刘昱洁

（中国市政工程华北设计研究总院有限公司 天津 300000）

市政电气系统的安全关系着城市供电运行安全。尤其是在城市化建设背景下，市政工程的项目增多，电气需求加大，在这种情况下，若不能保证市政工程电气运行稳定性，必然会带来诸多不便。当前的城市电气系统已经覆盖多个领域，不管是照明还是生产等，都需要电气系统的支持。电气系统中，安全运行的实现需要防雷接地设计的保障，通过有效的防雷接地设计，帮助电气系统有效提高安全性。基于此，必须加大对市政电气防雷接地设计研究力度，及时对防雷接地设计中存在的问题进行控制，还需要提高电气系统运行稳定性，为城市功能的运行提供更多帮助。

1 浅析防雷接地设计

防雷接地设计问题的研究必须对防雷接地的内涵进行分析，还需要及时落实接地类型，这样才能够更精准地掌握防雷接地设计中存在的问题，并且及时制定解决策略。

1.1 防雷接地内涵

市政项目中，电气系统必不可少，电气系统作为市政项目运行的基本支撑，为了保证市政项目的正常运行，电气系统必须做到安全性高、技术专业。尤其是电气系统的保障维护方面，及时积累维护经验，这样才能够为市政项目电气设备的应用与安全运行提供保障。防雷接地作为电气系统的关键组成，防雷接地设计帮助电力系统有效应对火灾事故的发生，及时规避雷电伤害，并且消除电气系统安全隐患，将静电对电气设备的损伤降到最低［1］。不仅如此，防雷接地设计还可以有效保障电气系统工作人员安全，为其营造安全的工作环境。正因为如此，防雷接地设计是电气系统设计的重点内容，一直受到重视。

防雷接地设计期间，所有设计操作都必须严格按照电气设计规范展开，尤其是防雷接地设备规格的选择与安装，必须保证契合电气系统防雷接地设计需要，还要保证安装的科学性。常见的防雷接地设备主要包括避雷针、避雷器［2］。明确防雷接地设计的目标，以市政电气系统安全为前提，严格按照安装流程，完成防雷接地装置的安装操作，在保证安装达标基础上，科学降低雷电对电气系统的伤害，提高市政电气系统的安全性。

1.2 防雷接地系统的功能

防雷接地设计优化必须认识到接地施工在电气系统中的核心地位，还要及时对防雷接地功能有所了解。接地设计与施工主要是将导体、大地在电气系统中的作用放大，及时联系电气系统中的电气装置、导电部分，以此来科学规避雷电危害。防雷接地设计主要包括4 个功能：一是直接连接电力系统中的地、中性点；二是科学应对电力系统中的静电危害，并且有效减轻雷击损坏；三是保护线路正常运行；四是协助电气系统正常运行，科学解决电气系统雷电问题［3］。

通过对防雷接地设计的研究可以发现，其对电气系统安全运行非常重要，尤其是接地施工处理，直接影响到防雷接地功能的发挥。因此，防雷接地设计中，必须制定更科学有效的施工处理计划，有效落实接地工作，在此基础上，为电气系统的稳定运行创造安全环境。

2 雷击对市政电气系统的破坏

雷击是一种自然现象所引起的攻击形式，雷击的出现主要因为异质电荷快速放电。市政电气系统的导电性非常强，若防护措施不到位，就会受到雷击的危害，甚至出现大面积损坏。作为市政工程的重要组成，电气系统防雷接地设计是必然选择。为了提高防雷接地设计的科学性与有效性，必须深层次剖析市政电气系统在雷击下所遭受的破坏，这样才能够针对性地优化设计。雷击破坏为两种：一是受到热效应、电力影响，市政工程本身直接遭受雷击；二是受到静电感应、电磁感应等影响，电气系统被迫遭遇雷电流入侵。雷击的具体危害与破坏主要体现在以下几方面。

2.1 直接闪光

雷击破坏中，直接闪光破坏力非常强，主要是由于大气云层在短时间内猛烈放电所引发的雷暴，若不能及时将其引排，市政电气系统中的各个系统都会受到威胁，如路灯系统或者是电缆通道系统等，不仅如此，还会引发火灾、市政建筑被破坏等。

2.2 雷电波

雷电波破坏的出现以雷击为主体，直接接触到市政电气系统，特别是外部电缆，随后穿透市政工程，破坏市政电气系统结构。电缆被冲击后，电气设备光速自动控制电波并迅速分散，如此一来，雷电波的破坏范围扩大。

2.3 过电压

过电压是电气系统异常的一种现象，雷击会释放出大量电能，这些电能会干扰到电气系统的电源、金属管道等状态，并且出现电涌。市政电气系统一旦被雷电击中，导流板受到放电的影响而出现强磁场，电气设备运行异常、数据丢失，电气系统出现过电压现象。

2.4 潜在威胁

电气系统被雷电击中，除了上述破坏之外，还会存在一些潜在威胁。若防雷设备被撞击，那么对地网络就会迅速增加，甚至达到数十万伏特，这种异常增加会影响到电气系统中的设备状态，甚至造成不可逆转的破坏。

