電氣設計中的供電系統及防雷接地

劉民

（貴州省城鄉規劃設計研究院　貴州　貴陽　550001）

電氣設計中的供電系統及防雷接地

劉民

（貴州省城鄉規劃設計研究院貴州貴陽550001）

在電氣設計中，供電系統防雷接地設計一直是重點和難點，特別是目前人們對生活品質以及用電安全性的要求日益提高的情況下，要求在建筑電氣設計中，謹守設計原則，并對建筑供電系統的特點、防雷接地的類型等把握清楚，以提高設計的科學性和合理性，進而做好防雷接地設計工作。本文主要分析電氣設計中防雷接地的作用，并對供電系統以及防雷接地要點進行具體闡述。

電氣設計；供電系統；防雷接地

引言

在建筑電氣設計中，供電系統以及防雷接地直接關系著人們的正常生活，甚至是生命財產安全。建筑供電系統防雷接地主要包括兩個方面，分別為建筑內部防雷接地以及建筑外部防雷接地。在設計中，應結合實際工程特點，抓住主要環節，保證供電系統防雷接地的有效性、安全性。

1　防雷接地的作用

在建筑安全防護系統中，防雷接地是一種非常重要的接地系統。其主要作用為：當建筑物面對雷擊問題時，合理的防雷接地設置可將雷擊電流引入大地，以防止建筑物、建筑內的設備和人員等遭受損害。在雷擊的瞬間，其包含的電流很大，可達到幾十到幾百千安培，這導致瞬時電壓瞬間增大，對建筑物內部的電子設備具有嚴重威脅。因此，在建筑電氣設計中，防雷接地是十分必要且重要的，其重點應放在等電位、均壓以及多層屏蔽的防雷結構的設置上，以保證建筑物的安全。鑒于此，在建筑電氣設計中，應以防雷為重點和基礎，優化接地系統設計，切實做好防雷接地這一工作。

2　供電系統防雷接地設計要點

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應放在建筑物本身的安全防護上，其設計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，接閃網一般采用高質量熱鍍鋅圓鋼進行平直敷設工作。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，如生產及儲存類的鋼結構廠房，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定要求才能決定。

2.2內部防雷接地分析

對建筑內部而言，其主要受到雷擊電流以及由其所產生的電磁效應的危害，因此，其防雷接地的重點應放在這一方面，此外，還要預防其反擊、接觸電壓及跨步電壓等危害。通過設立避雷設備及浪涌保護器，可以有效防護。防雷器主要是將大電流通流回地，或將其竄入相應的電力線或信號傳輸線的瞬間將電壓限制在建筑設備或系統可以承受的相應范圍內，保護設備或系統不受到沖擊，來保護系統或電氣設備的安全性。例如：TN-C-S系統防雷配置，該配置主要由兩種系統組成，分別為TN-C以及TNS。在該系統中，PEN線以A點為分界點，可分為中性線，即N線，與保護零線，即PE線。該系統對建筑內部防雷具有良好的效果，通常設置在建筑內部的配供電場所。進戶前應用TN-C系統，進戶處設置重復接地，進戶后采用TN-S系統。一般而言，在電氣設計過程中，應用TN系統時，等電位聯結是十分必要的，對消除自建筑外沿PEN線或PE線竄入的危險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系統防雷配置

2.3屏蔽接地分析

在建筑電氣設計中，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，以避免發生地的電位反擊，一般建筑的接地裝置是設有人工接地體及自然接地體兩種方式，一般情況考慮經濟因素，盡量采用自然接地體，也就是建筑物基礎的內部鋼筋，將基礎鋼筋網作為接地體時，需要注意鋼筋網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的框架導軌、插件底線和系統接地的母線也需要連接牢固，并且要與整個機架底板形成一個整體，組成完善的接地系統。同時在設計接地平面時，還需要考慮各類接地引上干線預留工作，對電氣設備多且比較復雜的建筑，可在建筑四周的墻面設立接地的引線，為管道等金屬材料構建提供接地的條件。注意接地電阻的確定應根據設備或者供配電系統的特點來確定，例如，低壓系統接地電阻允許值見表1。

