建筑低壓配電系統(tǒng)防雷設計要點分析

田德寶 牛 萍 樊 榮 羅 霞 謝大勇

（1.嘉興市氣象局，浙江 嘉興 314050；2.湖州市氣象局，浙江 湖州 313000）

各種電子設備和大規(guī)模集成電路被廣泛應用于現(xiàn)代建筑，由于其工作電壓低，過電壓耐受能力有限，雷擊產生的過電壓波沿輸電線路傳播往往會引起電子設備誤操作，造成電子設備損壞，甚至威脅人身安全。因此，低壓配電系統(tǒng)的防雷保護已成為現(xiàn)代建筑綜合防雷的重要組成部分。低壓配電系統(tǒng)的防雷設計是一個系統(tǒng)工程，其必須由具備相應防雷工程設計資質的單位予以實施。目前，由于社會防雷公司參差不齊，防雷設計出現(xiàn)不專業(yè)、不規(guī)范、不成系統(tǒng)等問題，存在諸多安全隱患。低壓配電系統(tǒng)的防雷設計，除嚴格執(zhí)行現(xiàn)行有效的國家和行業(yè)標準外，還應綜合考慮被保護設備的特點，切實做到安全可靠、技術先進、經濟合理的設計原則。

1 設計中存在的問題分析

通過對嘉興市本級2010－2011年度低壓配電系統(tǒng)防雷設計的技術評價統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，設計中存在的主要問題及其所占百分比見表1。

表1 2010－2011年度低壓配電系統(tǒng) 防雷設計技術評價統(tǒng)計表

1）依據(jù)引用不規(guī)范

針對不同的保護對象，設計依據(jù)的引用應與之相匹配，但是在實際操作中，仍有部分設計人員沿用與設計內容不相關或已廢止的規(guī)范性文件。

2）考慮因素不周全

有設計者僅僅從建筑物自身出發(fā)，對建筑物所在地的周邊環(huán)境、地理地貌、地質情況、氣候和災害性天氣、雷電活動規(guī)律以及被保護設備的特點等不加考慮，甚至有設計者僅根據(jù)建筑物內配電箱（柜）的布置直接判定雷電防護等級及SPD 的配置。

3）因子取值不嚴謹

現(xiàn)場勘測不到位，資料的收集不夠完整，出現(xiàn)諸如建筑尺寸與設計藍圖不一致、入戶服務設施長度取值偏離實際、土壤電阻率取值無來源、相關參數(shù)取值不符合實際等問題，以上任何一項都會導致雷電防護等級的劃分嚴重失真。

4）SPD 配置不科學

SPD 的選型不合理，級別配置達不到防護要求，甚至有防雷公司為了追求更高的經濟效益，出現(xiàn)了有箱（柜）必裝的境地，從未考慮分級保護中的能量配合等問題，嚴重違背了防雷設計經濟合理之原則，也影響了這個防雷系統(tǒng)的可靠性。

5）設計圖紙不齊全

設計方案中無設計、施工圖紙，或者圖紙不齊全、標注不清晰，部分圖紙中所反映的內容與現(xiàn)實相違背，甚至出現(xiàn)電氣系統(tǒng)圖和干線圖相矛盾，導致SPD 設置有誤，施工圖紙中標注的SPD 型號與所選SPD 不一致等問題，以上給評價工作和后期施工都帶來了很大的負面影響。

6）服務保障不到位

體系的防雷工程不單單是從設計到施工的過程，而且還得包括工程質量管理、系統(tǒng)運行與維護等措施，部分設計人員往往忽略或回避上述內容，將防雷設計簡單視為一次性事件，無法保障防雷系統(tǒng)持續(xù)可靠運行。

2 設計思路與實現(xiàn)方法

1）目的要明確

首先要明確擬保護對象的空間和范圍，了解其結構和功能，全面掌握安裝在該建筑物內電氣設備的重要性及抗擾能力，按照需要保護的程度確定防雷設計。

2）思路要清晰

為確保防雷設計思路清晰，設計方案的編制可參考以下步驟進行。

（1）項目概述

簡要闡述雷電災害機制及其防護措施，分析工程進行雷電防護建設的必要性。

（2）設計依據(jù)

應以現(xiàn)行有效的國家標準和行業(yè)標準為依據(jù)，也可采用ΙEC 標準，在設計方案中對所采取的技術措施及施工工藝等，都應符合相應規(guī)范要求，不要刻意引用與設計內容不相干的規(guī)范性文件。

（3）現(xiàn)場勘測

除了考察工程所在地的周邊環(huán)境、地理地貌、地質情況、氣候和災害性天氣特點以及雷電活動規(guī)律等因素外，還應掌握建筑布置情況，列表說明各建筑物的結構尺寸、層數(shù)、建筑面積等信息，描述建設工程現(xiàn)有防直擊雷和等電位連接等措施，詳細說明工程低壓配電系統(tǒng)及弱電系統(tǒng)情況，列表說明各建筑單體入戶服務設施敷設方式及線纜長度，詳述土壤電阻率的測試環(huán)境及測試方法并提供測試結果，分析各電氣設備的耐壓能力等。

