淺論電氣設計中的供電系統及防雷接地

摘 要：供電系統及防雷接地是建筑物電氣設計內容的重要組成部分，供電系統的優化設計不僅能提高供電系統的安全運行，還能提高電能的利用率，節省電力資源。而防雷接地可有效避免建筑物遭受雷電的破壞，為人們的生命安全保駕護航。文章結合某辦公樓對電氣設計中的供電系統及防雷接地進行了淺析，供同類建筑電氣設計參考。

關鍵詞：電氣設計；供電系統；防雷接地

1 設計范圍

本文筆者以某辦公樓為例，對電氣設計中的供電系統及防雷接地的設計內容、要求進行了介紹，其中辦公樓總面積為8523平方米，建筑高度為18.2米，辦公室較多，用電量大，人員密集。

2 供電系統

2.1 供電方案的確定。電氣設計的質量將關系辦公樓供電系統的有效性運行，電氣設計前應選擇適合辦公樓需求的供電方案。辦公樓供電必須要在滿足供電可靠性的基礎上保證電源質量，盡可能地減少電能損耗，提高電能的利用率。該辦公樓基于樓層較低，未設消防電梯和消防水泵，設有應急照明和消防疏散指示標志，供電為二級負荷，其余供電為三級負荷。

2.2 負荷計算。負荷計算的主要目的是檢驗辦公樓用電設備工作時的實際負荷是否和設備的額定負荷相一致，即辦公樓所安裝設備的總負荷。如果設計時按照額定容量進行辦公樓電力系統的設計，可能會導致電力系統設計完成投入使用后，額定容量高于辦公樓用電設備的實際負荷，造成電能浪費及增加電力系統安裝投入成本。因此在電力系統設計時必須要進行負荷計算。計算出辦公樓全部用電設備的實際負荷，即用電設備全部工作時的負荷，進而根據負荷選擇供配電系統中所需的導線規格，開關數量、變壓器型號等。此外負荷計算還可以將電能損耗、電能需要量及選用何種無功補償容量的方式計算及確定，為辦公樓電氣的節能型設計提供參考依據。

本辦公樓的負荷計算方法選用需要系數法；

計算電流：； 用電設備組負荷計算： ；

配電干線負荷計算：

根據上述公式可將用電設備組負荷、配電干線負荷計算出。此外利用上述公式也可將辦公樓電氣設計中的低壓母線的無功補償容量計算出。

2.3 低壓配電網絡。低壓配電網絡指的是經終端降壓變電所的低壓側到用戶低壓設備的電力線路。低壓設備電壓為220V或380V。（1）配電系統的配置。應根據建筑物的樓層數設計配電系統，對于中高層建筑應分層設置配電箱，每個房間設置一個獨立開關。單相用電設備在滿足三相負荷平衡的條件下合理配置。本辦公樓層數為四層，每層房間空間較大，為了滿足各個房間照明及動力負荷供電需求，在每個房間都設置一臺動力配電箱。（2）用電質量要求。在設計中為了滿足用戶用電質量的需求，需按照電能質量指標進行設計，即電壓和頻率?，F實中電壓質量不僅和電源有密切聯系，同時和照明、動力線路設計的合理性也有著極大的關聯。線路設計過程中，需要注意的是線路的電壓損失，即線損。通常來講，低壓的供電半徑應控制在250m以內；照明系統中每一單相分支回路電流不能高于16A；照明工具數不能超過25個；每一個插座回路中插座數量控制在10個以內。電能質量頻率指標為工頻50Hz。（3）接線形式。配電網路的連接形式主要有三種：樹干式、放射式和混合式。針對辦公樓配電網路可選用樹干式和放射式相結合的連接方式。其中，動力負荷采用放射式連接供電，照明系統采用混合連接供電。

3 防雷接地

防雷地接是為了避免建筑物在雷電的作用下遭受破壞，通過地接的方式將雷電流引入地下。在辦公樓防雷地接設計前，需對辦公樓所在區域年均雷電天數內所發生的雷擊次數確定辦公樓的防雷級別。然后依據《建筑物防雷設計規范》的有關標準進行設計。辦公樓的防雷地接主要分為兩類，即外部防雷和內部防雷。

