1、模块7 安全用电与建筑防雷12任务任务1 施工安全用电常识施工安全用电常识任务任务2 建筑防雷建筑防雷任务1 施工安全用电常识 施工中，在电气设备的安装、使用、维修任一环节中，违反安全规程均有可能造成触电伤亡的事故，以及设备烧毁和故障引起停电的设备事故。事故主要原因是，缺乏安全用电知识、违反安全用电操作规程、安全工作制度混乱等。可见，安全用电实际上包含了供电系统、用电设备、人身安全等方面，特别是人身安全。1.1 触电形式 人体接触带电导体或漏电的金属外壳，使人体任两点间形成电流，这就是触电事故。此时流过人体的电流被定义为触电电流。触电对人的伤害机理较复杂，但主要有两种伤害方式:一是电击，电流流
2、过人体内部而影响呼吸、内脏、神经等系统，造成人体器官的损伤并导致残废或伤亡;下一页返回任务1 施工安全用电常识二是电伤，由电流的热效应、化学效应侵入人体表面，造成皮肤的伤害，如电弧的烧伤等，严重时一也能致人死亡。高压事故中两种都有，而低压事故中危害最大的是电击。常见电击的方式有单相触电、两相触电、跨步电压三种。(1)单相触电:人体某一部位接触一条相线或漏电设备，另一部位直接或间接触及大地，使电流经人体到地形成一条电流通道，人体此时相当于一根相线，如图7一1所示)(2)两相触电:人体同时接触两相带电体，如图7一2所示。相当于向人体施加380V电压，在正常情况下只需通电0.2s就可致人死亡，除非肌
3、肉剧烈收缩弹离电源，但在高空作业时极易摔伤。上一页 下一页返回任务1 施工安全用电常识(3)接触电压与跨步电压:在电力系统的设备接地处，地面电位较高，在向地作球形散流过程中，接地体周围形成电压降。当人触及接地体时，人体两点间显示的电位差称为接触电压Ui;当人走到这一附近时，两脚间显示的电位差称为跨步电压Uk当供电系统出现对地短路、有雷电流经过时，都会在接地体上流过很大的电流，使Uk远大于安全电压，造成触电伤害。此时，应跳出而非跑出这一区域。1.2触电对人体伤害的因素(1)触电电流:指流过人身的电流，是直接影响人身安全的重要因素。据科学测定，以10 mA为长期极限安全电流值，不同电流对人体影响不
4、同。上一页 下一页返回任务1 施工安全用电常识(2)触电时间:触电时间越长人体电阻值就越低，人体允许的电流值就越小。通常把触电电流与触电时间的乘积作为触电安全参数，国际上日前公认为30mA.s,即30mA通过1s即能伤害人体。(3)电流频率:频率对人的伤害程度很大，交流比直流大。f=5060Hz的交流电对人最危险，低于或高于50 60Hz的电流对人伤害较小。(4)电流途径:电流通过心、肺、中枢神经系统，其危害程度较其他途径要大许多。(5)其他因素:如人身电阻、状态、环境等。人体电阻值小，由基本不变的体内电阻和随外界变化的皮肤电阻组成。在皮肤表面完好干燥且低压作用下，人体电阻可达10k2以上;若
5、表面损伤受潮，带有导电性粉尘等，人体电阻会急剧下降，最低时仅有0.5k左右。上一页 下一页返回任务1 施工安全用电常识身体健康及精神状态对触电一也有影响，如本身患有心脏病等疾病承受电击力更差，醉酒、疲劳过度也增大了触电的几率和危险性。工作环境潮湿、场地狭窄(能摆脱电源的空间小)、周围金属材料多、都能增大触电的几率。3安全电压没有任何防护措施而接触带电体，对人体没有严重反应和危险的电压被定义为安全电压。国际电工委员会(lEC)规定50V为交流安全电压。我国规定了6V,12V,24V,36V,42V五个安全等级，因建筑行业的特殊性，规定了12V,24V,36V三个安全电压等级。4接地类型与作用上一
