建筑低压配电系统防雷设计研究

2017-03-12李国琴

中国高新技术企业 2017年12期

关键词：防雷器浪涌保护器

李国琴

（信息产业电子第十一设计研究院科技工程股份有限公司，北京 100040）

建筑低压配电系统防雷设计研究

李国琴

（信息产业电子第十一设计研究院科技工程股份有限公司，北京 100040）

低压配电系统是建筑项目电气工程的重要组成部分，其不仅包含大规模集成电路，而且还有大量的电子设备，对于人们的日常生活有着直接影响。然而低压配电系统往往无法有效地防止雷击，一旦遭受雷击，低压配电设备易发生误操作。文章介绍了建筑低压配电系统防雷现状，分析了建筑低压配电系统防雷设计和相关注意事项。

建筑工程；低压配电系统；防雷设计；电气工程；电子设备

近年来，我国建筑行业快速发展，低压配电系统建设越来越复杂，这对于防雷设计提出了更高的要求。建筑低压配电系统运行过程中，雷电沿着通信线路或者供电线路冲击低压配电设备，很容易导致低压配电系统损坏，所以为了保障低压配电系统的安全性，应仔细分析当前低压配电系统设计存在的问题，结合不同建筑项目的实际情况，科学、合理地进行防雷设计，建立有效的防雷系统，不断提高低压配电系统防雷设计水平。

1 建筑低压配电系统防雷现状

1.1 防雷设计不达标

低压配电系统防雷设计必须满足相关技术规范，在具体防雷设计中要根据不同设计对象的特点和实际情况进行设计。但是在实际的防雷设计中，相关设计人员没有仔细研究设计要求，对于建筑工程低压配电系统的情况也不了解，参考的规范性文件过于久远，已经无法满足现代化建筑项目的防雷要求，直接影响了低压配电系统的防雷效果。

建筑项目低压配电系统防雷设计具有较强的专业性和复杂性，对于设计人员专业技术水平要求很高。然而有些设计人员设计的防雷系统图纸内容缺失，没有明确标注关键内容，标注不清晰，甚至有些防雷设计图纸和建筑项目的实际情况存在矛盾冲突，造成低压配电系统防雷设计时出现各种问题，如错误配置SPD，由于所选SPD与施工设计图纸中的SPD型号不一致，不仅影响了防雷系统正常的使用性能，而且给建筑低压配电系统埋下安全隐患。

1.3 考虑因素不全面

建筑低压配电系统防雷设计时，有些设计人员只考虑建筑项目的实际情况，却没有考虑当地的雷电活动规律、灾害性天气、地质情况、地理地貌以及周围环境，使得防雷系统设计效果较差。有的设计人员对于SPD配置和雷电防护等级判定过于随意，导致防雷系统无法发挥有效作用。

1.4 因子取值不当

在设计防雷系统时，相关设计人员由于对于现场资料收集不全面、实际勘测和勘察不到位，造成防雷系统设计参数取值不合理，对于当地的地质环境不了解，土壤电阻率取值不当，甚至入户设施长度不符合具体建筑项目情况，防雷设计图纸和实际低压配电系统情况不一致，这些都影响了雷电防护等级的正确划分。

1.5 SPD配置不合理

雷电防护等级较低、SPD选型不符合实际情况，有些设计单位为了保障低压配电系统的安全性，获取更多的经济效益，对低压配电系统，有柜必装，却没有考虑到防雷保护分级，这直接影响了低压配电系统防雷设计的合理性和科学性，使得防雷系统无法可靠、稳定的使用。

2 建筑低压配电系统防雷设计

2.1 一级防雷器

例如：在使用“排比句”时要使用“分号”；在使用“动词”前面要使用“地”；“副词”前面要使用“得”，错别字和病句都是扣分点。使用成语、歇后语和名言等内容时，要使用熟悉的内容，不要为了突出自己的知识渊博而弄巧成拙。在写作时，注意写作的字数要求，写够要求的字数，更不要暴露出姓名、地名等真实信息。

结合低压配电系统防雷相关技术规范，进入建筑物之前防雷系统外接金属线路应穿过金属管槽埋入地中超15m，将低压避雷器设置在防雷线路进入端，总电源防雷器加装在低压配电系统电源进入端，雷击高电压经过外部线路引入大地泄放，保障低压配电设备的安全性。三相电源防雷器进线通流容量大于60kA，能够有效限制雷击过电压，在总配电室进线端位置并联设置防雷器，做传导雷、直击雷击保护。对于第一级电源，选择合适的防雷模块或者电源防雷箱，并联进行安装，最大的通流容量为120kA，不需要限制低压配电系统设备功率，高强度感应雷和直击雷通过线路传输实现泄放保护。

