2019二级注册建筑师《建筑结构与设备》复习知识点：电气安全和建筑物防雷

一、安全用电

低压配电系统遍及生活、生产的各个领域，人们随时都要与其接触。当由于某种原因其外露导电部分带电时，人们若与其接触，就有可能遭受电击，也就是常说的触电，危及人们的生命安全。为了保证电气设备上的安全，低压配电系统必须采取相应的防触电保护措施。

(一)人体触电造成的伤害程度的相关因素

1.流经人体电流的大小

流经人体的电流，当交流在15一20mA以下或直流50mA以下的数值，对人身是安全的，因为对大多数人来说，可以不需要别人帮助而能自行摆脱带电体。但是，即使是这样大小的电流，如长时间流经人体，依旧是会有生命危险的。试验证明：100mA(0.1A)左右的电流流经人体时，毫无疑问是致命的。

2.人体电阻

当人体皮肤处于干燥、洁净和无损伤的状态下，人体的电阻高达4～10万Ω

3.作用于人体电压的高低

流经人体电流的大小，与作用于人体电压的高低并不成直线关系，这是因为随着电压的增高，人体表皮角质层有电解和类似介质击穿的现象发生，使人体电阻急剧下降，而导致电流迅速增大。如果人手是潮湿的，36V以上的电压就成为危险电压。

4.电流流经人体的持续时间

即使是安全电流，若流经人体的时间过久，也会造成伤亡事故。因为随着电流在人体内持续时间的增长，人体发热出汗，人体电阻会逐渐减小，而电流随之逐渐增大。

5.电流流经人体的途径

电流流经人体的途径，对于触电的伤害程度影响甚大，实验证明，电流从手到脚，从一只手到另一只手或流经心脏时，触电的伤害最为严重。

6.电源的频率

频率50～60Hz的电流对人体触电伤害的程度最为严重。低于或高于这些频率时，它的伤害程度都会减轻。

7.身心健康状态

患有心脏病、结核病、精神病、内分泌器官疾病或酒醉的人，触电引起的伤害更为严重。

8.电流通过人体的效应

电流通过人体，会引起四肢有暖热感觉，肌肉收缩，脉搏和呼吸神经中枢急剧失调，血压升高，心室纤维性颤动，烧伤，眩晕等。

9.安全电压额定值的等级为42，36，24，12，6V

当电气设备采用了超过24V的安全电压时，必须采取防直接接触带电体的保护措施。

(二)防触电保护

低压配电系统的防触电保护可分为：

1.直接接触保护(正常工作时的电击保护)

(1)将带电导体绝缘，以防止与带电部分有任何接触的可能。

(2)采用遮拦和外护物的保护。

(3)采用阻挡物进行保护，阻挡物必须防止如下两种情况之一的发生：

1)身体无意识地接近带电部分;

2)在正常工作中设备运行期间无意识地触及带电部分。

(4)使设备置于伸臂范围以外的保护。

(5)用漏电电流动作保护装置作后备保护。

2.间接接触保护(故障情况下的电击保护)