6、页 下一页返回任务1 施工安全用电常识接地的主要日的是为了保障设备与人身的安全。电力系统和电气设备的接地，因工作需要和作用可归纳为功能性和保护性两类，均要符合低压配电设计规范的规定。(I)接地种类:将电器设备任何部位与“地”做良好的电气连接称为接地。包括供电系统的工作接地、电器设备保护接地、重复接地。其中，电器设备保护接地又包括:保护接地、保护接零、静电接地、防雷接地等;供电系统工作接地又包括大电流接地、小电流接地。大电流接地能在运行中维持三相系统，相线对地电压不变;小电流接地能在单相接地时消除接地点的断续电弧。380/220V低压系统采用前一种接地方式。(2)电气设备接地方式与作用:IEC标
7、准将低压配电系统规范为IT,TT,m三大系统，其中m又分为三类，如图7一3所示。上一页 下一页返回任务1 施工安全用电常识 IT系统为小电流接地，设备须单独、成组或集中接地，传统称为保护接地。当发生单相接地故障时，其三相电压维持不变，且各PE间无电磁联系，适于数据处理、精密仪器。但不能作保护接零或重复接地，建筑供电中应用较少。TT系统为大电流接地，适用于有较大量单相用电设备、线路环境易造成零线断开而使零电位升高的系统，如农村居住小区、分散民用建筑等，因PE间无电磁联系，也适于数据处理、精密检测等供电用。但N断开会因三相负荷不平衡使零电位偏移，不能做重复接地、接地保护，此系统通常采用漏电电流动作
8、保护。m系统内电源有一点与地直接连接，电气设备外壳通过PE线与它相连，是日前建筑供电使用最多的接地系统，传统称为保护接零。有三相四(五)线制之分。上一页 下一页返回任务1 施工安全用电常识 m一C系统N与PE是合一的，适用于三相负荷较平衡、单项负荷较小的工厂供电系统中，但不能装漏电开关，只能采取零序过流保护以切断单相碰壳故障。m一S系统N与PE是分开的，适用于工业企业、高层建筑及大型民用建筑，正常状态下PE上无电流，各设备间无电磁干扰，可装漏电开关、可做重复接地。但耗材多、投资大。m一C一S系统兼有C,S两系统的特点，常用于配电系统末端环境条件较差或有数据处理设备的场所。PEN共用段不能装漏电
9、开关。综上所述，m系统就是把电气设备在正常情况下不带电的金属外壳，与电网紧密连接，从而有效地保护人身和设备的安全。在1kV以下的中性点直接接地系统中，设备宜采用接零保护。上一页 下一页返回任务1 施工安全用电常识(3)重复接地:由同一台变压器、同一段母线供电的低压系统中，不能同时采用接零与接地两种保护。这是因为当接地保护的设备发生单相碰壳后，短路电流经相线和中性线形成回路，如图7-4所示。此时设备的对地电压等于中性点对地电压和单相短路电流在中性线中产生电压降的相量和，远大于安全电压，形成整个电网接零设备外壳带电的危险。另外，当中性线断开时，接在其后的设备都有外壳产生接近相电压的对地电压的可能，
10、如图7一5所示。所以，在接零系统中须做重复接地保护。室外的架空干线与分支线的终端、沿线每lkm处、每一建筑物人户线处、室内总配电箱、配电盘、控制屏等处均应做重复接地。上一页 下一页返回任务1 施工安全用电常识1.5施工安全用电(1)建立完善的安全施工制度:凡属电气安装与维护工作均应由专业电气技术人员进行，持证上岗;电气作业时须遵守行业标准和安全规程、规范的要求，依规范制定出相应的完备安全组织措施和技术措施;对电气设备及工具应定期检查和试验，发现不合格的立即停止使用;一切手持式或移动式电动工具均应采用国家的标准产品，并要安装漏电保护装置;所有机电设备应做接零和重复接地保护，并有定期检查的制度。施
