2019二級注冊建筑師《建筑結構與設備》復習知識點：電氣安全和建筑物防雷

一、安全用電

低壓配電系統遍及生活、生產的各個領域，人們隨時都要與其接觸。當由于某種原因其外露導電部分帶電時，人們若與其接觸，就有可能遭受電擊，也就是常說的觸電，危及人們的生命安全。為了保證電氣設備上的安全，低壓配電系統必須采取相應的防觸電保護措施。

(一)人體觸電造成的傷害程度的相關因素

1.流經人體電流的大小

流經人體的電流，當交流在15一20mA以下或直流50mA以下的數值，對人身是安全的，因為對大多數人來說，可以不需要別人幫助而能自行擺脫帶電體。但是，即使是這樣大小的電流，如長時間流經人體，依舊是會有生命危險的。試驗證明：100mA(0.1A)左右的電流流經人體時，毫無疑問是致命的。

2.人體電阻

當人體皮膚處于干燥、潔凈和無損傷的狀態(tài)下，人體的電阻高達4～10萬Ω

3.作用于人體電壓的高低

流經人體電流的大小，與作用于人體電壓的高低并不成直線關系，這是因為隨著電壓的增高，人體表皮角質層有電解和類似介質擊穿的現象發(fā)生，使人體電阻急劇下降，而導致電流迅速增大。如果人手是潮濕的，36V以上的電壓就成為危險電壓。

4.電流流經人體的持續(xù)時間

即使是安全電流，若流經人體的時間過久，也會造成傷亡事故。因為隨著電流在人體內持續(xù)時間的增長，人體發(fā)熱出汗，人體電阻會逐漸減小，而電流隨之逐漸增大。

5.電流流經人體的途徑

電流流經人體的途徑，對于觸電的傷害程度影響甚大，實驗證明，電流從手到腳，從一只手到另一只手或流經心臟時，觸電的傷害最為嚴重。

6.電源的頻率

頻率50～60Hz的電流對人體觸電傷害的程度最為嚴重。低于或高于這些頻率時，它的傷害程度都會減輕。

7.身心健康狀態(tài)

患有心臟病、結核病、精神病、內分泌器官疾病或酒醉的人，觸電引起的傷害更為嚴重。

8.電流通過人體的效應

電流通過人體，會引起四肢有暖熱感覺，肌肉收縮，脈搏和呼吸神經中樞急劇失調，血壓升高，心室纖維性顫動，燒傷，眩暈等。

9.安全電壓額定值的等級為42，36，24，12，6V

當電氣設備采用了超過24V的安全電壓時，必須采取防直接接觸帶電體的保護措施。

(二)防觸電保護

低壓配電系統的防觸電保護可分為：

1.直接接觸保護(正常工作時的電擊保護)

(1)將帶電導體絕緣，以防止與帶電部分有任何接觸的可能。

(2)采用遮攔和外護物的保護。

(3)采用阻擋物進行保護，阻擋物必須防止如下兩種情況之一的發(fā)生：

1)身體無意識地接近帶電部分;

2)在正常工作中設備運行期間無意識地觸及帶電部分。

(4)使設備置于伸臂范圍以外的保護。

(5)用漏電電流動作保護裝置作后備保護。

2.間接接觸保護(故障情況下的電擊保護)

