建筑低壓配電系統(tǒng)防雷設(shè)計研究

李國琴

（信息產(chǎn)業(yè)電子第十一設(shè)計研究院科技工程股份有限公司，北京 100040）

建筑低壓配電系統(tǒng)防雷設(shè)計研究

李國琴

（信息產(chǎn)業(yè)電子第十一設(shè)計研究院科技工程股份有限公司，北京 100040）

低壓配電系統(tǒng)是建筑項(xiàng)目電氣工程的重要組成部分，其不僅包含大規(guī)模集成電路，而且還有大量的電子設(shè)備，對于人們的日常生活有著直接影響。然而低壓配電系統(tǒng)往往無法有效地防止雷擊，一旦遭受雷擊，低壓配電設(shè)備易發(fā)生誤操作。文章介紹了建筑低壓配電系統(tǒng)防雷現(xiàn)狀，分析了建筑低壓配電系統(tǒng)防雷設(shè)計和相關(guān)注意事項(xiàng)。

建筑工程；低壓配電系統(tǒng)；防雷設(shè)計；電氣工程；電子設(shè)備

近年來，我國建筑行業(yè)快速發(fā)展，低壓配電系統(tǒng)建設(shè)越來越復(fù)雜，這對于防雷設(shè)計提出了更高的要求。建筑低壓配電系統(tǒng)運(yùn)行過程中，雷電沿著通信線路或者供電線路沖擊低壓配電設(shè)備，很容易導(dǎo)致低壓配電系統(tǒng)損壞，所以為了保障低壓配電系統(tǒng)的安全性，應(yīng)仔細(xì)分析當(dāng)前低壓配電系統(tǒng)設(shè)計存在的問題，結(jié)合不同建筑項(xiàng)目的實(shí)際情況，科學(xué)、合理地進(jìn)行防雷設(shè)計，建立有效的防雷系統(tǒng)，不斷提高低壓配電系統(tǒng)防雷設(shè)計水平。

1 建筑低壓配電系統(tǒng)防雷現(xiàn)狀

1.1 防雷設(shè)計不達(dá)標(biāo)

低壓配電系統(tǒng)防雷設(shè)計必須滿足相關(guān)技術(shù)規(guī)范，在具體防雷設(shè)計中要根據(jù)不同設(shè)計對象的特點(diǎn)和實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)計。但是在實(shí)際的防雷設(shè)計中，相關(guān)設(shè)計人員沒有仔細(xì)研究設(shè)計要求，對于建筑工程低壓配電系統(tǒng)的情況也不了解，參考的規(guī)范性文件過于久遠(yuǎn)，已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代化建筑項(xiàng)目的防雷要求，直接影響了低壓配電系統(tǒng)的防雷效果。

建筑項(xiàng)目低壓配電系統(tǒng)防雷設(shè)計具有較強(qiáng)的專業(yè)性和復(fù)雜性，對于設(shè)計人員專業(yè)技術(shù)水平要求很高。然而有些設(shè)計人員設(shè)計的防雷系統(tǒng)圖紙內(nèi)容缺失，沒有明確標(biāo)注關(guān)鍵內(nèi)容，標(biāo)注不清晰，甚至有些防雷設(shè)計圖紙和建筑項(xiàng)目的實(shí)際情況存在矛盾沖突，造成低壓配電系統(tǒng)防雷設(shè)計時出現(xiàn)各種問題，如錯誤配置SPD，由于所選SPD與施工設(shè)計圖紙中的SPD型號不一致，不僅影響了防雷系統(tǒng)正常的使用性能，而且給建筑低壓配電系統(tǒng)埋下安全隱患。

1.3 考慮因素不全面

建筑低壓配電系統(tǒng)防雷設(shè)計時，有些設(shè)計人員只考慮建筑項(xiàng)目的實(shí)際情況，卻沒有考慮當(dāng)?shù)氐睦纂娀顒右?guī)律、災(zāi)害性天氣、地質(zhì)情況、地理地貌以及周圍環(huán)境，使得防雷系統(tǒng)設(shè)計效果較差。有的設(shè)計人員對于SPD配置和雷電防護(hù)等級判定過于隨意，導(dǎo)致防雷系統(tǒng)無法發(fā)揮有效作用。

