市政工程電氣設計中的防雷接地問題分析

劉津杰

（中鐵第五勘察設計院集團有限公司，北京 102600）

1 電氣設計防雷接地相關概述

在市政工程建設過程中，電氣設計是重要的內(nèi)容，不但要求必須具備較高的安全性，同時必須保證維護的便利性，為電力設備的運行提供有效支撐。在電氣設計中，尤其是安全設計模塊，防雷接地是較為核心的部分，是防止雷電對電氣設備、系統(tǒng)造成安全問題，以及火災事故防范的重要措施。此外，有效的防雷接地設計評估工作對防止造成設備損傷，避免電氣施工危險也有著較為重要的作用[1-2]。所以防雷接地工作必須引起電氣設計單位的高度重視。在市政工程電氣設計過程中必須嚴格遵循電氣設計規(guī)范要求，落實好防雷接地施工，確保防雷接地設備的安全。雷擊防控是防雷接地的主要目的，在安裝相關裝置過程中，必須嚴格按照相關電氣電力設備安裝流程，進行防雷接地裝置的規(guī)范安裝，科學、合理地安裝好防雷接地必要的避雷裝置、設備，如避雷針、避雷器等，達到降低雷擊，有效防損等目的，為市政工程建設運行的順利、順暢提供保障[3]。

2 做好防雷接地工作的重要性

在市政工程建設過程中電氣系統(tǒng)是重要的組成部分，對社會經(jīng)濟發(fā)展也有著至關重要的作用。城市經(jīng)濟發(fā)展離不開安全的電氣設計保障，而防雷接地工作對于保障城市電力系統(tǒng)運行安全極為重要。在電力系統(tǒng)運行過程中，雷電是影響其安全性的重要因素，雷擊導致的電力安全事故也較為常見。在市政工程中電氣設計防雷等級與城市等級、市政技術有著較為密切的聯(lián)系，嚴格按照市政安全等級進行防雷設計對于保護市政設備免受雷電破壞有著重要的現(xiàn)實作用。

在電氣系統(tǒng)運行過程中，部分設備出現(xiàn)漏電、短路等現(xiàn)象較為常見，極易引起火災、觸電等安全問題，進行有效的接地設計則能夠很好地避免這些問題的發(fā)生，更好地保障人們生命、財產(chǎn)安全。在市政工程建設與運行過程中，由于受到諸多因素的影響，難免會產(chǎn)生安全隱患，特別是在供配電系統(tǒng)、電氣設備方面，有效的防雷接地設計可預防設備漏電，確保城市用電安全、供配電平穩(wěn)。

3 市政工程電氣設計防雷接地存在的主要問題分析

3.1 設計要求不明確

在市政電氣設計防雷接地工作中，缺乏明確的設計要求是較為嚴重的問題，極易引發(fā)一系列不良反應。由于防雷接地設計的主要原理是把雷擊產(chǎn)生的瞬時巨大電流借助接地系統(tǒng)輸送到地面，以免電氣設備、系統(tǒng)、基礎設施等遭到破壞。但是在進行防雷接地設計中，對質(zhì)量的把控有著較為嚴格的要求，要確保有效控制各個設計環(huán)節(jié)，特別是在雷電高發(fā)區(qū)域，必須適當提高防雷接地設計等級。但是，設計人員極易忽視城市實際情況，主要是依靠歷史數(shù)據(jù)與自身經(jīng)驗進行防雷接地設計，難以保障防雷接地的質(zhì)量和應用效果。

3.2 線路安全設計不合理

防雷接地線路設計問題也是影響電氣設計及電氣系統(tǒng)運行的重要問題。在雷電高發(fā)時節(jié)，若是雷擊產(chǎn)生的巨大電流未能以較快的速度導入地面，極易產(chǎn)生火花弧，在空氣催化作用下而產(chǎn)生明火，引發(fā)嚴重的安全事故。而在設計過程中，設計與維修防護人員在進行防雷接地設計與防護過程中安全意識不強，忽視線路設計的檢查與線路運行維護合理性，嚴重降低雷電電流感應的靈敏度，會引發(fā)嚴重的安全事故。

3.3 照明系統(tǒng)設計不完善

在市政工程電氣設計中，照明系統(tǒng)設計是較為重要的內(nèi)容，并且照明系統(tǒng)防雷接地設計在較大程度上影響城市照明設備使用壽命以及人們的舒適體驗。目前，TN-S是市政照明接地的主要應用模式，能夠在很大程度上保障照明系統(tǒng)安全。然而，TN-S模式防雷接地設計不完善，一旦發(fā)生雷擊，極易導致市政照明系統(tǒng)癱瘓，主要是由于TN-S模式下的防雷節(jié)電設計未能實現(xiàn)良好的等電位連接，直接暴露在外界環(huán)境中，極易受到外界環(huán)境影響而發(fā)生安全問題。

