建筑低压配电系统防雷设计要点分析

田德宝 牛 萍 樊 荣 罗 霞 谢大勇

（1.嘉兴市气象局，浙江 嘉兴 314050；2.湖州市气象局，浙江 湖州 313000）

各种电子设备和大规模集成电路被广泛应用于现代建筑，由于其工作电压低，过电压耐受能力有限，雷击产生的过电压波沿输电线路传播往往会引起电子设备误操作，造成电子设备损坏，甚至威胁人身安全。因此，低压配电系统的防雷保护已成为现代建筑综合防雷的重要组成部分。低压配电系统的防雷设计是一个系统工程，其必须由具备相应防雷工程设计资质的单位予以实施。目前，由于社会防雷公司参差不齐，防雷设计出现不专业、不规范、不成系统等问题，存在诸多安全隐患。低压配电系统的防雷设计，除严格执行现行有效的国家和行业标准外，还应综合考虑被保护设备的特点，切实做到安全可靠、技术先进、经济合理的设计原则。

1 设计中存在的问题分析

通过对嘉兴市本级2010－2011年度低压配电系统防雷设计的技术评价统计发现，设计中存在的主要问题及其所占百分比见表1。

表1 2010－2011年度低压配电系统 防雷设计技术评价统计表

1）依据引用不规范

针对不同的保护对象，设计依据的引用应与之相匹配，但是在实际操作中，仍有部分设计人员沿用与设计内容不相关或已废止的规范性文件。

2）考虑因素不周全

有设计者仅仅从建筑物自身出发，对建筑物所在地的周边环境、地理地貌、地质情况、气候和灾害性天气、雷电活动规律以及被保护设备的特点等不加考虑，甚至有设计者仅根据建筑物内配电箱（柜）的布置直接判定雷电防护等级及SPD 的配置。

3）因子取值不严谨

现场勘测不到位，资料的收集不够完整，出现诸如建筑尺寸与设计蓝图不一致、入户服务设施长度取值偏离实际、土壤电阻率取值无来源、相关参数取值不符合实际等问题，以上任何一项都会导致雷电防护等级的划分严重失真。

4）SPD 配置不科学

SPD 的选型不合理，级别配置达不到防护要求，甚至有防雷公司为了追求更高的经济效益，出现了有箱（柜）必装的境地，从未考虑分级保护中的能量配合等问题，严重违背了防雷设计经济合理之原则，也影响了这个防雷系统的可靠性。

5）设计图纸不齐全

设计方案中无设计、施工图纸，或者图纸不齐全、标注不清晰，部分图纸中所反映的内容与现实相违背，甚至出现电气系统图和干线图相矛盾，导致SPD 设置有误，施工图纸中标注的SPD 型号与所选SPD 不一致等问题，以上给评价工作和后期施工都带来了很大的负面影响。

6）服务保障不到位

体系的防雷工程不单单是从设计到施工的过程，而且还得包括工程质量管理、系统运行与维护等措施，部分设计人员往往忽略或回避上述内容，将防雷设计简单视为一次性事件，无法保障防雷系统持续可靠运行。

2 设计思路与实现方法

1）目的要明确

首先要明确拟保护对象的空间和范围，了解其结构和功能，全面掌握安装在该建筑物内电气设备的重要性及抗扰能力，按照需要保护的程度确定防雷设计。

2）思路要清晰

为确保防雷设计思路清晰，设计方案的编制可参考以下步骤进行。

（1）项目概述

简要阐述雷电灾害机制及其防护措施，分析工程进行雷电防护建设的必要性。

（2）设计依据

应以现行有效的国家标准和行业标准为依据，也可采用ΙEC 标准，在设计方案中对所采取的技术措施及施工工艺等，都应符合相应规范要求，不要刻意引用与设计内容不相干的规范性文件。

（3）现场勘测

除了考察工程所在地的周边环境、地理地貌、地质情况、气候和灾害性天气特点以及雷电活动规律等因素外，还应掌握建筑布置情况，列表说明各建筑物的结构尺寸、层数、建筑面积等信息，描述建设工程现有防直击雷和等电位连接等措施，详细说明工程低压配电系统及弱电系统情况，列表说明各建筑单体入户服务设施敷设方式及线缆长度，详述土壤电阻率的测试环境及测试方法并提供测试结果，分析各电气设备的耐压能力等。