（4）具體防雷設計

①雷電防護等級劃分

根據(jù)《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術規(guī)范》GB50343-2012 之規(guī)定，建筑物電子信息系統(tǒng)的雷電防護等級可按以下三種方法確定：一是按防雷裝置的攔截效率確定雷電防護等級；二是按電子信息系統(tǒng)的重要性、使用性質和價值確定雷電防護等級；三是按風險管理要求進行雷擊風險評估。對于重要的建筑物電子信息系統(tǒng)，宜分別采用第一和第二兩種方法進行評估，按其中較高防護等級確定，對于重點工程或用戶提出要求時，可按第三種方法確定雷電防護措施。

②SPD 選型與配置

設計中使用的SPD，必須是經過具備檢測資質機構檢驗合格的產品，且有備案。SPD 的選型與配置應根據(jù)雷電防護等級的劃分結果以及被保護設備的特點予以實施。

在低壓配電系統(tǒng)中，從電力變壓器低壓側開始至設備機房用電設備的整個配電線路上，各級設備的絕緣強度及耐沖擊電壓強度是逐級降低的，正確選擇各類配電線路設備處安裝什么類別、什么規(guī)格、什么性能的電源SPD，并充分考慮其能量配合問題，才能取得良好的防護效果。建筑物內220/380V 配電系統(tǒng)中設備絕緣耐沖擊電壓額定值如表2所示。

按防雷裝置的攔截效率或按電子信息系統(tǒng)的重要性、使用性質和價值來確定雷電防護等級時，用于電源線路的SPD 沖擊電流和標稱放電電流參數(shù)推薦值如表3所示。

表2 建筑物內220/380V 配電系統(tǒng)中設備絕緣耐沖擊電壓額定值

表3 電源線路SPD 沖擊電流和標稱放電電流參數(shù)推薦值

確定了雷電防護等級、SPD 的設置級數(shù)、SPD性能參數(shù)之后，還應綜合考慮SPD 的有效保護水平、連接導線材料規(guī)格及長度、多級SPD 間能量配合等因素。同時，還應出具SPD 配置表，內容應包含防護級別、對應的配電箱（柜）名稱及編號、配電箱（柜）用途、SPD 的安裝數(shù)量等詳細信息。

（5）防雷工程預算

工程預算應包含材料費（主材和輔料）、施工費、工程管理費、設計費及稅金等。費率比例應符合相關規(guī)定。

（6）服務保障措施

包含項目設計、施工及投入運行等各環(huán)節(jié)的保障性措施及服務承諾，如項目質量管理、系統(tǒng)運行維護、技術咨詢與培訓機制等內容。

（7）相關圖紙、資料

設計方案最后應附相關的圖紙、資料，并確保材料完整、內容真實、易于識別。內容包括建筑總平面圖、強電總平面圖、弱電總平面圖、配電干線圖、配電系統(tǒng)圖、SPD 電路原理圖、SPD 安裝位置示意圖、SPD 安裝施工圖（備注SPD 連接線材料規(guī)格及長度、SPD 前端過電流保護裝置及其他施工要求）等，另外提供防雷工程項目組人員名單。

3）數(shù)據(jù)要真實

防雷工程設計所需的各項數(shù)據(jù)及因子必須經現(xiàn)場勘測或查閱相關資料所得，甚至部分數(shù)據(jù)應由相關權威部門提供，不能隨意捏造、調整，更不能以一幢建筑的數(shù)據(jù)類同其他建筑，隨意夸大風險因子。

4）計算要詳實

在確定雷電防護等級的計算過程中，需提供詳細的計算過程，計算所需的各項數(shù)據(jù)及參數(shù)因子必須與項目勘測結果相一致，相關數(shù)據(jù)的處理必須符合規(guī)定要求，尤其是多幢建筑，應分別計算，不能以一幢為例類同所有。

5）結果要理想

低壓配電系統(tǒng)的防雷設計，是一項將安全性和經濟性綜合優(yōu)化的系統(tǒng)工程，尤其是SPD 的配置，要充分利用每一套SPD 的保護范圍，在確保設備安全的情況下，合理優(yōu)化SPD 的安裝數(shù)量。同時，設計方案要滿足各方要求，確保防雷工程順利實施、防雷系統(tǒng)可靠運行。

3 結論

建筑低壓配電系統(tǒng)的防雷設計宜根據(jù)擬保護對象所處環(huán)境進行雷擊風險評估，確定雷電防護等級，并結合雷電防護分區(qū)和需保護設備的特點，選擇匹配的SPD 進行防護。設計要做到目的要明確、思路要清晰、數(shù)據(jù)要真實、計算要詳實、結果要理想等要求，切實達到安全可靠、技術先進、經濟合理的設計原則，確保被保護設備的防雷安全。

[1] 中國機械工業(yè)聯(lián)合會.建筑物防雷設計規(guī)范 GB 50057-2010[S].北京:中國計劃出版社,2011.

[2] 四川省住房和城鄉(xiāng)建設廳.建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術規(guī)范GB 50343-2012[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2012.

[3] 國家能源局.電子設備防雷技術導則DL/381-2010[S].北京:中國電力出版社,2010.

[4] 梅衛(wèi)群，江燕如.建筑防雷工程與設計[M].2版.北京:氣象出版社,2004:419-438.

[5] 楊仲江.防雷工程檢測審核與驗收[M].北京:氣象出版社,2005:196-201.

[6] 盧衛(wèi)星，程傳軍，周岳建.淺談低壓電源線路電涌保護器的選型與設置[J].浙江氣象,2011,32(4):43-46.