3.4 10 kV配變電設計問題

電力系統(tǒng)對于城市運行至關重要，而且城市用電需求量較大，所以配變電防雷接地設計對于城市運行發(fā)展的影響是巨大的。目前，一些較為發(fā)達的城市在配變電設計方面有效構(gòu)建了DMS/SCADA系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對變電站運行情況的自動監(jiān)測，供配電工作效率大幅提升。即便如此，系統(tǒng)整體運行的自動化水平仍然較低，普通城市的配變電設計更為嚴重，緊急預警與管理機制的缺失，使得10 kV配網(wǎng)自動化系統(tǒng)在防雷接地方面存在著較大漏洞與隱患，不利于配電系統(tǒng)的高效、安全運行。

4 優(yōu)化市政工程電氣設計防雷接地相關對策

4.1 防雷接地設計系統(tǒng)化

在市政工程電氣設計中，防雷接地設計需結(jié)合實際需要，明確設計方向，實現(xiàn)系統(tǒng)化與制度化，確保防雷接地設計的可行性。防雷接地設計，需結(jié)合城市、環(huán)境等差異性進行設計。例如，在水廠中的防雷接地設計中考慮到諸多設備運行環(huán)境較為復雜，不確定因素的影響較大，對此進行防雷接地設計時可將導線和鋼筋相連實現(xiàn)電位相等，靈敏性較高的儀器設備也需進行充分的接地處理。又如在橋梁公路的防雷接地設計主要是采用把墻上金屬與橋墩元件進行焊接的方式，實現(xiàn)對雷電電流的有效導入。

4.2 優(yōu)化TN系統(tǒng)

TN系統(tǒng)是防雷接地設計中故障頻發(fā)位置，因此優(yōu)化TN系統(tǒng)極為必要。安排專業(yè)人員對裝置系統(tǒng)的靈敏度進行定期檢測，對低壓斷路器數(shù)值進行檢測，并對裝置靈敏度加以分析，實現(xiàn)對系統(tǒng)實際運行的全面掌握。在完成檢測之后，還需進行必要的裝置靈敏度驗算，分析檢測結(jié)果的準確性。在進行設備檢測時需要確保裝置安全、穩(wěn)定地運行，對此，可通過在裝置中安裝低壓斷路器來保障設備安全，雷擊發(fā)生時雷擊斷路器在5 s內(nèi)斷開，采用脫扣器對接地性能進行輔助，以免雷擊破壞設備。

4.3 優(yōu)化電纜接地設置

對建筑內(nèi)電纜線路進行防雷接地設計也是極為重要的，在對建筑原有接地設計進行全面檢查的基礎上進行合理的優(yōu)化、改良，制定出有效的設計優(yōu)化方案，通過對建筑線路回路狀況分析，以設計圖紙與預留電纜鋪設設計為依據(jù)，進行電纜接地設計，確保各個用戶用電安全。在進行電纜接地設計之前，需要對其內(nèi)部變壓器位置、系統(tǒng)電荷電量等參數(shù)進行確定，為電纜后續(xù)使用安全提供保障，更好地發(fā)揮其作用。此外，還必須做好建筑消防配備設計與相關措施，為建筑安全提供有效保障。

4.4 優(yōu)化10 kV防雷接地設計

在對10 kV防雷接地設計過程中，可采用低電阻防雷接地故障信號設計方式，實現(xiàn)對雷擊故障點的有效反饋。其原理是當雷電與電阻、分布電容、中性點等位置進行直接接觸發(fā)生故障時，會產(chǎn)生一定的故障電流，通過對電流傳播的監(jiān)控明確故障位置，有效提高故障維修效率。在對10 kV變配系統(tǒng)進行安裝設計過程中，需高度重視接地體設計，確保接地體與配電所具備3 m以上的安全距離，若是接地體的長度大于2.5 m則兩根接地體間距需確保5 m左右，采用閉合環(huán)路的方式進行接地網(wǎng)設計，通過增加外引式接地體的方式確保接地電阻符合防雷接地設計要求。

5 結(jié)語

近年來，城市化建設水平越來越高，也使得市政工程建設備受關注。在市政工程建設過程中，電氣工程是較為重要的基礎組成，對于城市的運行有著極為重要的作用。在市政工程中，電氣系統(tǒng)和電力系統(tǒng)緊密相連，電力系統(tǒng)中的防雷接地工作顯得非常重要，是保證電力系統(tǒng)運行安全、穩(wěn)定的重要保障。因此，在市政工程電氣設計過程中，必須重視和加強對電氣防雷接地工作的質(zhì)量控制，確保市政電力系統(tǒng)高度安全，為人們高質(zhì)量生活提供有效保障。