建筑防雷与安全用电79张课件.ppt
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1、第第10章章 建筑防雷与安全用电建筑防雷与安全用电 本章学习要点:本章学习要点:1雷电的基本知识;2防雷接地装置的组成;3防雷接地装置的材料及施工工艺;4防雷接地施工图识读;5低压配电系统的接地形式;6接地与接零保护;7等电位联结。2022-9-30第第10章章 建筑防雷与安全用电建筑防雷与安全用电 10.1.1 雷电的形成及种类 10.1.2雷电的特点及其危害 2022-9-3010.1.1 雷电的形成及种类 1.雷电的形成雷电的形成 雷电的形成过程可分为气流上升、电荷分离和放电三个阶段。典型的雷击发展过程如图10-1所示。据测试,对地放电的雷云大多带负电荷。随着雷云中负电荷的积累,其电场强
2、度逐渐增加,当达到2530 kV/cm时,使附近的空气绝缘破坏,便产生雷云放电。2022-9-30图10-1雷云对地放电示意图 2022-9-3010.1.1 雷电的形成及种类 2.雷电的种类雷电的种类(1)直击雷直击雷 当天空中的雷云飘近地面时,就在附近地面特别是凸出的树木或建筑物上感应出异性电荷。电场强度达到一定值时,雷云就会通过这些物体与大地之间放电,发生雷击。这种直接击在建筑物或其他物体上的雷电叫直击雷。直击雷使被击物体产生很高的电位,引起过电压和过电流,不仅会击毙人畜、烧毁或劈倒树木、破坏建筑物,而且还会引起火灾和爆炸。2022-9-3010.1.1 雷电的形成及种类(2)感应雷感应
3、雷 当建筑上空有雷云时,在建筑物上便会感应出相反电荷。在雷云放电后,云与大地电场消失了,但聚集在屋顶上的电荷不能立即释放,此时屋顶对地面便有相当高的感应电压,造成屋内电线、金属管道和大型金属设备放电,引起建筑物内的易爆危险品爆炸或易燃物品燃烧。这里的感应电荷主要是由于雷电流的强大电场和磁场变化产生的静电感应和电磁感应造成的,所以称为感应雷或感应过电压。2022-9-3010.1.1 雷电的形成及种类(3)球形雷)球形雷 球形雷的形成研究还没有完整的理论,通常认为它是一个温度极高的特别明亮的眩目发光球体,直径为1020 cm或更大。球形雷通常在电闪后发生,以每秒几米的速度在空气中漂行,它能从烟囱
4、、门、窗或孔洞进入建筑物内部造成破坏。2022-9-3010.1.2雷电的特点及其危害 1.雷电的特点雷电的特点 雷电流是一种冲击波,雷电流幅值Im的变化范围很大,一般为数十至数千安培。雷电流幅值一般在第一次闪击时出现,也称主放电。典型的雷电流波形如图10-2所示。雷电流一般在14s内增长到幅值Im,雷电流在幅值以前的一段波形称为波头;从幅值起到雷电流衰减至Im/2的一段波形称为波尾。雷电流是一个幅值很大、陡度很高的电流,具有很强的冲击性,其破坏性极大。2022-9-3010.1.2雷电的特点及其危害2.雷电的危害雷电的危害 雷电的形成伴随着巨大的电流和极高的电压,在它的放电过程中会产生极大的
5、破坏力。雷电的危害主要是以下几方面:(1)雷电的热效应雷电产生强大的热能使金属熔化,烧断输电导线,摧毁用电设备,甚至引起火灾和爆炸。(2)雷电的机械效应雷电产生强大的电动力可以击毁电杆,破坏建筑物,人畜亦不能幸免。(3)雷电的闪络放电雷电产生的高电压会引起绝缘子烧坏,断路器跳闸,导致供电线路停电。2022-9-30图10-2雷电流波形 2022-9-3010.2建筑物的防雷措施建筑物的防雷措施 10.2.1 建筑物的防雷分级 10.2.2 防雷措施 10.2.3 防雷装置10.2.4 建筑防雷平面图 2022-9-3010.2.1建筑物的防雷分级建筑物的防雷分级 1.雷电的危害:雷电的危害:雷