1.4 因子取值不當(dāng)

在設(shè)計防雷系統(tǒng)時，相關(guān)設(shè)計人員由于對于現(xiàn)場資料收集不全面、實(shí)際勘測和勘察不到位，造成防雷系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)取值不合理，對于當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)環(huán)境不了解，土壤電阻率取值不當(dāng)，甚至入戶設(shè)施長度不符合具體建筑項(xiàng)目情況，防雷設(shè)計圖紙和實(shí)際低壓配電系統(tǒng)情況不一致，這些都影響了雷電防護(hù)等級的正確劃分。

1.5 SPD配置不合理

雷電防護(hù)等級較低、SPD選型不符合實(shí)際情況，有些設(shè)計單位為了保障低壓配電系統(tǒng)的安全性，獲取更多的經(jīng)濟(jì)效益，對低壓配電系統(tǒng)，有柜必裝，卻沒有考慮到防雷保護(hù)分級，這直接影響了低壓配電系統(tǒng)防雷設(shè)計的合理性和科學(xué)性，使得防雷系統(tǒng)無法可靠、穩(wěn)定的使用。

2 建筑低壓配電系統(tǒng)防雷設(shè)計

2.1 一級防雷器

例如：在使用“排比句”時要使用“分號”；在使用“動詞”前面要使用“地”；“副詞”前面要使用“得”，錯別字和病句都是扣分點(diǎn)。使用成語、歇后語和名言等內(nèi)容時，要使用熟悉的內(nèi)容，不要為了突出自己的知識淵博而弄巧成拙。在寫作時，注意寫作的字?jǐn)?shù)要求，寫夠要求的字?jǐn)?shù)，更不要暴露出姓名、地名等真實(shí)信息。

結(jié)合低壓配電系統(tǒng)防雷相關(guān)技術(shù)規(guī)范，進(jìn)入建筑物之前防雷系統(tǒng)外接金屬線路應(yīng)穿過金屬管槽埋入地中超15m，將低壓避雷器設(shè)置在防雷線路進(jìn)入端，總電源防雷器加裝在低壓配電系統(tǒng)電源進(jìn)入端，雷擊高電壓經(jīng)過外部線路引入大地泄放，保障低壓配電設(shè)備的安全性。三相電源防雷器進(jìn)線通流容量大于60kA，能夠有效限制雷擊過電壓，在總配電室進(jìn)線端位置并聯(lián)設(shè)置防雷器，做傳導(dǎo)雷、直擊雷擊保護(hù)。對于第一級電源，選擇合適的防雷模塊或者電源防雷箱，并聯(lián)進(jìn)行安裝，最大的通流容量為120kA，不需要限制低壓配電系統(tǒng)設(shè)備功率，高強(qiáng)度感應(yīng)雷和直擊雷通過線路傳輸實(shí)現(xiàn)泄放保護(hù)。

2.2 二級防雷器

雖然防雷器設(shè)置在總電源進(jìn)線端，但是防雷效果依然堪憂，特別是大流量的雷電電流通過低壓配電系統(tǒng)線路時，大部分雷電電流能夠通過第一級防雷器泄放到大地中，但是雷電殘壓依然很高，嚴(yán)重威脅著低壓配電設(shè)備的安全性，所以通過對第一級電源安裝設(shè)置防雷器，可有效降低雷擊破壞事故發(fā)生率，但無法保障所有低壓配電設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。如果建筑物和配電室總電源之間采用三相電源線路，很容易引起雷電波和感應(yīng)雷電流的二次入侵，因此還應(yīng)加裝二級防雷器。二級防雷器能夠有效限制大幅度過電壓，對于雷電多發(fā)地區(qū)的建筑項(xiàng)目，由于通流容量較大，對于電源線路的感應(yīng)雷電流和雷電殘壓經(jīng)過二級防雷器再次泄放。對于低壓配電系統(tǒng)的單相線路，可以選擇40kA通流容量的D220B7B防雷器；對于三相線路，選擇40kA通流容量的D380B7B防雷器，并聯(lián)安裝二級防雷器。

