电气设计中供电系统防雷接地的研究
2014-12-23邹天宇
摘要：随着人们生活水平的提高，对电的要求也不断提高。电力事业的飞速发展，将电网覆盖到现代生活的方方面面，在公用或民用建筑的电网建设中，供电系统防雷接地系统一直是电气设计中的重要部分。文章通过对供电系统防雷接地的目的与组成的分析及相应防雷措施的讨论，供该行业参考。
关键词：电气设计；供电系统；防雷接地；电力事业；电网建设
中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）36-0018-02
供电系统防雷接地的研究一直是建筑电气设计工作中的重要方面。合理的供电系统及防雷接地系统的规划能够保证整栋建筑的用电防雷安全，在公共建筑及民用建筑尤为重要。
1 供电系统防雷接地概述
1.1 供电系统的设计分析
1.1.1 设计供电方案。一般说来，电气设计质量能够关系供电系统运行的有效性，电气设计前应设计适合系统所需的供电方案。供电系统必须要满足供电的可靠性并保证电源的质量，尽可能减少电能的损耗，提高电能利用效率。如果建筑楼层较低，且未设消防电梯或是消防水泵，则需要设立应急照明及消防疏散的标志。
1.1.2 用电负荷。供电系统的设计中，计算用电负荷主要是为了检验用电设备在工作时产生的实际负荷和设备额定的负荷是否是一致的，也就是计算所安装设备总负荷大小。如果设计过程是按照额定的容量进行电力系统设计的，会导致电力系统在设计完成后总额定容量高于其用电设备实际负荷大小，会造成电能浪费或是增加电力系统由于安装而投入的成本。为此，电力系统的设计必须要求负荷的计算，包括全部用电设备实际负荷的大小，从而根据负荷选择供配的电系统中所要求导线的规格、开关的数量及变压器型号等。
1.1.3 选择低压电网。低压配置合理的配电系统应根据建筑物的楼层数量设计该系统，中高层的建筑需要进行分层设置相应的配电箱，每个房间都要设置独立的开关。此外，还要保证用电质量满足规定要求。在具体的设计中为满足用户用电质量要求，需要按照电能的质量指标进行相应的设计，包括其电压及频率。在实际生活，电压的质量不仅与电源密切相关，同时也跟照明及动力线路设计是否合理存在着很大关系。在线路设计的过程中，要求注意线路电压的总损失，一般来说低压供电半径需要控制小于250m。另外还要规定接线的形式，配电网路接线形式主要包括树干式、放射式及混合式接线。需要针对具体配电网路选用相应的接线方式，保障供电线路的正常运行。
1.2 进行防雷接地的目的及其组成
设立防雷接地系统主要是为了将雷电迅速通入地下，来防止雷电危害发生为目的接地操作。在进行建筑防雷接地设计时，需要根据具体建筑的等效面积及所在区域年平均雷暴日等相关参数来预算年雷击次数，再根据相应的年预计雷击次数来规定其防雷类别，根据建筑物防雷设计规范的规定设计。表1是防雷接地系统的主要构成及其功能。
2 建筑供电系统防雷接地的设计规范
普通建筑供电系统防雷接地设计能够决定建筑用电质量及使用寿命，所以在进行供电系统防雷接地设计时，需要符合一定的设计规范。
第一，建筑防雷接地设计需要按照一定规范进行，安装有效的外部防雷设备，还要加强建筑周围各种因素考虑，如环境、地域的因素及雷电活动规律和建筑内部的电气设备因素等，同时还要分析雷电灾害严重的程度。建筑需要根据具体重要程度及使用的性质和发生事故可能性及后果，按防雷的要求分类，并采取有效防护措施。进行防雷接地系统的设计时，要做好全面的规划及综合治理，同时设计多种防雷接地的方案，选用防雷效果好且低成本及技术先进的防雷接地设计为宜，既要保证防雷，又要最大限度节约。
第二，防雷接地设计需要和建筑整体的防雷系统有效结合，坚持预防及安全第一原则。为保证防雷的设计能够达到良好效果，还需要优化创新。微电子设备可以在建筑中发挥重要作用，在防雷接地设计中不能小看微电子设备的作用，采用直击雷的防护及等电位连接方式进行规范布线及防护。正规的微电子设备是根据不同雷电雷暴等级设置不同位置，此外还需要根据具体电磁脉冲抗扰度采取不同防护方式。
3 建筑供电系统防雷接地的几点措施
3.1 建筑外部防雷接地
建筑外部主要受到直击雷的危害，所以外部防雷目的是避免建筑物本身受到雷电损害，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。
3.2 建筑内部防雷接地
建筑内部防雷系统是为减少建筑物的雷电流及其所产生的电磁效应，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。
3.3 屏蔽接地措施
建筑接地是电流能够顺利地流回地下，良好接地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。
4 结语
在建筑电气设计中，供电系统防雷接地的设计一直是尤为重要的，需要有规范化的设计方案。对于具体的防雷措施，须能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] 张星.探讨某办公楼电气设计的几个方面[J].云南冶金，2011，（4）.
