劉民

（貴州省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院　貴州　貴陽(yáng)　550001）

電氣設(shè)計(jì)中的供電系統(tǒng)及防雷接地

劉民

（貴州省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院貴州貴陽(yáng)550001）

在電氣設(shè)計(jì)中，供電系統(tǒng)防雷接地設(shè)計(jì)一直是重點(diǎn)和難點(diǎn)，特別是目前人們對(duì)生活品質(zhì)以及用電安全性的要求日益提高的情況下，要求在建筑電氣設(shè)計(jì)中，謹(jǐn)守設(shè)計(jì)原則，并對(duì)建筑供電系統(tǒng)的特點(diǎn)、防雷接地的類(lèi)型等把握清楚，以提高設(shè)計(jì)的科學(xué)性和合理性，進(jìn)而做好防雷接地設(shè)計(jì)工作。本文主要分析電氣設(shè)計(jì)中防雷接地的作用，并對(duì)供電系統(tǒng)以及防雷接地要點(diǎn)進(jìn)行具體闡述。

電氣設(shè)計(jì)；供電系統(tǒng)；防雷接地

引言

在建筑電氣設(shè)計(jì)中，供電系統(tǒng)以及防雷接地直接關(guān)系著人們的正常生活，甚至是生命財(cái)產(chǎn)安全。建筑供電系統(tǒng)防雷接地主要包括兩個(gè)方面，分別為建筑內(nèi)部防雷接地以及建筑外部防雷接地。在設(shè)計(jì)中，應(yīng)結(jié)合實(shí)際工程特點(diǎn)，抓住主要環(huán)節(jié)，保證供電系統(tǒng)防雷接地的有效性、安全性。

1　防雷接地的作用

在建筑安全防護(hù)系統(tǒng)中，防雷接地是一種非常重要的接地系統(tǒng)。其主要作用為：當(dāng)建筑物面對(duì)雷擊問(wèn)題時(shí)，合理的防雷接地設(shè)置可將雷擊電流引入大地，以防止建筑物、建筑內(nèi)的設(shè)備和人員等遭受損害。在雷擊的瞬間，其包含的電流很大，可達(dá)到幾十到幾百千安培，這導(dǎo)致瞬時(shí)電壓瞬間增大，對(duì)建筑物內(nèi)部的電子設(shè)備具有嚴(yán)重威脅。因此，在建筑電氣設(shè)計(jì)中，防雷接地是十分必要且重要的，其重點(diǎn)應(yīng)放在等電位、均壓以及多層屏蔽的防雷結(jié)構(gòu)的設(shè)置上，以保證建筑物的安全。鑒于此，在建筑電氣設(shè)計(jì)中，應(yīng)以防雷為重點(diǎn)和基礎(chǔ)，優(yōu)化接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)，切實(shí)做好防雷接地這一工作。

2　供電系統(tǒng)防雷接地設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1外部防雷接地分析

對(duì)建筑外部而言，直擊雷對(duì)其傷害最大，鑒于此，建筑外部防雷接地的重點(diǎn)應(yīng)放在建筑物本身的安全防護(hù)上，其設(shè)計(jì)組成主要包括接閃器、引下線(xiàn)及接地裝置等部件組成。其中接閃器作為防止直擊雷裝置，其主要為金屬導(dǎo)體，能接收雷電流。接閃桿最好采用熱鍍的鋅圓鋼或是鋼管為材料，接閃網(wǎng)一般采用高質(zhì)量熱鍍鋅圓鋼進(jìn)行平直敷設(shè)工作。除特殊防雷建筑外，金屬屋面建筑物最好利用屋面作為接閃器，如生產(chǎn)及儲(chǔ)存類(lèi)的鋼結(jié)構(gòu)廠(chǎng)房，金屬屋面是否可以作為接閃器是在分析金屬板下面有無(wú)易燃品或金屬板厚是否滿(mǎn)足規(guī)定要求才能決定。

2.2內(nèi)部防雷接地分析

對(duì)建筑內(nèi)部而言，其主要受到雷擊電流以及由其所產(chǎn)生的電磁效應(yīng)的危害，因此，其防雷接地的重點(diǎn)應(yīng)放在這一方面，此外，還要預(yù)防其反擊、接觸電壓及跨步電壓等危害。通過(guò)設(shè)立避雷設(shè)備及浪涌保護(hù)器，可以有效防護(hù)。防雷器主要是將大電流通流回地，或?qū)⑵涓Z入相應(yīng)的電力線(xiàn)或信號(hào)傳輸線(xiàn)的瞬間將電壓限制在建筑設(shè)備或系統(tǒng)可以承受的相應(yīng)范圍內(nèi)，保護(hù)設(shè)備或系統(tǒng)不受到?jīng)_擊，來(lái)保護(hù)系統(tǒng)或電氣設(shè)備的安全性。例如：TN-C-S系統(tǒng)防雷配置，該配置主要由兩種系統(tǒng)組成，分別為T(mén)N-C以及TNS。在該系統(tǒng)中，PEN線(xiàn)以A點(diǎn)為分界點(diǎn)，可分為中性線(xiàn)，即N線(xiàn)，與保護(hù)零線(xiàn)，即PE線(xiàn)。該系統(tǒng)對(duì)建筑內(nèi)部防雷具有良好的效果，通常設(shè)置在建筑內(nèi)部的配供電場(chǎng)所。進(jìn)戶(hù)前應(yīng)用TN-C系統(tǒng)，進(jìn)戶(hù)處設(shè)置重復(fù)接地，進(jìn)戶(hù)后采用TN-S系統(tǒng)。一般而言，在電氣設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)用TN系統(tǒng)時(shí)，等電位聯(lián)結(jié)是十分必要的，對(duì)消除自建筑外沿PEN線(xiàn)或PE線(xiàn)竄入的危險(xiǎn)故障電壓和外界電磁場(chǎng)、雷電波引起的干擾具有十分重要的意義，見(jiàn)圖1。

