1、第九章第九章 接地与防雷接地与防雷第一节第一节 接地与等电位联结接地与等电位联结 （重点）第二节第二节 电击防护电击防护第三节第三节 供电系统防雷供电系统防雷 （重点）第四节第四节 建筑物的防雷建筑物的防雷第第五五节节 信息系统的防雷信息系统的防雷 （难点）第一节第一节 接地与等电位联结接地与等电位联结 （一）接地与接地装置（一）接地与接地装置 接地是指电气设备为达到安全接地是指电气设备为达到安全和功能需要为目的，将其某一部分和功能需要为目的，将其某一部分与大地之间作良好的电气连接。与大地之间作良好的电气连接。EEEEEAE1EAEEE5EEEE4EE23EEE15 埋入地中并与土壤作良好接埋
2、入地中并与土壤作良好接触的金属导体称为接地体或称接触的金属导体称为接地体或称接地极。地极。 人工接地体人工接地体接地体接地体自然接地体自然接地体 典型的接地装置如图所示。典型的接地装置如图所示。 一、接地的有关概念一、接地的有关概念 续上页续上页 （二）（二） 接地电流与对地电压接地电流与对地电压 电气设备在发生接地故障时，电气设备在发生接地故障时，电流将通过接地体以半球形向大电流将通过接地体以半球形向大地中散开。地中散开。 2121320mIEUE 在距离接地体越远的地方，在距离接地体越远的地方，半球的球面积越大，其散流电半球的球面积越大，其散流电阻越小，相对于接地点处的电阻越小，相对于接地
3、点处的电位就越低。位就越低。 电气设备的接地部分，如：接电气设备的接地部分，如：接地的外露可导电部分和接地体等，地的外露可导电部分和接地体等，与零电位的与零电位的“大地大地”之间的电位差，之间的电位差，称为接地部分的称为接地部分的对地电压对地电压。 续上页续上页 （三）接地类型（三）接地类型 1. 1. 功能性接地功能性接地 为保证电力系统和电气设备达到正常工作要求而进行的接为保证电力系统和电气设备达到正常工作要求而进行的接地，又称工作接地。地，又称工作接地。 2. 2. 保护性接地保护性接地 为了保证电网故障时人身和设备的安全而进行的接地。为了保证电网故障时人身和设备的安全而进行的接地。 3
4、. 3. 功能性与保护性合一的接地功能性与保护性合一的接地( (如屏蔽接地如屏蔽接地) ) 安全保护接地安全保护接地过电压保护接地过电压保护接地 防静电接地防静电接地 为防止人体受到间接电击，而将电气设备的为防止人体受到间接电击，而将电气设备的外露可导电部分进行的接地。外露可导电部分进行的接地。 为防止过电压对电气设备和人身安全的为防止过电压对电气设备和人身安全的危害而进行的接地，如防雷接地。危害而进行的接地，如防雷接地。为了消除静电对电气设备和人身安全的危害为了消除静电对电气设备和人身安全的危害而进行的接地。而进行的接地。 二、接地电阻及其要求二、接地电阻及其要求 接地电阻接地电阻是指接地体
5、的流散电阻与接地线、接地体电阻的是指接地体的流散电阻与接地线、接地体电阻的总和。接地电阻主要是接地体的流散电阻，接地电阻与土壤的总和。接地电阻主要是接地体的流散电阻，接地电阻与土壤的电阻率有关。电阻率有关。 工频接地电阻和冲击接地电阻。工频接地电阻和冲击接地电阻。 三、接地装置的设计计算三、接地装置的设计计算电力系统的不同接地装置对接地电阻的要求是不同的。电力系统的不同接地装置对接地电阻的要求是不同的。 单根垂直式人工接地体单根垂直式人工接地体 3 . 0)1)(manER 多根垂直式人工接地体多根垂直式人工接地体 ()(1)()0.9E manE manRRn为接地体的利用系数，考虑了接地体
6、之间存在电场屏蔽效应。为接地体的利用系数，考虑了接地体之间存在电场屏蔽效应。 工频接地电阻的简化计算：工频接地电阻的简化计算： 续上页续上页 变电所接地平面布置示例图变电所接地平面布置示例图EEEEEEEEMEBEEEEE高压配电室8200MEBEEEEE低压配电(变压器)室E值班室EEE工具室EEEE50003800MEBEEEEE380038003000等电位联结端子板（接地端子板）沟内接地线-40*4变压器基础槽钢低压柜基础槽钢变压器中性点接地线-50*6变压器基础槽钢低压柜基础槽钢沟内接地线-40*4等电位联结端子板（接地端子板）人工接地体L50*50*6长2500连接扁钢-40*4沟