[2] 徐军.浅析高层建筑的防雷接地[J].科技创新导报，2010，（6）.
作者简介：邹天宇，国网江西省电力公司抚州分公司工程师，研究方向：电气设计。
摘要：随着人们生活水平的提高，对电的要求也不断提高。电力事业的飞速发展，将电网覆盖到现代生活的方方面面，在公用或民用建筑的电网建设中，供电系统防雷接地系统一直是电气设计中的重要部分。文章通过对供电系统防雷接地的目的与组成的分析及相应防雷措施的讨论，供该行业参考。
关键词：电气设计；供电系统；防雷接地；电力事业；电网建设
中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）36-0018-02
供电系统防雷接地的研究一直是建筑电气设计工作中的重要方面。合理的供电系统及防雷接地系统的规划能够保证整栋建筑的用电防雷安全，在公共建筑及民用建筑尤为重要。
1 供电系统防雷接地概述
1.1 供电系统的设计分析
1.1.1 设计供电方案。一般说来，电气设计质量能够关系供电系统运行的有效性，电气设计前应设计适合系统所需的供电方案。供电系统必须要满足供电的可靠性并保证电源的质量，尽可能减少电能的损耗，提高电能利用效率。如果建筑楼层较低，且未设消防电梯或是消防水泵，则需要设立应急照明及消防疏散的标志。
1.1.2 用电负荷。供电系统的设计中，计算用电负荷主要是为了检验用电设备在工作时产生的实际负荷和设备额定的负荷是否是一致的，也就是计算所安装设备总负荷大小。如果设计过程是按照额定的容量进行电力系统设计的，会导致电力系统在设计完成后总额定容量高于其用电设备实际负荷大小，会造成电能浪费或是增加电力系统由于安装而投入的成本。为此，电力系统的设计必须要求负荷的计算，包括全部用电设备实际负荷的大小，从而根据负荷选择供配的电系统中所要求导线的规格、开关的数量及变压器型号等。
1.1.3 选择低压电网。低压配置合理的配电系统应根据建筑物的楼层数量设计该系统，中高层的建筑需要进行分层设置相应的配电箱，每个房间都要设置独立的开关。此外，还要保证用电质量满足规定要求。在具体的设计中为满足用户用电质量要求，需要按照电能的质量指标进行相应的设计，包括其电压及频率。在实际生活，电压的质量不仅与电源密切相关，同时也跟照明及动力线路设计是否合理存在着很大关系。在线路设计的过程中，要求注意线路电压的总损失，一般来说低压供电半径需要控制小于250m。另外还要规定接线的形式，配电网路接线形式主要包括树干式、放射式及混合式接线。需要针对具体配电网路选用相应的接线方式，保障供电线路的正常运行。
1.2 进行防雷接地的目的及其组成
设立防雷接地系统主要是为了将雷电迅速通入地下，来防止雷电危害发生为目的接地操作。在进行建筑防雷接地设计时，需要根据具体建筑的等效面积及所在区域年平均雷暴日等相关参数来预算年雷击次数，再根据相应的年预计雷击次数来规定其防雷类别，根据建筑物防雷设计规范的规定设计。表1是防雷接地系统的主要构成及其功能。
2 建筑供电系统防雷接地的设计规范
普通建筑供电系统防雷接地设计能够决定建筑用电质量及使用寿命，所以在进行供电系统防雷接地设计时，需要符合一定的设计规范。
第一，建筑防雷接地设计需要按照一定规范进行，安装有效的外部防雷设备，还要加强建筑周围各种因素考虑，如环境、地域的因素及雷电活动规律和建筑内部的电气设备因素等，同时还要分析雷电灾害严重的程度。建筑需要根据具体重要程度及使用的性质和发生事故可能性及后果，按防雷的要求分类，并采取有效防护措施。进行防雷接地系统的设计时，要做好全面的规划及综合治理，同时设计多种防雷接地的方案，选用防雷效果好且低成本及技术先进的防雷接地设计为宜，既要保证防雷，又要最大限度节约。