表1　低壓系統接地電阻允許值

3　結合實例對電氣設計中的供電系統及防雷接地進行具體分析

3.1工程概況

某辦公樓工程，在電氣設計中，將供電系統以及防雷接地當作一個重點來抓，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以及防雷接地的設置進行具體闡述。

3.2供電及接地防雷設置方案

在該工程中，消防系統不包括消防泵、消防電梯等設施，而應急照明、疏散標志等較多，因此，除了應急照明以及消防疏散指示是二級負荷，其余皆為三級負荷。辦公樓的電源由上一級降壓站經10kV架空線路及10kV電纜進一層變配電室，變配電室內設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。二級負荷（應急照明和消防疏散指示標志）電量供應采用EPS應急電源。在該工程設計中，對低壓母線記性優化設計，以達到無功補償的目的。無功補償容量達到120kVar，補償后，10kV側的功率因素為0.98，可充分滿足供電要求。補償后，系統的總視在功率可達到251kVA，變壓器選用干式變壓器，其規格為400kVA，10kV，負載率可達62.75%。該辦公樓工程共有4層，但面積較大，每層各設置兩個電間，電間內各放置1臺動力配電箱，承擔本層的照明以及動力負荷供電。本工程的接線形式有如下幾點：配電網絡主要有三種接線形式，分別為放射式、樹干式和混合式，本工程結合實際特點，將樹干式以及放射式相結合，承擔該辦公樓的供電任務；動力負荷主要采用放射式進行供電；照明則采用混合式。

3.3防雷接地設計和設置要點

3.3.1外部防雷接地設置

在本工程的外部防雷接地設計和設置過程中，為滿足本工程的防雷要求，首先對該地的雷擊次數進行了統計，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置接閃器，該接閃器由φ10圓鋼避雷網構成，屋面凸出物體皆可與避雷網有效連接。為達到較好的防雷效果，該避雷網應嚴格控制其網格大小，具體應不大于20m×20m或24m×16m。屋面避雷網與所有柱內的主筋牢固焊接，利用柱內鋼筋作為引下線，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處引設斷接卡供檢測用。室內接地帶利用基礎及地梁內主筋，并與引下線牢固焊接，在底層引出地面供配電箱接地用。利用基礎內鋼筋作為接地極。當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內部防雷接地設置

對該辦公樓工程而言，內部防雷主要采用兩種方式，分別為浪涌保護以及等電位聯結，現作具體分析：①浪涌保護。浪涌保護器主要泄放浪涌電流、限制浪涌電壓，對保護辦公樓內的電子設備具有重要作用。所謂浪涌，主要是指超出正常工作電壓的瞬間過電壓。浪涌保護是通過浪涌保護器，即SPD來起到作用的。根據分級保護、逐級泄流的原則，該辦公樓在電源的總進線處安裝放電電流較大的一級浪涌保護器，每層配電箱及電梯配電箱內設二級浪涌保護器。②等電位聯結。在辦公樓設計中，采用總等電位聯結的方式，電源進線做重復接地。變配電室設一個總等電位MEB箱，聯結辦公樓內的保護干線以及設備進線總管?？偟入娢宦摻Y線采用BV-1×25mm2線穿SC32管?？偟入娢宦摻Y均采用等電位卡子，值得注意的是，金屬管道上嚴禁進行焊接作業。各層動力配電箱及休息室衛生間內安裝局部等電位LEB箱進行局部等電位聯結，根據實際工程需要，也可在其它地方做局部等電位聯結，如計算機中心、電信、消防房間。等電位聯結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入的危險故障電壓的危害，保證辦公樓內的安全。

4　結束語

綜上分析，在建筑電氣設計中，供電系統以及防雷接地的設計工作室不可忽視的。在實際工程中，需要有規范化的設計方案。對于具體的防雷措施，應嚴格按照設計方案要求進行防雷接地設置，以達到對建筑內部及外部綜合防護的要求，并能滿足實際的用電需要。

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2015-2-6