7、内接地线-40*4等电位联结端子板（接地端子板）高压柜基础槽钢四、信息系统的接地四、信息系统的接地 以计算机为核心的信息系统的接地的设计有特殊的要求。以计算机为核心的信息系统的接地的设计有特殊的要求。一般，信息系统的接地电阻要求不大于一般，信息系统的接地电阻要求不大于4，对于与防雷装置的对于与防雷装置的共用接地，则一般要求不大于共用接地，则一般要求不大于1。为使系统在工作时有一个基准电位，不致因为使系统在工作时有一个基准电位，不致因浮动而引起信号量的误差，并防止电磁场的浮动而引起信号量的误差，并防止电磁场的干扰，使信息系统稳定可靠地工作。干扰，使信息系统稳定可靠地工作。 为防止发生接地故障后出
8、现超过限值的危险为防止发生接地故障后出现超过限值的危险接触电压，而将计算机设备外露可导电部分接触电压，而将计算机设备外露可导电部分与保护线或大地所进行的保护性连接。与保护线或大地所进行的保护性连接。 信号接地信号接地 安全接地安全接地 接接地地种种类类信息系统的接地形式信息系统的接地形式 ：（1 1）一点接地一点接地 （2 2）悬浮接地悬浮接地 五、等电位联结五、等电位联结 （一）等电位联结概念（一）等电位联结概念 等电位联结是使建筑物电气装置的各外露可导电部分与电等电位联结是使建筑物电气装置的各外露可导电部分与电气装置外的其它金属可导电部分进行电位基本相等的电气连接。气装置外的其它金属可导电
9、部分进行电位基本相等的电气连接。 作用于全建筑物，在每一电源进线处，作用于全建筑物，在每一电源进线处，利用联结干线将保护线、接地线的总接利用联结干线将保护线、接地线的总接线端子与建筑物内电气装置外的可导电线端子与建筑物内电气装置外的可导电部分连接成一体。部分连接成一体。 指在局部范围内设置的等电位联结。指在局部范围内设置的等电位联结。指在伸臂范围内的某些外露可导电部分指在伸臂范围内的某些外露可导电部分与装置外可导电部分之间所作的等电位与装置外可导电部分之间所作的等电位联结。联结。总等电位联结总等电位联结（MEB）局部等电位联结局部等电位联结（LEB）辅助等电位联结辅助等电位联结（SEB）接地母
10、排PE线接地避雷接地PE母线总进线配电盘（MEB端子板）总下水管MEB线燃气表水表建筑物金属结构空调管热水管总给水管火花放电间隙电源进线MEB线电子信息设备（煤气公司确定）（煤气公司确定）总煤气管绝缘段采暖管防雷接闪器总总等等电电位位联联结结示示意意图图续上页续上页电源三相设备NPE单相设备负荷PENABC续上页续上页 （二）等电位联结的作用（二）等电位联结的作用 1. . 显著降低人体接触电压显著降低人体接触电压 电气装置绝缘损坏所引起的接地故障能使其外露导电部分电气装置绝缘损坏所引起的接地故障能使其外露导电部分带危险电压，等电位联接可以显著降低人体接触电压从而避免带危险电压，等电位联接可以
11、显著降低人体接触电压从而避免人体触电事故的发生。人体触电事故的发生。 2有效消除来自外部的危险电压有效消除来自外部的危险电压(1) =(1)kfUI REIkMEBMEBUf第二节第二节 电击防护电击防护 一、一、 电流对人体的作用电流对人体的作用 1. 1.人体对电流的人体对电流的生理反应生理反应 20100.1 0.210.52105201005020010005002000500025012001002000100050050003410000人体电流/mA接触时间/ms安全曲线 人体对电流的人体对电流的生理反应与通过人生理反应与通过人体电流的大小、频体电流的大小、频率高低、时间长短率高
