生態(tài)環(huán)境園電氣設(shè)計(jì)與防雷保護(hù)分析

邱世堅(jiān)

（廣東省建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，廣東 廣州 510010）

0 引言

生態(tài)環(huán)境園屬于環(huán)境友好型環(huán)衛(wèi)綜合基地，其肩負(fù)破碎分選、衛(wèi)生填埋、焚燒發(fā)電、生物處理、綜合利用等功能，在降低二次污染控制成本、最大限度環(huán)境保護(hù)效果等方面能夠發(fā)揮重要作用。為保證生態(tài)環(huán)境園最大限度發(fā)揮其功能，電氣設(shè)計(jì)與防雷保護(hù)設(shè)計(jì)必須科學(xué)開展。

1 工程概況

以惠陽(yáng)區(qū)欖子垅環(huán)境園規(guī)劃建設(shè)項(xiàng)目作為研究對(duì)象，該項(xiàng)目設(shè)置有污泥干化廢水處理系統(tǒng)、臭氣處理系統(tǒng)、100t/d的污泥干化機(jī)（3臺(tái)）、低濃度廢水處理系統(tǒng)、糞便預(yù)處理系統(tǒng)、廚余預(yù)處理系統(tǒng)、餐飲預(yù)處理系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、除臭系統(tǒng)、厭氧系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、消防控制室。項(xiàng)目一期城市污泥處理量達(dá)300t/d，存在最少8100h的年運(yùn)行時(shí)間，表1為案例項(xiàng)目的負(fù)荷計(jì)算表，表1中的1~11分別代表污泥干化系統(tǒng)、低濃度廢水處理系統(tǒng)、糞便預(yù)處理系統(tǒng)、廚余預(yù)處理系統(tǒng)、餐飲預(yù)處理系統(tǒng)、除臭系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、厭氧系統(tǒng)、二級(jí)負(fù)荷、照明系統(tǒng)、消防控制室，結(jié)合表1進(jìn)行計(jì)算，最終選擇4000kVA容量的變壓器，其負(fù)載率為0.81。

表1 負(fù)荷計(jì)算

2 電氣設(shè)計(jì)

2.1 變配電系統(tǒng)

在10/0.4kV變、配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，基于24h運(yùn)行的工藝處理設(shè)備，包括鼓風(fēng)機(jī)、水泵等二級(jí)負(fù)荷設(shè)備，以及其他三級(jí)負(fù)荷，可通過(guò)計(jì)算確定存在3277kW的一期總設(shè)備裝機(jī)容量，同時(shí)存在2588kW的工作容量，工藝設(shè)備二級(jí)負(fù)荷、消防動(dòng)力二級(jí)負(fù)荷分別為152kW、16kW。工程選擇一路10KV電源供電，采用單母線不分段方式運(yùn)行設(shè)計(jì)的高壓供電10kV系統(tǒng)，以KYN28-12為中置柜，低壓供電系統(tǒng)采用GCL柜，運(yùn)行方式為單母線不分段。在變壓器饋線柜設(shè)置高溫、零序、過(guò)流、速斷報(bào)警，以及超高溫跳閘保護(hù)?；趯Ｓ糜?jì)量裝置開展高壓集中計(jì)量，用于參考的測(cè)量表設(shè)置于低壓側(cè)。通過(guò)低壓集中自動(dòng)補(bǔ)償進(jìn)行功率因數(shù)補(bǔ)償，功率因數(shù)自動(dòng)補(bǔ)償裝置設(shè)置于變配電所低壓側(cè)，需存在0.9以上的補(bǔ)償后功率因數(shù)，氣體放電燈、熒光燈需自帶補(bǔ)償電容器或電子鎮(zhèn)流器；配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)通過(guò)高壓電纜將10kV電源經(jīng)室外管網(wǎng)引入高壓室，應(yīng)急電源采用蓄電池，用于管理用房的應(yīng)急疏散照明、變配電房的備用照明，放射式配電用于重要負(fù)荷和單臺(tái)容量較大的負(fù)荷，低壓配電室單回路供電用于其他三級(jí)負(fù)荷，一般設(shè)備采用樹干式和放射式混合配電方式。

