置電氣設(shè)備的某部分與土壤之間作良好的電氣連接，稱(chēng)為接地。與土壤直接接觸的金屬物體，稱(chēng)為接地體或接地極。專(zhuān)門(mén)為接地而裝設(shè)的接地體，稱(chēng)為人工接地體。兼作接地體用的直接與大地接觸的各種金屬構(gòu)件、金屬管道及建筑物的鋼筋混凝土基礎(chǔ)等，稱(chēng)為自然接地體。連接接地體及設(shè)備接地部分的導(dǎo)線，稱(chēng)為接地線。接地線和接地體合稱(chēng)為接地裝置。由若干接地體在大地中互相連接而組成的總體，稱(chēng)為接地網(wǎng)。接地線又可分為接地干線和接地支線。接地干線應(yīng)采用不少于兩根導(dǎo)體在不同地點(diǎn)與接地網(wǎng)連接。(二)接地電流和對(duì)地電壓當(dāng)電氣設(shè)備發(fā)生接地故障時(shí)，電流就通過(guò)接地體向大地作半球形散開(kāi)，這一電流，稱(chēng)為接地電流，用IE表示。由于這半球形的球面，在距接地體越遠(yuǎn)的地方球面越大，所以距接地體越遠(yuǎn)的地方散流電阻越小，在距單根接地體或接地故障點(diǎn)20m左右的地方，實(shí)際上散流電阻已趨近于零，也就是這里的電位已趨近于零。這電位為零的地方，稱(chēng)為電氣上的“地”。電氣設(shè)備的接地部分，如接地的外殼和接地體等，與零電位的“大地”之間的電位差，就稱(chēng)為接地部分的對(duì)地電壓。(三)接觸電壓和跨步電壓人站在發(fā)生接地故障的電氣設(shè)備旁邊，手觸及設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分，則人所接觸的兩點(diǎn)(如手與腳)之間所呈現(xiàn)的電位差，則稱(chēng)為接觸電壓Utou，人在接地故障點(diǎn)周?chē)凶?，兩腳之間所呈現(xiàn)的電位差，稱(chēng)為跨步電壓UE。二、接地的要求和裝設(shè)(一)接地電阻及其要求接地電阻是接地體的流散電阻與接地線和接地體電阻的總和。由于接地線和接地體的電阻相對(duì)很小，可略去不計(jì)，因此可認(rèn)為接地電阻就是指接地體流散電阻。工頻接地電流流經(jīng)接地裝置所呈現(xiàn)的接地電阻，稱(chēng)為工頻接地電阻；雷電流流經(jīng)接地裝置所呈現(xiàn)的接地電阻，稱(chēng)為沖擊接地電阻。工頻接地電流流經(jīng)接地裝置所呈現(xiàn)的接地電阻，稱(chēng)為工頻接地電阻；雷電流流經(jīng)接地裝置所呈現(xiàn)的接地電阻，稱(chēng)為沖擊接地電阻。(二)接地裝置的裝設(shè)1.一般要求首先應(yīng)充分利用自然接地體，如果實(shí)地測(cè)量所利用的自然接地體電阻不能滿(mǎn)足接地電阻值的要求而且又滿(mǎn)足熱穩(wěn)定條件時(shí)，應(yīng)裝設(shè)人工接地裝置作為補(bǔ)充。首先應(yīng)充分利用自然接地體，如果實(shí)地測(cè)量所利用的自然接地體電阻不能滿(mǎn)足接地電阻值的要求而且又滿(mǎn)足熱穩(wěn)定條件時(shí)，應(yīng)裝設(shè)人工接地裝置作為補(bǔ)充。2.自然接地體的利用建筑物的鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋、行車(chē)的鋼軋、埋地的金屬管道（可燃液體和可燃可爆氣體的管道除外）以及敷設(shè)于地下而數(shù)量不少于兩根的電纜金屬外皮等，均可作為自然接地體。變配電所則可利用它的建筑物鋼筋混凝土基礎(chǔ)作為自然接地體。

