第七章建筑防雷及接地系统案例

（3）19 层及以上的住宅建筑和高度超过50m的其他 民用建筑物。
（4）年预计雷击次数大于0.012次，且小于或等于
0.06次的部、省级办公建筑及其他重要或人员密集的公共 建筑物。
（5）年预计雷击次数大于或等于0.06次，且小于或 等于0.3次的住宅、办公楼等一般民用建筑物。
（6）建筑群中最高或位于建筑群边缘高度超过20m 的建筑物。
埃菲尔铁塔
美国国会大厦
应县塔
俄红场
2. 避雷线
避雷带、避雷网
二、引下线
三、接地网
7.4 过电压保护设备
一、避雷器 1. 碳化硅避雷器
碳化硅避雷器由叠 装于密封瓷套内的火 花间隙和碳化硅阀片 组成。火花间隙的主 要作用是平时将阀片 与带电导体隔离，在 过电压时放电和切断 电源供给的续流。
所，能有效地抑制电网中的尖峰干扰及感应雷电
波，它主要针对TT和TN-S配电系统所要求的相线、
零线对地及相线对零线的共模、差模进行全方位
保护，用于第一、二级的保护。
2. TN-C-S系统 该系统的N线（中线）、PE线（地线）从变压器低压侧合为 一条 PEN线，此位置只需在相线-PEN线之间加装电涌保护器，在 进入建筑物总配电箱后，PEN线分为N线和PE线独立布线，PEN线 接于建筑物内总等电位接连接地母排以接入大地。
用于电涌保护器的基本元器件有：放电间隙、 充气放电管、压敏电阻、抑制二极管和扼流线圈 等。
3. 防雷区的划分
防雷区 LPZ0A LPZ0B LPZ1 LPZN+1 保护
本区内的各物体都可能遭到直接雷击和导走全部雷电流；本区内的电磁 场强度没有衰减。
本区内的各物体不可能遭到大于所选滚球半径对应的雷电流直接雷击， 但本区内的电磁场强度没有衰减。 本区内的各物体不可能遭到直接雷击，流经各导体的雷电流比LPZ0B更 小；本区内的电磁场强度可能衰减，这取决于屏蔽措施。 当需要进一步减小流入的雷电流和电磁场强度时，应增设后续防雷区， 并按照需要保护对象所要求的环境区选择后续防雷区的要求条件。
2．防雷措施 （1）第二类防雷建筑物应采取防直击雷、 防侧击和防雷电波侵入的措施。 （2）防直击雷的措施应采用各种接闪装置。
（3）当建筑物高度超过45m时，应采取防
侧击措施。
（4）防雷电波侵入的措施是接地
三、三类防雷
1．分类 （1）省级重点文物保护建筑物及省级档案馆。 （2）省级及以上大型计算中心和装有重要电子设备 的建筑物。
也可用于新建住宅小区。
三、TT系统
在TT系统中当电气设备的金属外壳带电
（相线碰壳或漏电）时，接地保护可以减少 触电危险，但低压断路器不一定跳闸，设备 外壳的对地电压可能超过安全电压。当漏电 电流较小时，需加漏电保护器。
在TT系统中当电气设备的金属外壳带电（相线
碰壳或漏电）时，接地保护可以减少触电危险，但
与低压系统的任何接地点无关；
N——外露导电部分与低压系统的接地点
直接电气连接(在交流系统中，接地
点通常就是中性点)，如果后面还有
字母时，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； C——中性线和保护线是合一的（PEN）线。
二、TN系统 1.TN—S系统 即五线制系统，三根相线分别是L1、L2、L3，一 根零线N，一根保护线PE，电力系统中性点一点接地， 用电设备外露可导电部分直接接到PE线上。 TN-S系统适用于工业与民用建筑等低压供电系 统，是目前我国在低压系统中普遍采取的接地方式。
（7）通过调查确认当地遭受过雷击灾害的类似建筑 物；历史上雷害事故严重地区或雷害事故较多地区的较重 要建筑物。 （8）在平均雷暴日大于15d/a的地区，高度在15m及 以上的烟囱、水塔等孤立的高耸构筑物；在平均雷暴日小 于或等于15d/a的地区，高度在20m及以上的烟囱、水塔孤 立的高耸构筑物。
2．防雷措施
（1）第三类防雷建筑物应采取防直击雷、
防雷电波侵入和防侧击的措施。
（2）防直击雷的措施应采用各种接闪装置。
（3）当建筑物高度超过60m时，应采取防
侧击措施。
（4）防雷电波侵入的措施是接地
