高速公路隧道機(jī)電設(shè)備防雷接地系統(tǒng)技術(shù)要點(diǎn)

姚 琳 周俊堅(jiān)

（1.浙江省機(jī)電設(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江 杭州 310051；2.杭州市特種設(shè)備檢測(cè)研究院，浙江 杭州 310051）

隧道是高速公路建設(shè)中的重要一環(huán)，隧道多處于山區(qū)，地形復(fù)雜且地域較大，隧道內(nèi)的機(jī)電設(shè)備沿隧道布置，其具有點(diǎn)多、面廣、線長(zhǎng)等特點(diǎn)，照明、消防、通風(fēng)等機(jī)電設(shè)備遍布整個(gè)隧道，其控制與變電結(jié)構(gòu)常常設(shè)置在附近的高點(diǎn)，而山區(qū)又屬于雷電高發(fā)區(qū)，每年因雷擊所導(dǎo)致的隧道機(jī)電設(shè)備故障時(shí)有發(fā)生，為減少雷電對(duì)于機(jī)電設(shè)備運(yùn)行的影響，應(yīng)當(dāng)做好隧道機(jī)電設(shè)備的防雷保護(hù)，確保隧道機(jī)電設(shè)備運(yùn)行的安全性與可靠性。

1 高速公路隧道機(jī)電設(shè)備防雷接地系統(tǒng)中的公共接地網(wǎng)

為提高高速公路隧道機(jī)電設(shè)備的防雷能力，以抵消因雷電所帶來(lái)的種種不利影響，應(yīng)當(dāng)在隧道中建立起良好的隧道機(jī)電設(shè)備接地裝置以構(gòu)成公共接地網(wǎng)絡(luò)。

1.1 高速公路內(nèi)的隧道內(nèi)接地裝置。根據(jù)國(guó)家關(guān)于《公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計(jì)規(guī)范》中的要求，所有長(zhǎng)度超過(guò)100的隧道都應(yīng)在隧道內(nèi)設(shè)置相應(yīng)的防雷接地系統(tǒng)，傳統(tǒng)的防雷接地系統(tǒng)采用的是在隧道洞口設(shè)置接地體，并使用鍍鋅扁鋼與接地體進(jìn)行連接，并引入到隧道中作為公共接地，此種方法在一些較短的隧道中效果較好，但是對(duì)于一些長(zhǎng)度較長(zhǎng)的隧道則無(wú)法取得良好的效果。為提高隧道內(nèi)的防雷接地效果應(yīng)當(dāng)在隧道內(nèi)的兩側(cè)電纜槽內(nèi)鋪設(shè)接地扁鋼，并每隔50m各引一根直徑為22mm的鋼筋與隧道內(nèi)的初期支護(hù)中的5根以上的錨桿及鋼筋網(wǎng)進(jìn)行焊接，同時(shí)在間隔50m左右的洞內(nèi)引出鋼筋作為隧道機(jī)電設(shè)備的接地點(diǎn)。

1.2 高速公路隧道變電所的接地裝置。高速公路機(jī)電設(shè)備的變電所采用的是鋼筋混凝土的框架結(jié)構(gòu)，其接地系統(tǒng)為建筑接地與設(shè)備接地所公用，并要求接地電阻控制在1Ω以內(nèi)，變電所的接地裝置需要鋪設(shè)成環(huán)繞變電所建筑的環(huán)形結(jié)構(gòu)，其接地體需要深入到地面1m以下，同時(shí)還需要在變電所的墻壁內(nèi)鋪設(shè)環(huán)形的金屬接地母線，確保變電所的防雷接地效果。

2 高速公路隧道機(jī)電設(shè)備防雷接地系統(tǒng)的建設(shè)

高速公路隧道機(jī)電設(shè)備的防雷接地系統(tǒng)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)性工程，其包含多個(gè)方面，應(yīng)當(dāng)在隧道機(jī)電設(shè)備接地系統(tǒng)中設(shè)置有防止直擊雷、防止和抑制雷電所帶來(lái)的強(qiáng)電磁脈沖對(duì)隧道機(jī)電設(shè)備的信號(hào)傳輸?shù)人鶐?lái)的影響，為提高隧道機(jī)電設(shè)備的防雷效果，應(yīng)當(dāng)采用攔截、屏蔽、均壓等多種方式構(gòu)建一個(gè)隧道機(jī)電設(shè)備的防雷接地體系，提高防雷效果。

2.1 高速公路隧道機(jī)電設(shè)備防雷接地措施中的攔截。在高速公路隧道機(jī)電設(shè)備的監(jiān)控中心、變電所以及監(jiān)控?cái)z像探頭和可變信號(hào)指示板等外場(chǎng)設(shè)備，應(yīng)當(dāng)在其頂部加裝避雷網(wǎng)、針等防雷裝置，以防止雷電對(duì)其造成直擊影響，以上防雷裝置在雷電直擊中直接將雷電攔截并將接收到的雷電電流均勻的導(dǎo)入到地下。在引導(dǎo)電流的過(guò)程中可以采用建筑物的接地或是鋪設(shè)的鋼筋接地線等作為引下線。

