建筑低壓配電系統(tǒng)防雷設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

田德寶 牛 萍 樊 榮 羅 霞 謝大勇

（1.嘉興市氣象局，浙江 嘉興 314050；2.湖州市氣象局，浙江 湖州 313000）

各種電子設(shè)備和大規(guī)模集成電路被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代建筑，由于其工作電壓低，過(guò)電壓耐受能力有限，雷擊產(chǎn)生的過(guò)電壓波沿輸電線路傳播往往會(huì)引起電子設(shè)備誤操作，造成電子設(shè)備損壞，甚至威脅人身安全。因此，低壓配電系統(tǒng)的防雷保護(hù)已成為現(xiàn)代建筑綜合防雷的重要組成部分。低壓配電系統(tǒng)的防雷設(shè)計(jì)是一個(gè)系統(tǒng)工程，其必須由具備相應(yīng)防雷工程設(shè)計(jì)資質(zhì)的單位予以實(shí)施。目前，由于社會(huì)防雷公司參差不齊，防雷設(shè)計(jì)出現(xiàn)不專業(yè)、不規(guī)范、不成系統(tǒng)等問(wèn)題，存在諸多安全隱患。低壓配電系統(tǒng)的防雷設(shè)計(jì)，除嚴(yán)格執(zhí)行現(xiàn)行有效的國(guó)家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)外，還應(yīng)綜合考慮被保護(hù)設(shè)備的特點(diǎn)，切實(shí)做到安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理的設(shè)計(jì)原則。

1 設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題分析

通過(guò)對(duì)嘉興市本級(jí)2010－2011年度低壓配電系統(tǒng)防雷設(shè)計(jì)的技術(shù)評(píng)價(jià)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，設(shè)計(jì)中存在的主要問(wèn)題及其所占百分比見(jiàn)表1。

表1 2010－2011年度低壓配電系統(tǒng) 防雷設(shè)計(jì)技術(shù)評(píng)價(jià)統(tǒng)計(jì)表

1）依據(jù)引用不規(guī)范

針對(duì)不同的保護(hù)對(duì)象，設(shè)計(jì)依據(jù)的引用應(yīng)與之相匹配，但是在實(shí)際操作中，仍有部分設(shè)計(jì)人員沿用與設(shè)計(jì)內(nèi)容不相關(guān)或已廢止的規(guī)范性文件。

2）考慮因素不周全

有設(shè)計(jì)者僅僅從建筑物自身出發(fā)，對(duì)建筑物所在地的周邊環(huán)境、地理地貌、地質(zhì)情況、氣候和災(zāi)害性天氣、雷電活動(dòng)規(guī)律以及被保護(hù)設(shè)備的特點(diǎn)等不加考慮，甚至有設(shè)計(jì)者僅根據(jù)建筑物內(nèi)配電箱（柜）的布置直接判定雷電防護(hù)等級(jí)及SPD 的配置。

3）因子取值不嚴(yán)謹(jǐn)

現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)不到位，資料的收集不夠完整，出現(xiàn)諸如建筑尺寸與設(shè)計(jì)藍(lán)圖不一致、入戶服務(wù)設(shè)施長(zhǎng)度取值偏離實(shí)際、土壤電阻率取值無(wú)來(lái)源、相關(guān)參數(shù)取值不符合實(shí)際等問(wèn)題，以上任何一項(xiàng)都會(huì)導(dǎo)致雷電防護(hù)等級(jí)的劃分嚴(yán)重失真。

4）SPD 配置不科學(xué)

SPD 的選型不合理，級(jí)別配置達(dá)不到防護(hù)要求，甚至有防雷公司為了追求更高的經(jīng)濟(jì)效益，出現(xiàn)了有箱（柜）必裝的境地，從未考慮分級(jí)保護(hù)中的能量配合等問(wèn)題，嚴(yán)重違背了防雷設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)合理之原則，也影響了這個(gè)防雷系統(tǒng)的可靠性。

5）設(shè)計(jì)圖紙不齊全

設(shè)計(jì)方案中無(wú)設(shè)計(jì)、施工圖紙，或者圖紙不齊全、標(biāo)注不清晰，部分圖紙中所反映的內(nèi)容與現(xiàn)實(shí)相違背，甚至出現(xiàn)電氣系統(tǒng)圖和干線圖相矛盾，導(dǎo)致SPD 設(shè)置有誤，施工圖紙中標(biāo)注的SPD 型號(hào)與所選SPD 不一致等問(wèn)題，以上給評(píng)價(jià)工作和后期施工都帶來(lái)了很大的負(fù)面影響。

6）服務(wù)保障不到位

體系的防雷工程不單單是從設(shè)計(jì)到施工的過(guò)程，而且還得包括工程質(zhì)量管理、系統(tǒng)運(yùn)行與維護(hù)等措施，部分設(shè)計(jì)人員往往忽略或回避上述內(nèi)容，將防雷設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單視為一次性事件，無(wú)法保障防雷系統(tǒng)持續(xù)可靠運(yùn)行。