(1)用自動切斷電源的保護(包括漏電電流動作保護)，并輔以總等電位聯結。

(2)使工作人員不致同時觸及兩個不同電位點的保護(即非導電場所的保護)。

(3)使用雙重絕緣或加強絕緣的保護。

(4)用不接地的輔助等電位聯結的保護。

(5)采用電氣隔離。

總等電位聯結是在建筑物電源進線處，將保護干線、接地干線、總水管、采暖和空調管以及建筑物金屬構件相互作電氣連接。

輔助等電位聯結是在某一范圍內的等電位聯結，包括固定式設備的所有可能同時觸電的外露可導電部分和裝置外可導電部分作等電位聯結。

3.直接接觸與間接接觸兼顧的保護

宜采用安全超低壓和功能超低壓的保護方法來實現。

4.特殊場所裝置的安全保護

主要指澡盆、淋浴室、游泳池及其周圍，由于人體電阻降低和身體接觸地電位而增加電擊危險的安全保護。

5.下列設備的配電線路宜設置漏電電流動作保護

(1)手握式及移動式用電設備。

(2)建筑施工工地的用電設備。

(3)環(huán)境特別惡劣或潮濕場所(如鍋爐房、食堂、地下室及浴室)的電氣設備。

(4)住宅建筑每戶的進線開關或插座專用回路。

(5)由TT系統供電的用電設備。

6.常見的幾種插座接線，如圖6-18所示。

插座的形式和安裝高度，應根據其使用條件和周圍環(huán)境確定：

(1)對于不同電壓等級，應采用與其相應電壓等級的插座，該電壓等級的插座不應被其他電壓等級的插頭插入。

(2)需要連接帶接地線的日用電器的插座，必須帶接地孔。

(3)對于插拔插頭時觸電危險性大的日用電器，宜采用帶開關能切斷電源的插座。

(4)在潮濕場所，應采用密封式保護式插座，安裝高度距地不應低于1.5m。

(5)在兒童專用的活動場所，應采用安全型插座。

二、建筑物防雷

(一)雷電的產生

帶負電荷的雷云在大地表面會感應出正電荷，使雷云與大地間形成一個大的電容器，當電場強度超過大氣被擊穿的強度時，就發(fā)生了雷云與大地之間的放電，即常說的閃電，或者說是雷擊。雷電流的幅值很大，有數千安到數百千安。而放電時間只有幾十微秒。雷電流的大小與土壤電阻率、雷擊點的散流電阻有關。

雷電的危害可分為三類，第一類是直擊雷，即雷電直接擊在建筑物，構筑物和設備上發(fā)生的機械效應和熱效應;第二類是感應雷，即雷電流產生的電磁效應和靜電效應;第三類是高電位引入，即雷電擊中電氣線路和管道，雷電流沿這些電氣線路和管道引入建筑物內部。雷云的電位大約為1萬kV到l0萬kV。