3.1 外部防雷系統。外部防雷系統主要由接閃器、引下線、接地帶及接地極構成。外部防雷設計前應對建筑物的土建設計標準進行研究，根據建筑物的墻體材料、建筑物所在區域建筑物高度及建筑結構形式選擇合適的接閃器、接地帶及接地極。其中，不同的建筑結構類型所選用的外部防雷系統不同。針對辦公樓的建筑結構，應首先計算出辦公樓每年預計雷擊次數及防雷級別。本防雷系統選用Φ12熱鍍鋅圓鋼避雷網作為接閃器暗敷在屋檐或女兒墻，并將突出屋面的物體和避雷網有效連接；辦公樓避雷網規格為不大于20×20；避雷網應同建筑物鋼筋混凝土內的主筋連接，并焊接牢固，作為引下線。將建筑物基礎和地梁主筋作為接地帶，引下線焊接牢固，并在底層引出地面同供配電箱連接接地使用。接地極是建筑物基礎內鋼筋。

3.2 內部防雷系統。內部防雷系統的主要功能是為了避免透入到建筑物內的雷電流所產生的電磁效應、接觸電壓、跨步電壓等雷害。通常在辦公樓的內部防雷系統設計時，可采用浪涌保護和等電位連接的方式進行設計。（1）浪涌保護。浪涌指的是超出用電設備正常運行所需的電壓，產生瞬間的過電壓，瞬間過電壓高達幾十萬伏特甚至是千萬伏特，對建筑物內的電氣設備造成極大的損害，甚至會燒毀電氣設備，釀成火災。為了避免建筑物內的電氣設備遭受雷電所產生的浪涌破壞，固應進行浪涌保護設計。浪涌保護設計一般是安裝浪涌保護器保護電氣設備。浪涌保護器主要功能是泄放浪涌電流，將浪涌電壓控制在一定范圍內。針對辦公樓室內電氣設備浪涌保護設計，可采取分級保護、逐級泄流的設計方案。其中，在電源的總進線處裝置泄電流較大的浪涌保護器，其它供電部位安裝泄電流相對較小的浪涌保護器。（2）等電位聯結。等電位聯接是為了減少或者避免建筑物防雷空間內的金屬部件同各電氣系統產生電位差。等電位聯接是利用外包絕緣材料的導體將建筑物防雷空間內的電氣裝置、通信裝置、金屬物體等有機聯接在一起。其中，等電位聯接主要分為兩大類，即總等電位聯接和局部等電位聯接?？偟入娢宦摻又傅氖墙ㄖ镎w的等電位聯接，可有效地降低建筑物內間接接觸電擊的接觸電壓及各類金屬物體間產生的電位差。避免因電位差過大造成電壓失穩，損害建筑物內的各類電氣裝置。針對辦公樓等電位聯接設計，可采用總等電位聯接的方式進行聯接。電源各類進線重復接地。變配電室設置總等電位箱，聯接建筑物內的保護干線及設備進線等?？偟入娢宦摻泳€采用熱鍍鋅扁鋼?？偟入娢宦摻Y過程中禁止在金屬管道上進行焊接固定，應采用專用的固定卡環。建筑物內其它裝置的等電位聯接可采用局部等電位聯接等方式，如辦公室休息室、會客廳、衛生間、計算機中心等。

4 結語

總之，辦公樓電氣設計中的供電系統及防雷接地設計的目的是為了確保辦公樓內電氣設備的安全可靠運行，使人們在一個安全系數高的辦公環境下工作。減少供電系統配置防雷接地系統安裝不合理造成不必要的經濟損失及人員傷亡。

參考文獻

[1] 民用建筑電氣設計規范.GJG16-2008.

[2] 建筑物防雷設計規范.GB50057-2010.

作者簡介：張盼領（1982- ），男，陜西富平人，大學本科，自動化專業，研究方向：建筑電氣設計領域。