某别墅的电气设计(8)

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5 防雷接地系统设计

5.1防雷与接地系统概述 5.1.1建筑物的防雷等级 一级防雷的建筑物：

(1)凡制造、使用或贮存炸药、火药、起爆药、人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。 (2)具有0区或10区爆炸危险环境的建筑物。

(3)具有1区爆炸危险环境的建筑物，因电火花而引起爆炸，会造成巨大坡坏和人身伤亡者。

(4)超高建筑物，如40层及以上的住宅建筑，建筑高度超过100米的其他民用以及一般工业建筑物。 二级防雷的建筑物：

(1)国家级重点文物保护的建筑物。

(2)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。

(3)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装有大量电子设备的建筑物。

(4)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。

(5)高层建筑物，如19层及以上的住宅和高度超过50米的其他民用和一般工业建筑物。

三级防雷的建筑物：

(1)省级重点文物保护的建筑物及省级档案馆。

(2)10至18层的普通住宅。建筑物高度不超过50米的教学楼和普通的旅馆、办公楼、

科研楼、图书馆、档案楼和省级以下的邮政楼等。

(3)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。

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根据以上分类可知本建筑属三级防雷建筑物，下面就就讨论一下三级防雷建筑物的保护措施 5.1.2一般的防雷措施

第一类防雷建筑物的防雷措施:应装设独立避雷针或架空避雷线，使被保护的建筑物及风帽、放散管等突出屋面的物体均处于接闪器的保护范围内。

第二类防雷建筑物的防雷措施: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接闪器。

第三类防雷建筑物防雷的措施:宜采用装设在建筑物上的避雷网（带）雷针或由这两种混合组成的接闪器 5.1.3三级防雷建筑物的防雷措施 （1）防止直击雷的措施

①一般在建筑物易受雷击部位装设避雷针或避雷带。 建筑物易受雷击的部位是：

a)平面屋及坡度不大于1/10的屋面―――屋角、女儿墙、屋檐。 b)坡度大于1/10、小于1/2的屋面―――屋角、檐角、屋脊、屋檐； c)坡度不大于1/2的屋面―――屋角、屋脊、檐角。

②采用避雷带时，屋面任何一点距避雷带应不大于10米。当有3条及以上平行避雷带时，每隔30～40米处将平行的避雷带进行连接；

③当采用避雷针时，单针的保护范围可按60度计算。多支避雷针两针间的距离不宜大于30米，并应符合下列要求： D≤15h

式中 D――两针间的距离（米）；

h――避雷针的有效高度，即避雷针突出建筑物的高度（米）。 ④自30米以上，每3层沿建筑物四周设避雷带。

⑤自30米以上的金属栏杆、金属门窗等较大的金属物体，应与防雷装置连接。

⑥周长超过40米的建筑物，引下线一般不少于2根，其间距不大于24米，在技术上处理有困难时，允许放宽到34米。 5.2建筑物的防雷装置

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5.2.1引 下 线

引下线宜采用圆钢或扁钢，宜优先采用圆钢。圆钢直径不应小于8mm。扁钢截面不应小于48mm2，其厚度不应小于4mm。当烟囱上的引下线采用圆钢时，其直径不应小于12mm；采用扁钢时，其截面不应小于100mm,FML=25-31-1>，厚度不应小于4mm。引下线应沿建筑物外墙明敷，并经最短路径接地；建筑艺术要求较高者可暗敷，但其圆钢直径不应小于10mm，扁钢截面不应小于80mm。建筑物的消防梯、钢柱等金属构件宜作为引下线，但其各部件之间均应连成电气通路。采用多根引下线时，宜在各引下线上于距地面0.3m至1.8m之间装设断接卡。

5.2.2接地装置

（1）垂直埋没的接地体 （2）水平接地体和联接条

（3）对伸长形接地体，在计算冲击接地电阻时，接地体的有效长度应按下 （4）为了降低跨步电压，防直击雷的接地装置距建筑物入口及人行道不应小于3米。当小于3米时应采取下列措施之一：

①水平接地体局部埋深不小于1米。

②水平接地体局部包以绝缘物（例如50～80毫米厚的沥青层）。

③采用沥青碎石地面或在接地装置上面敷设50～80毫米厚的沥青层，其宽度应超过接地装置2米。 5.2.3接地方式 （1）TN－C系统

TN－C系统被称之为三相四线系统，该系统中性线N与保护接地PE合二为一，通称PEN线。这种接地系统虽对接地故障灵敏度高，线路经济简单，但它只适合用于三相负荷较平衡的场所。智能化大楼内，单相负荷所占比重较大，难以实现三相负荷平衡，PEN线的不平衡电流加上线路中存在着的由于荧光灯、晶闸管(可控硅)等设备引起的高次谐波电流，在非故障情况下，会在中性线N上叠加，使中性线N带电，且电流时大时小极不稳定，造成中性点接地电位不稳定漂移。不但会使设备外壳(与PEN线连接)带电，对人身造成不安全，而且也无

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法取到一个合适的电位基准点，精密电子设备无法准确可靠运行。因此TN－C接地系统不能作为智能化建筑的接地系统。 （2）TN－S系统

TN－S是一个三相四线加PE线的接地系统。通常建筑物内设有独立变配电所时进线采用该系统。TN－S系统的特点是，中性线N与保护接地线PE在进户时共同接地后，不能再有任何电气连接。该系统中，中性线N常会带电，保护接地线PE没有电的来源。PE线连接的设备外壳及金属构件在系统正常运行时，始终不会带电。该接地系统完全具备安全和可靠的基准电位。TN－S系统现在广泛应用于对安全要求较高的场所（如浴室和居民住宅等）及对抗电磁干扰要求较高的数据处理和精密检测等实验场所，也越来越多地用于住宅供电系统。

L1L2L3PENPE电力系统接地PE电力系统接地L1L2L3NPE外露可导电部分外露可导电部分

图5.1 TN-C系统 图5.2 TN-S系统

L1L2L3PENPEN电力系统接地外露可导电部分

图5.3 TN-C-S系统

（3）TN－C－S系统

TN－C－S系统由两个接地系统组成，第一部分是TN－C系统，第二部分是TN－S系统，分界面在N线与PE线的连接点。该系统一般用在建筑物的供电由区域变电所引来的场所，进户之前采用TN－C系统，进户处做重复接地，进户后变成TN－S系统。TN－C系统和TN－S系统前面已做分析。该系统综合了TN－C系统和TN－S系统的特点，因此比较灵活，对安全要求和对抗电磁干扰采用要求较高的场所，宜采用TN—S系统，而其他一般场所则采用TN—C系

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统

这三种接线方式中，TN-S、TN-S系统适合在智能大厦中，其中尤以TN-S系统更适合智能大厦。供电回路中，应急照明及事故照明要与用电回路分开。 5.3建筑物年预计雷击次数

建筑物年预计雷击次数应按下式确定：

N?KNgAe

K——校正系数，一般取1

雷击大地的年平均密度应按下式确定：

Ng=0.024Td

Td——年平均雷暴日（本溪地区取33.7 ） Ae——建筑物的等效面积

当建筑物高度H<100 m时，其每边的扩大宽度和等效面积应按下列公式计算确定：

D?H?200?H?

Ae?LW?2?L?W?D??D2?10?6

当建筑物高度H≥100 m时，其每边的扩大宽度应按等于建筑物的高度H计算；建筑物的等效面积应按下式确定：

Ae?LW?2?L?W?D??H2?10?6

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