建筑物易受雷擊的部位：

(1)對于平屋面或坡度不大于1/10的屋面，檐角、女兒墻屋檐是易受雷擊的部位，見圖6—19(a)、(b)。

(2)對于坡度大于1/10且小于1/2的屋面，屋角、屋脊、檐角、屋檐是易受雷擊的部位，見圖6-19(c)。

(3)對于坡度不小于1/2的屋面，屋角、屋脊、檐角是易受雷擊的部位，見圖6-19(d)。

(4)對圖6—19(c)、(d)兩種情況，在屋脊有避雷帶且屋檐處于屋脊避雷帶的保護范圍內時，屋檐上可不設避雷帶。

(二)建筑物的防雷分類

建筑物應根據其重要性、使用性質、發(fā)生雷電事故的可能性和后果，按防雷要求分為三類。

1.第一類防雷建筑物

(1)凡制造、使用或貯存炸藥、火藥、起爆藥、火工品等大量爆炸物質的建筑物，因電火花而引起爆炸，會造成巨大破壞和人身傷亡者。

(2)具有0區(qū)或20區(qū)爆炸危險環(huán)境的建筑物。

(3)具有1區(qū)或21區(qū)爆炸危險環(huán)境的建筑物，因電火花而引起爆炸，會造成巨大破壞和人身傷亡者。

2.第二類防雷建筑物

(1)國家級重點文物保護的建筑物。

(2)國家級的會堂、辦公建筑物、大型展覽和博覽建筑物、大型火車站、國賓館、國家級檔案館、大型城市的重要給水水泵房等特別重要的建筑物。

(3)國家級計算中心、國際通訊樞紐等對國民經濟有重要意義且裝有大量電子設備的建筑物。

(4)國家特級和甲級大型體育館

(5)制造、使用或貯存爆炸物質的建筑物，且電火花不易引起爆炸或不致造成巨大破壞和人身傷亡者。

(6)具有l(wèi)區(qū)或21區(qū)爆炸危險環(huán)境的建筑物，且電火花不易引起爆炸或不致造成巨大破壞和人身傷亡者。

(7)具有2區(qū)或22區(qū)爆炸危險環(huán)境的建筑物。

(8)工業(yè)企業(yè)內有爆炸危險的露天鋼質封閉氣罐。

(9)預計雷擊次數大于0.05次/a的部、省級辦公建筑物及其他重要或人員密集的公共建筑物。

(10)預計雷擊次數大于0.25次/a的住宅、辦公樓等一般性民用建筑物或一般性工業(yè)建筑物。

3.第三類防雷建筑物

(1)省級重點文物保護的建筑物及省級檔案館。

(2)預計雷擊次數大于或等于0.01次/a，且小于或等于0.05次/a的部、省級辦公建筑物及其他重要或人員密集的公共建筑物。

(3)預計雷擊次數大于或等于0.05次/a，且小于或等于0.25次/a的住宅、辦公樓等一般性民用建筑物。

(4)在平均雷暴日大于15d/a的地區(qū)，高度在15m及以上的煙囪、水塔等孤立的高聳建筑物;在平均雷暴日小于或等于15d/a的地區(qū)，高度在20m及以上的煙囪、水塔等孤立的高聳建筑物。

(三)建筑物的防雷措施

1.一般規(guī)定

(1)各類防雷建筑物應采取防直擊雷和防雷電波侵入的措施。第一類防雷建筑物和第二類防雷建筑物的(5)～(7)三種情況尚應采取防雷電感應的措施。

(2)各類防雷建筑物應設內部防雷裝置，即在建筑物的地下室或地面層處，將建筑物金屬體、金屬裝置、建筑物內系統、進出建筑物的金屬管線等應與防雷裝置做防雷等電位連接，除本措施外，外部防雷裝置與建筑物金屬體、金屬裝置、建筑物內系統之間，尚應滿足間隔距離的要求。

2.第一類防雷建筑物的防雷措施

(1)第一類防雷建筑物防直擊雷的措施

應裝設獨立接閃桿或架空接閃線或網。架空接閃網的網格尺寸不應大于5m×5m或6m×4m。獨立接閃桿的桿塔、架空接閃線的端部和架空接閃網的每根支柱處應至少設一根引下線。對用金屬制成或有焊接、綁扎連接鋼筋網的桿塔、支柱，宜利用金屬桿塔或鋼筋網作為引下線。每一引下線的沖擊接地電阻不宜大于10Ω。

當難以裝設獨立的外部防雷裝置時，可將接閃桿或網格不大于5m×5m或6m×4m的接閃網或由其混合組成的接閃器直接裝在建筑物上，接閃網應沿屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷擊的部位敷設;當建筑物高度超過30m時，首先應沿屋頂周邊敷設接閃帶。接閃帶應設在外墻外表面或屋檐邊垂自面上，也可設在外墻外表面或屋檐邊垂直面外，且滿足接閃器之間應互相連接，其引下線不應少于2根，并應沿建筑物四周和內庭院四周均勻或對稱布置，其間距沿周長計算不宜大于12m;建筑物應裝設等電位連接環(huán)，環(huán)間垂直距離不應大于12m，所有引下線、建筑物的金屬結構和金屬設備均應連到環(huán)上，等電位連接環(huán)可利用電氣設備的等電位連接干線環(huán)路;外部防雷的接地裝置應圍繞建筑物敷設成環(huán)形接地體，每根引下線的沖擊接地電阻不應大于10Ω，并應和電氣和電子系統等接地裝置及所有進人建筑物的金屬管道相連，此接地裝置可兼作防雷電感應接地之用;當建筑物高于30m時應采取下列防側擊的措施，即應從30m起每隔不大于6m沿建筑物四周設水平接閃帶并應與引下線相連，或30m及以上外墻上的欄桿、門窗等較大的金屬物應與防雷裝置連接。

(2)第一類防雷建筑物防雷電感應的措施

建筑內的設備、管道、構架、電纜金屬外皮、鋼屋架、鋼窗等較大金屬物和突出屋面的放散管、風管等金屬物，均應接到防雷電感應的接地裝置上。金屬屋面周邊每隔18～24m應采用引下線接地一次?，F場澆制的或由預制構件組成的鋼筋混凝土屋面，其鋼筋宜綁扎或焊接成閉合回路，并應每隔18～24m采用引下線接地一次。防雷電感應的接地裝置應和電氣設備接地裝置共用，其沖擊接地電阻不應大于10Ω。