3 市政电气防雷接地设计问题研究

3.1 防雷接地施工达不到标准

防雷接地设计中，防雷系统的设计主要目的是科学应对雷雨天气，一旦电气系统遭遇雷击，防雷装置可以迅速作出反应，引雷电袭击流到大地，这样一来，就可以减小雷电对电气系统的影响。虽然防雷接地设计不断积累设计经验，但是，在实际设计中却缺乏明确的规范［4］，如此一来，部分防雷接地设计没有明确规范依靠，实际设计中，多以防雷接地经验为主，虽然可以在一定程度上解决雷电安全问题，但是效果却大打折扣。不仅如此，施工人员专业训练不到位，接地施工水平参差不齐、技术不过关成为常有现象，这对防雷接地设计与施工质量的保证造成困扰［5］。

3.2 10kV接地保护设计有待完善

电气系统若出现高压电流与低压电流相汇的情况，以10kV为例，接触到高压电流的一瞬间，低压电流攒升值会迅速出现变化，甚至达到6000V，这期间若做不好接地保护工作，电气设备外壳必然会受到威胁，出现不同程度的损坏，配电装置性能也会下降，电气系统安全风险增加。电气系统中的设备绝缘材料一旦被损坏，那么设备本身的导电性肯定会增加，设备配电系统安全威胁变大，电气系统面临整体瘫痪风险［6］。不仅如此，电气系统甚至会出现弧光接地的情况，若不能及时消除弧光，电力系统必然会出现短路、运行异常、系统稳定性下降的情况。

3.3 TN系统配电线路有待优化

TN 系统接地形式的分析若不准确，那么防雷接地设计的效果必然会受到影响。N 表示中性导体，对于电气系统中的导体配置，则需要通过PE 组合实现，TN 系统下的配电类型主要包括以下几种：第一，TNT系统，由N、PE 共同打造而成；第二，TNTS 系统，由部分N、PE 打造而成；第三，TN-S 系统，由部分N、PE 分隔处理后打造而成。如果这几种系统不能准确区分，那么防雷接地设计功能必然受阻，甚至会造成不可控制的影响［7］。

3.4 不同系统接地问题分析

电气系统覆盖范围广，不同系统下，接地问题也存在很多差异。例如：路灯系统设计中，防雷接地设计问题主要体现在隔绝电流故障不及时方面，因为路灯系统线路相对来讲较长，其主要系统以TN-S 为主，城市化建设背景下，路灯满足照明功能基础上，还需要注重美观化设计，接地处理帮助路灯系统有效排除了电击隐患，但是却受到线路延伸等的影响而出现故障电流隔绝不及时的情况，继而引发后续一系列问题；抑或是电缆通道系统，防雷接地问题主要体现在重视性不够方面［8］，电缆通道施工经常忽视接地措施设计，继而威胁电缆通道后期运营与安全，尤其是接地装置设置、电阻值标准等，影响电缆通道施工与运行。

4 市政电气防雷接地设计问题的改善措施

4.1 提高防雷接地设计的重视

市政电气系统防雷接地设计作为安全保障的重要条件，必须提高对防雷接地设计的重视。以电气系统具体情况为依据，谨慎梳理防雷接地设计思路、选择施工技术，有效降低电气系统在雷电天气下的雷击概率，提高电气系统的安全性。防雷接地设计的安全性与技术性至关重要，一定要及时将操作人员的设计意识与专业水平提高，组织专业培训并定期考核。以电气系统中的同一台电气设备来讲，可以根据实际情况设计重复防雷接地，并且只需要一个接地体，但是需设置两种接地模式，特别是接地电阻必须灵活调整［9］。防雷接地设计中，电力变压器必须可设置，要求其中的中性点接地装置在防雷接地中电阻值最大值为4Ω，当然，若进行重复防雷接地设计，则重复设计的电阻值最大值为10Ω。若总配电箱或者是分配电箱与电气系统中的电源时间距离≤50m，在防雷接地设计中，就可以将其设置为重复接地模式。接地装置在实际安装期间要求导体数量必须≥2 根，长度必须设置为3m，深埋则需按照水平方向进行设置，掩埋深度需≥60cm。

防雷接地实际施工期间，所有设计都必须以防雷接地施工标准展开，这样才能够确保防雷接地设计科学合理、接地施工精准到位，充分发挥出防雷接地设计作用的最大化。防雷接地设计在具体施工中，因为周围复杂条件的影响，导致防雷接地施工中隐藏很多问题，面对防雷接地设计问题，必须及时制定解决方案，针对性地处理问题。电气系统中，电位联结、阻抗接地是防雷接地设计必须关注的重点，要提前对可能出现的问题进行预测，并且反复推敲防雷接地设计方案，最好进行所有细节的核查，有效控制防雷接地设计误差。

