某大型热电厂

设计的原则、现场环境分析及标准依据

1.设计依据

依据中国国家标准与行业的设计规范的要求，建筑物和建筑物内电子信息系统都应有完整得防护措施，保证该系统能正常运行。这包括建筑物本身、电源供电系统、不间断供电系统，空调设备、电脑网络、闭路电视监控系统、安防报警系统、微波通信设备等装置，均应有防护装置保护。本方案在制订过程中参考了以下国家标准和国际相关标准：

1. 国标《建筑物防雷设计规范》GB 50057－2010
2. 国标《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343-2012
3. 国标《电子信息系统机房设计规范》GB 50174－2008
4. 国标《计算机场地安全要求》GB/T 9361－2011
5. 国标《汽车加油加气站设计与施工规范》GB 50156－2012
6. 国标《建筑物防雷装置检测技术规范》GB /T21431－2008

2.设计思想

雷电防护工程是一个系统工程，现代防雷技术强调“整体防护、综合治理、层层设防”。在防雷工程设计时应系统地、因地制宜地将外部防护和内部防护有机地结合起来，贯彻整体防御思想，综合运用分流(泄流)、均压（等电位）、屏蔽、接地和保护（箝位）等各项技术，构成一个完整的防护体系，才能取得明显的效果。综合防雷系统主要应从以下几个要素着手。

1) 分流（泄流）：在建筑物顶部安装接闪器，让雷电按指定的路径泄放入地。避免大楼直接接受雷电流而受损。

2) 均压（等电位）：防止相邻金属导体及不同地网之间产生电位差，采用等电位连接和共用接地等措施。

3) 屏蔽：利用建筑物的钢筋混凝土墙体、人工屏蔽网和各种设备自身的金属屏蔽层以及屏蔽电缆，衰减雷击电磁脉冲对设备的危害。

4) 接地：接地是分流和泄放直击雷和雷击电磁脉冲干扰能量的最有效的手段之一，也是等电位连接的基础。

5) 保护（箝位）：是在电源线、信号线、投切过电压可能侵入的所在端口，装设必要的电涌保护器（SPD），将侵入设备系统的冲击过电压限制到设备能承受的冲击过电压水平之内。电涌保护器俗称浪涌保护器，是在最短时间（纳秒级）内将被保护线路连入等电位系统中，使设备各端口电位相等，同时释放系统中因雷击而产生的大量脉冲能量，并短路泄放到大地，降低设备各接口端的电位差，从而保护线路上用户的设备。

3.热电厂所在地区概况及防雷环境概况分析

保定市地处北纬38°10′-40°00′，东经113°40′-116°20′之间。北邻北京市和张家口市，东接廊坊市和沧州市，南与石家庄市和衡水市相连，西部与山西省接壤。地处京、津、石三角腹地，市中心北距北京140公里，东距天津145公里，西南距河北省会石家庄125公里，直接可达首都机场、正定机场及天津、秦皇岛、黄骅等海港。京广铁路、京昆高速、107国道、京珠高速公路、津保高速公路、保沧高速公路、张石高速公路使保定拥有四通八达的交通网络。全市面积 2.21万平方公里 人口近1100万，其中市区100.6万。气候条件属暖温带大陆性季风气候。年平均气温12℃，年降水量550毫米。这里四季分明，冬季寒冷有雪，夏季炎热干燥，春季多风沙，年评均雷暴日数31天。

3.1大热电厂的环境及防雷现状

1）、地理位置：热电厂位于市区西二环与七一路交叉口附近；

2）、防雷装置现状：保定热电二厂的办公楼和检修楼建筑物无外部防雷装置，两座库房是框架结构，可装接闪网格，引下线使用建筑物柱筋，接地利用建筑物基础作为自然界地体；

3）、电源系统：热电厂二厂区供电为 380/220V 交流供电，低压电源系统未安装雷电波侵入防护装置，办公楼电源未装雷电波侵入防护装置。

4）、电源系统：热电厂一厂办公楼及电梯配电、通讯机房配电、9#电子间配电箱未装雷电波侵入防护装置。

5）、接地系统：电源配电间接地是从建筑物基础引进的接地母线和配电柜接地母排连接。

3.2热电厂建筑物防雷等级确认

保定热电厂地属保定市，保定市年平均雷暴日数31天，属于中等雷暴强度地区（年均雷暴日大于25天不超过40 天）。由于电厂发电设备重要，人员较密集，所以，各建筑物按二类防雷建筑物防护。

