1、第 8 8 章接地与接零及防雷8.3 第第8 8章章 接地与接零及防雷接地与接零及防雷8.1 接地与接零的作用及分类接地与接零的作用及分类8.4 本章要求：本章要求：掌握民用建筑的防雷措施和装置。掌握民用建筑的防雷措施和装置。第第8 8章章 接地与接零及防雷接地与接零及防雷 接地与防雷是民用建筑电气设计不可少的内容。接地与防雷是民用建筑电气设计不可少的内容。接地涉及到建筑的供电系统和设备以及人身的安接地涉及到建筑的供电系统和设备以及人身的安全，防雷涉及到对建筑物及其内部的设备安全。全，防雷涉及到对建筑物及其内部的设备安全。8.1 接地与接零的作用及分类 接地：接地：电气设备的某部分用金属与大地
2、作良好的电电气设备的某部分用金属与大地作良好的电气连接，称为接地；气连接，称为接地；接地体：接地体：埋入地中并直接与大地接触的金属导体，埋入地中并直接与大地接触的金属导体，称为接地体；称为接地体；自然接地体：自然接地体：兼作接地用的直接与大地接触的各种兼作接地用的直接与大地接触的各种金属构件、金属井管、钢筋混凝土建筑物的基础、金属构件、金属井管、钢筋混凝土建筑物的基础、金属管道和设备等，称为自然接地体；金属管道和设备等，称为自然接地体；人工接地体：人工接地体：为了接地埋入地中的圆钢、角钢等接为了接地埋入地中的圆钢、角钢等接地体，称为人工接地体；地体，称为人工接地体；接地线：接地线：连接设备接地
3、部分与接地体的金属导线；连接设备接地部分与接地体的金属导线；接地装置：接地装置：接地体和接地线的总和。接地体和接地线的总和。8.1.1 8.1.1 接地概述接地概述 电气设备接地的目的：电气设备接地的目的：首先保证人员安全；首先保证人员安全；其次保证电气设备及建筑物的安全。其次保证电气设备及建筑物的安全。接地电阻：接地电阻：是指电流从埋入地中的接地体流向周是指电流从埋入地中的接地体流向周围土壤时，接地体与大地远处的电位差与该电流围土壤时，接地体与大地远处的电位差与该电流之比，而不是接地体的表面电阻。之比，而不是接地体的表面电阻。图8.1 接地示意图接地电流：接地电流：当电气设备发生接地故障时，
4、电流就当电气设备发生接地故障时，电流就通过接地体向大地作半球形散开，这一电流称为接通过接地体向大地作半球形散开，这一电流称为接地短路电流或接地电流。地短路电流或接地电流。图8.2 接地体周围电场分布电流通过电阻时产生压降，距接地极越近的地方，单位长度上的电压降越大；反之也就越小。在20m以外的土壤中，几乎没有电压降，因而认为该处的电位为零，即通常所说的电气上的“地”。接地回路中任何一点对“地”的电位差称为对地电压。跨步电压的概念：当接地极有电流流过时，在离接地极20m的圆内，地面上具有不同的电位分布。当人的两脚站在这种带有不同电位的地面时，两脚间的电位差叫做跨步电压。在计算时，一般取步距0.8
5、m，即取0.8m间的电位差为跨步电压。距接地极越近，跨步电压越大，反之越小。8.1.2 8.1.2 接地类型和作用接地类型和作用 工作接地工作接地 保护接地保护接地 接零保护接零保护 重复接地重复接地 防雷接地防雷接地 屏蔽接地屏蔽接地 专用电气设备的接地专用电气设备的接地 工作接地：工作接地：为了保证电气设备在正常和事故为了保证电气设备在正常和事故情况下可靠地工作而在情况下可靠地工作而在电源中性点与接地装置电源中性点与接地装置作金属连接作金属连接，称为工作接地。，称为工作接地。作用：降低人体的接触电压，在中性点对地绝作用：降低人体的接触电压，在中性点对地绝缘的系统中，当一相接地，而人体又接触