圖1　TN-C-S系統(tǒng)防雷配置

2.3屏蔽接地分析

在建筑電氣設(shè)計(jì)中，屏蔽接地是一種非常有效的防雷擊方式，其主要原理是：建筑接地是電流能夠順利地流回地下，良好接地，且能快速有效泄放雷電能，以避免發(fā)生地的電位反擊，一般建筑的接地裝置是設(shè)有人工接地體及自然接地體兩種方式，一般情況考慮經(jīng)濟(jì)因素，盡量采用自然接地體，也就是建筑物基礎(chǔ)的內(nèi)部鋼筋，將基礎(chǔ)鋼筋網(wǎng)作為接地體時(shí)，需要注意鋼筋網(wǎng)室外的地下距地面大于50cm。除此之外，電子插件的底板及相應(yīng)的框架導(dǎo)軌、插件底線(xiàn)和系統(tǒng)接地的母線(xiàn)也需要連接牢固，并且要與整個(gè)機(jī)架底板形成一個(gè)整體，組成完善的接地系統(tǒng)。同時(shí)在設(shè)計(jì)接地平面時(shí)，還需要考慮各類(lèi)接地引上干線(xiàn)預(yù)留工作，對(duì)電氣設(shè)備多且比較復(fù)雜的建筑，可在建筑四周的墻面設(shè)立接地的引線(xiàn)，為管道等金屬材料構(gòu)建提供接地的條件。注意接地電阻的確定應(yīng)根據(jù)設(shè)備或者供配電系統(tǒng)的特點(diǎn)來(lái)確定，例如，低壓系統(tǒng)接地電阻允許值見(jiàn)表1。

表1　低壓系統(tǒng)接地電阻允許值

3　結(jié)合實(shí)例對(duì)電氣設(shè)計(jì)中的供電系統(tǒng)及防雷接地進(jìn)行具體分析

3.1工程概況

某辦公樓工程，在電氣設(shè)計(jì)中，將供電系統(tǒng)以及防雷接地當(dāng)作一個(gè)重點(diǎn)來(lái)抓，其基本情況如下：總建筑面積為8428m2，建筑高度為18.1m，共四層，該場(chǎng)所人流量較大。下文主要對(duì)該辦公樓工程的供電系統(tǒng)以及防雷接地的設(shè)置進(jìn)行具體闡述。

3.2供電及接地防雷設(shè)置方案

在該工程中，消防系統(tǒng)不包括消防泵、消防電梯等設(shè)施，而應(yīng)急照明、疏散標(biāo)志等較多，因此，除了應(yīng)急照明以及消防疏散指示是二級(jí)負(fù)荷，其余皆為三級(jí)負(fù)荷。辦公樓的電源由上一級(jí)降壓站經(jīng)10kV架空線(xiàn)路及10kV電纜進(jìn)一層變配電室，變配電室內(nèi)設(shè)10kV干式變壓器1臺(tái)，把10kV電壓降至380/220V后，為該工程提供電量。二級(jí)負(fù)荷（應(yīng)急照明和消防疏散指示標(biāo)志）電量供應(yīng)采用EPS應(yīng)急電源。在該工程設(shè)計(jì)中，對(duì)低壓母線(xiàn)記性?xún)?yōu)化設(shè)計(jì)，以達(dá)到無(wú)功補(bǔ)償?shù)哪康?。無(wú)功補(bǔ)償容量達(dá)到120kVar，補(bǔ)償后，10kV側(cè)的功率因素為0.98，可充分滿(mǎn)足供電要求。補(bǔ)償后，系統(tǒng)的總視在功率可達(dá)到251kVA，變壓器選用干式變壓器，其規(guī)格為400kVA，10kV，負(fù)載率可達(dá)62.75%。該辦公樓工程共有4層，但面積較大，每層各設(shè)置兩個(gè)電間，電間內(nèi)各放置1臺(tái)動(dòng)力配電箱，承擔(dān)本層的照明以及動(dòng)力負(fù)荷供電。本工程的接線(xiàn)形式有如下幾點(diǎn)：配電網(wǎng)絡(luò)主要有三種接線(xiàn)形式，分別為放射式、樹(shù)干式和混合式，本工程結(jié)合實(shí)際特點(diǎn)，將樹(shù)干式以及放射式相結(jié)合，承擔(dān)該辦公樓的供電任務(wù)；動(dòng)力負(fù)荷主要采用放射式進(jìn)行供電；照明則采用混合式。

