淺論電氣設(shè)計中的供電系統(tǒng)及防雷接地

摘 要：供電系統(tǒng)及防雷接地是建筑物電氣設(shè)計內(nèi)容的重要組成部分，供電系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計不僅能提高供電系統(tǒng)的安全運行，還能提高電能的利用率，節(jié)省電力資源。而防雷接地可有效避免建筑物遭受雷電的破壞，為人們的生命安全保駕護航。文章結(jié)合某辦公樓對電氣設(shè)計中的供電系統(tǒng)及防雷接地進(jìn)行了淺析，供同類建筑電氣設(shè)計參考。

關(guān)鍵詞：電氣設(shè)計；供電系統(tǒng)；防雷接地

1 設(shè)計范圍

本文筆者以某辦公樓為例，對電氣設(shè)計中的供電系統(tǒng)及防雷接地的設(shè)計內(nèi)容、要求進(jìn)行了介紹，其中辦公樓總面積為8523平方米，建筑高度為18.2米，辦公室較多，用電量大，人員密集。

2 供電系統(tǒng)

2.1 供電方案的確定。電氣設(shè)計的質(zhì)量將關(guān)系辦公樓供電系統(tǒng)的有效性運行，電氣設(shè)計前應(yīng)選擇適合辦公樓需求的供電方案。辦公樓供電必須要在滿足供電可靠性的基礎(chǔ)上保證電源質(zhì)量，盡可能地減少電能損耗，提高電能的利用率。該辦公樓基于樓層較低，未設(shè)消防電梯和消防水泵，設(shè)有應(yīng)急照明和消防疏散指示標(biāo)志，供電為二級負(fù)荷，其余供電為三級負(fù)荷。

2.2 負(fù)荷計算。負(fù)荷計算的主要目的是檢驗辦公樓用電設(shè)備工作時的實際負(fù)荷是否和設(shè)備的額定負(fù)荷相一致，即辦公樓所安裝設(shè)備的總負(fù)荷。如果設(shè)計時按照額定容量進(jìn)行辦公樓電力系統(tǒng)的設(shè)計，可能會導(dǎo)致電力系統(tǒng)設(shè)計完成投入使用后，額定容量高于辦公樓用電設(shè)備的實際負(fù)荷，造成電能浪費及增加電力系統(tǒng)安裝投入成本。因此在電力系統(tǒng)設(shè)計時必須要進(jìn)行負(fù)荷計算。計算出辦公樓全部用電設(shè)備的實際負(fù)荷，即用電設(shè)備全部工作時的負(fù)荷，進(jìn)而根據(jù)負(fù)荷選擇供配電系統(tǒng)中所需的導(dǎo)線規(guī)格，開關(guān)數(shù)量、變壓器型號等。此外負(fù)荷計算還可以將電能損耗、電能需要量及選用何種無功補償容量的方式計算及確定，為辦公樓電氣的節(jié)能型設(shè)計提供參考依據(jù)。

本辦公樓的負(fù)荷計算方法選用需要系數(shù)法；

計算電流：； 用電設(shè)備組負(fù)荷計算： ；

配電干線負(fù)荷計算：

根據(jù)上述公式可將用電設(shè)備組負(fù)荷、配電干線負(fù)荷計算出。此外利用上述公式也可將辦公樓電氣設(shè)計中的低壓母線的無功補償容量計算出。

2.3 低壓配電網(wǎng)絡(luò)。低壓配電網(wǎng)絡(luò)指的是經(jīng)終端降壓變電所的低壓側(cè)到用戶低壓設(shè)備的電力線路。低壓設(shè)備電壓為220V或380V。（1）配電系統(tǒng)的配置。應(yīng)根據(jù)建筑物的樓層數(shù)設(shè)計配電系統(tǒng)，對于中高層建筑應(yīng)分層設(shè)置配電箱，每個房間設(shè)置一個獨立開關(guān)。單相用電設(shè)備在滿足三相負(fù)荷平衡的條件下合理配置。本辦公樓層數(shù)為四層，每層房間空間較大，為了滿足各個房間照明及動力負(fù)荷供電需求，在每個房間都設(shè)置一臺動力配電箱。（2）用電質(zhì)量要求。在設(shè)計中為了滿足用戶用電質(zhì)量的需求，需按照電能質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行設(shè)計，即電壓和頻率。現(xiàn)實中電壓質(zhì)量不僅和電源有密切聯(lián)系，同時和照明、動力線路設(shè)計的合理性也有著極大的關(guān)聯(lián)。線路設(shè)計過程中，需要注意的是線路的電壓損失，即線損。通常來講，低壓的供電半徑應(yīng)控制在250m以內(nèi)；照明系統(tǒng)中每一單相分支回路電流不能高于16A；照明工具數(shù)不能超過25個；每一個插座回路中插座數(shù)量控制在10個以內(nèi)。電能質(zhì)量頻率指標(biāo)為工頻50Hz。（3）接線形式。配電網(wǎng)路的連接形式主要有三種：樹干式、放射式和混合式。針對辦公樓配電網(wǎng)路可選用樹干式和放射式相結(jié)合的連接方式。其中，動力負(fù)荷采用放射式連接供電，照明系統(tǒng)采用混合連接供電。

3 防雷接地

防雷地接是為了避免建筑物在雷電的作用下遭受破壞，通過地接的方式將雷電流引入地下。在辦公樓防雷地接設(shè)計前，需對辦公樓所在區(qū)域年均雷電天數(shù)內(nèi)所發(fā)生的雷擊次數(shù)確定辦公樓的防雷級別。然后依據(jù)《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計。辦公樓的防雷地接主要分為兩類，即外部防雷和內(nèi)部防雷。