(3)第一類防雷建筑物防止雷電波侵入的措施

室外低壓配電線路應全線采用電纜直接埋地敷設，在人戶處應將電纜的金屬外皮、鋼管接到等電位連接帶或防閃電感應的接地裝置上。

當全線采用電纜有困難時，應采用鋼筋混凝土桿和鐵橫擔的架空線，并應使用一段金屬鎧裝電纜或護套電纜穿鋼管直接埋地引入。架空線與建筑物的距離不應小于15m。

在電纜與架空線連接處，尚應裝設戶外型電涌保護器。電涌保護器、電纜金屬外皮、鋼管和絕緣子鐵腳、金具等應連在一起接地，其沖擊接地電阻不應大于30Ω。在進出建筑物處，架空金屬管道應與防閃電感應的接地裝置相連。

距離建筑物100m內的管道，宜每隔25m接地一次，其沖擊接地電阻不應大于30Ω，并應利用金屬支架或鋼筋混凝土支架的焊接、綁扎鋼筋網作為引下線，其鋼筋混凝土基礎宜作為接地裝置。埋地或地溝內的金屬管道，在進出建筑物處應等電位連接到等電位連接帶或防閃電感應的接地裝置上。

(4)當樹木高于建筑且不在接閃器保護范圍之內時，樹木與建筑之間的凈距不應小于5m。

3.第二類防雷建筑物的防雷措施

第二類防雷建筑物外部防雷的措施，宜采用裝設在建筑物上的接閃網、接閃帶或接閃桿，也可采用由接閃網、接閃帶或接閃桿混合組成的接閃器。接閃網、接閃帶應沿屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷擊的部位敷設，并應在整個屋面組成不大于10m×10m或12m×8m的網格;當建筑物高度超過45m時，應首選沿屋頂周邊敷設接閃帶，接閃帶應設在外墻外表面或屋檐邊垂直面上，也可設在外墻外表面或屋檐邊垂直面外。接閃器之間應互相連接。

專設引下線不應少于2根，并應沿建筑物四周和內庭院四周均勻對稱布置，其間距沿周長計算不應大18m。當建筑物的跨度較大，無法在跨距中間設引下線時，應在跨距端設引下線并減小其他引下線的間距，專設引下線的平均間距不應大于18m。

利用建筑物的鋼筋作為防雷裝置時，宜利用鋼筋混凝土屋頂、梁、柱、基礎內的鋼筋作為引下線。除國家級重點文物保護及危險場所的建筑物外，當其女兒墻以內的屋頂鋼筋網以上的防水和混凝土層可不做保護時，宜利用屋頂鋼筋網作為接閃器;當以上建筑物為多層建筑且周圍很少有人停留時，宜利用女兒墻壓頂板內或檐口內的鋼筋作為接閃器;當基礎采用硅酸鹽水泥和周圍土壤的含水量不低于4%及基礎的外表面無防腐層或有瀝青質防腐層時，宜利用基礎內的鋼筋作為接地裝置。當基礎的外表面有其他類的防腐層且無樁基可利用時，宜在基礎防腐層下面的混凝土墊層內敷設人工環(huán)形基礎接地體。敷設在混凝土中作為防雷裝置的鋼筋或圓鋼，當僅為一根時，其直徑不應小于l0mm。

構件內有箍筋連接的鋼筋或成網狀的鋼筋，其箍筋與鋼筋、鋼筋與鋼筋應采用土建施工的綁扎法、螺絲、對焊或搭焊連接。單根鋼筋、圓鋼或外引預埋連接板、線與構件內鋼筋應焊接或采用螺栓緊固的卡夾器連接。構件之間必須連接成電氣通路。

外部防雷裝置的接地應和防閃電感應、內部防雷裝置、電氣和電子系統的接地共用接地裝置，并應與引入的金屬管線做等電位連接。外部防雷裝置的專設接地裝置宜圍繞建筑物敷設成環(huán)形接地體。