6、到另缘的系统中，当一相接地，而人体又接触到另一相时，人体将受到线电压，但对中性点接地一相时，人体将受到线电压，但对中性点接地系统，人体受到的为相电压；变压器和发电机系统，人体受到的为相电压；变压器和发电机的中性点直接接地，能起维持相线对地电压不的中性点直接接地，能起维持相线对地电压不变的作用。变的作用。（2 2）保护接地）保护接地 保护接地，就是用导体把电气设备中所有正常不带电、当绝缘损坏时可能带电的外露金属部分（电动机、变压器、电器、测量仪表的金属外壳、配电装置的金属构件、电缆终端盒与金属外壳等），和埋在地下的接地极连接起来。是预防人身触电的一项极其重要的措施。图8.3 接地保护示意图 没有
7、装保护接地时的情况。当电气设备内部绝缘损坏而使一相带电体碰壳时，若人接触此外壳，则电流经过人体入地，在经过其它两相对地绝缘阻抗回到电源。有保护接地时的情况。这时，当电气设备内部绝缘损坏而使一相带电体碰壳时，若人接触外壳，电流将通过人体电阻与接地装置的接地电阻所构成的并联支路入地，在通过其它两相对地绝缘阻抗回到电源。由于接地装置的分流作用，通过人身的电流便大大减少。通过人身的电流与通过接地的电流有如下关系：式中RE-接地电阻，一般为4-10；RM-人体电阻，一般为1000为了保证流经人体的电流在安全电流值以下，必为了保证流经人体的电流在安全电流值以下，必须使须使RERM,安全电流一般取：交流电流
8、安全电流一般取：交流电流33mA，直流电流直流电流50mA。（3 3）接零保护）接零保护 1.保护接零的作用 地面低压380/220V采用三相四线制供电系统，由于使用广泛，并带有生活、照明等负荷，发生人身触电的几率较高。这种供电系统，采用变压器中性点直接接地的运行方式，其接地的中性点叫零点，由零点引出的线或接地的中性线叫零线。保护接零，就是把电气设备正常情况下不带电的金属部分与电网的零线作电气连接的保护措施。图8.4 接零保护示意图 保护接零的目的：保证人身安全，防止发生触电伤亡事故。当电气设备发生一相碰壳故障时，则通过设备外壳造成相线对零线的单相短路，电流超出正常工作电流许多倍，能使线路上的
9、过流保护装置迅速动作，限制了故障存在的时间，减少触电几率。此时，如果在电源被切断之前恰有人触及该漏电设备外壳，可利用保护接零的分流作用，减少人身触电电流，降低接触电压，以保证人员的安全。对于中性点接地的三相四线制系统，只能采取保护接零。若采用保护接地，在中性点接地的三相四线制供电系统中，相电压为220V，中性点接地的接地装置与保护接地的接地装置，接地电阻均约4。若用电设备绝缘损坏，外壳带电时，则发生短路的相，经过外壳和两个接地装置，与零线构成导电回路，该回路中流过的电流约为：AI5.2744220 这么大的电流通常不能将熔体熔断，从而使用电设备的外壳形成一个对地的电压，其值：若接地装置不良，其
10、接地电阻远大于4，则设备外壳对地的电压将远大于110V，这时人若触及设备外壳，必造成触电危害。因此，对中性点接地的电源系统，只用采用保护接零才是最安全的。VV11045.27（4 4）重复接地）重复接地沿零线把一点或多点再次接地，成为重复接地。重复接地的作用：进一步降低发生单相碰壳接地短路时人体的接触电压，并可减少零线断线时漏电设备外壳的对地电压。如图所示，未采用重复接地时，一旦出现零线折断的情况，接在折断处后面的用电设备相线碰壳时，保护装置就不动作，该设备以及后面的所有接零设备外壳都存在接近于相电压的对地电压，相当于设备即没有接地又没有接零。如图所示，采用重复接地时，即使零线偶尔折断，带电的
11、外壳也可以通过重复接地装置与系统中性点构成回路，产生接地短路电流，保护装置动作。8.3 8.3 常见保护接地方式常见保护接地方式 低压配电系统根据保护接地的形式不同分为：低压配电系统根据保护接地的形式不同分为：IT系统系统 TT系统系统 TN系统系统8.3.1 国际电工委员会对系统接地的文字代号规定 系统接地的文字代号规定：系统接地的文字代号规定：第一个字母表示电力系统的对地关系（电源中第一个字母表示电力系统的对地关系（电源中性点的对地关系）性点的对地关系）T-一点直接接地一点直接接地I所有带电部分与地绝缘或一点经高阻抗接地所有带电部分与地绝缘或一点经高阻抗接地 第二个字母表示装置的外露可导电