3.1 外部防雷系統(tǒng)。外部防雷系統(tǒng)主要由接閃器、引下線、接地帶及接地極構(gòu)成。外部防雷設(shè)計前應(yīng)對建筑物的土建設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行研究，根據(jù)建筑物的墻體材料、建筑物所在區(qū)域建筑物高度及建筑結(jié)構(gòu)形式選擇合適的接閃器、接地帶及接地極。其中，不同的建筑結(jié)構(gòu)類型所選用的外部防雷系統(tǒng)不同。針對辦公樓的建筑結(jié)構(gòu)，應(yīng)首先計算出辦公樓每年預(yù)計雷擊次數(shù)及防雷級別。本防雷系統(tǒng)選用Φ12熱鍍鋅圓鋼避雷網(wǎng)作為接閃器暗敷在屋檐或女兒墻，并將突出屋面的物體和避雷網(wǎng)有效連接；辦公樓避雷網(wǎng)規(guī)格為不大于20×20；避雷網(wǎng)應(yīng)同建筑物鋼筋混凝土內(nèi)的主筋連接，并焊接牢固，作為引下線。將建筑物基礎(chǔ)和地梁主筋作為接地帶，引下線焊接牢固，并在底層引出地面同供配電箱連接接地使用。接地極是建筑物基礎(chǔ)內(nèi)鋼筋。

3.2 內(nèi)部防雷系統(tǒng)。內(nèi)部防雷系統(tǒng)的主要功能是為了避免透入到建筑物內(nèi)的雷電流所產(chǎn)生的電磁效應(yīng)、接觸電壓、跨步電壓等雷害。通常在辦公樓的內(nèi)部防雷系統(tǒng)設(shè)計時，可采用浪涌保護和等電位連接的方式進(jìn)行設(shè)計。（1）浪涌保護。浪涌指的是超出用電設(shè)備正常運行所需的電壓，產(chǎn)生瞬間的過電壓，瞬間過電壓高達(dá)幾十萬伏特甚至是千萬伏特，對建筑物內(nèi)的電氣設(shè)備造成極大的損害，甚至?xí)龤щ姎庠O(shè)備，釀成火災(zāi)。為了避免建筑物內(nèi)的電氣設(shè)備遭受雷電所產(chǎn)生的浪涌破壞，固應(yīng)進(jìn)行浪涌保護設(shè)計。浪涌保護設(shè)計一般是安裝浪涌保護器保護電氣設(shè)備。浪涌保護器主要功能是泄放浪涌電流，將浪涌電壓控制在一定范圍內(nèi)。針對辦公樓室內(nèi)電氣設(shè)備浪涌保護設(shè)計，可采取分級保護、逐級泄流的設(shè)計方案。其中，在電源的總進(jìn)線處裝置泄電流較大的浪涌保護器，其它供電部位安裝泄電流相對較小的浪涌保護器。（2）等電位聯(lián)結(jié)。等電位聯(lián)接是為了減少或者避免建筑物防雷空間內(nèi)的金屬部件同各電氣系統(tǒng)產(chǎn)生電位差。等電位聯(lián)接是利用外包絕緣材料的導(dǎo)體將建筑物防雷空間內(nèi)的電氣裝置、通信裝置、金屬物體等有機聯(lián)接在一起。其中，等電位聯(lián)接主要分為兩大類，即總等電位聯(lián)接和局部等電位聯(lián)接。總等電位聯(lián)接指的是建筑物整體的等電位聯(lián)接，可有效地降低建筑物內(nèi)間接接觸電擊的接觸電壓及各類金屬物體間產(chǎn)生的電位差。避免因電位差過大造成電壓失穩(wěn)，損害建筑物內(nèi)的各類電氣裝置。針對辦公樓等電位聯(lián)接設(shè)計，可采用總等電位聯(lián)接的方式進(jìn)行聯(lián)接。電源各類進(jìn)線重復(fù)接地。變配電室設(shè)置總等電位箱，聯(lián)接建筑物內(nèi)的保護干線及設(shè)備進(jìn)線等?？偟入娢宦?lián)接線采用熱鍍鋅扁鋼。總等電位聯(lián)結(jié)過程中禁止在金屬管道上進(jìn)行焊接固定，應(yīng)采用專用的固定卡環(huán)。建筑物內(nèi)其它裝置的等電位聯(lián)接可采用局部等電位聯(lián)接等方式，如辦公室休息室、會客廳、衛(wèi)生間、計算機中心等。

4 結(jié)語

總之，辦公樓電氣設(shè)計中的供電系統(tǒng)及防雷接地設(shè)計的目的是為了確保辦公樓內(nèi)電氣設(shè)備的安全可靠運行，使人們在一個安全系數(shù)高的辦公環(huán)境下工作。減少供電系統(tǒng)配置防雷接地系統(tǒng)安裝不合理造成不必要的經(jīng)濟損失及人員傷亡。

參考文獻(xiàn)

[1] 民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范.GJG16-2008.

[2] 建筑物防雷設(shè)計規(guī)范.GB50057-2010.

作者簡介：張盼領(lǐng)（1982- ），男，陜西富平人，大學(xué)本科，自動化專業(yè)，研究方向：建筑電氣設(shè)計領(lǐng)域。