2 設(shè)計(jì)思路與實(shí)現(xiàn)方法

1）目的要明確

首先要明確擬保護(hù)對(duì)象的空間和范圍，了解其結(jié)構(gòu)和功能，全面掌握安裝在該建筑物內(nèi)電氣設(shè)備的重要性及抗擾能力，按照需要保護(hù)的程度確定防雷設(shè)計(jì)。

2）思路要清晰

為確保防雷設(shè)計(jì)思路清晰，設(shè)計(jì)方案的編制可參考以下步驟進(jìn)行。

（1）項(xiàng)目概述

簡(jiǎn)要闡述雷電災(zāi)害機(jī)制及其防護(hù)措施，分析工程進(jìn)行雷電防護(hù)建設(shè)的必要性。

（2）設(shè)計(jì)依據(jù)

應(yīng)以現(xiàn)行有效的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，也可采用ΙEC 標(biāo)準(zhǔn)，在設(shè)計(jì)方案中對(duì)所采取的技術(shù)措施及施工工藝等，都應(yīng)符合相應(yīng)規(guī)范要求，不要刻意引用與設(shè)計(jì)內(nèi)容不相干的規(guī)范性文件。

（3）現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)

除了考察工程所在地的周邊環(huán)境、地理地貌、地質(zhì)情況、氣候和災(zāi)害性天氣特點(diǎn)以及雷電活動(dòng)規(guī)律等因素外，還應(yīng)掌握建筑布置情況，列表說(shuō)明各建筑物的結(jié)構(gòu)尺寸、層數(shù)、建筑面積等信息，描述建設(shè)工程現(xiàn)有防直擊雷和等電位連接等措施，詳細(xì)說(shuō)明工程低壓配電系統(tǒng)及弱電系統(tǒng)情況，列表說(shuō)明各建筑單體入戶服務(wù)設(shè)施敷設(shè)方式及線纜長(zhǎng)度，詳述土壤電阻率的測(cè)試環(huán)境及測(cè)試方法并提供測(cè)試結(jié)果，分析各電氣設(shè)備的耐壓能力等。

（4）具體防雷設(shè)計(jì)

①雷電防護(hù)等級(jí)劃分

根據(jù)《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》GB50343-2012 之規(guī)定，建筑物電子信息系統(tǒng)的雷電防護(hù)等級(jí)可按以下三種方法確定：一是按防雷裝置的攔截效率確定雷電防護(hù)等級(jí)；二是按電子信息系統(tǒng)的重要性、使用性質(zhì)和價(jià)值確定雷電防護(hù)等級(jí)；三是按風(fēng)險(xiǎn)管理要求進(jìn)行雷擊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。對(duì)于重要的建筑物電子信息系統(tǒng)，宜分別采用第一和第二兩種方法進(jìn)行評(píng)估，按其中較高防護(hù)等級(jí)確定，對(duì)于重點(diǎn)工程或用戶提出要求時(shí)，可按第三種方法確定雷電防護(hù)措施。

②SPD 選型與配置

設(shè)計(jì)中使用的SPD，必須是經(jīng)過(guò)具備檢測(cè)資質(zhì)機(jī)構(gòu)檢驗(yàn)合格的產(chǎn)品，且有備案。SPD 的選型與配置應(yīng)根據(jù)雷電防護(hù)等級(jí)的劃分結(jié)果以及被保護(hù)設(shè)備的特點(diǎn)予以實(shí)施。

在低壓配電系統(tǒng)中，從電力變壓器低壓側(cè)開(kāi)始至設(shè)備機(jī)房用電設(shè)備的整個(gè)配電線路上，各級(jí)設(shè)備的絕緣強(qiáng)度及耐沖擊電壓強(qiáng)度是逐級(jí)降低的，正確選擇各類配電線路設(shè)備處安裝什么類別、什么規(guī)格、什么性能的電源SPD，并充分考慮其能量配合問(wèn)題，才能取得良好的防護(hù)效果。建筑物內(nèi)220/380V 配電系統(tǒng)中設(shè)備絕緣耐沖擊電壓額定值如表2所示。

按防雷裝置的攔截效率或按電子信息系統(tǒng)的重要性、使用性質(zhì)和價(jià)值來(lái)確定雷電防護(hù)等級(jí)時(shí)，用于電源線路的SPD 沖擊電流和標(biāo)稱放電電流參數(shù)推薦值如表3所示。

表2 建筑物內(nèi)220/380V 配電系統(tǒng)中設(shè)備絕緣耐沖擊電壓額定值

表3 電源線路SPD 沖擊電流和標(biāo)稱放電電流參數(shù)推薦值

確定了雷電防護(hù)等級(jí)、SPD 的設(shè)置級(jí)數(shù)、SPD性能參數(shù)之后，還應(yīng)綜合考慮SPD 的有效保護(hù)水平、連接導(dǎo)線材料規(guī)格及長(zhǎng)度、多級(jí)SPD 間能量配合等因素。同時(shí)，還應(yīng)出具SPD 配置表，內(nèi)容應(yīng)包含防護(hù)級(jí)別、對(duì)應(yīng)的配電箱（柜）名稱及編號(hào)、配電箱（柜）用途、SPD 的安裝數(shù)量等詳細(xì)信息。