在電氣接地裝置與防雷接地裝置共用或相連的情況下，應在低壓電源線路引人的總配電箱、配電柜處裝設工級試驗的電涌保護器。

4.第三類防雷建筑物的防雷措施

第三類防雷建筑物外部防雷的措施宜采用裝設在建筑物上的接閃網、接閃帶或接閃桿，也可采用由接閃網、接閃帶和接閃桿混合組成的接閃器。接閃網、接閃帶應按本規(guī)范附錄B的規(guī)定沿屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷擊的部位敷設，并應在整個屋面組成不大于20m×20m或24m×16m的網格;當建筑物高度超過60m時，首先應沿屋頂周邊敷設接閃帶，接閃帶應設在外墻外表面或屋檐邊垂直面上，也可設在外墻外表面或屋檐邊垂直面外。接閃器之間應互相連接。

專設引下線不應少于2根，并應沿建筑物四周和內庭院四周均勻對稱布置，其間距沿周長計算不應大于25m。當建筑物的跨度較大，無法在跨距中間設引下線時，應在跨距兩端設引下線并減小其他引下線的間距，專設引下線的平均間距不應大于25m。防雷裝置的接地應與電氣和電子系統等接地共用接地裝置，并應與引人的金屬管線做等電位連接。外部防雷裝置的專設接地裝置宜圍繞建筑物敷設成環(huán)形接地體。

高于60m的建筑物，其上部占建筑全高20%并超過60m的部位應防側擊。

外墻內、外豎直敷設的金屬管道及金屬物的頂端和底端，應與防雷裝置做等電位連接。

磚煙囪、鋼筋混凝土煙囪宜在煙囪上裝設接閃桿或接閃環(huán)保護。高度不超過40m的煙囪可只設一根引下線，超過40m時應設兩根引下線。也可利用螺栓或焊接連接的一座金屬爬梯作為兩根引下線用。金屬煙囪應視作接閃器和引下線。

(四)防雷裝置

防雷裝置由外部防雷裝置和內部防雷裝置組成，用于減少閃擊擊于建(構)筑物上或建(構)筑物附近造成的物質性損害和人身傷亡。

建筑物外部防雷裝置由接閃器、引下線和接地裝置組成。內部防雷裝置由防雷等電位連接和與外部防雷裝置的間隔距離組成。

1.接閃器

由攔截閃擊的接閃桿、接閃帶、接閃線、接閃網以及金屬屋面、金屬構件等組成。各類接閃器的最小規(guī)格如下

(1)接閃器一般采用熱鍍鋅圓鋼或扁鋼，其最小截面50mm2，圓鋼直徑不小于8mm,扁鋼厚度不小于2.5mm

接閃桿采用熱鍍鋅圓鋼或鋼管制成時，其直徑應符合以下規(guī)定：

a.桿長lm以下時，圓鋼不應小于12mm，鋼管不應小于20mm;

b.桿長lm～2m時，圓鋼不應小于16mm，鋼管不應小于25mm;

c.獨立煙囪頂上的桿，圓鋼不應小于20mm，鋼管不應小于40mm。

(2)當獨立煙囪上采用熱鍍鋅接閃環(huán)時，其圓鋼直徑不應小于12mm，扁鋼截面不應小于100mm2，其厚度不應小于4mm。

(3)除第一類防雷建筑物外，金屬屋面的建筑物宜利用其屋面作為接閃器，并應符合下列規(guī)定：

a.板間的連接應是持久的電氣貫通，可采用銅鋅合金焊、熔焊、卷邊壓接、縫接、螺釘或螺栓連接;

b.金屬板下面無易燃物品時，鉛板的厚度不應小于2mm，不銹鋼、熱鍍鋅鋼、欽和銅板的厚度不應小于0.5mm，鋁板的厚度不應小于0.65mm，鋅板的厚度不應小于0.7mm;

c.金屬板下面有易燃物品時，不銹鋼、熱鍍鋅鋼和鈦板的厚度不應小于4mm，銅板的厚度不應小于5mm，鋁板的厚度不應小于7mm;