2.2 二级防雷器

虽然防雷器设置在总电源进线端，但是防雷效果依然堪忧，特别是大流量的雷电电流通过低压配电系统线路时，大部分雷电电流能够通过第一级防雷器泄放到大地中，但是雷电残压依然很高，严重威胁着低压配电设备的安全性，所以通过对第一级电源安装设置防雷器，可有效降低雷击破坏事故发生率，但无法保障所有低压配电设备的稳定运行。如果建筑物和配电室总电源之间采用三相电源线路，很容易引起雷电波和感应雷电流的二次入侵，因此还应加装二级防雷器。二级防雷器能够有效限制大幅度过电压，对于雷电多发地区的建筑项目，由于通流容量较大，对于电源线路的感应雷电流和雷电残压经过二级防雷器再次泄放。对于低压配电系统的单相线路，可以选择40kA通流容量的D220B7B防雷器；对于三相线路，选择40kA通流容量的D380B7B防雷器，并联安装二级防雷器。

2.3 三级防雷器

当前，现代化低压配电系统中很多电子设备都采用非常精密的元件和集成电路，仅仅几十伏的击穿电压就会造成这些电子设备损坏，如果不设计三级防雷系统，雷电电流通过一级防雷器、二级防雷器，剩下的雷电电压还有上千伏，严重冲击着后接设备，造成低压配电设备损坏。三级防雷设计，对于低压配电系统三相线路，并联设置20kA通流容量的D380B7A电源防雷器。对于单相配电设备，在设备前端串联20kA通流容量的电源防雷器，有效防范高压静电和操作过电压，虽然这种串联式防雷器具有良好的防雷效果，但是这种防雷设计往往会限制后接设备功率。

2.4 末级电源防雷设计

通过设计以上三级防雷系统，对于建筑低压配电系统中某些弱电设备，为了有效控制雷击残压冲击配电设备，在低压配电设备插座上加装10kA通流容量、D220CK型号的防雷插座。

2.5 防漏电保护

通过在低压配电系统中设置漏电保护器，能够有效降低人身触电事故发生率，为了保障低压配电设备的安全性，必须做好防漏电保护，减少故障电流，优化漏电保护器安装，实现良好的防雷效果。

2.6 防雷电浪涌保护

为了实现良好的防雷效果，低压配电系统可以采用分级保护方式，结合浪涌特点，在低压配电系统入口位置进行瞬态过电压保护，吸收浪涌能量，对瞬态过电压实现分阶段抑制。在总电源配电柜或者总电房中安装泄放SPD，为了有效抵抗高雷电能量冲击，所以应选择开关型SPD或者限压型SPD；在建筑物楼层分电源配电柜位置，安装限压型SPD，使泄放SPD和限压SPD有效结合起来，满足低压配电系统设备运行要求，有效限制高压雷电脉冲，保障低压配电设备的安全性。另外，建筑项目信息机房配电箱位置安装复合型SPD，有效限制雷电流，并且在关键的低压配电设备位置设置精细SPD，特别注意保护低压配电设备前端和UPS电源前端。

2.7 均衡电位保护

由于电位差严重威胁低压配电设备的安全性，因此应做好均衡电位保护，为了保持建筑低压配电系统的电位均衡，消除雷电冲击隐患，可通过等待内联结对低压配电故障接地保护，降低电气火灾发生率，保障建筑住户的人身安全。在进线配电箱周围总接地母排汇入相关线路，实现总等电位联结，在条件允许的情况下，汇接过程中，将建筑物金属结构、接地干线、公用设施管道、配电箱端子或者保护母线等相互连接。

2.8 运行维护

安装好避雷器以后，工作人员要仔细检查所有接线，根据防雷设计要求做好运行测试，检查设备和系统，一旦发现异常情况，应及时进行检修处理。结合不同地区的天气变化情况，特别雷雨季节应仔细检查接地系统，做好系统维护，检查接地体周围是否发生异常，接地引下线是否存在锈蚀情况，连接位置的接触是否紧固。条件允许的情况下，可以将地面挖开，检查地下的接地体是否发生锈蚀，及时处理维护。同时，每年定期测量一次接地网接地电阻，尤其是雷雨季节之前，要提前检测避雷器是否正常运行，确保其发挥良好的防雷效果，加强雷雨季节对于防雷系统的巡视检查，及时处理异常问题。

3 建筑低压配电系统防雷设计注意事项

低压配电系统接地和防雷设计应注意以下内容：其一，对于建筑物中的电子信息机房，所有进出电源线路应尽量避免使用架空线路；其二，对于TN交流配电系统，为了保障电子信息设备供电安全，优化TN-S系统接地设计；其三，根据相关技术规范，合理控制防雷系统取值，确保配电设备的耐冲击过电压满足要求；其四，在第一防护区与直击雷防护区或者直击雷非防护区的交界位置，安装设置浪涌保护器，选择限压型保护器，还要经过分类试验，不同分区交界位置都要加装限压型浪涌保护器，根据直流电源的运行特点和工作电压要求，设置合适的浪涌保护器；其五，平直连接浪涌保护器导线，导线长度应控制在0.5m，限压型浪涌保护器之间、限压型与电压开关型的浪涌保护器之间，所有导线长度不能超过10m，将退耦装置加装在浪涌保护器之间，如果浪涌保护器在实际应用中能够自动配合能量，可以不用限制浪涌保护器线路长度；其六，结合低压配电设备的雷电防护分级和抗扰度，安装合适数量的浪涌保护器；其七，浪涌保护器的电流参数值必须满足电源线路防雷设计要求。