四、热电厂防雷工程设计方案

1、直击雷防护

保定热电厂二厂的办公楼和检修楼建筑物无外部防雷装置，需按二类防雷做接闪网进行防护。

2、等电位

保定热电厂各建筑物内的金属设备和金属管道等要有良好的等电位连接，使之达到均压等电位，工频接地电阻应小于30Ω。总配电间的交流工作接地和保护接地要做等电位连接，联合接地时总的接地工频电阻应小于4Ω。这些由电厂自行解决，方案中不再设计。

3、接地系统

热电厂各建筑物已有的保护性接地与功能性接地共用时，其接地电阻值按其最小值确定。

（1）办公楼、检修楼等接地装置使用建筑物的自然接地体。

（2）热电二厂厂用电低压配电系统接地使用建筑物的自然接地体。

4、厂用的电低压配电系统雷电波侵入防护

⑴ 二厂低压配电系统雷电波侵入防护

在#1机厂用PC  IA、IB段配电低压开关柜01号A-72E回路柜各安装一套I级分类试验的电涌保护器（2套）。

在#2机厂用PC  IIA、IIB段配电低压开关柜01号A-72E回路柜各安装一套I级分类试验的电涌保护器（2套）。

⑵ 二厂办公楼电源线路雷电比侵入防护

1）第一级保护

本建筑物按二类防雷建筑物，首次雷电流幅值为150KA。电源线路为铠装埋地，TN-C模式引来变成TN-C-S接地模式，进入建筑物的管线取n=2，Rs取5Ω，Rc取0.5Ω。在建筑物已安装合格的防直击雷措施，因此，如直击雷击在该建筑物上，在低压配电线路上每根线分配电流为： =（0.5×100×5）/〔2（4×5+0.5）〕=6.1KA。所以，冲击电流Iimp不宜小于6.1KA，Up≤2.5kv。这样，在入户处可以将数万伏的雷击及电涌限制到2.5kV以下。所以，在办公楼总配电箱安装1组（Iimp≥15kA、Up≤1.5kV）SPD进行第一级保护。

2）第二级保护

根据《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010和《低压配电设计规范》GB 50054-2011的有关规定，依据雷电分流理论，需使用II级分类实验的（8/20μs），In不小于20-40KA，能将线路感应雷击过电压限制到2.0KV以下。热电厂办公楼的配电应进行第二级防护，产品选择标称通流容量为20KA。在办公楼1层到5层分配电箱各安装In≥20kA、Up≤1.6kV）SPD进行第二级保护。

⑶ 一厂办公楼、通讯机房及9#电子间总配电箱电源线路雷电比侵入防护

1）第一级保护

这几个建筑物按二类防雷建筑物。这样，在入户处可以将数万伏的雷击及电涌限制到2.5kV以下。所以，在办公楼、通讯机房及9＃电子间总配电箱安装1组（Iimp≥15kA、Up≤1.5kV）SPD进行第一级保护（3组）。

2）第二级保护

热电厂办公楼设有电梯，在楼顶电梯间配电应进行第二级防护，产品选择标称通流容量为40KA。在电梯间配电箱安装1组In≥40kA、Up≤2.5kV）SPD进行第二级保护。

产品满足浪涌保护器 (SPD)国家最新标准 GB 18802.1-2002 《低压配电系统的浪涌保护器  第1部份:性能要求和试验方法》，等同IEC 61643《低压配电系统的浪涌保护器》标准。产品参数优于标准要求并通过国家权威检测机构检测，符合使用需求。