4.2 10kV防雷接地设计的优化

10kV 电气系统情况下，在具体防雷接地设计期间，必须严格遵循《交流电气装置的接地设计规范》（GB/T 50065-2011），提前对设计指标加以明确，强化设计人员、技术人员等的能力，进一步优化防雷接地设计方案。全方面对防雷接地涉及的线路进行检查，如果发现隐藏的问题，及时制定针对性解决措施，科学控制防雷接地风险系数。若低压用户并没有在变电所所在区域，则需要适当调整接地装置数量，同时还要对接地装置类型进行调整，其中，变电所区域安装4Ω 接地装置。电气系统若增设TT系统，接地装置根据用户位置情况灵活应对，如此一来，电气系统的安全与用户财产、生命安全等保障性提高。若低压用户处于变电所所在区域，则不需要重复安装接地装置，只需要以一个接地装置就可以有效连接接地与零线，保护电气系统正常运行。

4.3 科学区分TN系统

防雷接地设计中，TN 系统若区分不到位，不仅防雷接地设计作用无法发挥，甚至还会造成不可逆转的损失。正视这方面存在的问题，根据TN 系统具体情况，科学选择接地模式，做到具体问题具体研究，这样才能够有效提高电气系统的安全性与稳定性，保证电气系统可靠运行、防雷接地设计作用最大化。一旦防雷接地处理中线路运行异常，就需要迅速启动过电流保护，准确计算线缆终端流经电流，在此基础上，得到异常变化数据。

若电击装置选择断路器替代，那么，在具体设计中，就需要从线路施工安全性角度出发，还要严格从以下方面完善设计。第一，根据防雷节点设计中的断路器动作特性曲线，对故障出现的时间进行记录与判断，并且对记录信息进行对比，在此基础上，判断断路器灵敏度。第二，若防雷接地设计无特殊情况，则压力低的断路器是首选保护接地装置。第三，增加对防雷接地监测次数，并且通过对断路器灵敏度的监测，及时登记分析。

4.4 路灯系统与电缆通道防雷接地的设计

对于电力系统中的路灯系统、电缆通道系统等，防雷接地系统设计都必须具有针对性。

路灯系统防雷接地设计中，首要任务是等电位连接，这样才能够从主体上将路灯系统的户外道路系统故障发生率降低。防雷接地设计模式选择中，路灯系统稳定性、安全性是选择的方向与目的。因为路灯系统线路覆盖长，所以，根据这一特点，提前确定路灯防雷接地的设计模式，随后，通过实验方式去检测路灯系统安全系数变化，并及时发现其中隐藏的小问题，在此基础上，减轻路灯系统运行压力。与此同时，还要注意检查电气系统防雷接地设计质量，必须在保证市政电气系统稳定性基础上，提高防雷接地设计质量。

电缆通道防雷接地设计中，二基地装置铺设之前，需及时于电缆排管两端对接地设备进行设置，按照等距铺设原则，将接地设备划分为2 组或者3 组。期间需注意，接地装置需低于电缆排管垫层底部，还要对预埋的连接接地扁铜及时连接，作为接地装置、电气系统垫层之间的支撑，连接好后，对接地装置钢部件进行热镀锌技术处理，科学规避钢部件出现腐蚀现象，在此基础上，检查连接点的焊接处理，结实程度必须达到规定标准。

4.5 有效联结接地装置与等电位

防雷接地设计中，接地装置与等电位联结非常关键。尤其是电气系统位于建筑内部，接地装置需通过地梁内部钢筋实现，以建筑结构地下为基点，与地下最外圈地梁位置为交界，设置钢筋环形并及时焊接，在此基础上，还要衔接建筑基础内部钢焊，此构件主要作用为接地极，按照防雷接地设计要求，接地电阻≤1Ω，若＞1Ω，就需要对接地极适当增加。不仅如此，还要注意防雷接地设计、市政建筑结构的电气弱电系统不需要区分接地装置。总等电位联结处理中，首先需处理好电气接地装置、接地干线；其次，需对PE、PEN 干线进行设计；再次是提前清理好金属管道；最后是设置建筑主体结构防雷接地设计金属构件。部分区域不需要全方位等电位联结，如动力设备外壳、配电设备或者弱电箱等，这些在防雷接地设计中需十分注意。

5 结语

综上所述，市政电气防雷接地设计中，因为电气系统覆盖范围广，加上系统性强，所以，防雷接地设计的难度比较大。防雷接地设计中，受到电气系统因素的影响，导致防雷接地设计存在一些问题。特别是随着城市化发展与经济水平的提高，电气系统运行效率明显提高，电能消耗也明显增加，电气防雷接地设计面临更多压力，电力系统运行安全性与稳定性的提高需要防雷接地设计的支持。防雷接地设计中，适应性有待提高，尤其是接地装置施工处理达不到标准，10kV 接地保护设计有待完善，如此一来，防雷接地设计效果必然会受到影响。对于防雷接地设计中的问题，制定针对性监视计划，全面处理防雷接地设计细节，提高电气系统的安全性，保证系统可靠运行，及时发现电气系统故障并妥善解决，在此基础上，提高防雷接地设计水平。