2.3 三級防雷器

當(dāng)前，現(xiàn)代化低壓配電系統(tǒng)中很多電子設(shè)備都采用非常精密的元件和集成電路，僅僅幾十伏的擊穿電壓就會造成這些電子設(shè)備損壞，如果不設(shè)計三級防雷系統(tǒng)，雷電電流通過一級防雷器、二級防雷器，剩下的雷電電壓還有上千伏，嚴(yán)重沖擊著后接設(shè)備，造成低壓配電設(shè)備損壞。三級防雷設(shè)計，對于低壓配電系統(tǒng)三相線路，并聯(lián)設(shè)置20kA通流容量的D380B7A電源防雷器。對于單相配電設(shè)備，在設(shè)備前端串聯(lián)20kA通流容量的電源防雷器，有效防范高壓靜電和操作過電壓，雖然這種串聯(lián)式防雷器具有良好的防雷效果，但是這種防雷設(shè)計往往會限制后接設(shè)備功率。

2.4 末級電源防雷設(shè)計

通過設(shè)計以上三級防雷系統(tǒng)，對于建筑低壓配電系統(tǒng)中某些弱電設(shè)備，為了有效控制雷擊殘壓沖擊配電設(shè)備，在低壓配電設(shè)備插座上加裝10kA通流容量、D220CK型號的防雷插座。

2.5 防漏電保護(hù)

通過在低壓配電系統(tǒng)中設(shè)置漏電保護(hù)器，能夠有效降低人身觸電事故發(fā)生率，為了保障低壓配電設(shè)備的安全性，必須做好防漏電保護(hù)，減少故障電流，優(yōu)化漏電保護(hù)器安裝，實(shí)現(xiàn)良好的防雷效果。

2.6 防雷電浪涌保護(hù)

為了實(shí)現(xiàn)良好的防雷效果，低壓配電系統(tǒng)可以采用分級保護(hù)方式，結(jié)合浪涌特點(diǎn)，在低壓配電系統(tǒng)入口位置進(jìn)行瞬態(tài)過電壓保護(hù)，吸收浪涌能量，對瞬態(tài)過電壓實(shí)現(xiàn)分階段抑制。在總電源配電柜或者總電房中安裝泄放SPD，為了有效抵抗高雷電能量沖擊，所以應(yīng)選擇開關(guān)型SPD或者限壓型SPD；在建筑物樓層分電源配電柜位置，安裝限壓型SPD，使泄放SPD和限壓SPD有效結(jié)合起來，滿足低壓配電系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行要求，有效限制高壓雷電脈沖，保障低壓配電設(shè)備的安全性。另外，建筑項(xiàng)目信息機(jī)房配電箱位置安裝復(fù)合型SPD，有效限制雷電流，并且在關(guān)鍵的低壓配電設(shè)備位置設(shè)置精細(xì)SPD，特別注意保護(hù)低壓配電設(shè)備前端和UPS電源前端。

2.7 均衡電位保護(hù)

由于電位差嚴(yán)重威脅低壓配電設(shè)備的安全性，因此應(yīng)做好均衡電位保護(hù)，為了保持建筑低壓配電系統(tǒng)的電位均衡，消除雷電沖擊隱患，可通過等待內(nèi)聯(lián)結(jié)對低壓配電故障接地保護(hù)，降低電氣火災(zāi)發(fā)生率，保障建筑住戶的人身安全。在進(jìn)線配電箱周圍總接地母排匯入相關(guān)線路，實(shí)現(xiàn)總等電位聯(lián)結(jié)，在條件允許的情況下，匯接過程中，將建筑物金屬結(jié)構(gòu)、接地干線、公用設(shè)施管道、配電箱端子或者保護(hù)母線等相互連接。

