建筑物防雷與接地系統(tǒng)概述

建筑物防雷與接地系統(tǒng)概述一．建筑物防雷系統(tǒng)（1）建筑物防雷措施對(duì)一、二類防雷建筑物應(yīng)考慮直擊雷、雷電感應(yīng)和雷電波侵入的防雷措施，對(duì)三類防雷建筑物主要考慮防直擊和防雷電波侵入的措施。以第二類防雷建筑物的防雷措施為例：防直擊雷的措施。1)在屋頂?shù)奈菁?、屋檐、屋角、女兒墻等易受雷擊部位裝設(shè)環(huán)形避雷帶。2)防雷引下線不少于2根，其間距不宜大于20m。且建筑物外廊各個(gè)角上的鋼筋應(yīng)被利用。3)防直擊雷和防雷電感應(yīng)宜共用接地裝置，沖擊接地電阻不應(yīng)大于10?，并與電氣設(shè)備等接地共用同一接地裝置，與埋地金屬管道相連。在共用接地裝置與埋地金屬管道相連情況下，接地裝置宜圍繞建筑物敷設(shè)成環(huán)形接地體。4)高層建筑物中應(yīng)有防側(cè)擊雷的均壓環(huán)、避雷帶。2．防雷電感應(yīng)的措施。1）建筑物內(nèi)的設(shè)備、管道、橋架等主要金屬物，應(yīng)就近接到防雷接地裝置或者電氣設(shè)備的保護(hù)接地裝置上。2）在平行敷設(shè)的管道、橋架和電纜金屬外皮等金屬物上做等電位聯(lián)結(jié)。3．防雷電波侵入的措施。1）當(dāng)?shù)蛪壕€路全長(zhǎng)采用埋地電纜或在架空金屬線槽的電纜引入時(shí)，在入戶端應(yīng)將電纜金屬外皮、金屬線槽接地，并應(yīng)與防雷接地裝置相連。2）電纜與架空線連接處應(yīng)裝設(shè)避雷器。避雷器、電纜金屬外皮、鋼管和絕緣子鐵腳等應(yīng)連在一起接地，其沖擊接地電阻不應(yīng)大于10?。3）進(jìn)出建筑物的各種金屬管道及電氣設(shè)備的接地裝置應(yīng)在進(jìn)出處與防雷接地裝置連接。（2）防雷裝置的組成建筑物的防雷裝置由接閃器、引下線、接地裝置三部分組成。1.接閃器接閃器是吸引和接受雷電流的金屬導(dǎo)體，常見接閃器的形式有避雷針、避雷帶、避雷網(wǎng)或金屬屋面等。避雷針通常由鋼管或鋼棒制成，針尖加工成錐體，固定在建筑物或構(gòu)筑物上。避雷帶一般安裝在建筑物的屋脊、屋角、屋檐、山墻、女兒墻等易受雷擊部位或建筑物要求美觀、不允許裝避雷針的地方。2.引下線引下線的安裝方式分為明敷設(shè)和暗敷設(shè)。明敷設(shè)是沿建筑物和構(gòu)筑物外墻敷設(shè)，暗敷設(shè)是將引下線砌于墻內(nèi)或利用建筑物柱內(nèi)的對(duì)角主筋可靠焊接而成。3.接地裝置接地裝置的作用是接收引下線傳來的雷電流，并以最快的速度泄入大地。接地裝置包括接地母線和接地體兩部分，接地母線是用來連接引下線與接地體的金屬線。接地體分為自然接地體和人工接地體。自然接地體是利用基礎(chǔ)內(nèi)的鋼筋焊接而成；人工接地體是人工專門制作的。一、二類防雷建筑物的接地電阻R≤10?。（4）避雷器避雷器是一種過電壓保護(hù)設(shè)備，分為閥式和排氣式等。避雷器用來防止雷電所產(chǎn)生的大氣過電壓沿架空線路侵入變電室或其他建筑物內(nèi)，以免危及被保護(hù)設(shè)備的絕緣。避雷器可用來限制內(nèi)部過電壓，避雷器與被保護(hù)設(shè)備并聯(lián)且位于電源側(cè)，其放電電壓低于被保護(hù)設(shè)備的絕緣耐壓值。二．接地系統(tǒng)（1）接地系統(tǒng)的內(nèi)容及分類1.接地的主要內(nèi)容接地包括供電系統(tǒng)接地、信息系統(tǒng)接地、防雷接地、防靜電及直流接地與防電化學(xué)腐蝕接地以及特殊設(shè)備與特殊環(huán)境設(shè)備的接地等。