2.2 照明系統(tǒng)

基于《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（GB 50034—2013）》確定照度標(biāo)準(zhǔn)，采用節(jié)能型光源或三基色T5直管光源熒光燈，需保證存在不小于70LM/W的光通量，并加裝節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器或電子鎮(zhèn)流器，選擇快速點(diǎn)燃光源作為應(yīng)急照明光源。結(jié)合不同場(chǎng)所設(shè)置緊湊式節(jié)能吸頂燈、高效熒光燈、節(jié)能燈，保證配光要求和眩光限制較好滿足。以緊湊型熒光燈筒燈燈具為例，出光口形式為格柵、保護(hù)罩、開敞式時(shí)，燈具效率應(yīng)分別控制為45%、50%、55%。在應(yīng)急照明設(shè)計(jì)中，需保證消防控制室、高壓配電室、變壓器室、低壓配電室、中控室等場(chǎng)所設(shè)置有照度不低于正常照度的備用照明，且存在5s內(nèi)的切換時(shí)間及180min以上的最少持續(xù)時(shí)間，自備電源應(yīng)急燈（LED）需同時(shí)按照建筑內(nèi)疏散照明的地面最低水平照度設(shè)置。

2.3 線路敷設(shè)

380/220V低壓配電回路采用最低500V額定電壓的絕緣導(dǎo)線、最低1000V額定電壓的電力電纜，阻燃等級(jí)為A級(jí)，銅芯阻燃塑料電纜、絕緣導(dǎo)線用于一般照明、動(dòng)力回路，耐火型銅芯交聯(lián)電纜用于消防線路。封閉母線、大型線槽、電纜橋架安裝需配備承載力足夠的托架、吊架、支架，并保證存在2m內(nèi)的支承點(diǎn)水平距離，加密設(shè)置轉(zhuǎn)彎處，且存在3m內(nèi)的垂直段支承距離，接地最少為2處。導(dǎo)線在線槽內(nèi)敷設(shè)和穿管的，除專用接線盒內(nèi)外，導(dǎo)線在管、槽板內(nèi)不應(yīng)有接頭，明敷金屬線管時(shí)需存在不小于其3倍外徑的彎曲半徑，暗敷時(shí)應(yīng)不小于10倍。應(yīng)保證金屬線槽可靠接地，不得作為接續(xù)導(dǎo)體用于其他設(shè)備接地。

2.4 一般電器安裝

控制臺(tái)、落地式配電箱安裝于室內(nèi)時(shí)，需保證存在高度最小為10cm的金屬底座或混凝土底座，在室外落地式安裝需保證存在高度最小為30cm的金屬底座或混凝土底座。配電箱設(shè)置于車間內(nèi)的，選擇壁裝安裝設(shè)計(jì)，需保證存在距地1.6m的箱體水平中線。配電箱在辦公室、客房、走廊、梯間安裝時(shí)，需要嵌入墻內(nèi)，底板與配電箱底板距離應(yīng)控制為1.5m，結(jié)合設(shè)計(jì)圖編號(hào)，對(duì)用電設(shè)備、控制設(shè)備、配電設(shè)備進(jìn)行標(biāo)注。安裝剩余電流保護(hù)器時(shí)，斷開保護(hù)回路的所有帶電導(dǎo)體，保護(hù)接地導(dǎo)線（PE線）不應(yīng)穿過(guò)剩余電流保護(hù)器的磁回路，應(yīng)確保回路正常運(yùn)行時(shí)的自然泄漏電流不止引起剩余電流保護(hù)器誤動(dòng)作，上下級(jí)之間有選擇性，由最近的上一級(jí)保護(hù)器切斷電源。

2.5 其他設(shè)計(jì)