2.8 運(yùn)行維護(hù)

安裝好避雷器以后，工作人員要仔細(xì)檢查所有接線，根據(jù)防雷設(shè)計要求做好運(yùn)行測試，檢查設(shè)備和系統(tǒng)，一旦發(fā)現(xiàn)異常情況，應(yīng)及時進(jìn)行檢修處理。結(jié)合不同地區(qū)的天氣變化情況，特別雷雨季節(jié)應(yīng)仔細(xì)檢查接地系統(tǒng)，做好系統(tǒng)維護(hù)，檢查接地體周圍是否發(fā)生異常，接地引下線是否存在銹蝕情況，連接位置的接觸是否緊固。條件允許的情況下，可以將地面挖開，檢查地下的接地體是否發(fā)生銹蝕，及時處理維護(hù)。同時，每年定期測量一次接地網(wǎng)接地電阻，尤其是雷雨季節(jié)之前，要提前檢測避雷器是否正常運(yùn)行，確保其發(fā)揮良好的防雷效果，加強(qiáng)雷雨季節(jié)對于防雷系統(tǒng)的巡視檢查，及時處理異常問題。

3 建筑低壓配電系統(tǒng)防雷設(shè)計注意事項(xiàng)

低壓配電系統(tǒng)接地和防雷設(shè)計應(yīng)注意以下內(nèi)容：其一，對于建筑物中的電子信息機(jī)房，所有進(jìn)出電源線路應(yīng)盡量避免使用架空線路；其二，對于TN交流配電系統(tǒng)，為了保障電子信息設(shè)備供電安全，優(yōu)化TN-S系統(tǒng)接地設(shè)計；其三，根據(jù)相關(guān)技術(shù)規(guī)范，合理控制防雷系統(tǒng)取值，確保配電設(shè)備的耐沖擊過電壓滿足要求；其四，在第一防護(hù)區(qū)與直擊雷防護(hù)區(qū)或者直擊雷非防護(hù)區(qū)的交界位置，安裝設(shè)置浪涌保護(hù)器，選擇限壓型保護(hù)器，還要經(jīng)過分類試驗(yàn)，不同分區(qū)交界位置都要加裝限壓型浪涌保護(hù)器，根據(jù)直流電源的運(yùn)行特點(diǎn)和工作電壓要求，設(shè)置合適的浪涌保護(hù)器；其五，平直連接浪涌保護(hù)器導(dǎo)線，導(dǎo)線長度應(yīng)控制在0.5m，限壓型浪涌保護(hù)器之間、限壓型與電壓開關(guān)型的浪涌保護(hù)器之間，所有導(dǎo)線長度不能超過10m，將退耦裝置加裝在浪涌保護(hù)器之間，如果浪涌保護(hù)器在實(shí)際應(yīng)用中能夠自動配合能量，可以不用限制浪涌保護(hù)器線路長度；其六，結(jié)合低壓配電設(shè)備的雷電防護(hù)分級和抗擾度，安裝合適數(shù)量的浪涌保護(hù)器；其七，浪涌保護(hù)器的電流參數(shù)值必須滿足電源線路防雷設(shè)計要求。

4 結(jié)語

根據(jù)建筑項(xiàng)目低壓配電系統(tǒng)的運(yùn)行要求和當(dāng)?shù)乩纂姎夂蜃兓?，?yōu)化防雷設(shè)計，科學(xué)鑒別雷電等級，合理設(shè)置防雷設(shè)備，明確防雷設(shè)計目標(biāo)，確保防雷設(shè)計的科學(xué)性，發(fā)揮良好的防雷效果，提高低壓配電系統(tǒng)的安全性、可靠性和穩(wěn)定性。

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（責(zé)任編輯：黃銀芳）

TU895

1009-2374（2017）12-0007-02

10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.12.004

李國琴（1978-），女，河北行唐人，供職于信息產(chǎn)業(yè)電子第十一設(shè)計研究院科技工程股份有限公司北京分公司，研究方向：建筑電氣設(shè)計。

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