2．接地系統(tǒng)的分類1）供電系統(tǒng)接地按其接地的作用，可分為兩大類，即電氣功能性接地和電氣保護(hù)性接地。功能性接地主要包括：工作接地、直流接地、屏蔽接地、信號(hào)接地等。保護(hù)性接地主要包括防電擊接地、防雷接地、防靜電接地、防電化學(xué)腐蝕接地等。2）信息系統(tǒng)接地。各種形式的電子系統(tǒng)，包括計(jì)算機(jī)、通訊設(shè)備、控制系統(tǒng)、語言系統(tǒng)等，按國際電工委員會(huì)（IEC）標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)稱為信息系統(tǒng)。其接地一般有防電涌過電壓接地、電源工作接地、屏蔽接地、防靜電接地、保護(hù)接地、電子設(shè)備的信號(hào)接地等。3）防雷接地。將雷電導(dǎo)入大地，防止建筑物的財(cái)產(chǎn)遭受雷電流的破壞，防止人身遭受雷擊，此類接地稱為防雷接地。4）防靜電接地。將靜電導(dǎo)入大地，防止由于靜電積聚而使設(shè)備造成危害的接地稱為防靜電接地。（3）低壓配電系統(tǒng)的接地形式1．低壓配電系統(tǒng)的接地形式及其含義低壓配電系統(tǒng)系指1kV以下交流電源系統(tǒng)，我國低壓變配電系統(tǒng)接地制式，采用國際電工委員會(huì)（IEC）標(biāo)準(zhǔn)，即TN、TT、IT三種接地制式，其中各字母的含義如下：第一個(gè)字母表示電源端與地的關(guān)系：T－電源端有一點(diǎn)直接接地；I－電源端所有帶電部分不接地或有一點(diǎn)通過高阻抗接地。第二個(gè)字母表示電氣裝置的外露可導(dǎo)電部分與地的關(guān)系：T－電氣裝置的外露可導(dǎo)電部分直接接地，此接地點(diǎn)在電氣上獨(dú)立于電源端的接地點(diǎn)；N－電氣裝置的外露可導(dǎo)電部分與電源端接地點(diǎn)有直接電氣連接。第三個(gè)字母表示工作零線與保護(hù)線的組合關(guān)系：C－工作零線與保護(hù)線是合一的；S－工作零線與保護(hù)線是嚴(yán)格分開的。2．TN系統(tǒng)的構(gòu)成1）TN-S系統(tǒng)。在TN系統(tǒng)中，整個(gè)系統(tǒng)的中性線（N線）和保護(hù)線（PE線）是分開的。優(yōu)點(diǎn)：A．正常時(shí)PE線不通過負(fù)荷電流，適用于數(shù)據(jù)處理和精密電子儀器設(shè)備，也可用于爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)合；B．C．如果回路阻抗太高或者電源短路容量較小，需采用剩余電流保護(hù)裝置RCD對(duì)人身安全和設(shè)備進(jìn)行保護(hù)，防止火災(zāi)危險(xiǎn)。缺點(diǎn)：A.由于增加了中性線，初期投資較高；B.TN-S系統(tǒng)相對(duì)地短路時(shí)，對(duì)地故障電壓較高。2）TN-C系統(tǒng)。在TN系統(tǒng)中，整個(gè)系統(tǒng)的中性線（N線）與保護(hù)線（PE線）是合一的，稱為PEN線。TN-C系統(tǒng)就是通常所說的保護(hù)接零系統(tǒng)，該系統(tǒng)適合應(yīng)用在三相負(fù)荷基本平衡的工業(yè)企業(yè)中，而對(duì)供電給數(shù)據(jù)處理設(shè)備和電子儀器設(shè)備的配電系統(tǒng)，不宜采用TN-C系統(tǒng)。