12、低、时间长短及电流在人体中的及电流在人体中的通过路径等多方面通过路径等多方面因素有关。因素有关。5050HzHz交流电流通过人体时人体生理反应的时间与电流关系区段图交流电流通过人体时人体生理反应的时间与电流关系区段图 续上页续上页 2.2.安全电流与安全电压安全电流与安全电压 安全电流是指在特定时间内，通过人体而不致引起心室纤安全电流是指在特定时间内，通过人体而不致引起心室纤维性颤动和人体器质性损伤的电流值。我国规定的安全电流值维性颤动和人体器质性损伤的电流值。我国规定的安全电流值为为30mA（触电时间小于触电时间小于1s）。）。 安全电压是指人体与电接触时，对人体各部位组织（如皮安全电压是指
13、人体与电接触时，对人体各部位组织（如皮肤、心脏、呼吸器官和神经系统）不会造成任何损害的电压。肤、心脏、呼吸器官和神经系统）不会造成任何损害的电压。我国规定正常环境下的安全电压值为我国规定正常环境下的安全电压值为50V。二、直接电击防护二、直接电击防护 直接电击防护是指为避免人体与正常工作时的裸露导体带直接电击防护是指为避免人体与正常工作时的裸露导体带电部分直接接触而遭受电击所进行的防护。电部分直接接触而遭受电击所进行的防护。 直接电击防护的主要措施为对裸露导体的带电部分设置隔直接电击防护的主要措施为对裸露导体的带电部分设置隔离遮栏、阻挡物或防护罩等外护物以防止人体与之接触，或对离遮栏、阻挡物或
14、防护罩等外护物以防止人体与之接触，或对其施行适合的绝缘。其施行适合的绝缘。三、间接电击防护三、间接电击防护 1. 1.间接电击防护的概念与一般措施间接电击防护的概念与一般措施 间接电击防护是指为防止人体与正常工作时不带电而在绝间接电击防护是指为防止人体与正常工作时不带电而在绝缘损坏故障时可带危险电压的电气装置外露可导电部分接触而缘损坏故障时可带危险电压的电气装置外露可导电部分接触而进行的防护。进行的防护。 间接电击防护应结合电气设备绝缘等级而设置防护措施。间接电击防护应结合电气设备绝缘等级而设置防护措施。 一般措施有：一般措施有： （1 1）合理选要自动切断电源保护（包括采用漏电保护）并）合理
15、选要自动切断电源保护（包括采用漏电保护）并作辅助等电位联结；作辅助等电位联结； （2 2）使工作人员不致同时触及两个不同的电位点；）使工作人员不致同时触及两个不同的电位点； （3 3）使用双重绝缘或加强绝缘；）使用双重绝缘或加强绝缘； （4 4）通过不接地的局部等电位联结；）通过不接地的局部等电位联结； （5 5）采用隔离变压器安全电压供电。）采用隔离变压器安全电压供电。续上页续上页 2.漏电保护器的选用漏电保护器的选用 在低压在低压220/380V中性点直接接地中性点直接接地（TN，TT）系统中的配系统中的配电线路末端，一般采用漏电保护器来防止因电气设备漏电而造电线路末端，一般采用漏电保护器
16、来防止因电气设备漏电而造成对人体的间接电击。成对人体的间接电击。 使用注意事项：使用注意事项： 1 1）对于）对于TNC系统，使用漏电保护器的地点，应将系统，使用漏电保护器的地点，应将TN-C系统改成系统改成TN-S，使整个三相四线制系统成为使整个三相四线制系统成为TN-C-S系统。系统。 2 2）在）在TN系统中，装设漏电保护器后，为防止其误动，中系统中，装设漏电保护器后，为防止其误动，中性线性线N不能重复接地。不能重复接地。 3 3）在）在TT系统系统中，装设漏电保护器的设备与不装漏电保护中，装设漏电保护器的设备与不装漏电保护器的电气设备不能共用一个接地装置，否则，漏电保护器会拒器的电气设
17、备不能共用一个接地装置，否则，漏电保护器会拒动。动。 4 4）在一个供电装置中可以设置两级漏电保护器。末端回）在一个供电装置中可以设置两级漏电保护器。末端回路上电气设备的防护间接电击应选择动作电流为路上电气设备的防护间接电击应选择动作电流为30mA的高灵的高灵敏度瞬动漏电保护器。敏度瞬动漏电保护器。 第三节第三节 供电系统的防雷供电系统的防雷 过电压过电压内部过电压内部过电压 外部过电压外部过电压 （雷电过电压（雷电过电压 ）直击雷击直击雷击感应雷击感应雷击 雷电波侵入雷电波侵入 一、过电压与雷电的有关概念一、过电压与雷电的有关概念（一）过电压的形式一）过电压的形式 操作过电压操作过电压谐振过