3.3防雷接地設(shè)計(jì)和設(shè)置要點(diǎn)

3.3.1外部防雷接地設(shè)置

在本工程的外部防雷接地設(shè)計(jì)和設(shè)置過(guò)程中，為滿(mǎn)足本工程的防雷要求，首先對(duì)該地的雷擊次數(shù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，約為0.15997次/a，故該建筑物屬于第三類(lèi)防雷體系。在外部防雷接地中，在屋檐及女兒墻上設(shè)置接閃器，該接閃器由φ10圓鋼避雷網(wǎng)構(gòu)成，屋面凸出物體皆可與避雷網(wǎng)有效連接。為達(dá)到較好的防雷效果，該避雷網(wǎng)應(yīng)嚴(yán)格控制其網(wǎng)格大小，具體應(yīng)不大于20m×20m或24m×16m。屋面避雷網(wǎng)與所有柱內(nèi)的主筋牢固焊接，利用柱內(nèi)鋼筋作為引下線(xiàn)，引下線(xiàn)在地下800mm外引線(xiàn)與接地扁鋼牢固焊接，其中2～3根引下線(xiàn)在地上500mm處引設(shè)斷接卡供檢測(cè)用。室內(nèi)接地帶利用基礎(chǔ)及地梁內(nèi)主筋，并與引下線(xiàn)牢固焊接，在底層引出地面供配電箱接地用。利用基礎(chǔ)內(nèi)鋼筋作為接地極。當(dāng)測(cè)試接地電阻不夠時(shí)，由扁鋼接地帶外引增裝角鋼接地極，角鋼接地極埋于地下800mm。辦公樓接地電阻值＜1Ω。

3.3.2內(nèi)部防雷接地設(shè)置

對(duì)該辦公樓工程而言，內(nèi)部防雷主要采用兩種方式，分別為浪涌保護(hù)以及等電位聯(lián)結(jié)，現(xiàn)作具體分析：①浪涌保護(hù)。浪涌保護(hù)器主要泄放浪涌電流、限制浪涌電壓，對(duì)保護(hù)辦公樓內(nèi)的電子設(shè)備具有重要作用。所謂浪涌，主要是指超出正常工作電壓的瞬間過(guò)電壓。浪涌保護(hù)是通過(guò)浪涌保護(hù)器，即SPD來(lái)起到作用的。根據(jù)分級(jí)保護(hù)、逐級(jí)泄流的原則，該辦公樓在電源的總進(jìn)線(xiàn)處安裝放電電流較大的一級(jí)浪涌保護(hù)器，每層配電箱及電梯配電箱內(nèi)設(shè)二級(jí)浪涌保護(hù)器。②等電位聯(lián)結(jié)。在辦公樓設(shè)計(jì)中，采用總等電位聯(lián)結(jié)的方式，電源進(jìn)線(xiàn)做重復(fù)接地。變配電室設(shè)一個(gè)總等電位MEB箱，聯(lián)結(jié)辦公樓內(nèi)的保護(hù)干線(xiàn)以及設(shè)備進(jìn)線(xiàn)總管?？偟入娢宦?lián)結(jié)線(xiàn)采用BV-1×25mm2線(xiàn)穿SC32管?？偟入娢宦?lián)結(jié)均采用等電位卡子，值得注意的是，金屬管道上嚴(yán)禁進(jìn)行焊接作業(yè)。各層動(dòng)力配電箱及休息室衛(wèi)生間內(nèi)安裝局部等電位LEB箱進(jìn)行局部等電位聯(lián)結(jié)，根據(jù)實(shí)際工程需要，也可在其它地方做局部等電位聯(lián)結(jié)，如計(jì)算機(jī)中心、電信、消防房間。等電位聯(lián)結(jié)主要是為了減少電位差，消除自建筑物外沿以及各種金屬管道導(dǎo)入的危險(xiǎn)故障電壓的危害，保證辦公樓內(nèi)的安全。

4　結(jié)束語(yǔ)

綜上分析，在建筑電氣設(shè)計(jì)中，供電系統(tǒng)以及防雷接地的設(shè)計(jì)工作室不可忽視的。在實(shí)際工程中，需要有規(guī)范化的設(shè)計(jì)方案。對(duì)于具體的防雷措施，應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)方案要求進(jìn)行防雷接地設(shè)置，以達(dá)到對(duì)建筑內(nèi)部及外部綜合防護(hù)的要求，并能滿(mǎn)足實(shí)際的用電需要。

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1673-0038（2015）08-0127-02

2015-2-6