d.金屬板應無絕緣被覆層。

(4)輸送和儲存物體的鋼管和鋼罐的壁厚不應小于2.5mm。當鋼管、鋼罐一旦被雷擊穿，其內的介質會對周圍環(huán)境造成危險時，其壁厚不應小于4mm。

(5)不得利用安裝在接收無線電視廣播天線桿頂上的接閃器來保護建筑物。

2引下線

引下線是用于將雷電流從接閃器傳導至接地裝置的導體，宜采用熱鍍鋅圓鋼或扁鋼，并優(yōu)先采用圓鋼。

當獨立煙囪上的引下線采用圓鋼時，其直徑不應小于12mm;采用扁鋼時，其截面不應小于100mm2，厚度不應小于4mm?？衫媒ㄖ嫾蠕摻钭鳛橐戮€，但應符合相關規(guī)范條文的規(guī)定。

專設引下線應沿建筑物外墻的外表面明敷，并應經最短路徑接地;建筑外現要求較高時可暗敷，但其圓鋼直徑不應小于10mm，扁鋼截面不應小于80mm2

防直擊雷的專設引下線距出人口或人行道邊沿距離不宜小于3m。

3.接地裝置

是接地體和接地線的總合，用于傳導雷電流并將其流散人大地。接地體的最小規(guī)格如下。

埋于土壤中的人工垂直接地體宜采用熱鍍鋅角鋼(規(guī)格50*50*3mm)、鋼管(直徑20mm)或圓鋼(直徑14mm);埋于土壤中的人工水平接地體宜采用熱鍍鋅扁鋼(截面90mm2)或圓鋼(78mm2)。接地線應與水平接地體的截面相同。人工鋼質垂直接地體的長度宜為2.5m。其間距以及人工水平接地體的間距均宜為5m，當受空間限制時可適當減小。人工接地體在土壤中的埋設深度不應小于0.5m，并宜敷設在當地凍土層以下，其距墻或基礎距離不宜小于lm。

可利用建筑構件內鋼筋作接地裝置，但應符合相關規(guī)范條文的規(guī)定。

(五)防雷擊電磁脈沖

雷電電磁脈沖，是天空打雷時產生的作為干擾源的強大閃電流及其電磁路。它的感應范圍很大，對建筑物、人身和各種電氣設備及管線都會有不同程度的危害。這種危害就是雷電電磁脈沖所產生的干擾。

建筑物內的雷電電磁脈沖干擾指以下三種情況：

(1)天空中雷電波的電磁輻射對建筑物內電力線路和電子設備的電磁干擾。

(2)建筑物的防雷裝置接閃時，強大的瞬間雷電流對建筑物內電力線路和電子設備的干擾。

(3)由外部各種強、弱電架空線路或電纜線路傳輸的電磁波對建筑物內電子設備的干擾。現代電子技術日益向高精度、高靈敏度、高頻率和高可靠性方面發(fā)展。這些電子設備非常靈敏，且耐壓低，一般電子設備都承受不了±5V的電壓波動。因此，我們必須對雷電電磁脈沖采取必要的防護措施，以便在先進的建筑物內實現良好的電磁兼容性。

防雷擊電磁脈沖是在建筑物遭受直接雷擊或附近遭雷擊的情況下，線路和設備防過電流和過電壓，即防在上述情況下產生的電涌。特別針對設有信息系統的建筑物。主要做法是進行等電位連接和加裝與電源系統相匹配的電涌保護器。

電涌保護器限制電網中的大氣過電壓(閃電雷擊)不超過各種設備及配電裝置能夠承受的沖擊耐壓。電涌器的實質為半導體壓敏電阻器件，電阻大小依賴于電涌器的端電壓。當端電壓小于保護器的觸發(fā)電壓Up時，保護器的電阻很高(大于1MΩ)，只有很小的漏電流(小于lmA)流過;當端電壓(如大氣過電壓)達到其觸發(fā)電壓Up時電阻突然減小到只有幾歐姆，使很大的涌流通過，在很短的時間內使得過電壓突降之后又變成高阻性。電涌器正常漏電流很小，但漏電流會隨雷擊次數的增加而增加。