2.2 高速公路隧道機(jī)電設(shè)備防雷接地措施中的屏蔽。高速公路隧道機(jī)電設(shè)備的屏蔽防雷主要是通過(guò)利用金屬網(wǎng)、箔、管等為所需要保護(hù)的設(shè)備搭建一個(gè)屏蔽網(wǎng)，從而對(duì)雷擊所帶來(lái)的強(qiáng)電磁脈沖進(jìn)行防護(hù)，用以確保隧道機(jī)電設(shè)備中的各種電子信息設(shè)備和線路免受電磁脈沖的損壞。在高速公路隧道機(jī)電設(shè)備運(yùn)行的過(guò)程中，會(huì)受到雷電所產(chǎn)生的強(qiáng)電磁脈沖的干擾、過(guò)電壓影響以及靜電放電等的影響。由于雷電對(duì)隧道機(jī)電設(shè)備影響主要是通過(guò)電磁感應(yīng)和靜電感應(yīng)的方式，因此，雷電直接從隧道口轟擊洞內(nèi)機(jī)電設(shè)備的可能性極小，所以在對(duì)隧道機(jī)電設(shè)備進(jìn)行防雷接地的設(shè)置中應(yīng)當(dāng)側(cè)重對(duì)于隧道外部的設(shè)備以及隧道洞口所設(shè)置的各種電力、通信電纜等進(jìn)行防雷保護(hù)，所采用的方式主要是通過(guò)將電源線與信號(hào)線進(jìn)行分開(kāi)布設(shè)并埋入到鍍鋅鋼槽內(nèi)，并在每隔一定的間隔內(nèi)在鍍鋅鋼槽設(shè)置接地裝置，保證隧道機(jī)電設(shè)備的防雷接地效果。

2.3 均壓接地。雷電是一種瞬時(shí)高壓、高電流的現(xiàn)象，其所產(chǎn)生的瞬時(shí)峰值極高，流經(jīng)之處會(huì)產(chǎn)生極高的對(duì)地電位，從而電流會(huì)從高電位向周邊還處于大地電位的機(jī)電設(shè)備中去，因此應(yīng)當(dāng)在隧道的電纜溝槽及變電所中建立起等電位聯(lián)結(jié)帶，并做好隧道機(jī)電設(shè)備外殼與等電位帶的搭接，從而在一定的區(qū)域內(nèi)構(gòu)建一個(gè)均壓帶，有效減緩在雷擊的瞬間因瞬時(shí)電位差而產(chǎn)生的二次閃擊、閃絡(luò)所造成的影響。

2.4 采用專用SPD進(jìn)行高速公路隧道機(jī)電設(shè)備的防雷。合理的屏蔽和等電位連接與共用接地系統(tǒng)可以有效的減少因雷擊所帶來(lái)的浪涌等對(duì)于高速公路隧道機(jī)電設(shè)備和操作人員的損壞，同時(shí)為防止雷電感應(yīng)對(duì)于一些重要電氣設(shè)備所帶來(lái)的沖擊應(yīng)當(dāng)在隧道機(jī)電設(shè)備的電壓或信號(hào)輸入端加裝專用的SPD，其中，在隧道機(jī)電設(shè)備中需要加裝專業(yè)SPD的設(shè)備主要有監(jiān)控探頭、高壓側(cè)的母線和架空線以及低壓側(cè)裝置和通信交換設(shè)備及線路等。

2.5 做好高速公路隧道機(jī)電設(shè)備的防雷接地。良好的高速公路隧道機(jī)電設(shè)備的接地是做好防雷的基礎(chǔ)，做好隧道機(jī)電設(shè)備的防雷接地應(yīng)當(dāng)從設(shè)計(jì)和施工建設(shè)等多方面出發(fā)，確保隧道機(jī)電設(shè)備的防雷接地的效果，保障設(shè)備的安全、可靠運(yùn)行。

結(jié)語(yǔ)

隨著高速公路隧道機(jī)電設(shè)備的自動(dòng)化及信息化的程度越來(lái)越高，大量的電子設(shè)備被應(yīng)用于高速公路的隧道管理中，一旦遭受雷擊將會(huì)損壞大量的電子設(shè)備，從而造成隧道機(jī)電設(shè)備的癱瘓，嚴(yán)重影響高速公路隧道的正常通行及管理。本文在分析高速公路隧道機(jī)電設(shè)備防雷特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，對(duì)如何做好高速公路隧道機(jī)電設(shè)備防雷接地系統(tǒng)的建設(shè)進(jìn)行分析闡述。

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