第二，防雷接地设计需要和建筑整体的防雷系统有效结合，坚持预防及安全第一原则。为保证防雷的设计能够达到良好效果，还需要优化创新。微电子设备可以在建筑中发挥重要作用，在防雷接地设计中不能小看微电子设备的作用，采用直击雷的防护及等电位连接方式进行规范布线及防护。正规的微电子设备是根据不同雷电雷暴等级设置不同位置，此外还需要根据具体电磁脉冲抗扰度采取不同防护方式。
3 建筑供电系统防雷接地的几点措施
3.1 建筑外部防雷接地
建筑外部主要受到直击雷的危害，所以外部防雷目的是避免建筑物本身受到雷电损害，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。
3.2 建筑内部防雷接地
建筑内部防雷系统是为减少建筑物的雷电流及其所产生的电磁效应，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。
3.3 屏蔽接地措施
建筑接地是电流能够顺利地流回地下，良好接地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。
4 结语
在建筑电气设计中，供电系统防雷接地的设计一直是尤为重要的，需要有规范化的设计方案。对于具体的防雷措施，须能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] 张星.探讨某办公楼电气设计的几个方面[J].云南冶金，2011，（4）.
[2] 徐军.浅析高层建筑的防雷接地[J].科技创新导报，2010，（6）.
作者简介：邹天宇，国网江西省电力公司抚州分公司工程师，研究方向：电气设计。
摘要：随着人们生活水平的提高，对电的要求也不断提高。电力事业的飞速发展，将电网覆盖到现代生活的方方面面，在公用或民用建筑的电网建设中，供电系统防雷接地系统一直是电气设计中的重要部分。文章通过对供电系统防雷接地的目的与组成的分析及相应防雷措施的讨论，供该行业参考。
关键词：电气设计；供电系统；防雷接地；电力事业；电网建设
中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）36-0018-02
供电系统防雷接地的研究一直是建筑电气设计工作中的重要方面。合理的供电系统及防雷接地系统的规划能够保证整栋建筑的用电防雷安全，在公共建筑及民用建筑尤为重要。
1 供电系统防雷接地概述
1.1 供电系统的设计分析
1.1.1 设计供电方案。一般说来，电气设计质量能够关系供电系统运行的有效性，电气设计前应设计适合系统所需的供电方案。供电系统必须要满足供电的可靠性并保证电源的质量，尽可能减少电能的损耗，提高电能利用效率。如果建筑楼层较低，且未设消防电梯或是消防水泵，则需要设立应急照明及消防疏散的标志。
1.1.2 用电负荷。供电系统的设计中，计算用电负荷主要是为了检验用电设备在工作时产生的实际负荷和设备额定的负荷是否是一致的，也就是计算所安装设备总负荷大小。如果设计过程是按照额定的容量进行电力系统设计的，会导致电力系统在设计完成后总额定容量高于其用电设备实际负荷大小，会造成电能浪费或是增加电力系统由于安装而投入的成本。为此，电力系统的设计必须要求负荷的计算，包括全部用电设备实际负荷的大小，从而根据负荷选择供配的电系统中所要求导线的规格、开关的数量及变压器型号等。