優(yōu)點(diǎn)：A.TN-C方案易于實(shí)現(xiàn)，節(jié)省了一根導(dǎo)線，且保護(hù)電器可節(jié)省一極，降低設(shè)備的初期投資費(fèi)用；B.發(fā)生接地短路故障時(shí)，故障電流大，可采用過流保護(hù)器瞬時(shí)切斷電源，以確保安全。缺點(diǎn)：A.線路中有單相負(fù)荷，或三相負(fù)荷不平衡，及電網(wǎng)中有諧波電流時(shí)，由于PEN中有電流，電氣設(shè)備的外殼和線路金屬套管間有壓降，對(duì)敏感性電子設(shè)備不利；B.PEN線中的電流在有爆炸危險(xiǎn)的環(huán)境中會(huì)引起爆炸；C.PEN線斷線或相線對(duì)地短路時(shí)，會(huì)呈現(xiàn)相當(dāng)高的對(duì)地故障電壓，可能擴(kuò)大事故范圍。3）TN-C-S系統(tǒng)。在TN系統(tǒng)中，前一部分的中性線和保護(hù)線是合為一體的，而后一部分將PEN線分為中性線（N線）和保護(hù)線（PE線）。優(yōu)點(diǎn)：適用于工礦企業(yè)供電，前面TN-C系統(tǒng)可滿足固定設(shè)備的需要，后端TN-S系統(tǒng)可滿足對(duì)電位敏感的電子設(shè)備的需要。四．接地裝置接地裝置包括接地體和接地線兩部分。接地體分自燃接地體和人工接地體兩種。自接地體是指兼作接地用的直接與大地接觸的各種金屬管道（輸送易燃、易爆氣體或液體的管道除外）、金屬構(gòu)件、金屬井管、鋼筋混凝土基礎(chǔ)等。人工接地體是指人為埋入地下的金屬導(dǎo)體。（1）接地體1.人工接地體人工接地體裝置。接地裝置采用鍍鋅扁鋼，所有焊接點(diǎn)處均刷瀝青，接地電阻應(yīng)小于4Ω，超過時(shí)應(yīng)補(bǔ)增接地裝置的長(zhǎng)度。2.自然接地體在高層建筑物中，從屋頂?shù)搅骸⒅?、墻、樓板以及地下的基礎(chǔ)，鋼筋的數(shù)量很多，把這些鋼筋從上到下連接起來，形成一個(gè)整體，構(gòu)成一個(gè)籠式暗避雷網(wǎng)，使整個(gè)建筑物構(gòu)成一個(gè)等電位的整體。利用建筑物基礎(chǔ)鋼筋網(wǎng)作為接地裝置時(shí)，可用柱內(nèi)鋼筋作為防雷引下線，鋼筋要可靠焊接。3.接地線接地線一般用扁鋼和圓鋼，接地線的連接應(yīng)采用焊接，焊接部分應(yīng)補(bǔ)刷防腐漆，接地線應(yīng)防止發(fā)生機(jī)械損傷和化學(xué)腐蝕，容易遭受機(jī)械損傷的地方，均應(yīng)用套管或角鋼等加以保護(hù)。（2）共用接地和獨(dú)立接地系統(tǒng)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)建筑需要進(jìn)行的接地分為很多類，一般有電氣工作接地、信息設(shè)備系統(tǒng)接地、防雷接地、屏蔽接地、防靜電接地等。各類接地的電阻值要求不一樣，在無爆炸危險(xiǎn)的一般環(huán)境中，可以將各類接地統(tǒng)一在一組接地系統(tǒng)上，并取其中最低的接地電阻值，此種接地稱為共用接地系統(tǒng)（或稱為聯(lián)合接地系統(tǒng)）；或者將其各自按需要而單獨(dú)設(shè)置接地系統(tǒng)（各接地裝置應(yīng)相距3～5m以上），稱為獨(dú)立接地系統(tǒng)，其接地電阻值據(jù)各自要求而確定。通常，電氣設(shè)備的接地裝置不可與防雷接地裝置混用，以免雷擊時(shí)電氣設(shè)備上呈現(xiàn)危險(xiǎn)電壓。