试论净水厂内建筑电气防雷接地系统设计及要点

摘  要：近年来，城市经济发展速度不断加快，净水厂内建筑电气设备越来越多，雷击事件发生的频率也有所增多，使得净水厂面临非常大的经济损失。电气设备在雷电环境中的风险性比较高，遭遇雷电灾害不仅会导致国家财产损失，严重的还可能会造成人员伤亡，所以，为了降低电气雷击灾害发生率，就要做好防雷接地系统的设计工作。本论文着重于研究净水厂内建筑电气防雷接地系统设计及要点。

关键词：净水厂;建筑;电气;防雷接地系统;设计;要点

引言：

净水厂内使用的建筑电气设备在运行的过程中很容易受到雷击的影响，不仅会导致设备的损坏，还会造成人员伤亡，影响净水厂的稳定运行。为了避免雷電环境中建筑电气设备受到影响，就需要做好防雷接地系统的设计工作，确保设备功能更好地发挥出来[1]。

一、工程概况

铜陵市横港取水口及其配套供水设施迁移工程分两期实施，近期建设规模为30万吨/日常规处理、污泥处理生产线，远期扩建配套30万吨/日深度处理生产线。本工程电气设计为水厂一期工程构建全新的、完备的变配电系统，主要涉及避雷与接地安全等内容，并针对水厂远期发展提出供电规划设想。

二、电气防雷接地系统的设计

（一）预算雷击的次数

净水厂的建筑物属于一般性工业建筑物，根据预算雷击次数计算获得了如下的结果。（表1：预算雷击的次数）

所有建（构）筑物预计雷击次数每天不超过0.25次。其中10千伏变电所及二级泵房属于重要供水设施，因此按二类防雷设计;加药间、门卫、垃圾房预计雷击次数每天不超过0.05次;垃圾房考虑不作防直击雷设计。门卫中含有安防室所以考虑按三类防雷设计、加药间为主要生产构筑物所以考虑按三类防雷设计;其余建（构）筑物均按三类防雷设计[2]。沉淀池为池体构筑物内部水体不属于保护范围，仅四周池体作为保护对象，防雷等级按三类标准考虑。

（二）建筑物电子信息系统雷电防护等级

净水厂在安装防雷装置的时候，需要根据拦截效率将雷电防护等级确定下来。具体见表2。（表2：建筑物防雷装置的拦截效率）

门卫、加药间、办公楼等等的防雷装置所需要达到的拦截效率要超过0.9，在设计中需要达到雷电防护C级，所安装的奇遇单体防雷装置需要达到的拦截效率介于0.9至0.98之间，在设计的时候需要达到雷电防护B级。

（三）建筑物防雷设计

1.防直击雷设计

沉淀池为池体构筑物，内部水体不属于保护范围，仅四周池体作为保护对象，防雷等级按三类标准考虑。利用池体上栏杆及吸泥机行车轨道作为接闪器，利用池壁内直径超过φ16以上的主筋通长焊接，要求每个位置安装两根，以此作为引下线，其上端连接到栏杆和吸泥机行车的轨道上面，其下端则需要连接到基础内的主钢筋，经过焊接处理，可以起到接地体的作用。要求引下线之间的距离要小于等于25米。

2.防侧击雷设计

防雷建筑物无高于45米的建（构）筑物，第三类防雷建筑物无高于60米的建（构）筑物，故不考虑防侧击雷设计。

（四）接地装置设计

接地电阻不可以超过4欧姆，如果是重复接地电阻，则不可以超过10欧姆。建筑物优先利用建筑物下部钢砼结构作自然接地体，此外35千伏变电所及6千伏变电所均另设人工接地体作接地装置[3]。

建（构）筑物接地体优先利用结构基础内下层的两根直径不小于φ12，如果是4根，直径不小于φ10，以主钢筋作为基础自然接地体，兼作接地体的钢筋连接应用焊接技术，构成了接地网。接地电阻如果不符合要求，则需要在室外环境中采用人工接地的方式，连接的时候使用焊接技术铜包将钢接地线连接起来。室外接地极和接地线埋深1米，接地极应用焊接技术连接到接地线，焊接上采用搭接的方法，长度要超过100毫米，焊接所在位置都需要涂沥青，可以起到很好的防腐作用[4]。

（五）雷击电磁脉冲防护设计

所有构筑物室内做等电位连接，建筑物室内设接地干线，接地干线离地0.25米沿墙安装（在配电间和主要设备间明敷，生活间和金属管道较少的房间暗敷，沿地坪敷设时暗敷，过门穿PVC管暗敷），水平固定点之间的距离要达到1.5米，在转弯部分的水平固定点之间的距离要达到0.5米，接地装置的安装详见国标。各构筑物内设备槽钢底座、设备外壳、电缆支架等等，与接地干线的焊接要保持最短的距离，路之间的焊接要形成导电系统，当然也可以采用连接的方式实现，可以用于等电位联结，还需要在配电间将等电位连接盒设置好，确保电源进线PE线应就近与等电位盒可靠连接[5]。