1.1.3 选择低压电网。低压配置合理的配电系统应根据建筑物的楼层数量设计该系统，中高层的建筑需要进行分层设置相应的配电箱，每个房间都要设置独立的开关。此外，还要保证用电质量满足规定要求。在具体的设计中为满足用户用电质量要求，需要按照电能的质量指标进行相应的设计，包括其电压及频率。在实际生活，电压的质量不仅与电源密切相关，同时也跟照明及动力线路设计是否合理存在着很大关系。在线路设计的过程中，要求注意线路电压的总损失，一般来说低压供电半径需要控制小于250m。另外还要规定接线的形式，配电网路接线形式主要包括树干式、放射式及混合式接线。需要针对具体配电网路选用相应的接线方式，保障供电线路的正常运行。
1.2 进行防雷接地的目的及其组成
设立防雷接地系统主要是为了将雷电迅速通入地下，来防止雷电危害发生为目的接地操作。在进行建筑防雷接地设计时，需要根据具体建筑的等效面积及所在区域年平均雷暴日等相关参数来预算年雷击次数，再根据相应的年预计雷击次数来规定其防雷类别，根据建筑物防雷设计规范的规定设计。表1是防雷接地系统的主要构成及其功能。
2 建筑供电系统防雷接地的设计规范
普通建筑供电系统防雷接地设计能够决定建筑用电质量及使用寿命，所以在进行供电系统防雷接地设计时，需要符合一定的设计规范。
第一，建筑防雷接地设计需要按照一定规范进行，安装有效的外部防雷设备，还要加强建筑周围各种因素考虑，如环境、地域的因素及雷电活动规律和建筑内部的电气设备因素等，同时还要分析雷电灾害严重的程度。建筑需要根据具体重要程度及使用的性质和发生事故可能性及后果，按防雷的要求分类，并采取有效防护措施。进行防雷接地系统的设计时，要做好全面的规划及综合治理，同时设计多种防雷接地的方案，选用防雷效果好且低成本及技术先进的防雷接地设计为宜，既要保证防雷，又要最大限度节约。
第二，防雷接地设计需要和建筑整体的防雷系统有效结合，坚持预防及安全第一原则。为保证防雷的设计能够达到良好效果，还需要优化创新。微电子设备可以在建筑中发挥重要作用，在防雷接地设计中不能小看微电子设备的作用，采用直击雷的防护及等电位连接方式进行规范布线及防护。正规的微电子设备是根据不同雷电雷暴等级设置不同位置，此外还需要根据具体电磁脉冲抗扰度采取不同防护方式。
3 建筑供电系统防雷接地的几点措施
3.1 建筑外部防雷接地
建筑外部主要受到直击雷的危害，所以外部防雷目的是避免建筑物本身受到雷电损害，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。
3.2 建筑内部防雷接地
建筑内部防雷系统是为减少建筑物的雷电流及其所产生的电磁效应，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。
3.3 屏蔽接地措施
建筑接地是电流能够顺利地流回地下，良好接地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。
4 结语
在建筑电气设计中，供电系统防雷接地的设计一直是尤为重要的，需要有规范化的设计方案。对于具体的防雷措施，须能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] 张星.探讨某办公楼电气设计的几个方面[J].云南冶金，2011，（4）.
[2] 徐军.浅析高层建筑的防雷接地[J].科技创新导报，2010，（6）.
作者简介：邹天宇，国网江西省电力公司抚州分公司工程师，研究方向：电气设计。