6、电的作用分为直击雷、感应雷、高电位的引入三类。直击雷直击雷 直击雷是雷云直接对建筑物或地面上的其他物体放电的现象。雷云放电时,引起很大的雷电流,可达几百千安,从而产生极大的破坏作用。雷电的感应雷电的感应 雷电感应是雷电的第二次作用,即雷电流产生的电磁效应和静电效应作用。2022-9-3010.2.1建筑物的防雷分级建筑物的防雷分级 1.雷电的危害:雷电的危害:雷电的感应雷电的感应 雷电感应是雷电的第二次作用,即雷电流产生的电磁效应和静电效应作用。雷电波侵人雷电波侵人 当架空线路或架空金属管道遭雷击或者与遭受雷击的物体相碰,以及由于雷云在附近放电,在导线上感应出很高的电动势:沿线路或管路将高电位
7、引进建筑物内部,也称高电位引入。2022-9-3010.2.1建筑物的防雷分级建筑物的防雷分级2建筑物防雷等级划分建筑物防雷等级划分 按建筑物防雷设计规范(GB 50057-94)的规定,将建筑物防雷等级分为三类。第一类防雷建筑物第一类防雷建筑物 凡制造、使用或贮存炸药、火药、起爆药、火工品等大量爆炸物质的建筑物,因电火花而引起爆炸,会造成巨大破坏和人身伤亡者。具有0区或10区爆炸危险环境的建筑物。具有1区爆炸危险环境的建筑物,因电火花而引起爆炸,会造成巨大破坏和人身伤亡者。2022-9-3010.2.1建筑物的防雷分级建筑物的防雷分级 第二类防雷建筑物第二类防雷建筑物 国家级重点文物保护的建
8、筑物。国家级的会堂、办公建筑物、大型展览和博览建筑物、大型火车站、国家宾馆、国家级档案馆、大型城市的重要给水水泵房等特别重要的建筑物。国家级计算中心、国际通讯枢纽等对国民经济有重要意义且有大量电子设备的建筑物。制造、使用或贮存爆炸物质的建筑物,且电火花不易引起爆炸或不致造成巨大破坏和人身伤亡者。2022-9-3010.2.1建筑物的防雷分级建筑物的防雷分级 第二类防雷建筑物第二类防雷建筑物 具有1区爆炸危险环境的建筑物,且电火花不易引起爆炸或不致造成巨大破坏和人身伤亡者。具有2区或ll区爆炸危险环境的建筑物。工业企业有爆炸危险的露天钢质封闭气罐。预计雷击次数大于0.06次a的部、省级办公建筑物
9、及其他重要或人员密集的公共建筑物。预计雷击次数大于0.3次a的住宅、办公楼等一般性民用建筑物。2022-9-3010.2.1建筑物的防雷分级建筑物的防雷分级 第三类防雷建筑物第三类防雷建筑物 省级重点文物保护的建筑物及省级档案馆。预计雷击次数大于或等于0.012次/a,且小于或等于0.06次/a的部、省级办公建筑物及其他重要或人员密集的公共建筑物。预计雷击次数大于或等于0.06次/a,且小于或等于0.3次/a的住宅、办公楼等一般性民用建筑物。预计雷击次数大于或等于0.06次/a的一般性工业建筑物。2022-9-3010.2.1建筑物的防雷分级建筑物的防雷分级 第三类防雷建筑物第三类防雷建筑物
10、根据雷击后对工业生产的影响及产生的后果,并结合当地气象、地形、地质及周围环境等因素,确定需要防雷的21区、22区、23区火灾危险环境。在平均雷暴日大于15d/a的地区,高度在15m及以上的烟囱、水塔等孤立的高耸建筑物;在平均雷暴日小于或等于15d/a的地区,高度在20m及以上的烟囱、水塔等孤立的高耸建筑物。2022-9-3010.2.1建筑物的防雷分级建筑物的防雷分级3.建筑物易受雷击部位建筑物易受雷击部位 建筑物的性质、结构以及建筑物所处位置等都对落雷有着很大影响。特别是建筑物屋顶坡度与雷击部位关系较大。建筑物易受雷击部位,如图10-3所示。(1)平屋顶或坡度不大于1/10的屋顶檐角、女儿墙