(1)用自动切断电源的保护(包括漏电电流动作保护)，并辅以总等电位联结。

(2)使工作人员不致同时触及两个不同电位点的保护(即非导电场所的保护)。

(3)使用双重绝缘或加强绝缘的保护。

(4)用不接地的辅助等电位联结的保护。

(5)采用电气隔离。

总等电位联结是在建筑物电源进线处，将保护干线、接地干线、总水管、采暖和空调管以及建筑物金属构件相互作电气连接。

辅助等电位联结是在某一范围内的等电位联结，包括固定式设备的所有可能同时触电的外露可导电部分和装置外可导电部分作等电位联结。

3.直接接触与间接接触兼顾的保护

宜采用安全超低压和功能超低压的保护方法来实现。

4.特殊场所装置的安全保护

主要指澡盆、淋浴室、游泳池及其周围，由于人体电阻降低和身体接触地电位而增加电击危险的安全保护。

5.下列设备的配电线路宜设置漏电电流动作保护

(1)手握式及移动式用电设备。

(2)建筑施工工地的用电设备。

(3)环境特别恶劣或潮湿场所(如锅炉房、食堂、地下室及浴室)的电气设备。

(4)住宅建筑每户的进线开关或插座专用回路。

(5)由TT系统供电的用电设备。

6.常见的几种插座接线，如图6-18所示。

插座的形式和安装高度，应根据其使用条件和周围环境确定：

(1)对于不同电压等级，应采用与其相应电压等级的插座，该电压等级的插座不应被其他电压等级的插头插入。

(2)需要连接带接地线的日用电器的插座，必须带接地孔。

(3)对于插拔插头时触电危险性大的日用电器，宜采用带开关能切断电源的插座。

(4)在潮湿场所，应采用密封式保护式插座，安装高度距地不应低于1.5m。

(5)在儿童专用的活动场所，应采用安全型插座。

二、建筑物防雷

(一)雷电的产生

带负电荷的雷云在大地表面会感应出正电荷，使雷云与大地间形成一个大的电容器，当电场强度超过大气被击穿的强度时，就发生了雷云与大地之间的放电，即常说的闪电，或者说是雷击。雷电流的幅值很大，有数千安到数百千安。而放电时间只有几十微秒。雷电流的大小与土壤电阻率、雷击点的散流电阻有关。

雷电的危害可分为三类，第一类是直击雷，即雷电直接击在建筑物，构筑物和设备上发生的机械效应和热效应;第二类是感应雷，即雷电流产生的电磁效应和静电效应;第三类是高电位引入，即雷电击中电气线路和管道，雷电流沿这些电气线路和管道引入建筑物内部。雷云的电位大约为1万kV到l0万kV。

建筑物易受雷击的部位：

(1)对于平屋面或坡度不大于1/10的屋面，檐角、女儿墙屋檐是易受雷击的部位，见图6—19(a)、(b)。

(2)对于坡度大于1/10且小于1/2的屋面，屋角、屋脊、檐角、屋檐是易受雷击的部位，见图6-19(c)。

(3)对于坡度不小于1/2的屋面，屋角、屋脊、檐角是易受雷击的部位，见图6-19(d)。

(4)对图6—19(c)、(d)两种情况，在屋脊有避雷带且屋檐处于屋脊避雷带的保护范围内时，屋檐上可不设避雷带。

(二)建筑物的防雷分类

建筑物应根据其重要性、使用性质、发生雷电事故的可能性和后果，按防雷要求分为三类。

1.第一类防雷建筑物

(1)凡制造、使用或贮存炸药、火药、起爆药、火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20区爆炸危险环境的建筑物。

(3)具有1区或21区爆炸危险环境的建筑物，因电火花而引起爆炸，会造成巨大破坏和人身伤亡者。

2.第二类防雷建筑物

(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)国家特级和甲级大型体育馆

(5)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。

(6)具有l区或21区爆炸危险环境的建筑物，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。

(7)具有2区或22区爆炸危险环境的建筑物。

(8)工业企业内有爆炸危险的露天钢质封闭气罐。

(9)预计雷击次数大于0.05次/a的部、省级办公建筑物及其他重要或人员密集的公共建筑物。

(10)预计雷击次数大于0.25次/a的住宅、办公楼等一般性民用建筑物或一般性工业建筑物。

3.第三类防雷建筑物

(1)省级重点文物保护的建筑物及省级档案馆。

(2)预计雷击次数大于或等于0.01次/a，且小于或等于0.05次/a的部、省级办公建筑物及其他重要或人员密集的公共建筑物。

(3)预计雷击次数大于或等于0.05次/a，且小于或等于0.25次/a的住宅、办公楼等一般性民用建筑物。

(4)在平均雷暴日大于15d/a的地区，高度在15m及以上的烟囱、水塔等孤立的高耸建筑物;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、水塔等孤立的高耸建筑物。

(三)建筑物的防雷措施

1.一般规定

(1)各类防雷建筑物应采取防直击雷和防雷电波侵入的措施。第一类防雷建筑物和第二类防雷建筑物的(5)～(7)三种情况尚应采取防雷电感应的措施。

(2)各类防雷建筑物应设内部防雷装置，即在建筑物的地下室或地面层处，将建筑物金属体、金属装置、建筑物内系统、进出建筑物的金属管线等应与防雷装置做防雷等电位连接，除本措施外，外部防雷装置与建筑物金属体、金属装置、建筑物内系统之间，尚应满足间隔距离的要求。