一些外来导电物连接到建筑物当中，都需要在入户的位置（比如LPZ0区的界面位置以及LPZ1区的界面而位置）连接到室内的等电位接地干线上，以此作为电位连接。为控制好线路侵入的雷击电磁脉冲过电压，在每段35千伏及6千伏的母线上安装交流无间隙金属氧化锌避雷器[6]。在低压和弱电系统分级设置SPD，保护人员和设备安全。其中户外线路进入构筑物处，也就是说，当LPZ0A或者LPZ0B连接到LPZ1区的时候，需要将I级试验电涌保护器设置在室内总配电箱所在位置或者设置在总配电柜所在位置，电涌保护器所发挥的作用是保证电压保护水平达到2.5千伏，或者超过这个数值。冲击电流值要达到12.5千安或者超过这个数值。在区域界面处超过LPZ1的位置，在设置试验电涌保护器的时候，需要按照II级水平设置或者III级水平设置，确保电压保护水平符合额定值，使得各类设备具有良好的绝缘耐冲击性，符合电压额定值。如果是II级试验电涌保护装置，要求其放电电流要超过5千安，如果是III级试验电涌保护装置，要求其放电电流要超过3千安。对于电子信息设备所在位置的弱电机房要予以保护，同样需要保护的还有消防控制室、安保控制室等分配电箱处电压保护水平值小于或等于1.5千伏。

（六）雷电防护区屏蔽

水厂控制中心设置在LPZ2区内，并与雷电防护区屏蔽体由一定的安全距离。埋入建筑物内的电力线路采用铠装，无屏蔽层的信号电缆采用钢管埋地，铠装层和金属管就近与等电位连接板可靠连接。屏蔽电缆中设置有屏蔽层，其两端需要连接到防雷区域范围的交界处，才能很好地起到防雷的作用[7]。

三、电气防雷接地系统设计要点

（一）做好评直击雷保护设计

净水厂的35千伏变电所和二级泵房、及含丙类危险场的加药间等构筑物在设置防雷措施的时候需要按照二类防雷建筑进行，如果是在屋顶设置避雷带，则需要采用接闪器，对于直击雷可以起到预防的作用。对于屋顶的避雷带可以发挥热镀锌扁钢的作用，要求这些材料的构成中，规格上要局限于10×10米以内，或者12×8米以内，才能形成有效的避雷网格。

（二）接地的设计

35千伏变电所采用人工接地体作为接地装置，其他结构均采用建筑物下钢筋混凝土结构作为自然接地体。应用组合接地的方法进行防雷接地，也可以用于工作接地以及实施保护接地，接地电阻要控制在1欧姆以内，不能超过这个范围。变电所底层可以采用接地网均压带设置的方式，对于接触电压以及跨步电压都要有效控制[8]。

相邻开关柜之间的网络电缆通过柜侧预留孔敷设，信号防雷及过电压保护装置设置在离柜电缆桥架前。网络电缆进入预处理器通信模块前，应设置信号防雷和过电压保护装置。弱电监测系统与接地系统采用“一点接地”方式连接。

结束语：

通过上面的研究可以明确，净水厂内建筑电氣设备在运行的过程中，如果遇到雷电环境，风险系数是比较高的。为了降低雷电导致的灾害事故发生率，就需要做好防雷接地设计工作，将科学有效的预防措施制定出来，做到雷电事故科学预防，规范操作，为电气设备创造安全的环境。

参考文献：

[1] 李宁娟. 关于建筑电气防雷接地设计要点解析[J]. 建材与装饰， 2018（04）：69-70.

[2] 王友根. 建筑电气安装中防雷接地施工技术的探析[J]. 四川水泥， 2019（04）：282-282.

[3] 李跃龙， 李跃虎. 建筑电气工程中智能型防雷接地系统设计与研究[J]. 自动化与仪器仪表， 2019（03）：25-26.

[4] 周爱明. 建筑电气安装中防雷接地施工技术的应用研究[J]. 中小企业管理与科技（上旬刊）， 2019（05）：78-79.

[5] 刘卓然. 试论建筑电气安装中防雷接地施工技术的应用与质量管理策略[J]. 低碳世界， 2019， 9（09）：96-97.

[6] 潘鹏. 建筑物年预计雷击次数计算中的常错点分析[J]. 住宅与房地产， 2019（15）：279-279.

[7] 潘崇杰. 输电线路防雷接地设计的问题与改进方法探讨[J]. 农村电气化， 2019（06）：29-31.

[8] 秦培林， 吕泽红. 防雷接地参数对雷电波传输过程的影响[J]. 实验室研究与探索， 2018（06）：14-15.

作者简介：

项洁敏（1982.7.26）;性别：男;籍贯：浙江宁波;民族：汉;学历：大学本科;职称：工程师;职务：设计师;研究方向：供配电。