18、电压等谐振过电压等 （二）雷电流的产生、幅值与陡度二）雷电流的产生、幅值与陡度 异性带电雷云间的放电就是通常异性带电雷云间的放电就是通常所说的闪电。所说的闪电。 二、二、防雷装置防雷装置 防雷设备由接闪器、引下线、接地装置等组成。接闪器是专防雷设备由接闪器、引下线、接地装置等组成。接闪器是专门用来接受直接雷击的金属物体。接闪器包括金属杆状的避雷针，门用来接受直接雷击的金属物体。接闪器包括金属杆状的避雷针，金属线状的避雷线，金属带状或网状的避雷带、避雷网等。金属线状的避雷线，金属带状或网状的避雷带、避雷网等。 避雷针的作用是引雷。避雷针的作用是引雷。1.1.避雷针避雷针 rxhhx0.5h0.7
19、5h451.5h“折线法折线法”续上页续上页 现行电力行现行电力行业标准业标准DL/T6201997规定，用规定，用于变配电所和电于变配电所和电力线路的防雷保力线路的防雷保护时，避雷针、护时，避雷针、线的保护范围按线的保护范围按“折线法折线法”来确来确定。定。 2.2.避雷线避雷线 避雷线的接闪原理与避雷针类似。避雷线的接闪原理与避雷针类似。 0UR阀电阻特性阀电阻特性续上页续上页 3.3.避雷器避雷器 避雷器的作用是防止雷电过电压沿输电线路侵入变电所或避雷器的作用是防止雷电过电压沿输电线路侵入变电所或其它建筑物，危害电气设备的绝缘。其它建筑物，危害电气设备的绝缘。 阀式避雷器阀式避雷器 管型
20、避雷器和保护间隙管型避雷器和保护间隙 金属氧化物避雷器金属氧化物避雷器 在工频电压下，金属氧化物避在工频电压下，金属氧化物避雷器呈现极高电阻，能迅速有效地雷器呈现极高电阻，能迅速有效地阻断工频续流，无需火花间隙来熄阻断工频续流，无需火花间隙来熄灭由工频续流引起的电弧；而当雷灭由工频续流引起的电弧；而当雷电过电压的作用下，其电阻变为很电过电压的作用下，其电阻变为很小，能较好地泄放雷电流。小，能较好地泄放雷电流。 三、供电系统的三、供电系统的防雷措施防雷措施 户外变配电所中，一般采用避雷针作为直击雷的防护装置，户外变配电所中，一般采用避雷针作为直击雷的防护装置，并要求所有被保护的电气设备和建筑物均
21、应处于避雷针的保护并要求所有被保护的电气设备和建筑物均应处于避雷针的保护范围之内。范围之内。 变配电所中一般需要通过装设阀式避雷器或氧化锌避雷变配电所中一般需要通过装设阀式避雷器或氧化锌避雷器对变压器进行雷电侵入波的防护。器对变压器进行雷电侵入波的防护。 避雷器应尽可能靠近变压器安装。避雷器接地线应与变压避雷器应尽可能靠近变压器安装。避雷器接地线应与变压器低压侧接地中性线及金属外壳连在一起接地。器低压侧接地中性线及金属外壳连在一起接地。 避雷器的选择，必须使其伏秒特性与变压器伏秒特性合理避雷器的选择，必须使其伏秒特性与变压器伏秒特性合理配合，并且避雷器的残压必须小于变压器绝缘耐压所能允许的配合
22、，并且避雷器的残压必须小于变压器绝缘耐压所能允许的程度。程度。架空线FF电缆线F220/380VT架空线10kV续上页续上页 F电缆线F架空线架空线FT610kV12km35kV 35kV变电所常见防雷变电所常见防雷保护保护 10kV变电所常见防雷变电所常见防雷保护保护 第四节第四节 建筑物防雷建筑物防雷 一、建筑物的防雷分类一、建筑物的防雷分类 雷暴日雷暴日（d）指凡是有雷电活动的日子，包括看到雷指凡是有雷电活动的日子，包括看到雷闪或听到雷声，都称为雷暴日。闪或听到雷声，都称为雷暴日。 年平均雷暴日数年平均雷暴日数（Td ）则是由当地气象台（站）根据则是由当地气象台（站）根据多年的气象资料统