2.第一类防雷建筑物的防雷措施

(1)第一类防雷建筑物防直击雷的措施

应装设独立接闪杆或架空接闪线或网。架空接闪网的网格尺寸不应大于5m×5m或6m×4m。独立接闪杆的杆塔、架空接闪线的端部和架空接闪网的每根支柱处应至少设一根引下线。对用金属制成或有焊接、绑扎连接钢筋网的杆塔、支柱，宜利用金属杆塔或钢筋网作为引下线。每一引下线的冲击接地电阻不宜大于10Ω。

当难以装设独立的外部防雷装置时，可将接闪杆或网格不大于5m×5m或6m×4m的接闪网或由其混合组成的接闪器直接装在建筑物上，接闪网应沿屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷击的部位敷设;当建筑物高度超过30m时，首先应沿屋顶周边敷设接闪带。接闪带应设在外墙外表面或屋檐边垂自面上，也可设在外墙外表面或屋檐边垂直面外，且满足接闪器之间应互相连接，其引下线不应少于2根，并应沿建筑物四周和内庭院四周均匀或对称布置，其间距沿周长计算不宜大于12m;建筑物应装设等电位连接环，环间垂直距离不应大于12m，所有引下线、建筑物的金属结构和金属设备均应连到环上，等电位连接环可利用电气设备的等电位连接干线环路;外部防雷的接地装置应围绕建筑物敷设成环形接地体，每根引下线的冲击接地电阻不应大于10Ω，并应和电气和电子系统等接地装置及所有进人建筑物的金属管道相连，此接地装置可兼作防雷电感应接地之用;当建筑物高于30m时应采取下列防侧击的措施，即应从30m起每隔不大于6m沿建筑物四周设水平接闪带并应与引下线相连，或30m及以上外墙上的栏杆、门窗等较大的金属物应与防雷装置连接。

(2)第一类防雷建筑物防雷电感应的措施

建筑内的设备、管道、构架、电缆金属外皮、钢屋架、钢窗等较大金属物和突出屋面的放散管、风管等金属物，均应接到防雷电感应的接地装置上。金属屋面周边每隔18～24m应采用引下线接地一次。现场浇制的或由预制构件组成的钢筋混凝土屋面，其钢筋宜绑扎或焊接成闭合回路，并应每隔18～24m采用引下线接地一次。防雷电感应的接地装置应和电气设备接地装置共用，其冲击接地电阻不应大于10Ω。

(3)第一类防雷建筑物防止雷电波侵入的措施

室外低压配电线路应全线采用电缆直接埋地敷设，在人户处应将电缆的金属外皮、钢管接到等电位连接带或防闪电感应的接地装置上。

当全线采用电缆有困难时，应采用钢筋混凝土杆和铁横担的架空线，并应使用一段金属铠装电缆或护套电缆穿钢管直接埋地引入。架空线与建筑物的距离不应小于15m。

在电缆与架空线连接处，尚应装设户外型电涌保护器。电涌保护器、电缆金属外皮、钢管和绝缘子铁脚、金具等应连在一起接地，其冲击接地电阻不应大于30Ω。在进出建筑物处，架空金属管道应与防闪电感应的接地装置相连。

距离建筑物100m内的管道，宜每隔25m接地一次，其冲击接地电阻不应大于30Ω，并应利用金属支架或钢筋混凝土支架的焊接、绑扎钢筋网作为引下线，其钢筋混凝土基础宜作为接地装置。埋地或地沟内的金属管道，在进出建筑物处应等电位连接到等电位连接带或防闪电感应的接地装置上。

(4)当树木高于建筑且不在接闪器保护范围之内时，树木与建筑之间的净距不应小于5m。

3.第二类防雷建筑物的防雷措施

第二类防雷建筑物外部防雷的措施，宜采用装设在建筑物上的接闪网、接闪带或接闪杆，也可采用由接闪网、接闪带或接闪杆混合组成的接闪器。接闪网、接闪带应沿屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷击的部位敷设，并应在整个屋面组成不大于10m×10m或12m×8m的网格;当建筑物高度超过45m时，应首选沿屋顶周边敷设接闪带，接闪带应设在外墙外表面或屋檐边垂直面上，也可设在外墙外表面或屋檐边垂直面外。接闪器之间应互相连接。

专设引下线不应少于2根，并应沿建筑物四周和内庭院四周均匀对称布置，其间距沿周长计算不应大18m。当建筑物的跨度较大，无法在跨距中间设引下线时，应在跨距端设引下线并减小其他引下线的间距，专设引下线的平均间距不应大于18m。