11、工现场必须采取“三级供电、两级漏保”的安全措施。(2)高低压线路的安全距离与防护:施工现场不允许架设高压线路，特殊情况下也应按有关规范规定，保持线路与在建工程脚手架、大型机电设备间必要的安全距离。上一页 下一页返回任务1 施工安全用电常识如1一lO10kV架空线与在建工程外侧边缘间最小安全距离不小于6m，与机动车到最小垂直距离不小于7m，与其他配电线路间最小垂直距离不小于2m。如受施工现场内位置限制无法保证安全距离时，也可采取设防护栏、悬挂警示牌等措施。线路至遮栏、栅栏等防护设施的安全距离可查阅有关手册设置;现场低压电网禁用裸导线，须采用相应截面的橡皮绝缘导线或电缆。低压线路之间的距离、低压线
12、与工程和道路之间的距离以及与机电设备之间的距离均应查阅有关手册确定，不可随意设置。(3)低压线路的接地系统:按低压配电设计规范规定，低压配电线路应装短路保护、过载保护、接地故障保护，主要用于切断供电电源或发出报警信号。一般工现场采用m一S系统，为提高可靠性，PE也要做重复接地。上一页 下一页返回任务1 施工安全用电常识在较大施工现场，重复接地不应少于三处，重复接地电阻R 10(4)现场常用设备的安全使用:配电箱:配电箱是施工现场的临时设备。动力负荷容量较小时，可与照明负荷共用一个配电箱。当电焊机数量较多时，应单设一个电焊机专用配电箱，对容量较大的设备、特殊用途的设备(消防、警卫等)一也可单独设
13、置。配电箱应有控制电器、保护电器及自动开关等，为安全起见，一定要安装漏电保护装置，箱内各回路应注明回路名称。现场配电箱应涂防腐油漆，箱体有明显标志，重要的应加锁并有专人负责，金属架、箱体及设备金属外壳均做接零保护，总配电箱或大型配电箱还要考虑做重复接地保护。上一页 下一页返回任务1 施工安全用电常识 照明设备:工地办公室、工棚等临时设施中，照明线路应分开并用绝缘子固定，过墙处要穿管保护。露天临时灯具应用防水型，线路距地高度)2.5 m，线间距在6Omm以上并固定。施工现场的机电设备及手持电动设备应做到一机一漏保。若在使用中，漏保装置发生动作，应立即查明是否有过载、短路、漏电等原因，在排除故障前
14、不得送电。PE与N应严格分开，PE不得穿过漏保装置，而穿过漏保的N不得重复接地。(5)触电急救:万一发生触电事故，能否获救关键有两点。使触电者尽快脱离电源:要注意施救者的安全，还要注意触电者脱离电源后可能造成摔伤，特别是在高处应有具体防护措施。上一页 下一页返回任务1 施工安全用电常识 就地急救处理:依具体情况对症急救，若触电者伤害不严重没有丧失知觉，可就地静卧休息，严密、细致观察病变，不能走动;若伤害较重且失去知觉但心跳、呼吸均有者，应安静平卧、解开衣服，保持周围空气流通，若天气寒冷要注意保暖，并速请医生;若呼吸、心跳均停止者，须立即进行人工呼吸和胸外心脏按压，千万不要认为已死亡而停止抢救。
15、日对日吹气是最有效的人工呼吸。操作时应迅速解开受害者的衣扣，使胸腹部能自由扩张，成人吹气大约16次/mm，儿童24次/mm，但要观察受害者的胸部，不要使其过分膨胀，防止吹破肺泡。上一页 下一页返回任务1 施工安全用电常识嘴册不开可向鼻孔里吹气。心脏按压又称心脏按摩，挤压用力要均匀，成人按压60次/mm，儿童为100次/mm。吹气与按压为1:4,最好两个人共同进行。若现场只有一人抢救时，可交替操作，先挤压4一8次，再吹气2一3次，再按压，循环连续动作。上一页返回任务2 建筑防雷2.1雷电的危害雷电的种类主要有直击雷、雷电感应、雷电波侵入三种。直击雷就是雷云对地面直接放电;雷电感应是雷云的静电感应