（4）具体防雷设计

①雷电防护等级划分

根据《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343-2012 之规定，建筑物电子信息系统的雷电防护等级可按以下三种方法确定：一是按防雷装置的拦截效率确定雷电防护等级；二是按电子信息系统的重要性、使用性质和价值确定雷电防护等级；三是按风险管理要求进行雷击风险评估。对于重要的建筑物电子信息系统，宜分别采用第一和第二两种方法进行评估，按其中较高防护等级确定，对于重点工程或用户提出要求时，可按第三种方法确定雷电防护措施。

②SPD 选型与配置

设计中使用的SPD，必须是经过具备检测资质机构检验合格的产品，且有备案。SPD 的选型与配置应根据雷电防护等级的划分结果以及被保护设备的特点予以实施。

在低压配电系统中，从电力变压器低压侧开始至设备机房用电设备的整个配电线路上，各级设备的绝缘强度及耐冲击电压强度是逐级降低的，正确选择各类配电线路设备处安装什么类别、什么规格、什么性能的电源SPD，并充分考虑其能量配合问题，才能取得良好的防护效果。建筑物内220/380V 配电系统中设备绝缘耐冲击电压额定值如表2所示。

按防雷装置的拦截效率或按电子信息系统的重要性、使用性质和价值来确定雷电防护等级时，用于电源线路的SPD 冲击电流和标称放电电流参数推荐值如表3所示。

表2 建筑物内220/380V 配电系统中设备绝缘耐冲击电压额定值

表3 电源线路SPD 冲击电流和标称放电电流参数推荐值

确定了雷电防护等级、SPD 的设置级数、SPD性能参数之后，还应综合考虑SPD 的有效保护水平、连接导线材料规格及长度、多级SPD 间能量配合等因素。同时，还应出具SPD 配置表，内容应包含防护级别、对应的配电箱（柜）名称及编号、配电箱（柜）用途、SPD 的安装数量等详细信息。

（5）防雷工程预算

工程预算应包含材料费（主材和辅料）、施工费、工程管理费、设计费及税金等。费率比例应符合相关规定。

（6）服务保障措施

包含项目设计、施工及投入运行等各环节的保障性措施及服务承诺，如项目质量管理、系统运行维护、技术咨询与培训机制等内容。

（7）相关图纸、资料

设计方案最后应附相关的图纸、资料，并确保材料完整、内容真实、易于识别。内容包括建筑总平面图、强电总平面图、弱电总平面图、配电干线图、配电系统图、SPD 电路原理图、SPD 安装位置示意图、SPD 安装施工图（备注SPD 连接线材料规格及长度、SPD 前端过电流保护装置及其他施工要求）等，另外提供防雷工程项目组人员名单。

3）数据要真实

防雷工程设计所需的各项数据及因子必须经现场勘测或查阅相关资料所得，甚至部分数据应由相关权威部门提供，不能随意捏造、调整，更不能以一幢建筑的数据类同其他建筑，随意夸大风险因子。

4）计算要详实

在确定雷电防护等级的计算过程中，需提供详细的计算过程，计算所需的各项数据及参数因子必须与项目勘测结果相一致，相关数据的处理必须符合规定要求，尤其是多幢建筑，应分别计算，不能以一幢为例类同所有。

5）结果要理想

低压配电系统的防雷设计，是一项将安全性和经济性综合优化的系统工程，尤其是SPD 的配置，要充分利用每一套SPD 的保护范围，在确保设备安全的情况下，合理优化SPD 的安装数量。同时，设计方案要满足各方要求，确保防雷工程顺利实施、防雷系统可靠运行。

3 结论

建筑低压配电系统的防雷设计宜根据拟保护对象所处环境进行雷击风险评估，确定雷电防护等级，并结合雷电防护分区和需保护设备的特点，选择匹配的SPD 进行防护。设计要做到目的要明确、思路要清晰、数据要真实、计算要详实、结果要理想等要求，切实达到安全可靠、技术先进、经济合理的设计原则，确保被保护设备的防雷安全。

[1] 中国机械工业联合会.建筑物防雷设计规范 GB 50057-2010[S].北京:中国计划出版社,2011.

[2] 四川省住房和城乡建设厅.建筑物电子信息系统防雷技术规范GB 50343-2012[S].北京:中国建筑工业出版社,2012.

[3] 国家能源局.电子设备防雷技术导则DL/381-2010[S].北京:中国电力出版社,2010.

[4] 梅卫群，江燕如.建筑防雷工程与设计[M].2版.北京:气象出版社,2004:419-438.

[5] 杨仲江.防雷工程检测审核与验收[M].北京:气象出版社,2005:196-201.

[6] 卢卫星，程传军，周岳建.浅谈低压电源线路电涌保护器的选型与设置[J].浙江气象,2011,32(4):43-46.