利用建筑物的钢筋作为防雷装置时，宜利用钢筋混凝土屋顶、梁、柱、基础内的钢筋作为引下线。除国家级重点文物保护及危险场所的建筑物外，当其女儿墙以内的屋顶钢筋网以上的防水和混凝土层可不做保护时，宜利用屋顶钢筋网作为接闪器;当以上建筑物为多层建筑且周围很少有人停留时，宜利用女儿墙压顶板内或檐口内的钢筋作为接闪器;当基础采用硅酸盐水泥和周围土壤的含水量不低于4%及基础的外表面无防腐层或有沥青质防腐层时，宜利用基础内的钢筋作为接地装置。当基础的外表面有其他类的防腐层且无桩基可利用时，宜在基础防腐层下面的混凝土垫层内敷设人工环形基础接地体。敷设在混凝土中作为防雷装置的钢筋或圆钢，当仅为一根时，其直径不应小于l0mm。

构件内有箍筋连接的钢筋或成网状的钢筋，其箍筋与钢筋、钢筋与钢筋应采用土建施工的绑扎法、螺丝、对焊或搭焊连接。单根钢筋、圆钢或外引预埋连接板、线与构件内钢筋应焊接或采用螺栓紧固的卡夹器连接。构件之间必须连接成电气通路。

外部防雷装置的接地应和防闪电感应、内部防雷装置、电气和电子系统的接地共用接地装置，并应与引入的金属管线做等电位连接。外部防雷装置的专设接地装置宜围绕建筑物敷设成环形接地体。

在电气接地装置与防雷接地装置共用或相连的情况下，应在低压电源线路引人的总配电箱、配电柜处装设工级试验的电涌保护器。

4.第三类防雷建筑物的防雷措施

第三类防雷建筑物外部防雷的措施宜采用装设在建筑物上的接闪网、接闪带或接闪杆，也可采用由接闪网、接闪带和接闪杆混合组成的接闪器。接闪网、接闪带应按本规范附录B的规定沿屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷击的部位敷设，并应在整个屋面组成不大于20m×20m或24m×16m的网格;当建筑物高度超过60m时，首先应沿屋顶周边敷设接闪带，接闪带应设在外墙外表面或屋檐边垂直面上，也可设在外墙外表面或屋檐边垂直面外。接闪器之间应互相连接。

专设引下线不应少于2根，并应沿建筑物四周和内庭院四周均匀对称布置，其间距沿周长计算不应大于25m。当建筑物的跨度较大，无法在跨距中间设引下线时，应在跨距两端设引下线并减小其他引下线的间距，专设引下线的平均间距不应大于25m。防雷装置的接地应与电气和电子系统等接地共用接地装置，并应与引人的金属管线做等电位连接。外部防雷装置的专设接地装置宜围绕建筑物敷设成环形接地体。

高于60m的建筑物，其上部占建筑全高20%并超过60m的部位应防侧击。

外墙内、外竖直敷设的金属管道及金属物的顶端和底端，应与防雷装置做等电位连接。

砖烟囱、钢筋混凝土烟囱宜在烟囱上装设接闪杆或接闪环保护。高度不超过40m的烟囱可只设一根引下线，超过40m时应设两根引下线。也可利用螺栓或焊接连接的一座金属爬梯作为两根引下线用。金属烟囱应视作接闪器和引下线。

(四)防雷装置

防雷装置由外部防雷装置和内部防雷装置组成，用于减少闪击击于建(构)筑物上或建(构)筑物附近造成的物质性损害和人身伤亡。

建筑物外部防雷装置由接闪器、引下线和接地装置组成。内部防雷装置由防雷等电位连接和与外部防雷装置的间隔距离组成。

1.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。各类接闪器的最小规格如下

(1)接闪器一般采用热镀锌圆钢或扁钢，其最小截面50mm2，圆钢直径不小于8mm,扁钢厚度不小于2.5mm

接闪杆采用热镀锌圆钢或钢管制成时，其直径应符合以下规定：

a.杆长lm以下时，圆钢不应小于12mm，钢管不应小于20mm;

b.杆长lm～2m时，圆钢不应小于16mm，钢管不应小于25mm;

c.独立烟囱顶上的杆，圆钢不应小于20mm，钢管不应小于40mm。

(2)当独立烟囱上采用热镀锌接闪环时，其圆钢直径不应小于12mm，扁钢截面不应小于100mm2，其厚度不应小于4mm。

(3)除第一类防雷建筑物外，金属屋面的建筑物宜利用其屋面作为接闪器，并应符合下列规定：

a.板间的连接应是持久的电气贯通，可采用铜锌合金焊、熔焊、卷边压接、缝接、螺钉或螺栓连接;