11、、屋檐。(2)坡度大于1/10且小于1/2的屋顶屋角、屋脊、檐角、屋檐。(3)坡度不小于1/2的屋顶屋角、屋脊、檐角。2022-9-30易受雷击部位 的人不易受雷击的屋脊或屋檐 雷击率最高部位图10-3 建筑物易受雷击的部位 2022-9-3010.2.2 防雷措施防雷措施 1防直击雷的措施防直击雷的措施 防直击雷采取的措施是引导雷云对防雷装置放电,使雷电流迅速流人大地,从而保护建(构)筑物免受雷击。防直击雷的装置有避雷针、避雷带、避雷网、避雷线等。在建筑物屋顶易受雷击部位,应装设避雷针、避雷带、避雷网进行直击雷防护。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
12、时,可采用避雷带。若屋顶面积较大时,采用避雷网。2022-9-3010.2.2 防雷措施防雷措施 1防直击雷的措施防直击雷的措施 第一类防雷建筑物防直击雷的措施主要有:第一类防雷建筑物防直击雷的措施主要有:装设独立避雷针或架空避雷网(线),网格尺寸不应大于5m5m或6m4m。引下线不应少于2根,并应沿建筑物四周均匀或对称布置,其间距不应大于12m,每根引下线的冲击电阻不应大于10。2022-9-3010.2.2 防雷措施防雷措施 1防直击雷的措施防直击雷的措施 第二类防雷建筑物防直击雷的措施主要有:第二类防雷建筑物防直击雷的措施主要有:宜采用装设在建筑物上的避雷网(带)或避雷针或由其混合组成的
13、接闪器,并应在整个屋面组成不大于10m10m或12m8m的网格,所有的避雷针应与避雷带相互连接。(3)第三类防雷建筑物防直击雷的措施主要有:第三类防雷建筑物防直击雷的措施主要有:宜采用装在建筑物上的避雷网(带)或避雷针或由其混合组成的接闪器,并应在整个屋面组成不大于20m20m或24m16m的网格。2022-9-3010.2.2 防雷措施防雷措施 2防雷电感应的措施防雷电感应的措施 防止由于雷电感应在建筑物上聚集电荷的方法是在建筑物上设置收集并泄放电荷的装置(如避雷带、网)。防止建筑物内金属物上雷电感应的方法是将金属设备、管道等金属物,通过接地装置与大地作可靠的连接,以便将雷电感应电荷迅即引入
14、大地,避免雷害。2022-9-3010.2.2 防雷措施防雷措施 3防雷电波侵入的措施防雷电波侵入的措施 防止雷电波沿供电线路侵入建筑物,行之有效的方法是安装避雷器将雷电波引入大地,以免危及电气设备。4防止雷电反击的措施防止雷电反击的措施 所谓反击,就是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电位,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,这种现象称为反击。反击也会造成电气设备绝缘破坏,金属管道烧穿,甚至引起火灾和爆炸。2022-9-3010.2.3防雷装置防雷装置 建筑物的防雷装置一般由接闪器、引下线和接地装置三部分组
