建筑设备识图与施工工艺

学习目标：•了解雷电的形成及危害。•理解建筑物防雷装置的安装工艺；各种接地的种类及作用，TN-C、TN-S、TN-C-S系统的区别。•掌握建筑防雷和接地装置的分类组成；防雷接地施工图的识图方法。建筑设备识图与施工工艺•书名：建筑设备识图与施工工艺•书号：978-7-111-49715-8•作者：主编徐欣•出版社：机械工业出版社•贵州梵净山金顶雷击事件：2011年11月05日11时20分左右，贵州省铜仁地区，梵净山风景名胜区金顶发生雷击事件，现场导致30多人受伤，其中18名重伤。据现场目击者介绍，园区内当天一直下雨，而当地景区无有效避雷措施，导致攀爬至2494米的金顶景区的游客遭雷击受伤严重。被雷击后的步行台阶护栏雷电的形成•雷电的形成过程可以分为气流上升、电荷分离和放电三个阶段。在雷雨季节，地面上的水分受热变蒸汽上升，与冷空气相遇之后凝成水滴，形成积云。云中水滴受强气流摩擦产生电荷，小水滴容易被气流带走，形成带负电的云，较大水滴形成带正电的云。由于静电感应，大地表面与云层之间、云层与云层之间会感应出异性电荷，当电场强度达到一定的值时，即发生雷云与大地或雷云与雷云之间的放电。典型的雷击发展过程如图所示。雷云对地放电示意图•由于放电时温度高达20000°C，致使空气受热急剧膨胀而发出震耳轰鸣，这就是闪电和雷鸣。由此可见，闪光和雷鸣是雷云急剧放电过程中的物理现象。一方面是发光的效应，同时也伴随着发声的效应，也是人们平常所说的闪电和打雷。闪电的光，有时呈曲折的条型、带形，有时呈珠串型、球形等。因为声音的速度是330m/s，而光的速度是3×108m/s，所以在雷电发生的时候，人们总是先看到闪电的光芒，然后才听到雷声。雷电的危害•在雷云很低，周围又没有带异性电荷的雷云时，就会在地面凸出物上感应出异性电荷，造成与地面凸出物之间的放电。这种放电就是通常所说的雷击，这种对地面凸出物的直接雷击叫做直击雷。•除直击雷以外，还有雷电感应(或称感应雷)（1）直击雷的破坏作用。1）雷电流的热效应。2）雷电流的机械效应。雷电的机械破坏力是很大的，它可以分为电动力和非电动机械力两种3）防雷装置上的高电位对建筑物设备的反击。4）跨步电压与接触电压的危害。（2）雷电的二次破坏作用。雷电的二次破坏作用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。雷电的二次破坏作用能引起火花放电，因此，对易燃和易爆炸的环境特别危险。（3）引入高电位的危害。建筑物的防雷等级及防雷措施•1.建筑物的防雷等级根据其重要性、使用性质、发生雷电事故的可能性和后果，将建筑物的防雷等级分为三类。防雷要求：第一类防雷建筑物＞第二类防雷建筑物＞第三类防雷建筑物。民用建筑主要为第二类、第三类防雷建筑物。接闪器防雷系统的组成•一个完整的防雷装置包括接闪器、引下线和接地装置，如图所示。避雷针、线、网、带都是接闪器，而避雷器是一种专门的防雷设备。•1.防直击雷的措施。民用建筑的防雷措施，原则上是以防直击雷为主要目的，防止直击雷的装置一般由接闪器、引下线和接地装置三部分组成。•应该指出，就其本质而言，避雷针并不是“避雷”，而是“引雷”利用其高耸空中的有利地位，把雷电引向自身来承受雷击，并把雷电流引入大地，从而保护其他设备不受雷击。•2.防雷电波入侵的措施。防止雷电波入侵的一般措施是：凡进入建筑物的各种线路及金属管道采用全线埋地引入的方式，并在入户处将其有关部分与接地装置相连接。避雷针接闪器最小直径圆钢（mm）钢管（mm）针长1m以下1220针长1～2m1625烟囱顶上的针2040•避雷带、网可以采用镀锌圆钢或扁钢，圆钢直径不应小于8mm；扁钢截面积不应小于48mm2，其厚度不得小于4mm；•避雷笼是用来笼罩整个建筑物的金属笼。对于雷电它起到均压和屏蔽的作用，任凭接闪时笼网上出现多高的电压，笼内空间的电场强度为零，笼内各处电位相等，形成一个等电位体，因此笼内人身和设备都是安全的。•我国高层建筑的防雷设计多采用避雷笼。如图所示。笼的特点是把整个建筑物的梁、柱、板、基础等主要结构钢筋连成一体，因此是最安全可靠的防雷措施。