b.金属板下面无易燃物品时，铅板的厚度不应小于2mm，不锈钢、热镀锌钢、钦和铜板的厚度不应小于0.5mm，铝板的厚度不应小于0.65mm，锌板的厚度不应小于0.7mm;

c.金属板下面有易燃物品时，不锈钢、热镀锌钢和钛板的厚度不应小于4mm，铜板的厚度不应小于5mm，铝板的厚度不应小于7mm;

d.金属板应无绝缘被覆层。

(4)输送和储存物体的钢管和钢罐的壁厚不应小于2.5mm。当钢管、钢罐一旦被雷击穿，其内的介质会对周围环境造成危险时，其壁厚不应小于4mm。

(5)不得利用安装在接收无线电视广播天线杆顶上的接闪器来保护建筑物。

2引下线

引下线是用于将雷电流从接闪器传导至接地装置的导体，宜采用热镀锌圆钢或扁钢，并优先采用圆钢。

当独立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100mm2，厚度不应小于4mm。可利用建筑构件内钢筋作为引下线，但应符合相关规范条文的规定。

专设引下线应沿建筑物外墙的外表面明敷，并应经最短路径接地;建筑外现要求较高时可暗敷，但其圆钢直径不应小于10mm，扁钢截面不应小于80mm2

防直击雷的专设引下线距出人口或人行道边沿距离不宜小于3m。

3.接地装置

是接地体和接地线的总合，用于传导雷电流并将其流散人大地。接地体的最小规格如下。

埋于土壤中的人工垂直接地体宜采用热镀锌角钢(规格50*50*3mm)、钢管(直径20mm)或圆钢(直径14mm);埋于土壤中的人工水平接地体宜采用热镀锌扁钢(截面90mm2)或圆钢(78mm2)。接地线应与水平接地体的截面相同。人工钢质垂直接地体的长度宜为2.5m。其间距以及人工水平接地体的间距均宜为5m，当受空间限制时可适当减小。人工接地体在土壤中的埋设深度不应小于0.5m，并宜敷设在当地冻土层以下，其距墙或基础距离不宜小于lm。

可利用建筑构件内钢筋作接地装置，但应符合相关规范条文的规定。

(五)防雷击电磁脉冲

雷电电磁脉冲，是天空打雷时产生的作为干扰源的强大闪电流及其电磁路。它的感应范围很大，对建筑物、人身和各种电气设备及管线都会有不同程度的危害。这种危害就是雷电电磁脉冲所产生的干扰。

建筑物内的雷电电磁脉冲干扰指以下三种情况：

(1)天空中雷电波的电磁辐射对建筑物内电力线路和电子设备的电磁干扰。

(2)建筑物的防雷装置接闪时，强大的瞬间雷电流对建筑物内电力线路和电子设备的干扰。

(3)由外部各种强、弱电架空线路或电缆线路传输的电磁波对建筑物内电子设备的干扰。现代电子技术日益向高精度、高灵敏度、高频率和高可靠性方面发展。这些电子设备非常灵敏，且耐压低，一般电子设备都承受不了±5V的电压波动。因此，我们必须对雷电电磁脉冲采取必要的防护措施，以便在先进的建筑物内实现良好的电磁兼容性。

防雷击电磁脉冲是在建筑物遭受直接雷击或附近遭雷击的情况下，线路和设备防过电流和过电压，即防在上述情况下产生的电涌。特别针对设有信息系统的建筑物。主要做法是进行等电位连接和加装与电源系统相匹配的电涌保护器。

电涌保护器限制电网中的大气过电压(闪电雷击)不超过各种设备及配电装置能够承受的冲击耐压。电涌器的实质为半导体压敏电阻器件，电阻大小依赖于电涌器的端电压。当端电压小于保护器的触发电压Up时，保护器的电阻很高(大于1MΩ)，只有很小的漏电流(小于lmA)流过;当端电压(如大气过电压)达到其触发电压Up时电阻突然减小到只有几欧姆，使很大的涌流通过，在很短的时间内使得过电压突降之后又变成高阻性。电涌器正常漏电流很小，但漏电流会随雷击次数的增加而增加。