电气设计中的供电系统及防雷接地.pdf

与 建 材装 饰2015 年 2 月 电气设计中的供电系统及防雷接地 刘 民 （贵州省城乡规划设计研究院贵州 贵阳550001） 摘要： 在电气设计中， 供电系统防雷接地设计一直是重点和难点， 特别是目前人们对生活品质以及用电安全性的要 求日益提高的情况下， 要求在建筑电气设计中， 谨守设计原则， 并对建筑供电系统的特点、 防雷接地的类型等把握清楚， 以 提高设计的科学性和合理性， 进而做好防雷接地设计工作。本文主要分析电气设计中防雷接地的作用， 并对供电系统以及 防雷接地要点进行具体阐述。 关键词： 电气设计； 供电系统； 防雷接地 中图分类号： TM863文献标识码： A 文章编号： 1673-0038 （2015） 08-0127-02 引 言 在建筑电气设计中， 供电系统以及防雷接地直接关系着人们 的正常生活， 甚至是生命财产安全。建筑供电系统防雷接地主要 包括两个方面，分别为建筑内部防雷接地以及建筑外部防雷接 地。在设计中， 应结合实际工程特点， 抓住主要环节， 保证供电系 统防雷接地的有效性、 安全性。 1 防雷接地的作用 在建筑安全防护系统中， 防雷接地是一种非常重要的接地系 统。其主要作用为： 当建筑物面对雷击问题时， 合理的防雷接地 设置可将雷击电流引入大地， 以防止建筑物、 建筑内的设备和人 员等遭受损害。在雷击的瞬间， 其包含的电流很大， 可达到几十 到几百千安培， 这导致瞬时电压瞬间增大， 对建筑物内部的电子 设备具有严重威胁。因此， 在建筑电气设计中， 防雷接地是十分 必要且重要的， 其重点应放在等电位、 均压以及多层屏蔽的防雷 结构的设置上， 以保证建筑物的安全。鉴于此， 在建筑电气设计 中， 应以防雷为重点和基础， 优化接地系统设计， 切实做好防雷 接地这一工作。 2 供电系统防雷接地设计要点 2.1 外部防雷接地分析 对建筑外部而言， 直击雷对其伤害最大， 鉴于此， 建筑外部防 雷接地的重点应放在建筑物本身的安全防护上，其设计组成主 要包括接闪器、 引下线及接地装置等部件组成。其中接闪器作为 防止直击雷装置， 其主要为金属导体， 能接收雷电流。接闪杆最 好采用热镀的锌圆钢或是钢管为材料，接闪网一般采用高质量 热镀锌圆钢进行平直敷设工作。除特殊防雷建筑外， 金属屋面建 筑物最好利用屋面作为接闪器， 如生产及储存类的钢结构厂房， 金属屋面是否可以作为接闪器是在分析金属板下面有无易燃品 或金属板厚是否满足规定要求才能决定。 2.2 内部防雷接地分析 对建筑内部而言， 其主要受到雷击电流以及由其所产生的电 磁效应的危害， 因此， 其防雷接地的重点应放在这一方面， 此外， 还要预防其反击、 接触电压及跨步电压等危害。通过设立避雷设 备及浪涌保护器， 可以有效防护。防雷器主要是将大电流通流回 地，或将其窜入相应的电力线或信号传输线的瞬间将电压限制 在建筑设备或系统可以承受的相应范围内，保护设备或系统不 受到冲击， 来保护系统或电气设备的安全性。例如： TN-C-S 系统 防雷配置， 该配置主要由两种系统组成， 分别为 TN-C 以及 TN- S。 在该系统中， PEN 线以 A 点为分界点， 可分为中性线， 即 N 线， 与保护零线， 即 PE 线。该系统对建筑内部防雷具有良好的效果， 通常设置在建筑内部的配供电场所。进户前应用 TN-C 系统， 进 户处设置重复接地， 进户后采用 TN-S 系统。 一般而言， 在电气设 计过程中， 应用 TN 系统时， 等电位联结是十分必要的， 对消除自 建筑外沿 PEN 线或 PE 线窜入的危险故障电压和外界电磁场、 雷 电波引起的干扰具有十分重要的意义， 见图 1。 2.3 屏蔽接地分析 在建筑电气设计中，屏蔽接地是一种非常有效的防雷击方 式， 其主要原理是： 建筑接地是电流能够顺利地流回地下， 良好 接地， 且能快速有效泄放雷电能， 以避免发生地的电位反击， 一 般建筑的接地装置是设有人工接地体及自然接地体两种方式， 一般情况考虑经济因素， 尽量采用自然接地体， 也就是建筑物基 础的内部钢筋， 将基础钢筋网作为接地体时， 需要注意钢筋网室 外的地下距地面大于 50cm。 除此之外， 电子插件的底板及相应的 框架导轨、 插件底线和系统接地的母线也需要连接牢固， 并且要 与整个机架底板形成一个整体， 组成完善的接地系统。同时在设 计接地平面时， 还需要考虑各类接地引上干线预留工作， 对电气 设备多且比较复杂的建筑，可在建筑四周的墙面设立接地的引 线， 为管道等金属材料构建提供接地的条件。注意接地电阻的确 定应根据设备或者供配电系统的特点来确定， 例如， 低压系统接 图 1 TN-C-S 系统防雷配置 电力建设 127 与 建 材装 饰2015 年 2 月 地电阻允许值见表 1。 