16、和电磁效应造成的危害;雷电波侵入是很高的电压(可达数十万伏)沿着供电线路或金属管道进人建筑物内部。雷电的特点是放电电流大、电压高、时间短、冲击性强。雷电的危害主要有以下几种。1.机械破坏雷电流流过物体时，产生巨大的电动力和热量，使被击物体内水分急剧蒸发，且气体剧烈膨胀，导致被击建筑物破坏或炸裂。下一页返回任务2 建筑防雷 2.热效应雷电流通过导体时，在极短的时间内产生大量的热能，使物体燃烧和金属材料熔化。3.电磁效应雷电引起极高的电压，使得电气设备和线路的绝缘破坏，产生闪络放电，以致相间短路、开关掉闸，线路停电，甚至高压串人低压线路，造成人身伤亡。这是电气系统中最普遍、最危险的一种破坏形式。2
17、.2建筑物防雷1.建筑物防雷分类根据民用建筑电气设计规范(JGJ/m16一2008)，建筑物(含构筑物)按其重要性、使用性质、发生雷击事故的可能性及其后果，分为三类。上一页 下一页返回任务2 建筑防雷(1)一类防雷建筑物。制造、使用、贮存大量爆炸物质，如炸药、火药等，因电火花而引起爆炸，会造成巨大损失和人身伤亡事故的工业建筑。具有特别重要用途的民用建筑，如国家级的大会堂、办公大楼、国宾馆、档案馆、国际航空港、通讯枢纽、国家重点文物保护建筑、高度超过100m等的建筑物、大型铁路客站等。(2)二类防雷建筑物。制造、使用、贮存爆炸物质，如炸药、火药等，因电火花不易引起爆炸，不致造成巨大损失和人身伤亡
18、事故的工业建筑。上一页 下一页返回任务2 建筑防雷重要的或人员密集的大型建筑物。如省级办公大楼、体育馆、大商场、影剧院、19层以上的住宅建筑和高度超过5Om的高层建筑、大型计算机中心、有重要电子设备的建筑、省级重点文物保护建筑等。(3)三级防雷建筑物。有爆炸危险的一般工业建筑。具有一定高度的民用建筑物和构筑物，如高度超过15 m的孤立的烟囱、水塔，建筑群中最高或位于建筑群边缘高度超过20m的建筑物;雷电活动较弱地区高度为20m及以上的建筑物;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。2.防雷装置建筑物的防雷装置有三个组成部分。上一页 下一页返回任务2 建筑防雷(1)接闪器。接闪器
19、的作用是接收雷电流，常见的类型有避雷针、避雷带、避雷线、避雷器和避雷网等。避雷针一般用圆钢或焊接钢管制成，顶端剔尖。针长1 m以下时，圆钢直径不得小于12 mm,钢管直径不得小于20 mm;针长为1一2 m时，圆钢直径不得小于16 mm,钢管直径不得小于25 mm;针长2 m以上时，可用粗细不同的几节钢管焊接起来。装设在烟囱上方时，由于烟气有腐蚀作用，所以宜采用直径20 mm以上的圆钢或直径不小于40 mm的钢管。避雷带是水平敷设在建筑物的屋脊、屋檐、女儿墙、山墙等位置的带状金属线，一般每隔1 m用支架固定，装设于平面屋顶时需用现浇混凝土支座，对建筑物易受雷击部位进行保护。上一页 下一页返回任
20、务2 建筑防雷避雷带一般采用镀锌圆钢或扁钢制成，圆钢直径不小于8 mm;扁钢截面积不小于50mm,厚度不小于4 mm，在要求较高的场所一也可以采用直径20 mm的镀锌钢管)图7一6为避雷带示意图。避雷线主要用来保护电力线路、发电厂和变电所等，装设于被保护物的顶端。避雷器有阀型避雷器、管型避雷器和保护间隙等几种，主要用来保护电力线路和防止高电压侵入室内，装设于被保护物的引入端，上端接在线路上。正常时，避雷器的间隙处于绝缘状态。当有雷击时，有高压电波，避雷器间隙击穿而接地。当雷电流通过后，避雷器间隙又恢复绝缘状态。图7一7、图7一8分别为保护间隙和管型避雷器结构。上一页 下一页返回任务2 建筑防雷