除上述設(shè)計(jì)外，案例工程還需要做好污泥干化系統(tǒng)、低濃度處理系統(tǒng)、二級(jí)負(fù)荷設(shè)備等配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)，如圖1為污泥干化系統(tǒng)配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)示意圖。

圖1 污泥干化系統(tǒng)配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3 防雷保護(hù)設(shè)計(jì)

3.1 防雷保護(hù)

基于《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 50057）》及《爆炸危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 50058）》，廠區(qū)油脂罐、雙模儲(chǔ)氣柜按第二類防雷建筑物進(jìn)行設(shè)計(jì)，其他建（構(gòu)）筑物按第三類防雷建筑物進(jìn)行設(shè)計(jì)。在屋面裝設(shè)鍍鋅圓鋼接閃帶作防直擊雷保護(hù)，第二類防雷建筑物具體網(wǎng)格設(shè)計(jì)為不大于8m×12m、10m×10m，第三類防雷建筑物網(wǎng)格設(shè)計(jì)為不大于16m×24m、20m×20m，引下線選擇結(jié)構(gòu)柱子主筋，接地體選擇結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)內(nèi)鋼筋網(wǎng)。防雷引下線與接閃器連接采用卡接器或焊接方式，螺栓或焊接連接用于接地裝置與防雷引下線。

露天鋼質(zhì)封閉罐（油脂罐、發(fā)酵罐、出料暫存罐、水解罐等）的高度均小于60m、罐頂壁厚不小于4mm，直接接地。雙模儲(chǔ)氣柜須樹獨(dú)立接閃桿進(jìn)行防雷保護(hù)，獨(dú)立接閃桿的接地裝置與其他接地裝置應(yīng)分開設(shè)置，與被保護(hù)建筑物及其有聯(lián)系的管道、電纜等金屬物之間的地上部分和地下部分的距離均應(yīng)符合安全距離要求，在雙模儲(chǔ)氣柜旁設(shè)置靜電接地球以消除人體靜電。為避免雷電波侵入，電纜進(jìn)出線的鋼管、電纜金屬外皮需要在進(jìn)出端連接電氣設(shè)備接地，在電源引入的總配電箱應(yīng)裝設(shè)Ⅰ級(jí)試驗(yàn)的電涌保護(hù)器。

3.2 接地系統(tǒng)

利用建（構(gòu)）筑物的基礎(chǔ)鋼筋網(wǎng)作接地裝置，各單體基礎(chǔ)鋼筋網(wǎng)采用鍍鋅扁鋼相連接，連接點(diǎn)不少于兩處。廠區(qū)采用共用接地裝置，要求接地電阻不大于1Ω，實(shí)測(cè)不滿足要求時(shí)，增設(shè)人工接地極。對(duì)于防雷接地系統(tǒng)，用電設(shè)備接地保護(hù)線、外殼需要等電位連接裝置外的可導(dǎo)電物體，規(guī)避危險(xiǎn)電位，保證設(shè)備和人身安全。對(duì)于進(jìn)出建筑物的電力、通信電纜金屬套管、金屬外護(hù)層及金屬管道，連接電氣接地、防雷系統(tǒng)，具體采用導(dǎo)線BV-25mm2，也可以使用鍍鋅扁鋼。有沐浴間的衛(wèi)生間內(nèi)外露結(jié)構(gòu)鋼筋與可導(dǎo)電金屬件，需要等電位連接電氣接地保護(hù)系統(tǒng)。

4 結(jié)論

綜上所述，生態(tài)環(huán)境園電氣設(shè)計(jì)與防雷保護(hù)需關(guān)注多方面因素影響。在此基礎(chǔ)上，本文涉及的變配電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、線路敷設(shè)、一般電器安裝、防雷保護(hù)、接地系統(tǒng)等內(nèi)容，提供可行性較高的設(shè)計(jì)路徑。為更好開展電氣設(shè)計(jì)與防雷保護(hù)，電氣設(shè)備及導(dǎo)體的優(yōu)選、短路電流計(jì)算及微機(jī)繼電保護(hù)的優(yōu)化同樣需要得到重視。