生態環境園電氣設計與防雷保護分析

邱世堅

（廣東省建筑設計研究院有限公司，廣東 廣州 510010）

0 引言

生態環境園屬于環境友好型環衛綜合基地，其肩負破碎分選、衛生填埋、焚燒發電、生物處理、綜合利用等功能，在降低二次污染控制成本、最大限度環境保護效果等方面能夠發揮重要作用。為保證生態環境園最大限度發揮其功能，電氣設計與防雷保護設計必須科學開展。

1 工程概況

以惠陽區欖子垅環境園規劃建設項目作為研究對象，該項目設置有污泥干化廢水處理系統、臭氣處理系統、100t/d的污泥干化機（3臺）、低濃度廢水處理系統、糞便預處理系統、廚余預處理系統、餐飲預處理系統、冷卻系統、除臭系統、厭氧系統、照明系統、消防控制室。項目一期城市污泥處理量達300t/d，存在最少8100h的年運行時間，表1為案例項目的負荷計算表，表1中的1~11分別代表污泥干化系統、低濃度廢水處理系統、糞便預處理系統、廚余預處理系統、餐飲預處理系統、除臭系統、冷卻系統、厭氧系統、二級負荷、照明系統、消防控制室，結合表1進行計算，最終選擇4000kVA容量的變壓器，其負載率為0.81。

表1 負荷計算

2 電氣設計

2.1 變配電系統

在10/0.4kV變、配電系統的設計過程中，基于24h運行的工藝處理設備，包括鼓風機、水泵等二級負荷設備，以及其他三級負荷，可通過計算確定存在3277kW的一期總設備裝機容量，同時存在2588kW的工作容量，工藝設備二級負荷、消防動力二級負荷分別為152kW、16kW。工程選擇一路10KV電源供電，采用單母線不分段方式運行設計的高壓供電10kV系統，以KYN28-12為中置柜，低壓供電系統采用GCL柜，運行方式為單母線不分段。在變壓器饋線柜設置高溫、零序、過流、速斷報警，以及超高溫跳閘保護。基于專用計量裝置開展高壓集中計量，用于參考的測量表設置于低壓側。通過低壓集中自動補償進行功率因數補償，功率因數自動補償裝置設置于變配電所低壓側，需存在0.9以上的補償后功率因數，氣體放電燈、熒光燈需自帶補償電容器或電子鎮流器；配電系統設計通過高壓電纜將10kV電源經室外管網引入高壓室，應急電源采用蓄電池，用于管理用房的應急疏散照明、變配電房的備用照明，放射式配電用于重要負荷和單臺容量較大的負荷，低壓配電室單回路供電用于其他三級負荷，一般設備采用樹干式和放射式混合配電方式。

2.2 照明系統

基于《建筑照明設計標準（GB 50034—2013）》確定照度標準，采用節能型光源或三基色T5直管光源熒光燈，需保證存在不小于70LM/W的光通量，并加裝節能型電感鎮流器或電子鎮流器，選擇快速點燃光源作為應急照明光源。結合不同場所設置緊湊式節能吸頂燈、高效熒光燈、節能燈，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、保護罩、開敞式時，燈具效率應分別控制為45%、50%、55%。在應急照明設計中，需保證消防控制室、高壓配電室、變壓器室、低壓配電室、中控室等場所設置有照度不低于正常照度的備用照明，且存在5s內的切換時間及180min以上的最少持續時間，自備電源應急燈（LED）需同時按照建筑內疏散照明的地面最低水平照度設置。

2.3 線路敷設

380/220V低壓配電回路采用最低500V額定電壓的絕緣導線、最低1000V額定電壓的電力電纜，阻燃等級為A級，銅芯阻燃塑料電纜、絕緣導線用于一般照明、動力回路，耐火型銅芯交聯電纜用于消防線路。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內的支承點水平距離，加密設置轉彎處，且存在3m內的垂直段支承距離，接地最少為2處。導線在線槽內敷設和穿管的，除專用接線盒內外，導線在管、槽板內不應有接頭，明敷金屬線管時需存在不小于其3倍外徑的彎曲半徑，暗敷時應不小于10倍。應保證金屬線槽可靠接地，不得作為接續導體用于其他設備接地。

2.4 一般電器安裝

控制臺、落地式配電箱安裝于室內時，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。配電箱設置于車間內的，選擇壁裝安裝設計，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，需要嵌入墻內，底板與配電箱底板距離應控制為1.5m，結合設計圖編號，對用電設備、控制設備、配電設備進行標注。安裝剩余電流保護器時，斷開保護回路的所有帶電導體，保護接地導線（PE線）不應穿過剩余電流保護器的磁回路，應確保回路正常運行時的自然泄漏電流不止引起剩余電流保護器誤動作，上下級之間有選擇性，由最近的上一級保護器切斷電源。

2.5 其他設計

除上述設計外，案例工程還需要做好污泥干化系統、低濃度處理系統、二級負荷設備等配電系統設計，如圖1為污泥干化系統配電系統設計示意圖。

圖1 污泥干化系統配電系統設計

3 防雷保護設計

3.1 防雷保護

基于《建筑物防雷設計規范（GB 50057）》及《爆炸危險環境電力裝置設計規范（GB 50058）》，廠區油脂罐、雙模儲氣柜按第二類防雷建筑物進行設計，其他建（構）筑物按第三類防雷建筑物進行設計。在屋面裝設鍍鋅圓鋼接閃帶作防直擊雷保護，第二類防雷建筑物具體網格設計為不大于8m×12m、10m×10m，第三類防雷建筑物網格設計為不大于16m×24m、20m×20m，引下線選擇結構柱子主筋，接地體選擇結構基礎內鋼筋網。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。

露天鋼質封閉罐（油脂罐、發酵罐、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。雙模儲氣柜須樹獨立接閃桿進行防雷保護，獨立接閃桿的接地裝置與其他接地裝置應分開設置，與被保護建筑物及其有聯系的管道、電纜等金屬物之間的地上部分和地下部分的距離均應符合安全距離要求，在雙模儲氣柜旁設置靜電接地球以消除人體靜電。為避免雷電波侵入，電纜進出線的鋼管、電纜金屬外皮需要在進出端連接電氣設備接地，在電源引入的總配電箱應裝設Ⅰ級試驗的電涌保護器。

3.2 接地系統

利用建（構）筑物的基礎鋼筋網作接地裝置，各單體基礎鋼筋網采用鍍鋅扁鋼相連接，連接點不少于兩處。廠區采用共用接地裝置，要求接地電阻不大于1Ω，實測不滿足要求時，增設人工接地極。對于防雷接地系統，用電設備接地保護線、外殼需要等電位連接裝置外的可導電物體，規避危險電位，保證設備和人身安全。對于進出建筑物的電力、通信電纜金屬套管、金屬外護層及金屬管道，連接電氣接地、防雷系統，具體采用導線BV-25mm2，也可以使用鍍鋅扁鋼。有沐浴間的衛生間內外露結構鋼筋與可導電金屬件，需要等電位連接電氣接地保護系統。

4 結論

綜上所述，生態環境園電氣設計與防雷保護需關注多方面因素影響。在此基礎上，本文涉及的變配電系統、照明系統、線路敷設、一般電器安裝、防雷保護、接地系統等內容，提供可行性較高的設計路徑。為更好開展電氣設計與防雷保護，電氣設備及導體的優選、短路電流計算及微機繼電保護的優化同樣需要得到重視。