試論凈水廠內建筑電氣防雷接地系統設計及要點

摘 ?要：近年來，城市經濟發展速度不斷加快，凈水廠內建筑電氣設備越來越多，雷擊事件發生的頻率也有所增多，使得凈水廠面臨非常大的經濟損失。電氣設備在雷電環境中的風險性比較高，遭遇雷電災害不僅會導致國家財產損失，嚴重的還可能會造成人員傷亡，所以，為了降低電氣雷擊災害發生率，就要做好防雷接地系統的設計工作。本論文著重于研究凈水廠內建筑電氣防雷接地系統設計及要點。

關鍵詞：凈水廠;建筑;電氣;防雷接地系統;設計;要點

引言：

凈水廠內使用的建筑電氣設備在運行的過程中很容易受到雷擊的影響，不僅會導致設備的損壞，還會造成人員傷亡，影響凈水廠的穩定運行。為了避免雷電環境中建筑電氣設備受到影響，就需要做好防雷接地系統的設計工作，確保設備功能更好地發揮出來[1]。

一、工程概況

銅陵市橫港取水口及其配套供水設施遷移工程分兩期實施，近期建設規模為30萬噸/日常規處理、污泥處理生產線，遠期擴建配套30萬噸/日深度處理生產線。本工程電氣設計為水廠一期工程構建全新的、完備的變配電系統，主要涉及避雷與接地安全等內容，并針對水廠遠期發展提出供電規劃設想。

二、電氣防雷接地系統的設計

（一）預算雷擊的次數

凈水廠的建筑物屬于一般性工業建筑物，根據預算雷擊次數計算獲得了如下的結果。（表1：預算雷擊的次數）

所有建（構）筑物預計雷擊次數每天不超過0.25次。其中10千伏變電所及二級泵房屬于重要供水設施，因此按二類防雷設計;加藥間、門衛、垃圾房預計雷擊次數每天不超過0.05次;垃圾房考慮不作防直擊雷設計。門衛中含有安防室所以考慮按三類防雷設計、加藥間為主要生產構筑物所以考慮按三類防雷設計;其余建（構）筑物均按三類防雷設計[2]。沉淀池為池體構筑物內部水體不屬于保護范圍，僅四周池體作為保護對象，防雷等級按三類標準考慮。

（二）建筑物電子信息系統雷電防護等級

凈水廠在安裝防雷裝置的時候，需要根據攔截效率將雷電防護等級確定下來。具體見表2。（表2：建筑物防雷裝置的攔截效率）

門衛、加藥間、辦公樓等等的防雷裝置所需要達到的攔截效率要超過0.9，在設計中需要達到雷電防護C級，所安裝的奇遇單體防雷裝置需要達到的攔截效率介于0.9至0.98之間，在設計的時候需要達到雷電防護B級。

（三）建筑物防雷設計

1.防直擊雷設計

沉淀池為池體構筑物，內部水體不屬于保護范圍，僅四周池體作為保護對象，防雷等級按三類標準考慮。利用池體上欄桿及吸泥機行車軌道作為接閃器，利用池壁內直徑超過φ16以上的主筋通長焊接，要求每個位置安裝兩根，以此作為引下線，其上端連接到欄桿和吸泥機行車的軌道上面，其下端則需要連接到基礎內的主鋼筋，經過焊接處理，可以起到接地體的作用。要求引下線之間的距離要小于等于25米。

2.防側擊雷設計

防雷建筑物無高于45米的建（構）筑物，第三類防雷建筑物無高于60米的建（構）筑物，故不考慮防側擊雷設計。

（四）接地裝置設計

接地電阻不可以超過4歐姆，如果是重復接地電阻，則不可以超過10歐姆。建筑物優先利用建筑物下部鋼砼結構作自然接地體，此外35千伏變電所及6千伏變電所均另設人工接地體作接地裝置[3]。

建（構）筑物接地體優先利用結構基礎內下層的兩根直徑不小于φ12，如果是4根，直徑不小于φ10，以主鋼筋作為基礎自然接地體，兼作接地體的鋼筋連接應用焊接技術，構成了接地網。接地電阻如果不符合要求，則需要在室外環境中采用人工接地的方式，連接的時候使用焊接技術銅包將鋼接地線連接起來。室外接地極和接地線埋深1米，接地極應用焊接技術連接到接地線，焊接上采用搭接的方法，長度要超過100毫米，焊接所在位置都需要涂瀝青，可以起到很好的防腐作用[4]。

（五）雷擊電磁脈沖防護設計

所有構筑物室內做等電位連接，建筑物室內設接地干線，接地干線離地0.25米沿墻安裝（在配電間和主要設備間明敷，生活間和金屬管道較少的房間暗敷，沿地坪敷設時暗敷，過門穿PVC管暗敷），水平固定點之間的距離要達到1.5米，在轉彎部分的水平固定點之間的距離要達到0.5米，接地裝置的安裝詳見國標。各構筑物內設備槽鋼底座、設備外殼、電纜支架等等，與接地干線的焊接要保持最短的距離，路之間的焊接要形成導電系統，當然也可以采用連接的方式實現，可以用于等電位聯結，還需要在配電間將等電位連接盒設置好，確保電源進線PE線應就近與等電位盒可靠連接[5]。