直击雷—防雷装置（接闪器、 引下线、接地网） 感应雷—将建筑物的金属屋顶、 房屋中的大型金属物品全部加 以良好的接地处理。 雷电波侵入—地下电缆等。 侧击雷——门窗接地
2. 金属氧化物避雷器
氧化锌避雷器 是目前国际最先进 的过电压保护器
二、浪涌保护器 浪涌保护器（SPD）是一种为各种电子设备、 仪器仪表、通信线路提供安全防护的电子装置。
当电气回路或者通信线路中因为外界的干扰突然
产生尖峰电流或者电压时，浪涌保护器能在极短 的时间内导通分流，从而避免浪涌对回路中其他 设备的损害。
感应雷—电磁感应、静电感应
雷电波侵入
• 根据发生雷击事故的可能性和造成的后果，我国
将建筑物防雷分为以下三类等级：
第一类防雷建筑 第二类防雷建筑 第三类防雷建筑
一、感应过电压 1．静电感应
2．电磁感应
二、直击雷过电压
三、雷电波的侵入
地电位反击
7.2 建筑物的防雷等级分类与防雷措施
二、二类防雷 1．分类 （1）高度超过100m的建筑物。 （2）国家级重点文物保护建筑物。 （3）国家级的会堂、办公建筑物、档案馆、大型博展建 筑物；特大型、大型铁路旅客站；国际性的航空港、通信枢纽； 国宾馆、大型旅游建筑；国际港口客运站。 （4）国家级计算中心、国家级通信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。 （5）年预计雷击次数大于0.06次的部、省级办公建筑及 其他重要或人员密集的公共建筑物。 （6）年预计雷击次数大于0.3次的住宅、办公楼等一 般民用建筑物。
分采用各自的ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱE线接地。
在IT系统中当任何一相故障接地时，因为大地可
作为相线继续工作，系统可以继续运行。所以在线
路中需加单相接地检测装置，使故障时报警。 IT系统一般适用于矿井、游泳池等场所。
五、电涌保护方式 1. 电涌保护型式 低压供电系统的电涌保护型式主要有单相、 三相电涌保护器，主要用于电网干扰较严重的场
低压断路器不一定跳闸，设备的外壳对地电压可能 超过安全电压。当漏电电流较小时，需加漏电保护 器。接地装置的接地电阻应满足单相接地故障时， 在规定时间内切断供电线路的要求，或使接地电压
限制在50V以下。
TT是适用于供给小负荷的接地系统。
四、IT系统
IT 即电力系统不接地或经过高阻抗接地，三线
制系统。三根相线L1、L2、L3，用电设备的外露部
性。
接闪器由拦截闪击的接闪杆、接闪带、接闪线、
接闪网以及金属屋面、金属构件等组成。
1. 规格
（1）独立接闪杆。 （2）架空接闪线或架空接闪网。 （3）直接装设在建筑物上的接闪杆、接闪带 或接闪网。 不得利用安装在接收无线电视广播天线杆顶 上的接闪器保护建筑物。
1．避雷针
针高1m：A＝1m 2m：A＝2m 3m：A＝1.5m B＝1.5m 4m：A＝1m B＝1.5m C＝1.5m 5m：A＝1.5m B＝1.5m C＝2m
（1）第I级电源防雷器
防止浪涌电压直接从LPZ0区传导进入LPZ1区，
将数万至数十万伏的浪涌电压限制到2500～3000V。
第I级电源防雷器可防范雷电通流量大于或等
于100kA（10/350μs）；残压值不大于2.5kV；响
应时间小于或等于100ns。
（2）第II级电源防雷器
将通过第一级防雷器的残余浪涌电压的值限制
（4）第IV级保护
第IV级保护其雷电通流容量不应低于5kA。
7.5
低压配电系统接地方式
一、低压配电系统的接地方式
第一个字母——低压系统的对地关系； T——一点直接接地； I——所有带电部分与地绝缘或 一点经阻抗接地； 第二个字母——电气装置的外露导电部分的对地关 系；
T——外露导电部分对地直接电气连接，
7.3
一、接闪器
防雷装置
防雷装置由接闪器、引下线和接地装置组成。 接闪器位于防雷装置的顶部，其作用是利用其高出被 保护物的突出地位把雷电引向自身，承接直击雷放电。除 避雷针、避雷线、避雷网、避雷带可作为接闪器外，建筑 物的金属屋面可用作第一类防雷建筑物以外的建筑物的接 闪器。 接闪器所用材料应能满足机械强度、耐腐蚀和热稳定
3. TN-S系统
该系统的N线（中线）、PE线（地线）仅在变压器低压
