高层建筑配电系统综合防雷的工程设计

【摘 要】针对高层建筑配电系统的特点,本论文对高层建筑配电系统进行了分析设计,在简单分析了高层建筑配电系统应用现状及其主要问题的基础上,对高层建筑配电系统主要硬件系统进行了分析设计,并有针对性的给出了高层建筑内部防雷工程的设计方案,对于进一步提高高层建筑配电系统应用设计水平及其防雷工程设计应用水平具有一定借鉴意义.

【关 键 词】高层建筑；配电系统；综合防雷；工程设计

1引言

按照我国《高层民用建筑设计防规范》的规定,凡十层及十层以上的住宅及建筑高度超过二十四米的其它民用建筑均属高层建筑,随着现代社会的发展,建筑物的规模不断扩大,其内各种电气设备的使用日趋增多,尤其是计算机网络信息技术的普及,建筑物越来越多采用各种信息化的电气设备.这就对供电系统的安全、可靠性提出了更高的要求,对高层建筑物内电子设备的外部环境提出了更高的要求.

本论文主要结合高层建筑配电系统的特点,详细分析探讨高层建筑配电系统及其综合防雷设计,并以期从中能够找到合理有效的配电管理及安全防护应用方法,并以此和广大同行分享.

2高层建筑配电系统应用现状及问题分析

2.1在传统的低压供电系统中主要强调过载、短路保护,其目的是保护用电设备、供电线路不受损坏.

2.2供电系统不采取可靠的接地措施,或者按《建筑物防雷设计规范》的要求作了接地,但在建筑电气设计及施工过程中,还存在低压配电系统接地形式混用的作法,电气接地的质量不符合要求,对于重要的电子设备未作等电位连接,乃至发生了许多不该发生的触电及人身伤亡事故.

2.3现行的低压配电系统中设置的保护接零和过流保护装置等措施不能完全有效地防止漏电火灾的发生,导致高层建筑频繁的火灾事故.

2.4随着大量电器设备的使用,漏电保护器的应用也日趋普及,漏电保护器是现时有效防止接地故障引起人身电击和电气火灾的保护电器,但漏电保护器的选用不当或接线不正确,使漏电保护器不能发挥应有的作用,降低供电系统的可靠性与安全性.

2.5在低压配电系统设计中,多年来一直存在一个悬而未决的老难题,那就是当下级配电回路发生大短路电流的短路故障时,即使其上级保护装有带短延时的所谓三阶段保护断路器,也往往无选择性地越级跳闸,造成大面积停电,有时导致不应有的巨额经济损失由于技术上存在困难,国际上也长期未能解决这一难题.

3高层建筑配电系统及综合防雷工程设计

3.1高层建筑配电系统应用设计

在建筑电气设计范畴里,供配电设备容量的选择是至关重要的一环.在施工图设计阶段中,有时设计容量会留有一定的裕度,是为了考虑日后用电设备发展的可能需要,这是合理的.但如果选得过大或过小,除了直接或间接地增加工程造价外还可能发生配电线路上的误动作甚至造成电气事故.

3.1.1配电变压器的选择

根据相关标准,用电设备容量在250KW或需要变压器容量在160KVA以上者应以高压方式供电的要求,可知凡是有一定建筑规模的工程都将使用电力变压器,但对于如何选择变压器容量的问题上对有些设计者来说还存在误区.认为变压器有功负荷能力、容量应按照计算负荷负载或接近满负载选择.其实这是一种错觉,误认为“满负荷”可以做到物尽其用,节省投资,殊不知虽然变压器是一种效率高在95%以上的电气设备.但只有当变压器的负荷在0.5-0.6时才可能实现,这也是从发挥变压器最高效率的角度出发来选择变压器容量的首要条件和依据.当然最后确定变压器容量时还要综合考虑其它一些因素,例如环境温度的影响,降低温度可以提高变压器的输出功率和减少变压器的损耗,又如变压器台数的合理选择和技术经济比较等等都是影响变压器容量选择的考虑因素.