3.人工接地體的裝設(shè)人工接地體有垂直埋設(shè)和水平埋設(shè)兩種基本結(jié)構(gòu)型式。最常用的垂直接地體為直徑50mm、長(zhǎng)2.5m的鋼管或L50×5的角鋼。為了減少外界溫度變化對(duì)流散電阻的影響，埋入地下的垂直接地體上端距地面不應(yīng)小于0.5m。垂直接地體的間距一般不宜小于5m，水平接地體的間距一般也不宜小于5m。為了減小建筑物的接觸電壓，接地體與建筑物的基礎(chǔ)間應(yīng)保持不小于1.5m的水平距離，一般取2~3m。

4.防雷裝置的接地要求避雷針及其接地裝置，與被保護(hù)的建筑物和配電裝置及其接地裝置之間應(yīng)保持足夠的安全距離，以免雷擊時(shí)發(fā)生反擊閃絡(luò)事故，安全距離的要求與建筑物的防雷等級(jí)有關(guān)，但最小間距一般不應(yīng)小于3m。防護(hù)直擊雷的接地裝置距離建筑物出入口及人行道，不應(yīng)小于3m。當(dāng)小于3m時(shí)，應(yīng)采取下列措施之一：①水平接地體局部埋深不小于1m；②水平接地體局部包以絕緣體，例如涂厚50~80mm的瀝青層；③采用瀝青碎石路面，或在接地裝置上面敷設(shè)厚50~80mm的瀝青層，其寬度超過(guò)接地裝置2m；④采用“帽檐式”或其他形式的均壓帶。三、接地裝置的計(jì)算(一)人工接地體工頻接地電阻的計(jì)算1.單根垂直管型接地體的接地電阻，Ω式中：ρ—土壤電阻率，Ω·m；l—接地體長(zhǎng)度，m。2.多根垂直管型接地體的接地電阻，Ωn根垂直接地體并聯(lián)時(shí)，實(shí)際總的接地電阻，Ω：ηE—接地體的利用系數(shù)。3.單根水平帶形接地體的接地電阻，Ω式中：ρ—土壤電阻率，Ω·m；l—接地體長(zhǎng)度，m。4.n根放射形水平接地帶(n≤12)，每根長(zhǎng)度(l≈60m)的接地電阻，Ω式中：ρ—土壤電阻率，Ω·m；5.環(huán)形接地帶的接地電阻，Ω式中：ρ—土壤電阻率，Ω·m；A—環(huán)形接地帶所包圍的面積，m2。6.考慮水平接地體時(shí)組合接地體的總接地電阻，Ω組合接地體是用水平接地體(扁鋼)連接的，考慮到扁鋼與接地體間也有屏蔽作用，設(shè)扁鋼的利用系數(shù)為ηb，扁鋼長(zhǎng)度為l，則其電阻為：式中：REb—長(zhǎng)度為l的扁鋼考慮利用數(shù)時(shí)的電阻值，Ω；R'Eb—長(zhǎng)度為l的扁鋼，未考慮利用系數(shù)前的電阻值，Ω；ηb—水平接地體(扁鋼)的利用系數(shù)。如能初步算出自然接地體的散流電阻RE(nat)，又知道接地電阻的要求值RE，而自然接地體達(dá)不到要求時(shí)，必須考慮裝設(shè)人工接地體，其接地電阻RE(nat)可由下式確定：由垂直接地體及水平接地體所組成的組合式接地體總的人工接地電阻RE(man)為(二)自然接地體工頻接地電阻的計(jì)算1.電纜金屬外皮及水管等的接地電阻，Ω式中：ρ—土壤電阻率，Ω·m；l—電纜及水管等的埋地長(zhǎng)度，m。2.鋼筋混凝土基礎(chǔ)的接地電阻，Ω式中：ρ—土壤電阻率，Ω·m；V—鋼筋混凝土基礎(chǔ)的體積，m3。(三)自然接地體工頻接地電阻的計(jì)算沖擊接地電阻是指雷電流經(jīng)接地裝置泄放入地時(shí)的接地電阻，包括接地線電阻和地中散流電阻。式中：RE—工頻接地電阻，Ω；a—換算系數(shù)。(四)接地裝置的計(jì)算程序及示例(1)按設(shè)計(jì)規(guī)范要求確定允許的接地電阻值RE。(2)實(shí)測(cè)或估算可以利用的自然接地體接地電阻RE(nat)。(3)計(jì)算需要補(bǔ)充的人工接地體接地電阻。(4)在裝設(shè)接地體的區(qū)域內(nèi)初步安排接地體的布置，并按一般經(jīng)驗(yàn)試選，初步確定接地體和連接導(dǎo)線的尺寸。(5)計(jì)算單根接地體的接地電阻RE(1)。(6)用逐步漸近法計(jì)算接地體的數(shù)量。