生态环境园电气设计与防雷保护分析

2021-08-12邱世坚

建材与装饰 2021年23期

邱世坚

（广东省建筑设计研究院有限公司，广东广州 510010）

0 引言

生态环境园属于环境友好型环卫综合基地，其肩负破碎分选、卫生填埋、焚烧发电、生物处理、综合利用等功能，在降低二次污染控制成本、最大限度环境保护效果等方面能够发挥重要作用。为保证生态环境园最大限度发挥其功能，电气设计与防雷保护设计必须科学开展。

1 工程概况

以惠阳区榄子垅环境园规划建设项目作为研究对象，该项目设置有污泥干化废水处理系统、臭气处理系统、100t/d的污泥干化机（3台）、低浓度废水处理系统、粪便预处理系统、厨余预处理系统、餐饮预处理系统、冷却系统、除臭系统、厌氧系统、照明系统、消防控制室。项目一期城市污泥处理量达300t/d，存在最少8100h的年运行时间，表1为案例项目的负荷计算表，表1中的1~11分别代表污泥干化系统、低浓度废水处理系统、粪便预处理系统、厨余预处理系统、餐饮预处理系统、除臭系统、冷却系统、厌氧系统、二级负荷、照明系统、消防控制室，结合表1进行计算，最终选择4000kVA容量的变压器，其负载率为0.81。

表1 负荷计算

2 电气设计

2.1 变配电系统

在10/0.4kV变、配电系统的设计过程中，基于24h运行的工艺处理设备，包括鼓风机、水泵等二级负荷设备，以及其他三级负荷，可通过计算确定存在3277kW的一期总设备装机容量，同时存在2588kW的工作容量，工艺设备二级负荷、消防动力二级负荷分别为152kW、16kW。工程选择一路10KV电源供电，采用单母线不分段方式运行设计的高压供电10kV系统，以KYN28-12为中置柜，低压供电系统采用GCL柜，运行方式为单母线不分段。在变压器馈线柜设置高温、零序、过流、速断报警，以及超高温跳闸保护。基于专用计量装置开展高压集中计量，用于参考的测量表设置于低压侧。通过低压集中自动补偿进行功率因数补偿，功率因数自动补偿装置设置于变配电所低压侧，需存在0.9以上的补偿后功率因数，气体放电灯、荧光灯需自带补偿电容器或电子镇流器；配电系统设计通过高压电缆将10kV电源经室外管网引入高压室，应急电源采用蓄电池，用于管理用房的应急疏散照明、变配电房的备用照明，放射式配电用于重要负荷和单台容量较大的负荷，低压配电室单回路供电用于其他三级负荷，一般设备采用树干式和放射式混合配电方式。

2.2 照明系统

基于《建筑照明设计标准（GB 50034—2013）》确定照度标准，采用节能型光源或三基色T5直管光源荧光灯，需保证存在不小于70LM/W的光通量，并加装节能型电感镇流器或电子镇流器，选择快速点燃光源作为应急照明光源。结合不同场所设置紧凑式节能吸顶灯、高效荧光灯、节能灯，保证配光要求和眩光限制较好满足。以紧凑型荧光灯筒灯灯具为例，出光口形式为格栅、保护罩、开敞式时，灯具效率应分别控制为45%、50%、55%。在应急照明设计中，需保证消防控制室、高压配电室、变压器室、低压配电室、中控室等场所设置有照度不低于正常照度的备用照明，且存在5s内的切换时间及180min以上的最少持续时间，自备电源应急灯（LED）需同时按照建筑内疏散照明的地面最低水平照度设置。

2.3 线路敷设

380/220V低压配电回路采用最低500V额定电压的绝缘导线、最低1000V额定电压的电力电缆，阻燃等级为A级，铜芯阻燃塑料电缆、绝缘导线用于一般照明、动力回路，耐火型铜芯交联电缆用于消防线路。封闭母线、大型线槽、电缆桥架安装需配备承载力足够的托架、吊架、支架，并保证存在2m内的支承点水平距离，加密设置转弯处，且存在3m内的垂直段支承距离，接地最少为2处。导线在线槽内敷设和穿管的，除专用接线盒内外，导线在管、槽板内不应有接头，明敷金属线管时需存在不小于其3倍外径的弯曲半径，暗敷时应不小于10倍。应保证金属线槽可靠接地，不得作为接续导体用于其他设备接地。

2.4 一般电器安装

控制台、落地式配电箱安装于室内时，需保证存在高度最小为10cm的金属底座或混凝土底座，在室外落地式安装需保证存在高度最小为30cm的金属底座或混凝土底座。配电箱设置于车间内的，选择壁装安装设计，需保证存在距地1.6m的箱体水平中线。配电箱在办公室、客房、走廊、梯间安装时，需要嵌入墙内，底板与配电箱底板距离应控制为1.5m，结合设计图编号，对用电设备、控制设备、配电设备进行标注。安装剩余电流保护器时，断开保护回路的所有带电导体，保护接地导线（PE线）不应穿过剩余电流保护器的磁回路，应确保回路正常运行时的自然泄漏电流不止引起剩余电流保护器误动作，上下级之间有选择性，由最近的上一级保护器切断电源。

2.5 其他设计

除上述设计外，案例工程还需要做好污泥干化系统、低浓度处理系统、二级负荷设备等配电系统设计，如图1为污泥干化系统配电系统设计示意图。

图1 污泥干化系统配电系统设计

3 防雷保护设计

3.1 防雷保护

基于《建筑物防雷设计规范（GB 50057）》及《爆炸危险环境电力装置设计规范（GB 50058）》，厂区油脂罐、双模储气柜按第二类防雷建筑物进行设计，其他建（构）筑物按第三类防雷建筑物进行设计。在屋面装设镀锌圆钢接闪带作防直击雷保护，第二类防雷建筑物具体网格设计为不大于8m×12m、10m×10m，第三类防雷建筑物网格设计为不大于16m×24m、20m×20m，引下线选择结构柱子主筋，接地体选择结构基础内钢筋网。防雷引下线与接闪器连接采用卡接器或焊接方式，螺栓或焊接连接用于接地装置与防雷引下线。

露天钢质封闭罐（油脂罐、发酵罐、出料暂存罐、水解罐等）的高度均小于60m、罐顶壁厚不小于4mm，直接接地。双模储气柜须树独立接闪杆进行防雷保护，独立接闪杆的接地装置与其他接地装置应分开设置，与被保护建筑物及其有联系的管道、电缆等金属物之间的地上部分和地下部分的距离均应符合安全距离要求，在双模储气柜旁设置静电接地球以消除人体静电。为避免雷电波侵入，电缆进出线的钢管、电缆金属外皮需要在进出端连接电气设备接地，在电源引入的总配电箱应装设Ⅰ级试验的电涌保护器。

3.2 接地系统

利用建（构）筑物的基础钢筋网作接地装置，各单体基础钢筋网采用镀锌扁钢相连接，连接点不少于两处。厂区采用共用接地装置，要求接地电阻不大于1Ω，实测不满足要求时，增设人工接地极。对于防雷接地系统，用电设备接地保护线、外壳需要等电位连接装置外的可导电物体，规避危险电位，保证设备和人身安全。对于进出建筑物的电力、通信电缆金属套管、金属外护层及金属管道，连接电气接地、防雷系统，具体采用导线BV-25mm2，也可以使用镀锌扁钢。有沐浴间的卫生间内外露结构钢筋与可导电金属件，需要等电位连接电气接地保护系统。