市政工程电气设计中的防雷接地问题分析

刘津杰

（中铁第五勘察设计院集团有限公司，北京 102600）

1 电气设计防雷接地相关概述

在市政工程建设过程中，电气设计是重要的内容，不但要求必须具备较高的安全性，同时必须保证维护的便利性，为电力设备的运行提供有效支撑。在电气设计中，尤其是安全设计模块，防雷接地是较为核心的部分，是防止雷电对电气设备、系统造成安全问题，以及火灾事故防范的重要措施。此外，有效的防雷接地设计评估工作对防止造成设备损伤，避免电气施工危险也有着较为重要的作用[1-2]。所以防雷接地工作必须引起电气设计单位的高度重视。在市政工程电气设计过程中必须严格遵循电气设计规范要求，落实好防雷接地施工，确保防雷接地设备的安全。雷击防控是防雷接地的主要目的，在安装相关装置过程中，必须严格按照相关电气电力设备安装流程，进行防雷接地装置的规范安装，科学、合理地安装好防雷接地必要的避雷装置、设备，如避雷针、避雷器等，达到降低雷击，有效防损等目的，为市政工程建设运行的顺利、顺畅提供保障[3]。

2 做好防雷接地工作的重要性

在市政工程建设过程中电气系统是重要的组成部分，对社会经济发展也有着至关重要的作用。城市经济发展离不开安全的电气设计保障，而防雷接地工作对于保障城市电力系统运行安全极为重要。在电力系统运行过程中，雷电是影响其安全性的重要因素，雷击导致的电力安全事故也较为常见。在市政工程中电气设计防雷等级与城市等级、市政技术有着较为密切的联系，严格按照市政安全等级进行防雷设计对于保护市政设备免受雷电破坏有着重要的现实作用。

在电气系统运行过程中，部分设备出现漏电、短路等现象较为常见，极易引起火灾、触电等安全问题，进行有效的接地设计则能够很好地避免这些问题的发生，更好地保障人们生命、财产安全。在市政工程建设与运行过程中，由于受到诸多因素的影响，难免会产生安全隐患，特别是在供配电系统、电气设备方面，有效的防雷接地设计可预防设备漏电，确保城市用电安全、供配电平稳。

3 市政工程电气设计防雷接地存在的主要问题分析

3.1 设计要求不明确

在市政电气设计防雷接地工作中，缺乏明确的设计要求是较为严重的问题，极易引发一系列不良反应。由于防雷接地设计的主要原理是把雷击产生的瞬时巨大电流借助接地系统输送到地面，以免电气设备、系统、基础设施等遭到破坏。但是在进行防雷接地设计中，对质量的把控有着较为严格的要求，要确保有效控制各个设计环节，特别是在雷电高发区域，必须适当提高防雷接地设计等级。但是，设计人员极易忽视城市实际情况，主要是依靠历史数据与自身经验进行防雷接地设计，难以保障防雷接地的质量和应用效果。

3.2 线路安全设计不合理

防雷接地线路设计问题也是影响电气设计及电气系统运行的重要问题。在雷电高发时节，若是雷击产生的巨大电流未能以较快的速度导入地面，极易产生火花弧，在空气催化作用下而产生明火，引发严重的安全事故。而在设计过程中，设计与维修防护人员在进行防雷接地设计与防护过程中安全意识不强，忽视线路设计的检查与线路运行维护合理性，严重降低雷电电流感应的灵敏度，会引发严重的安全事故。

3.3 照明系统设计不完善

在市政工程电气设计中，照明系统设计是较为重要的内容，并且照明系统防雷接地设计在较大程度上影响城市照明设备使用寿命以及人们的舒适体验。目前，TN-S是市政照明接地的主要应用模式，能够在很大程度上保障照明系统安全。然而，TN-S模式防雷接地设计不完善，一旦发生雷击，极易导致市政照明系统瘫痪，主要是由于TN-S模式下的防雷节电设计未能实现良好的等电位连接，直接暴露在外界环境中，极易受到外界环境影响而发生安全问题。