12、部分的对地关第二个字母表示装置的外露可导电部分的对地关系系T-外露可导电部分对地直接电气连接，与电力系外露可导电部分对地直接电气连接，与电力系统的任何接地点无关统的任何接地点无关N-外露可导电部分与电力系统的接地点直接电气外露可导电部分与电力系统的接地点直接电气连接连接后面还有字母，表示中性线与保护线的组合后面还有字母，表示中性线与保护线的组合S-中性线和保护线是分开的中性线和保护线是分开的C-中性线和保护线是合一的中性线和保护线是合一的8.3.2 IT系统 IT系统的电源中性点是对地绝缘或经高阻抗接地，而系统的电源中性点是对地绝缘或经高阻抗接地，而用电设备的金属外壳直接接地。用电设备的金属外
13、壳直接接地。应用场所：适用于环境条件不良、易发生单相接地故应用场所：适用于环境条件不良、易发生单相接地故障的场所，以及易燃易爆的场所，如煤矿、化工厂、障的场所，以及易燃易爆的场所，如煤矿、化工厂、纺织厂等纺织厂等图8.5 IT系统8.3.3 TT8.3.3 TT系统系统图8.6 TT接地系统 TT系统的电源中性点直接接地，设备的外壳也直系统的电源中性点直接接地，设备的外壳也直接接地。接接地。TT系统在确保安全用电方面还存在有不足之处系统在确保安全用电方面还存在有不足之处1.单相碰壳故障时，接地电流并不很大，往往不能单相碰壳故障时，接地电流并不很大，往往不能使保护装置工作，将导致线路长期带故障运
14、行。使保护装置工作，将导致线路长期带故障运行。2.只是由于绝缘不良引起漏电时，因漏电电流往往只是由于绝缘不良引起漏电时，因漏电电流往往不大（仅为毫安级），不可能使线路的保护装置动不大（仅为毫安级），不可能使线路的保护装置动作，将导致漏电设备的外壳长期带电，增加了人体作，将导致漏电设备的外壳长期带电，增加了人体触电的危险。触电的危险。TT系统必须加装漏电保护开关，才能成为较完善系统必须加装漏电保护开关，才能成为较完善的保护系统。此系统广泛应用于城镇、农村、居民的保护系统。此系统广泛应用于城镇、农村、居民区等民用建筑中。区等民用建筑中。8.3.4 TN8.3.4 TN系统系统TNC系统（三相四线制
15、）TNS系统（三相五线制）TNCS系统（三相四线与三相五线混合系统）图8.7 TN系统（a）TN系统原理 （b）TNC系统；（c）TNS系统；（d）TNCS系统8.4 民用建筑物的防雷民用建筑物的防雷8.4.1 雷电的形成及对建筑物的危害（1）雷电的产生（2）建筑物遭受雷击的一般情况）建筑物遭受雷击的一般情况直接雷击直接雷击雷电直接打击在建筑物上，叫直接雷击。它同时产生电效应、热效应和机械效应。直接雷击一般作用于建筑物顶部的突出部分和高层建筑的侧面。雷电波侵入雷电波侵入雷电打击在架空线路或金属管道上，雷电波将沿着这些管线侵入建筑物内部，危及人身或设备安全。（3）雷电对建筑物的危害）雷电对建筑物
16、的危害 热力性破坏热力性破坏一种是强大的雷电流通过物体时产生的巨大热量，使物体内的水份急剧蒸发而造成劈裂的物体内压力.产生的巨大热量使物体燃烧和金属材料熔化。机械性破坏机械性破坏一种是强大的雷电流通过物体时产生的巨大电动力.绝缘击穿性破坏绝缘击穿性破坏极高的电压使电气系统中的绝缘材料击穿，造成相间短路，使破坏的范围和程度迅速扩大和增长。这是电气系统中最危险的一种破坏形式。8.4.2 建筑物落雷的相关因素和民用建筑的防雷分类建筑物落雷的相关因素和民用建筑的防雷分类 落雷的相关因素：落雷的相关因素：1.建筑物的高度和孤立程度建筑物的高度和孤立程度 2.建筑物的结构及所用的材料建筑物的结构及所用的材