3 结合实例对电气设计中的供电系统及防雷接 地进行具体分析 3.1 工程概况 某办公楼工程， 在电气设计中， 将供电系统以及防雷接地当 作一个重点来抓， 其基本情况如下： 总建筑面积为 8428m2， 建筑 高度为 18.1m， 共四层， 该场所人流量较大。 下文主要对该办公楼 工程的供电系统以及防雷接地的设置进行具体阐述。 3.2 供电及接地防雷设置方案 在该工程中， 消防系统不包括消防泵、 消防电梯等设施， 而应 急照明、 疏散标志等较多， 因此， 除了应急照明以及消防疏散指 示是二级负荷， 其余皆为三级负荷。办公楼的电源由上一级降压 站经 10kV 架空线路及 10kV 电缆进一层变配电室，变配电室内 设 10kV 干式变压器 1 台， 把 10kV 电压降至 380/220灾 后， 为该 工程提供电量。二级负荷 （应急照明和消防疏散指示标志） 电量 供应采用 EPS 应急电源。在该工程设计中， 对低压母线记性优化 设计， 以达到无功补偿的目的。 无功补偿容量达到 120kVar， 补偿 后， 10kV 侧的功率因素为 0.98， 可充分满足供电要求。 补偿后， 系 统的总视在功率可达到 251kVA， 变压器选用干式变压器， 其规 格为 400kVA， 10kV，负载率可达 62.75豫。该办公楼工程共有 4 层， 但面积较大， 每层各设置两个电间， 电间内各放置 1 台动力 配电箱， 承担本层的照明以及动力负荷供电。本工程的接线形式 有如下几点： 配电网络主要有三种接线形式， 分别为放射式、 树 干式和混合式， 本工程结合实际特点， 将树干式以及放射式相结 合， 承担该办公楼的供电任务； 动力负荷主要采用放射式进行供 电； 照明则采用混合式。 3.3 防雷接地设计和设置要点 3.3.1 外部防雷接地设置 在本工程的外部防雷接地设计和设置过程中， 为满足本工程 的防雷要求， 首先对该地的雷击次数进行了统计， 约为 0.15997 次/葬， 故该建筑物属于第三类防雷体系。 在外部防雷接地中， 在屋 檐及女儿墙上设置接闪器， 该接闪器由 准10 圆钢避雷网构成， 屋 面凸出物体皆可与避雷网有效连接。为达到较好的防雷效果， 该 避雷网应严格控制其网格大小，具体应不大于 20m伊20m 或 24m伊16m。屋面避雷网与所有柱内的主筋牢固焊接， 利用柱内钢 筋作为引下线，引下线在地下 800mm 外引线与接地扁钢牢固焊 接，其中 23 根引下线在地上 500mm 处引设断接卡供检测用。 室内接地带利用基础及地梁内主筋， 并与引下线牢固焊接， 在底 层引出地面供配电箱接地用。 利用基础内钢筋作为接地极。 当测 试接地电阻不够时， 由扁钢接地带外引增装角钢接地极， 角钢接 地极埋于地下 800mm。办公楼接地电阻值约1赘。 3.3.2 内部防雷接地设置 对该办公楼工程而言， 内部防雷主要采用两种方式， 分别为 浪涌保护以及等电位联结， 现作具体分析： 淤浪涌保护。浪涌保 护器主要泄放浪涌电流、 限制浪涌电压， 对保护办公楼内的电子 设备具有重要作用。所谓浪涌， 主要是指超出正常工作电压的瞬 间过电压。浪涌保护是通过浪涌保护器， 即 SPD 来起到作用的。 根据分级保护、 逐级泄流的原则， 该办公楼在电源的总进线处安 装放电电流较大的一级浪涌保护器，每层配电箱及电梯配电箱 内设二级浪涌保护器。于等电位联结。在办公楼设计中， 采用总 等电位联结的方式， 电源进线做重复接地。变配电室设一个总等 电位 MEB 箱， 联结办公楼内的保护干线以及设备进线总管。总 等电位联结线采用 月灾-1伊25mm2线穿 SC32 管。总等电位联结均 采用等电位卡子，值得注意的是，金属管道上严禁进行焊接作 业。各层动力配电箱及休息室卫生间内安装局部等电位 LEB 箱 进行局部等电位联结， 根据实际工程需要， 也可在其它地方做局 部等电位联结， 如计算机中心、 电信、 消防房间。等电位联结主要 是为了减少电位差，消除自建筑物外沿以及各种金属管道导入 的危险故障电压的危害， 保证办公楼内的安全。 4 结束语 综上分析， 在建筑电气设计中， 供电系统以及防雷接地的设 计工作室不可忽视的。在实际工程中，需要有规范化的设计方 案。对于具体的防雷措施， 应严格按照设计方案要求进行防雷接 地设置， 以达到对建筑内部及外部综合防护的要求， 并能满足实 际的用电需要。 参考文献 1何树生.对电气施工中电气接地装置设计的分析研究J.科技促进发 展， 2010 （2） ： 49. 2孟宪忠.关于电气工程接地装置设计的研究J.商品与质量 学术观察， 2013 （3） ： 103104. 3刘宗兴.电气接地装置的设计与施工管理刍议J.科技与企业， 2013 （18） ： 56.