（5）防雷工程預(yù)算

工程預(yù)算應(yīng)包含材料費(fèi)（主材和輔料）、施工費(fèi)、工程管理費(fèi)、設(shè)計(jì)費(fèi)及稅金等。費(fèi)率比例應(yīng)符合相關(guān)規(guī)定。

（6）服務(wù)保障措施

包含項(xiàng)目設(shè)計(jì)、施工及投入運(yùn)行等各環(huán)節(jié)的保障性措施及服務(wù)承諾，如項(xiàng)目質(zhì)量管理、系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)、技術(shù)咨詢與培訓(xùn)機(jī)制等內(nèi)容。

（7）相關(guān)圖紙、資料

設(shè)計(jì)方案最后應(yīng)附相關(guān)的圖紙、資料，并確保材料完整、內(nèi)容真實(shí)、易于識(shí)別。內(nèi)容包括建筑總平面圖、強(qiáng)電總平面圖、弱電總平面圖、配電干線圖、配電系統(tǒng)圖、SPD 電路原理圖、SPD 安裝位置示意圖、SPD 安裝施工圖（備注SPD 連接線材料規(guī)格及長(zhǎng)度、SPD 前端過(guò)電流保護(hù)裝置及其他施工要求）等，另外提供防雷工程項(xiàng)目組人員名單。

3）數(shù)據(jù)要真實(shí)

防雷工程設(shè)計(jì)所需的各項(xiàng)數(shù)據(jù)及因子必須經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)或查閱相關(guān)資料所得，甚至部分?jǐn)?shù)據(jù)應(yīng)由相關(guān)權(quán)威部門(mén)提供，不能隨意捏造、調(diào)整，更不能以一幢建筑的數(shù)據(jù)類同其他建筑，隨意夸大風(fēng)險(xiǎn)因子。

4）計(jì)算要詳實(shí)

在確定雷電防護(hù)等級(jí)的計(jì)算過(guò)程中，需提供詳細(xì)的計(jì)算過(guò)程，計(jì)算所需的各項(xiàng)數(shù)據(jù)及參數(shù)因子必須與項(xiàng)目勘測(cè)結(jié)果相一致，相關(guān)數(shù)據(jù)的處理必須符合規(guī)定要求，尤其是多幢建筑，應(yīng)分別計(jì)算，不能以一幢為例類同所有。

5）結(jié)果要理想

低壓配電系統(tǒng)的防雷設(shè)計(jì)，是一項(xiàng)將安全性和經(jīng)濟(jì)性綜合優(yōu)化的系統(tǒng)工程，尤其是SPD 的配置，要充分利用每一套SPD 的保護(hù)范圍，在確保設(shè)備安全的情況下，合理優(yōu)化SPD 的安裝數(shù)量。同時(shí)，設(shè)計(jì)方案要滿足各方要求，確保防雷工程順利實(shí)施、防雷系統(tǒng)可靠運(yùn)行。

3 結(jié)論

建筑低壓配電系統(tǒng)的防雷設(shè)計(jì)宜根據(jù)擬保護(hù)對(duì)象所處環(huán)境進(jìn)行雷擊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，確定雷電防護(hù)等級(jí)，并結(jié)合雷電防護(hù)分區(qū)和需保護(hù)設(shè)備的特點(diǎn)，選擇匹配的SPD 進(jìn)行防護(hù)。設(shè)計(jì)要做到目的要明確、思路要清晰、數(shù)據(jù)要真實(shí)、計(jì)算要詳實(shí)、結(jié)果要理想等要求，切實(shí)達(dá)到安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理的設(shè)計(jì)原則，確保被保護(hù)設(shè)備的防雷安全。

[1] 中國(guó)機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會(huì).建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范 GB 50057-2010[S].北京:中國(guó)計(jì)劃出版社,2011.

[2] 四川省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳.建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范GB 50343-2012[S].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2012.

[3] 國(guó)家能源局.電子設(shè)備防雷技術(shù)導(dǎo)則DL/381-2010[S].北京:中國(guó)電力出版社,2010.

[4] 梅衛(wèi)群，江燕如.建筑防雷工程與設(shè)計(jì)[M].2版.北京:氣象出版社,2004:419-438.

[5] 楊仲江.防雷工程檢測(cè)審核與驗(yàn)收[M].北京:氣象出版社,2005:196-201.

[6] 盧衛(wèi)星，程傳軍，周岳建.淺談低壓電源線路電涌保護(hù)器的選型與設(shè)置[J].浙江氣象,2011,32(4):43-46.