23、计出的雷暴日数的年平均值。多年的气象资料统计出的雷暴日数的年平均值。 建筑物年预计雷击次数建筑物年预计雷击次数（N）是建筑物可能遭受雷击的预是建筑物可能遭受雷击的预计频率参数。按下式确定：计频率参数。按下式确定：edAkTN3 . 1024. 0 根据根据GB50057-94的规定，建筑物按其重要性、使用性质、的规定，建筑物按其重要性、使用性质、发生雷击事故的可能性和后果，按防雷要求分成三类：第一类发生雷击事故的可能性和后果，按防雷要求分成三类：第一类防雷建筑物、第二类防雷建筑物和第三类防雷建筑物。防雷建筑物、第二类防雷建筑物和第三类防雷建筑物。 二、建筑物的综合防雷措施二、建筑物的综合防雷措
24、施 建筑物防雷工程是一个系统工程，必须将外部防雷措施和建筑物防雷工程是一个系统工程，必须将外部防雷措施和内部防雷措施作为整体综合考虑。内部防雷措施作为整体综合考虑。建筑物综合防雷系统外部防雷措施接闪器针网线引下线接地装置屏蔽共用接地系统等电位联结屏蔽隔离合理布线安装电涌保护器内部防雷措施续上页续上页 三、建筑物防雷装置及布置三、建筑物防雷装置及布置 GB50057-94建建筑物防雷设计规范筑物防雷设计规范规定保护建筑物的避规定保护建筑物的避雷 针 的 保 护 范 围 用雷 针 的 保 护 范 围 用“滚球法滚球法”来确定。来确定。BAhhrhrxxhrhrhrhxrx“滚球法滚球法” （一）（
25、一） 接闪器及布置接闪器及布置 1 1避雷针避雷针 2.2.避雷带与避雷网避雷带与避雷网 一般在屋顶四周一般在屋顶四周的女儿墙或屋脊、屋的女儿墙或屋脊、屋檐上安装金属避雷带檐上安装金属避雷带防雷。防雷。续上页续上页 （二）引下线及布置（二）引下线及布置 防雷引下线应优先利用自然引下线，还宜利用建筑物的钢防雷引下线应优先利用自然引下线，还宜利用建筑物的钢柱、消防梯、金属烟囱等作为自然引下线，但其各部分之间均柱、消防梯、金属烟囱等作为自然引下线，但其各部分之间均应连成电气通路。引下线的数量及间距应按规范要求设置。应连成电气通路。引下线的数量及间距应按规范要求设置。 采用多根引下线时，宜在各引下线距
26、地面采用多根引下线时，宜在各引下线距地面0.3m至至1.8m之间之间设置断接卡。设置断接卡。 当利用混凝土柱或剪力墙中的主钢筋作为自然引下线并同当利用混凝土柱或剪力墙中的主钢筋作为自然引下线并同时采用基础接地体时，可不设断接卡，但应在适当地点设置若时采用基础接地体时，可不设断接卡，但应在适当地点设置若干连接板，以便于接地电阻的测量，以及补打人工接地体和作干连接板，以便于接地电阻的测量，以及补打人工接地体和作等电位体联结用。等电位体联结用。 （三）接地装置（三）接地装置 接地装置应优先利用建筑物钢筋混凝土基础内的钢筋。接地装置应优先利用建筑物钢筋混凝土基础内的钢筋。 当采用共用接地装置时，其接地
27、电阻应按各系统中最小值当采用共用接地装置时，其接地电阻应按各系统中最小值要求设置。若接地电阻达不到要求，应加接人工接地体。要求设置。若接地电阻达不到要求，应加接人工接地体。第五节第五节 信息系统的防雷信息系统的防雷 一、基本概念一、基本概念 雷击电磁脉冲（代号雷击电磁脉冲（代号LEMP）是一种电磁干扰源，它是在是一种电磁干扰源，它是在建筑物防雷装置和附近遭受直击雷击的情况下，由雷电的强大建筑物防雷装置和附近遭受直击雷击的情况下，由雷电的强大闪电流引起的静电场、电磁场和电磁辐射等所产生的效应。闪电流引起的静电场、电磁场和电磁辐射等所产生的效应。二、防雷区的划分及防雷总体要求二、防雷区的划分及防雷
28、总体要求 为了保障信息系统的防雷安全，必须对雷击电磁脉冲采取为了保障信息系统的防雷安全，必须对雷击电磁脉冲采取必要的防护措施，以便在建筑物内实现良好的电磁兼容性（代必要的防护措施，以便在建筑物内实现良好的电磁兼容性（代号号EMC）。）。 按规定，防雷区（按规定，防雷区（LPZ）的划分以其交界处的电磁环境有明的划分以其交界处的电磁环境有明显改变作为特征。建筑物中由外及内按雷电能量大小的不同分显改变作为特征。建筑物中由外及内按雷电能量大小的不同分布可分为布可分为LPZ0，1，2，n区。其中区。其中LPZ0区又分这区又分这A、B两区。两区。通常，防雷区的数值越高，其雷击电磁场强度越小。通常，防雷区的数值越高，其雷击电磁场强度越小。