17、料民用建筑的防雷分类：民用建筑的防雷分类：1）第一类防雷民用建筑物）第一类防雷民用建筑物具有特别重要用途和重大政治意义的建筑物。具有特别重要用途和重大政治意义的建筑物。国家级重点文物保护的建筑物国家级重点文物保护的建筑物超高层建筑物超高层建筑物2）第二类防雷民用建筑）第二类防雷民用建筑重要的或人员密集的大型建筑物。重要的或人员密集的大型建筑物。省级重点文物保护的建筑物省级重点文物保护的建筑物19层及以上的住宅建筑和高度超过层及以上的住宅建筑和高度超过50m的其他民的其他民用建筑物。用建筑物。3）第三类防雷民用建筑物）第三类防雷民用建筑物8.4.3 民用建筑的防雷措施和防雷装置民用建筑的防雷措施
18、和防雷装置（一）防直接雷（一）防直接雷 采用避雷针，避雷带成避雷网。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，同时屋顶面积不大时，可采用避雷带。若屋顶面积较大时，采用避雷网。（二）防雷电波侵入（二）防雷电波侵入 雷电波可能沿着各种金属导体、管路，特别是沿着天线或架空线引入室内，对人身和设备造成严重危害。对这些高电位的侵入，特别是对沿架空线引入雷电波的防护问题比较复杂，通常采用以下几种方法：（1）配电线路全部采用地下电缆；（2）进户线采用50100m长的一段铠装电缆；（3）在架空线进户之处，加装阀型避雷器。（三）防雷电波反击（三）防雷电波反击当防雷装置接受雷击时，在接闪器、引下
19、线和接地体上都产生很高的点位，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，这种现象成为反击。防止反击的措施：防止反击的措施：将建筑物的金属物体与防雷装置的接闪器、引将建筑物的金属物体与防雷装置的接闪器、引下线分隔开，并且保持一定的距离；下线分隔开，并且保持一定的距离；当防雷装置不易与建筑物内的钢筋、金属管道当防雷装置不易与建筑物内的钢筋、金属管道分隔开时，则将建筑物内的金属管道系统，在其分隔开时，则将建筑物内的金属管道系统，在其主干管道处与靠近的防雷装置相连接，有条件时主干管道处与靠近的防雷装置相连接，有条件时宜将建筑物每层的钢筋与所有的防雷
20、引下线连接。宜将建筑物每层的钢筋与所有的防雷引下线连接。建筑物防雷的主要装置建筑物防雷的主要装置 建筑物防雷主要采用接闪器系统，由接闪器接闪器、引下线引下线和接地装置接地装置三大部份组成。（1）接闪器）接闪器 避雷针、避雷带、避雷网（2）引下线（明装和暗装）引下线（明装和暗装）明装时一般采用直径8mm的圆钢或截面124mm2的扁钢。在易受腐蚀部位，截面应适当加大。引下线应沿建筑物外墙敷设，距墙面15mm，固定支点间距不应大于2m。敷设时应保持一定的松紧度，从接闪器到接地装置，引下线的敷设应尽量短而直。若必需弯曲时，弯角应大于90。暗装时引下线的截面应加大一级，而且应注意与墙内其它金属构件的距离
21、。若利用钢筋混凝土中的钢筋作引下线时，最少应利用四根柱子，每柱中至少用到两根主筋。（3）接地装置）接地装置 自然接地体自然接地体 利用埋于地下的，有其它功能的金属物体，作为防雷保护的接地装置。直埋铠装电缆金属外皮 直埋金属水管 钢筋混凝土电杆。基础接地体基础接地体 为节约有色金属，降低造价，应尽量利用建筑物中的结构钢筋作为接地装置。人工接地体人工接地体 专门用于防雷保护的接地装置。分垂直接地体和水平接地体两类。垂直接地体 可采用直径2050mm的钢管(壁厚3.5mm)，直径l9mm的圆钢圆钢或厚3mm宽20mm到厚5mm宽20mm的角钢角钢做成。长度均为23m一段。间隔5m埋地，顶端埋深为0.50.8m，用接地连接条或水平接地体将其连成一体。水平接地体和接地连接条 可采用截面为 2 5 4 4 0 4 m m2的 扁 钢、截 面1010rnm2的方钢或直径814mm的圆钢做成。埋深一律为050.8m。埋接地体时，应将周围填土夯实，不得回填砖石、灰渣之类杂土。通常接地体均应采用镀锌钢材，土壤有腐蚀性时，应适当加大接地体和连接条截面，并加厚镀锌层，各焊点必须刷樟丹油或沥青油，以加强防腐。接地电阻的数值应符合规范要求。