3.4 10 kV配变电设计问题

电力系统对于城市运行至关重要，而且城市用电需求量较大，所以配变电防雷接地设计对于城市运行发展的影响是巨大的。目前，一些较为发达的城市在配变电设计方面有效构建了DMS/SCADA系统，能够实现对变电站运行情况的自动监测，供配电工作效率大幅提升。即便如此，系统整体运行的自动化水平仍然较低，普通城市的配变电设计更为严重，紧急预警与管理机制的缺失，使得10 kV配网自动化系统在防雷接地方面存在着较大漏洞与隐患，不利于配电系统的高效、安全运行。

4 优化市政工程电气设计防雷接地相关对策

4.1 防雷接地设计系统化

在市政工程电气设计中，防雷接地设计需结合实际需要，明确设计方向，实现系统化与制度化，确保防雷接地设计的可行性。防雷接地设计，需结合城市、环境等差异性进行设计。例如，在水厂中的防雷接地设计中考虑到诸多设备运行环境较为复杂，不确定因素的影响较大，对此进行防雷接地设计时可将导线和钢筋相连实现电位相等，灵敏性较高的仪器设备也需进行充分的接地处理。又如在桥梁公路的防雷接地设计主要是采用把墙上金属与桥墩元件进行焊接的方式，实现对雷电电流的有效导入。

4.2 优化TN系统

TN系统是防雷接地设计中故障频发位置，因此优化TN系统极为必要。安排专业人员对装置系统的灵敏度进行定期检测，对低压断路器数值进行检测，并对装置灵敏度加以分析，实现对系统实际运行的全面掌握。在完成检测之后，还需进行必要的装置灵敏度验算，分析检测结果的准确性。在进行设备检测时需要确保装置安全、稳定地运行，对此，可通过在装置中安装低压断路器来保障设备安全，雷击发生时雷击断路器在5 s内断开，采用脱扣器对接地性能进行辅助，以免雷击破坏设备。

4.3 优化电缆接地设置

对建筑内电缆线路进行防雷接地设计也是极为重要的，在对建筑原有接地设计进行全面检查的基础上进行合理的优化、改良，制定出有效的设计优化方案，通过对建筑线路回路状况分析，以设计图纸与预留电缆铺设设计为依据，进行电缆接地设计，确保各个用户用电安全。在进行电缆接地设计之前，需要对其内部变压器位置、系统电荷电量等参数进行确定，为电缆后续使用安全提供保障，更好地发挥其作用。此外，还必须做好建筑消防配备设计与相关措施，为建筑安全提供有效保障。

4.4 优化10 kV防雷接地设计

在对10 kV防雷接地设计过程中，可采用低电阻防雷接地故障信号设计方式，实现对雷击故障点的有效反馈。其原理是当雷电与电阻、分布电容、中性点等位置进行直接接触发生故障时，会产生一定的故障电流，通过对电流传播的监控明确故障位置，有效提高故障维修效率。在对10 kV变配系统进行安装设计过程中，需高度重视接地体设计，确保接地体与配电所具备3 m以上的安全距离，若是接地体的长度大于2.5 m则两根接地体间距需确保5 m左右，采用闭合环路的方式进行接地网设计，通过增加外引式接地体的方式确保接地电阻符合防雷接地设计要求。

5 结语

近年来，城市化建设水平越来越高，也使得市政工程建设备受关注。在市政工程建设过程中，电气工程是较为重要的基础组成，对于城市的运行有着极为重要的作用。在市政工程中，电气系统和电力系统紧密相连，电力系统中的防雷接地工作显得非常重要，是保证电力系统运行安全、稳定的重要保障。因此，在市政工程电气设计过程中，必须重视和加强对电气防雷接地工作的质量控制，确保市政电力系统高度安全，为人们高质量生活提供有效保障。