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　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，并對建筑供電系統(tǒng)的特點(diǎn)、防雷接地的類型等把握清楚，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)建筑物面對雷擊問題時，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)致瞬時電壓瞬間增大，對建筑物內(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

對建筑外部而言，直擊雷對其傷害最大，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)及儲存類的鋼結(jié)構(gòu)廠房，金屬屋面是否可以作為接閃器是在分析金屬板下面有無易燃品或金屬板厚是否滿足規(guī)定要求才能決定。

2.2內(nèi)部防雷接地分析

對建筑內(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)的電力線或信號傳輸線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TN-C以及TNS。在該系統(tǒng)中，PEN線以A點(diǎn)為分界點(diǎn)，可分為中性線，即N線，與保護(hù)零線，即PE線。該系統(tǒng)對建筑內(nèi)部防雷具有良好的效果，通常設(shè)置在建筑內(nèi)部的配供電場所。進(jìn)戶前應(yīng)用TN-C系統(tǒng)，進(jìn)戶處設(shè)置重復(fù)接地，進(jìn)戶后采用TN-S系統(tǒng)。一般而言，在電氣設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)用TN系統(tǒng)時，等電位聯(lián)結(jié)是十分必要的，對消除自建筑外沿PEN線或PE線竄入的危險(xiǎn)故障電壓和外界電磁場、雷電波引起的干擾具有十分重要的意義，見圖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，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、插件底線和系統(tǒng)接地的母線也需要連接牢固，并且要與整個機(jī)架底板形成一個整體，組成完善的接地系統(tǒng)。同時在設(shè)計(jì)接地平面時，還需要考慮各類接地引上干線預(yù)留工作，對電氣設(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，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)來確定，例如，低壓系統(tǒng)接地電阻允許值見表1。

表1　低壓系統(tǒng)接地電阻允許值

3　結(jié)合實(shí)例對電氣設(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)作一個重點(diǎn)來抓，其基本情況如下：總建筑面積為8428m2，建筑高度為18.1m，共四層，該場所人流量較大。下文主要對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負(fù)荷，其余皆為三級負(fù)荷。辦公樓的電源由上一級降壓站經(jīng)10kV架空線路及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，把10kV電壓降至380/220V后，為該工程提供電量。二級負(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，對低壓母線記性優(yōu)化設(shè)計(jì)，以達(dá)到無功補(bǔ)償?shù)哪康?。無功補(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)置兩個電間，電間內(nèi)各放置1臺動力配電箱，承擔(dān)本層的照明以及動力負(fù)荷供電。本工程的接線形式有如下幾點(diǎn)：配電網(wǎng)絡(luò)主要有三種接線形式，分別為放射式、樹干式和混合式，本工程結(jié)合實(shí)際特點(diǎn)，將樹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)置過程中，為滿足本工程的防雷要求，首先對該地的雷擊次數(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，引下線在地下800mm外引線與接地扁鋼牢固焊接，其中2～3根引下線在地上500mm處引設(shè)斷接卡供檢測用。室內(nèi)接地帶利用基礎(chǔ)及地梁內(nèi)主筋，并與引下線牢固焊接，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)測試接地電阻不夠時，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電壓。浪涌保護(hù)是通過浪涌保護(hù)器，即SPD來起到作用的。根據(jù)分級保護(hù)、逐級泄流的原則，該辦公樓在電源的總進(jìn)線處安裝放電電流較大的一級浪涌保護(hù)器，每層配電箱及電梯配電箱內(nèi)設(shè)二級浪涌保護(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)線做重復(fù)接地。變配電室設(shè)一個總等電位MEB箱，聯(lián)結(jié)辦公樓內(nèi)的保護(hù)干線以及設(shè)備進(jìn)線總管?？偟入娢宦?lián)結(jié)線采用BV-1×25mm2線穿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

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)到對建筑內(nèi)部及外部綜合防護(hù)的要求，并能滿足實(shí)際的用電需要。

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1673-0038（2015）08-0127-02

2015-2-6