15、成。其作用原理是:将雷电引向自身并安全导入地中,从而使被保护的建筑物免遭雷击。示意图见图10-4。1接闪器接闪器 接闪器是专门用来接受雷击的金属导体。通常有避雷针、避雷带、避雷网以及兼作接闪的金属屋面和金属构件(如金属烟囱,风管等)等。所有接闪器都必须经过接地引下线与接地装置相连接。2022-9-30图10-4 建筑物防雷装置示意图 2022-9-3010.2.3防雷装置防雷装置(1)避雷针避雷针 避雷针是安装在建筑物突出部位或独立装设的针形导体。它能对雷电场产生一个附加电场(这是由于雷云对避雷针产生静电感应引起的),使雷电场畸变,因而将雷云的放电通路吸引到避雷针本身,由它及与它相连的引下线和
16、接地体将雷电流安全导入地中,从而保护了附近的建筑物和设备免受雷击。避雷针的形状如图10-5所示。2022-9-30图10-5 各种形状的避雷针 2022-9-3010.2.3防雷装置防雷装置 避雷带和避雷网:避雷带和避雷网:避雷带就是用小截面圆钢或扁钢装于建筑物易遭雷击的部位,如屋脊、屋檐、屋角、女儿墙和山墙等。避雷网相当于纵横交错的避雷带叠加在一起,形成多个网孔,它既是接闪器,又是防感应雷的装置。避雷线:避雷线:避雷线一般采用截面不小于35mm2的镀锌钢绞线,架设在架空线路之上,以保护架空线路免受直接雷击。金属屋面:金属屋面:除一类防雷建筑物外,金属屋面的建筑物宜利用其屋面作为接闪器,但应符
17、合有关规范的要求。2022-9-3010.2.3防雷装置防雷装置2引下线引下线 引下线是连接接闪器和接地装置的金属导体,一般采用圆钢或扁钢,优先采用圆钢。引下线的选择:引下线的选择:采用圆钢时,直径不应小于8mm;采用扁钢时,其截面不应小于48mm2,厚度不应小于4mm。(2)断接卡子:断接卡子:为便于运行、维护和检测接地电阻需设置断接卡子。采用多根专设引下线时,宜在各引下线上于距地面0.3m至1.8m之间设置断接卡,断接卡应有保护措施。2022-9-3010.2.3防雷装置防雷装置3接地装置接地装置 接地装置是接地体(又称接地极)和接地线的总合,它把引下线引下的雷电流迅速流散到大地土壤中。接
18、地体接地体 埋入到土壤中或混凝土基础中作散流用的金属导体叫接地体,按其敷设方式可分为垂直接地体和水平接地体。接地线接地线 接地线是从引下线断接卡子或换线处至接地体的连接导体,也是接地体与接地体之间的连接导体。接地线一般为镀锌扁钢或镀锌圆钢,其截面应与水平接地体相同。2022-9-3010.2.3防雷装置防雷装置 基础接地体:基础接地体:在高层建筑中,常利用柱子和基础内的钢筋作为引下线和接地体。将设在建筑物钢筋混凝土桩基和基础内的钢筋作为接地体常称为基础接地体。基础接地体可分为以下两类:自然基础接地体:利用钢筋混凝土基础中的钢筋或混凝土基础中的金属结构作为接地体。人工基础接地体:把人工接地体敷设
19、在没有钢筋的混凝土基础内。2022-9-3010.2.3防雷装置防雷装置 在高层建筑中,推荐利用柱子、基础内的钢筋作为引下线和接地装置。其主要优点是:接地电阻低;电位分布均匀,均压效果好;施工方便,可省去大量土方挖掘工程量;节约钢材;维护工程量少,其连接示意图见图10-6。2022-9-30图10-6 高层建筑物避雷带、均压环、自然接地体与避雷引下线连接示意图 2022-9-3010.2.3防雷装置防雷装置 接地装置检验与涂色:接地装置检验与涂色:接地装置安装完毕后,必须按施工规范检验合格后方能正式运行,检验除了要求整个接地网的连接完整牢固外,还应按照规定进行涂色,标志记号应鲜明齐全。接地电阻
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