防雷接地系统法拉第（Faraday）笼结构图垂直敷设金属管道底端与防雷装置相连接地装置外引连接及测量板进、出建筑物金属管道与接地装置连接利用柱内钢筋作引下线垂直敷设金属管道顶端与防雷装置连接屋面避雷带利用楼层内钢筋作均压环室外地面利用桩基及基础地梁内钢筋作接地装置明敷引下线与断接卡暗敷引下线与断接卡•为了便于测量接地电阻和检查引下线与接地装置的连接情况，人工敷设的引下线宜在引下线距地面0.3～1.8m之间设置断接卡子。当利用混凝土内钢筋、钢柱作为自然引下线并同时采用基础接地时，不设断接卡。但利用钢筋做引下线时应在室内或室外的适当地点设置若干连接板，该连接板可供测量、接人工接地体和做等电位连接用。接地装置的安装•接地的概念。接地就是将电力系统或建筑物中电气装置、设施的某些导电部分，经接地线连接至接地极。•埋入土壤或特定的导电介质中，与大地有电接触的可导电部分称为接地极（也称接地体）。连接设备接地部位与接地极的金属导体以及接地极之间的连接线，称为接地线。由若干接地体在大地中相互用接地线连接起来的一个整体，称为接地网。•接地装置是接地极和接地线的合称，它的作用是把引下线引下的雷电流迅速流散到大地土壤中去。•接地极。•兼作接地极用的直接与大地接触的各种金属构件（如建筑物的钢结构、行车钢轨）、金属井管、钢筋混凝土建（构）筑物的基础、金属管道(可燃液体和可燃气体管道除外)和设备等称为自然接地极。•人工接地极即直接打入地下专作接地用的经加工的各种型钢或钢管等。•按其敷设方式可分为垂直接地极和水平接地极。埋入土壤中的人工垂直接地极宜采用角钢、钢管或圆钢。埋入土壤中的人工水平接地极宜采用扁钢或圆钢。•接地线。接地线是从引下线断接卡或测试点至接地体的连接导体，或从接地端子、等电位连接带至接地体的连接导体。流散电流•对地电压。电流通过接地体向大地作半球形流散。在距接地体越远的地方球面越大，所以流散电阻越小。一般认为在距离接地体20m以上，电流就不再产生电压降了。或者说，至距离接地体20m处，电压已降为零。电工上通常所说“地”就是这里的地。通常所说的对地电压，即带电体同大地之间的电位差。也是指离接地体20m以外的大地而言的。简单说，对地电压就是带电体与电位为零的大地之间的电位差。显然对地电压等于接地电流与接地电阻的乘积。如果接地体有多根钢管组成，则当电流自接地体流散时，至电位为零处的距离可能超过20m。接触电压和跨步电压中性点与中性线示意图零点与零线示意图工作接地、重复接地保护接地示意图和保护接零示意图a)b)图8-18重复接地的作用说明a)没有重复接地的系统中，PE线或PEN线断线时b)采取重复接地的系统中，PE线或PEN线断线时WVUNLPEPEL1L2L3NPEN三相设备单相设备单相插座N图8-19TN—C系统WVUNLPEPEL1L2L3NN三相设备单相设备单相插座NPETN—S系统WVUNLPEL1L2L3NN三相设备单相设备单相插座NPEPEN配电箱图8-21TN—C—S系统图8-25箱形基础防雷装置做法图8-26建筑物防雷与接地系统示意图图8-24利用钢筋混凝土基础中的钢筋作接地极安装等电位联结安装•1.总等电位联结（简称MEB）•总等电位联结作用于全建筑物，它在一定程度上可降低建筑物内间接接触电击的接触电压和不同金属部件间电位差，并消除自建筑物外经电气线路和各种金属管道引入的危险故障电压的危害。它应通过进线配电箱近旁的接地母排（总等电位联结端子板）将下列可导电部分互相连通：•（1）进线配电箱的PE（PEN）母排；•（2）公用设施的金属管道，如上下水、热力、燃气等管道；•（3）建筑物金属结构；•（4）如果设置有人工接地，也包括其接地极引线。•各个总等电位联结的接地母排应互相连通。•2.辅助等电位联结（简称SEB）•在导电部分间，用导线直接连通，使其电位相等或接近。•3.局部等电位联结（简称LEB）•在一局部场所范围内将各可导电部分连通，称作局部等电位联结。它可通过局部等电位联结端子板将下列部分互相连通：•（1）PE母线或PE干线；•（2）公用设施的金属管；•（3）建筑物金属结构。•辅助等电位联结和局部等电位联结的联系和区别•在建筑物做了总等电位联结之后，在伸臂范围内的某些外露可导电部分与装置外壳导电部分之间，再用导线附加连接，以使其间的电位相等或更接近，称为辅助等电位联结。局部等电位联结可看作在一局部场所范围内的多个辅助等电位联结。•接地与等电位联结的区别•等电位联结不一定需要接地，接地是在地球上的等电位联结。接地与等电位联结的区别见图8-27。图8-27等电位联结示意图图8-28总等电位联结平面图示例（多出电源进线）