3.1.2电容无功补偿容量的选择和配盆

目前我国对用电单位的功率因素要求高压供电压者为0.9以上,低压供电者为0.85以上,为此绝大多数的工业与民用建筑采用补偿的办法、即在低压配电室的配电母线上安装若干组电力电容器补偿供电范围内的无功功率以达到提高功率因数的目的,但对于如何正确选择电容器容量的问题上有的设计者错误认为在作施工图设计时只要根据配电变压器容量(KVA)的1/3来选取补偿容量(Kvar)就可以了.

实际上,针对目前的无功补偿选择,一般都选用无功补偿电容器.无功补偿电容器在投入运行的瞬间在配电线路上会产生几十倍甚至上百倍额定电流的涌流,因此要求在配电线路上装设专用的切除电容器接触器.这种接触器的特点是在产品内部装配有作为限制涌流和强制电容器放电的电阻,这样就能够限制涌流在电容器额定电源20倍之内和保证电容器在下次投入时其端子最大剩余电压≤50V.

3.2建筑物内部防雷工程设计

3.2.1直击防雷保护措施

以避雷针为主体的传统防雷技术仅能保护建筑物本身,随着时代的发展,社会的进步和实践的深化,其局限性越来越显露出来.虽然传统防雷措施,可以有效防止直击雷和削弱电压波的强度,减小雷击的破坏程度.但这些措施并不能完全消除电网中由雷电而引起的暂态过电压,感应雷电脉冲一般都在千伏以上.

因此,可以采用环形接地和等电位连接的方式进行防雷保护.环形接地网就是把接地体沿建筑物周围围成一个闭合环.这样的接地网可以使界面以内的电场分布比较均匀,减少跨步龟压对人的危害,也可减少室内在被雷击时,由于地面电位梯度大产生对设备高电压反击的危险.

等电位连接是把建筑物内所有金属物,如混凝土内的钢筋、自来水管、煤气管,以及其它金属管道、机器基础金属物和大型的埋地金属物、电缆金属屏蔽层、电力系统的零线、防雷建筑物的接地线,统统用电气连结的方法连接起来,使整个建筑物空间成为一个良好的等电位体.当雷电袭击的时候,在这建筑物内部和附近大体上是等电位的,而不会发生内部设备被高电位反击和人被电击的事故.

3.2.2建筑物内电子设备电源系统的防雷保护

建筑物内电子设备使用的交流电源通常是由供电线路从户外交流电网引人的.当雷击子电网附近或直击于电网时,能够在线路上产生过电压波,这种过电压波沿线路传播进入户内,通过交流电源系统侵入电子设备,造成电子设备的损坏.同时,雷电过电压波也能从交流电源侧或通信缅路传播到直流电源系统,危及直流电源及其负载电路的安全.随着各种先进电子设备广泛配备于各类建筑物中,对电子设备电源系统防雷问题正普遍受到关注.对于建筑物内电子设备的保护而言,一般应首先在供电线路进入建筑物的入口处设置保护装置,这样做可以将沿供电线路袭来的雷电过电压侵入波防护于建筑物之外,那些高精尖的电子设备,还需要在它们的电源输入端前设置保护装置.

为了避免雷电由交流供电电源线路入侵,可在建筑物的变配电所的高压柜内的各相安装避雷器作为一级保护,在低压柜内安装氧化锌防雷装置作为第二级保护,以防止雷电侵入建筑物的配电系统.为谨填起见,可在建筑物各层的供电配电箱中安装电源避雷器作为保护,并将配电箱的金属外壳与建筑物的接地系统可靠连接.

4结语

高层建筑由于其层高的原因,对于高层建筑的配电系统的设计,以及相应的防雷工程的设计都具有一定的特殊性,本论文详细探讨了高层建筑物内部的配电系统及其防雷工程的设计,具有较好的实用价值与指导意义.当然,要从根本上提高我国的高层建筑配电应用水平及防雷保护水平,还有赖于广大技术人员的共同努力,才能够最终得到实现.