n=RE(1)/ηERE(man)(7)校驗(yàn)短路熱穩(wěn)定度。(7)校驗(yàn)短路熱穩(wěn)定度。滿(mǎn)足單相短路熱穩(wěn)定度的鋼線的最小允許截面(單位為mm2)為式中：Ik(1)—單相接地短路電流，為計(jì)算簡(jiǎn)便，可取為I″(3)(單位為A)；tk—短路電流持續(xù)時(shí)間(單位為s)?！纠?-2】某車(chē)間變電所的主變壓器容量為500kVA，電壓為10/0.4kV，聯(lián)結(jié)方式為Yyn0。試確定此變電所公共接地裝置的垂直接地鋼管和連接扁鋼的規(guī)格和數(shù)量。已知裝設(shè)地點(diǎn)的土質(zhì)為砂質(zhì)粘土，10kV側(cè)有電聯(lián)系的架空線路長(zhǎng)150km，電纜線路長(zhǎng)10km。解：1.確定接地電阻按規(guī)定(見(jiàn)附錄表8)，此變電所公共接地裝置的接地電阻應(yīng)滿(mǎn)足以下兩個(gè)條件：此變電所總的接地電阻應(yīng)為RE≤4Ω。2.接地裝置初步方案現(xiàn)初步考慮圍繞變電所建筑物四周，距變電所墻腳2~3m，打入一圈直徑50mm、長(zhǎng)2.5m的鋼管接地體，每隔5m打入一根，管間用40mm×4mm的扁鋼焊接。3.計(jì)算單根鋼管接地電阻，查附錄表9，得砂質(zhì)粘土的ρ=100Ω·m。4.確定接地鋼管和最后方案根據(jù)RE(1)/RE=40/4=10，考慮到管間屏蔽效應(yīng)，初選15根Φ50mm、長(zhǎng)2.5m的鋼管作接地體，以n=15和α/l=2查表，按n=10和n=20在α/l=2時(shí)的ηE值取中間值，因此可取ηE=0.66，得n=RE(1)/ηERE=40/(0.66×4)≈15考慮到接地體的均勻?qū)ΨQ(chēng)布置，選16根Φ50mm、長(zhǎng)2.5m的鋼管作接地體，用40mm×4mm的扁鋼連接，環(huán)形布置。管間距離與管子長(zhǎng)度之比a/l管子根數(shù)n利用系數(shù)η管間距離與管子長(zhǎng)度之比a/l管子根數(shù)n利用系數(shù)η12340.66~0.720.76~0.800.82~0.86123200.44~0.500.61~0.660.68~0.7312360.58~0.650.71~0.750.78~0.82123300.41~0.470.58~0.630.66~0.71123100.52~0.580.66~0.710.74~0.78123400.38~0.440.56~0.610.64~0.6垂直管形接地體敷設(shè)成環(huán)形時(shí)的利用系數(shù)值四、接地電阻的測(cè)量1.電流表—電壓表測(cè)量法2.接地電阻測(cè)量?jī)x測(cè)量法用接地電阻測(cè)量?jī)x測(cè)量接地電阻其測(cè)量原理圖如圖所示。測(cè)量前，首先要將被測(cè)的接地體和接地線斷開(kāi)，再將儀表水平擺放，使指針位于中心線的零位上。否則要用“調(diào)零螺絲”調(diào)節(jié)。還要合理選擇倍率盤(pán)的倍率，使被測(cè)接地電阻的阻值等于倍率乘以指示盤(pán)的讀數(shù)。測(cè)量時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)搖把并逐漸加快，這時(shí)儀器指針如果偏轉(zhuǎn)較為緩慢，說(shuō)明所選倍率適當(dāng)，否則要加大倍率；在升速過(guò)程中隨時(shí)調(diào)整指示盤(pán)，使其指針位于中心線的零位上，當(dāng)搖把轉(zhuǎn)速達(dá)到120r/min，并且指針平穩(wěn)指零時(shí)，則停止轉(zhuǎn)動(dòng)和調(diào)節(jié)，這時(shí)倍率盤(pán)的倍數(shù)乘以指示盤(pán)的