21、 避雷网适用于较重要的建筑物，是将建筑物的梁、板、柱、墙内的结构钢筋全部连接起来，再接到接地装置上，网格不大于l0mo避雷网一般采用截面积不小于50m m2的圆钢和扁钢。(2)引下线。引下线连接接闪器和接地装置，将雷电流引到接地装置。引下线用直径不小于8mm的圆钢或截面积不小于48 mm2的扁钢制成，有明装和暗装两种形式。明装是沿建筑物或构筑物的外墙敷设，在地面上2m至地面下O.2m之间穿保护套管。暗装就是将引下线砌于墙内或利用建筑物内通长的钢筋，如钢筋混凝土柱子中的主筋，但其截面应加大一级。上一页 下一页返回任务2 建筑防雷(3)接地装置。接地装置埋入地下，接收引下线传来的雷电流，并以最快的
22、速度将其均匀泄人大地。接地装置包括接地母线和接地体，接地母线是用来连接引下线和接地体或接地体与接地体的金属线;接地体是采用钢管、角钢、扁钢、圆钢等人工制作埋入地下的导体，按埋设方法分为水平接地体和垂直接地体。图7一9为人工接地体。图7一10为接地网示意。3.防雷措施(1)防直击雷的措施。在建筑物最易遭受雷击的位置(如屋角、屋脊、女儿墙等处)装设避雷带、避雷网，突出屋面的物体，应沿其顶部四周装设避雷带。上一页 下一页返回任务2 建筑防雷引下线应不少于两根，其间距应符合要求，也可利用建筑物钢筋混凝土中的钢筋作为引下线。接地电阻不宜大于10 SL，且应与电气设备接地装置及埋地金属管道相连。(2)防雷
23、电感应的措施。金属屋面或钢筋混凝土屋面的钢筋焊成闭合回路，用引下线与接地装置连接。为防止感应雷产生火花。建筑物内的设备、金属管道、钢窗、构架、钢屋架等，均应通过接地装置与大地做可靠的连接。(3)防雷电波侵入的措施。上一页 下一页返回任务2 建筑防雷对于一、二类建筑物，在进户架空电力线路上或进户电缆首端安装阀型避雷器。在进户线上安装避雷器或保护间隙，并与绝缘子铁脚连在一起接到防雷接地装置中。进人建筑物的埋地或架空的金属管道在进出建筑物处应就近与防雷接地装置相连，若不相连则应接地。固定在屋面上的节日灯或高层建筑屋面上的照明灯具、航空障碍灯及其他电气设备的线路，应穿钢管保护，并就近与防雷装置相连。4
24、.高层建筑的防雷上一页 下一页返回任务2 建筑防雷 高层建筑根据建筑的防雷类别，在30m以上，每隔三层将墙体内的周边主筋焊成一圈做成均压环，与引下线相连，再将金属门窗的框架、金属栏杆、表面装饰物等较大的金属物与均压环连接;在30m以下，每隔三层要在墙上焊一圈钢筋或将外墙上金属门窗用钢筋连接进来，接在引下线上做均压环。如果是用建筑主筋做引下线，则将圈梁钢筋与主筋焊接，作为均压环。由于建筑物高，避雷带受风力等外力作用大，容易变形或断裂，所以其钢材截面要比规范最低标准大一些。图7一11所示为高层建设避雷带、均压环与引下线连接示意。上一页 下一页返回谢谢观赏图7一1 单相触电示章图返回图7一2 两相触电示章图返回图7一3 电气设备保护接地示竟图返回图7-4 同时接零、接地危险原理示竟图返回图7一5 PEN断开后的危险原理返回图7一6 僻雷带示章图返回图7一7 保护间隙结构返回图7一8 管型僻雷器的结构返回图7一9 人工接地体返回图7一10 接地网示竟图返回图7一11 高层建筑僻雷带、均压环与引下线连接示竟图返回
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