一些外來導電物連接到建筑物當中，都需要在入戶的位置（比如LPZ0區的界面位置以及LPZ1區的界面而位置）連接到室內的等電位接地干線上，以此作為電位連接。為控制好線路侵入的雷擊電磁脈沖過電壓，在每段35千伏及6千伏的母線上安裝交流無間隙金屬氧化鋅避雷器[6]。在低壓和弱電系統分級設置SPD，保護人員和設備安全。其中戶外線路進入構筑物處，也就是說，當LPZ0A或者LPZ0B連接到LPZ1區的時候，需要將I級試驗電涌保護器設置在室內總配電箱所在位置或者設置在總配電柜所在位置，電涌保護器所發揮的作用是保證電壓保護水平達到2.5千伏，或者超過這個數值。沖擊電流值要達到12.5千安或者超過這個數值。在區域界面處超過LPZ1的位置，在設置試驗電涌保護器的時候，需要按照II級水平設置或者III級水平設置，確保電壓保護水平符合額定值，使得各類設備具有良好的絕緣耐沖擊性，符合電壓額定值。如果是II級試驗電涌保護裝置，要求其放電電流要超過5千安，如果是III級試驗電涌保護裝置，要求其放電電流要超過3千安。對于電子信息設備所在位置的弱電機房要予以保護，同樣需要保護的還有消防控制室、安保控制室等分配電箱處電壓保護水平值小于或等于1.5千伏。

（六）雷電防護區屏蔽

水廠控制中心設置在LPZ2區內，并與雷電防護區屏蔽體由一定的安全距離。埋入建筑物內的電力線路采用鎧裝，無屏蔽層的信號電纜采用鋼管埋地，鎧裝層和金屬管就近與等電位連接板可靠連接。屏蔽電纜中設置有屏蔽層，其兩端需要連接到防雷區域范圍的交界處，才能很好地起到防雷的作用[7]。

三、電氣防雷接地系統設計要點

（一）做好評直擊雷保護設計

凈水廠的35千伏變電所和二級泵房、及含丙類危險場的加藥間等構筑物在設置防雷措施的時候需要按照二類防雷建筑進行，如果是在屋頂設置避雷帶，則需要采用接閃器，對于直擊雷可以起到預防的作用。對于屋頂的避雷帶可以發揮熱鍍鋅扁鋼的作用，要求這些材料的構成中，規格上要局限于10×10米以內，或者12×8米以內，才能形成有效的避雷網格。

（二）接地的設計

35千伏變電所采用人工接地體作為接地裝置，其他結構均采用建筑物下鋼筋混凝土結構作為自然接地體。應用組合接地的方法進行防雷接地，也可以用于工作接地以及實施保護接地，接地電阻要控制在1歐姆以內，不能超過這個范圍。變電所底層可以采用接地網均壓帶設置的方式，對于接觸電壓以及跨步電壓都要有效控制[8]。

相鄰開關柜之間的網絡電纜通過柜側預留孔敷設，信號防雷及過電壓保護裝置設置在離柜電纜橋架前。網絡電纜進入預處理器通信模塊前，應設置信號防雷和過電壓保護裝置。弱電監測系統與接地系統采用“一點接地”方式連接。

結束語：

通過上面的研究可以明確，凈水廠內建筑電氣設備在運行的過程中，如果遇到雷電環境，風險系數是比較高的。為了降低雷電導致的災害事故發生率，就需要做好防雷接地設計工作，將科學有效的預防措施制定出來，做到雷電事故科學預防，規范操作，為電氣設備創造安全的環境。

參考文獻：

[1] 李寧娟. 關于建筑電氣防雷接地設計要點解析[J]. 建材與裝飾， 2018（04）：69-70.

[2] 王友根. 建筑電氣安裝中防雷接地施工技術的探析[J]. 四川水泥， 2019（04）：282-282.

[3] 李躍龍， 李躍虎. 建筑電氣工程中智能型防雷接地系統設計與研究[J]. 自動化與儀器儀表， 2019（03）：25-26.

[4] 周愛明. 建筑電氣安裝中防雷接地施工技術的應用研究[J]. 中小企業管理與科技（上旬刊）， 2019（05）：78-79.

[5] 劉卓然. 試論建筑電氣安裝中防雷接地施工技術的應用與質量管理策略[J]. 低碳世界， 2019， 9（09）：96-97.

[6] 潘鵬. 建筑物年預計雷擊次數計算中的常錯點分析[J]. 住宅與房地產， 2019（15）：279-279.

[7] 潘崇杰. 輸電線路防雷接地設計的問題與改進方法探討[J]. 農村電氣化， 2019（06）：29-31.

[8] 秦培林， 呂澤紅. 防雷接地參數對雷電波傳輸過程的影響[J]. 實驗室研究與探索， 2018（06）：14-15.

作者簡介：

項潔敏（1982.7.26）;性別：男;籍貫：浙江寧波;民族：漢;學歷：大學本科;職稱：工程師;職務：設計師;研究方向：供配電。