侧出线端相连并与地连接，在进入建筑物总配电箱前，N 线和PE线就独立布线，相线与PE线之间都要加装电涌保护
器。
4. TT系统 该系统的N线（中线）仅在变压器的中性点接地，N线 和PE线严格分开布线。因此需在相线与N线之间加装电涌
到1500～2000V，对LPZ1～LPZ2实施等电位连接。
第II级电源防雷器采用C类保护器进行相-中、
相-地以及中-地的全模式保护，雷电通流容量大
于或等于40kA（8/20μs）；残压峰值不大于
1000V；响应时间不大于25ns。
（3）第III级电源防雷器 最终保护设备的手段，将残余浪涌电压的值 降低到1000V以内，使浪涌的能量有致损坏设备。 III级防雷器是对LEMP和通过第II级防雷器的 残余雷击能量进行保护
3．TN-C-S系统
即四线半系统，在TN-C系统的末端将PEN分
开为PE线和N线，分开后不允许再合并。 在该系统的前半部分具有TN-C系统的特点， 在系统的后半部分却具有TN-S系统的特点。目前 在一些民用建筑中在电源入户后，将PEN线分为N
线和PE线。
该系统适用于工业企业和一般民用建筑。当
负荷端装有漏电开关，干线末端装有接零保护时，
保护器，N线与PE线加装间隙电涌保护器。
5. IT系统
该系统变压器中性点不接地，线路中有中线N线.
7.6 接地装置
一、接地种类
1. 工作接地
在TN-C系统和TN-C-S系统中，为了电路或设 备达到运行的要求的接地（如变压器中性点接 地）。该接地成为工作接地或配电系统接地。 在电子电路中工作接地是为电路正常工作而 提供的一个基准电位。该基准电位可以设为电路 系统中的某一点、某一段或某一块等。比如直流 地、交流地、数字地、模拟地、信号地、功率地、 电源地等。
第七章 建筑防雷及接地系统
7.1 雷电过电压 7.2 建筑物的防雷等级分类与防雷措施 7.3 防雷装置
7.4 过电压保护设备
7.5 低压配电系统接地方式 7.6 接地装置 7.7 接地要求和接地电阻 7.8 建筑物等电位联结
7.9 特殊场所的安全防护
7.1 雷电过电压
• 雷电的危害
直击雷—机械效应、热效应
系统，是目前我国在低压系统中普遍采取的接地方
式。
2．TN-C系统 即四线制系统，三根相线L1、L2、L3，一 根中性线与保护线合并的PEN线，用电设备的 外露可导电部分接到PEN线上。
在TN-C系统接线中当存在三相负荷不平衡和
有单相负荷时， PEN 线上呈现不平衡电流，设备
的外露可导电部分有对地电压的存在。由于 N 线 不得断线，故在进入建筑物前 N 或 PE 应加做重复 接地。 TN-C系统适用于三相负荷基本平衡的情况， 同时适用于有单相220V的便携式、移动式的用电 设备。
5. 屏蔽接地
（1）电路的屏蔽罩接地 （2）电缆的屏蔽层接地 （3）系统的屏蔽体接地
二、接地方式 1. 单点接地
2. 多点接地
3. 混合接地
4. 浮地
三、接地装置 1. 接地体 又称接地极，指埋入地下直接与土壤 接触的金属导体和金属导体组，是接地电 流流向土壤的散流件。
2. 接地线
钢接地体和接地线的最小规格 地上 种类、规格及单位 圆钢直径（mm） 扁 钢 截面（m㎡） 厚度（mm） 地下 交流电 直流电 流回路 流回路 10 12 100 100 4 6 4 6 3.5 4.5
2. 保护接地
为了 防止电气设备的绝缘损坏，其金属外壳 对地电压必须限制在安全电压内，避免造成人身 电击事故，将电气设备的外露可被人接触的部分 接地。
3. 防雷接地
为了防止雷电过电压对人身或设备产生危害， 而设置的过电压保护设备的接地。如避雷针、避 雷器等。
4. 防静电接地
为了消除静电对人身和设备产生危害而进行的 接地，如将某些液体或气体的金属输送管道或车 辆的接地，计算机机房接地等。
TN-S 系统中的 PE 线上在正常工作时无电流，
设备的外露可导电部分无对地电压，保证操作人员
的人身安全；在事故发生时，PE线中有电流通过，
使保护装置迅速动作，切断故障。一般规定PE线不
允许断线和进入开关。 N 线（工作零线）在接有单
相负载时，可能有不平衡电流。
TN-S 系统适用于工业与民用建筑等低压供电