但對(duì)于現(xiàn)代化高層建筑物（或鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)）來講，整個(gè)建筑物的鋼筋構(gòu)成了籠式避雷網(wǎng)，而混凝土中的電氣管網(wǎng)與鋼筋網(wǎng)會(huì)有不同程度的連接，故采用共用接地。根據(jù)等電位保護(hù)原理的要求，對(duì)于一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)代化建筑物，采用共用接地系統(tǒng)是合理的，即建筑物的所有互相連接金屬裝置，接至一個(gè)共同的低電感的網(wǎng)形接地系統(tǒng)。五．建筑物的等電位聯(lián)結(jié)在電氣裝置或某一空間內(nèi)，將所有金屬可導(dǎo)電部分，以恰當(dāng)?shù)姆绞交ハ嗦?lián)結(jié)，使其電位相等或相近，從而消除或減小各部分之間的電位差，有效地防止人身遭受電擊、電氣火災(zāi)等事故的發(fā)生，此類連接稱為等電位聯(lián)結(jié)。（1）等電位聯(lián)結(jié)的分類等電位聯(lián)結(jié)分為總等電位聯(lián)結(jié)、輔助等電位聯(lián)結(jié)、局部等電位聯(lián)結(jié)。總等電位聯(lián)結(jié)是指在建筑物的電氣裝置范圍內(nèi)，將其建筑物構(gòu)件、各種金屬管道、電氣系統(tǒng)的保護(hù)接地線（PE線）和人工或自然接地裝置通過總電位聯(lián)結(jié)端子板（條）互相連接，以降低建筑物內(nèi)間接接觸電壓和不同金屬部件間的電位差，并消除自建筑物外經(jīng)電氣線路和各種金屬管道以及金屬件引入的危險(xiǎn)故障電壓的危害。輔助等電位聯(lián)結(jié)是指將兩個(gè)或幾個(gè)可導(dǎo)電部分，進(jìn)行電氣連通，直接作等電位聯(lián)結(jié)，使其故障接觸電壓降至安全限制電壓以下。局部等電位聯(lián)結(jié)是指在某一個(gè)局部范圍內(nèi)，通過局部等電位端子板（條），將多個(gè)輔助等電位聯(lián)結(jié)。（2）低壓接地系統(tǒng)對(duì)等電位聯(lián)結(jié)的要求1.建筑物內(nèi)的總等電位聯(lián)結(jié)導(dǎo)體應(yīng)與下列可導(dǎo)電部分互相連接：1）保護(hù)線干線、接地線干線；2）金屬管道，包括自來水管、燃?xì)夤?、空調(diào)管等；3）建筑結(jié)構(gòu)中的金屬部分，以及來自建筑物外的可導(dǎo)電體；4）來自建筑物外的可導(dǎo)電體，應(yīng)在建筑物內(nèi)盡量靠近入口處與等電位聯(lián)結(jié)導(dǎo)體連接。2.建筑物內(nèi)的輔助等電位聯(lián)結(jié)，應(yīng)與下列可導(dǎo)電部分互相連接：1）固定設(shè)備的所有能同時(shí)觸及的外露可導(dǎo)電部分；2）設(shè)備或插座內(nèi)的保護(hù)導(dǎo)體；3）裝置外的可導(dǎo)電部分，建筑物結(jié)構(gòu)主筋。等電位連接的電阻要求是，等電位聯(lián)結(jié)端子板與其連接范圍內(nèi)的金屬體末端間電阻不大于3?，并且在投入使用后要定期測(cè)試。（3）等電位聯(lián)結(jié)的作用所有的電氣災(zāi)害如人身遭受電擊、電氣火災(zāi)、電氣信息設(shè)備的損壞等，其主要原因都是由于有了電位差引起放電造成的。為了防止上述事