高大型電動游樂設備的防雷技術應用

花志雄 王晶

[摘? ? 要]隨著我國社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，人們的生活水平得到了很大提高。全國各地都在興建一些大型的戶外游樂園，以豐富人們的業(yè)余生活。在游樂園中會集中安裝各種類型的電動游樂設備，而且很多電動游樂設備都十分高大。在對大型電動游樂設備進行防雷設計的時候，還缺乏比較專業(yè)的防雷規(guī)范進行技術上的指導。文章對高大型電動游樂設備的防雷技術應用進行探究，希望可以給相關人員提供一定參考。

[關鍵詞]游樂園;電動游樂設備;防雷技術;應用

[中圖分類號]TM862 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）07–00–02

Explore the Application of Lightning Protection Technology?for Tall and Large Electric Amusement Equipment

Hua Zhi-xiong，Wang Jing

[Abstract]With the rapid development of social economy， people's living standards have also been greatly improved. Some large outdoor amusement parks are being built successively throughout the country， and various types of amusement parks will be installed in a concentrated manner. Of electric amusement equipment， and many electric amusement equipment are very tall. In the lightning protection design of large electric amusement equipment， there is still a lack of professional lightning protection specifications for technical guidance. This article has conducted a certain research on the application of lightning protection technology for high- and large-scale electric amusement equipment， and hopes that it can provide a certain reference to relevant personnel.

[Keywords]amusement park; electric amusement equipment; lightning protection technology; application

隨著人們的物質(zhì)生活水平的不斷提高，人們的精神文化需求方面也在逐漸增長。游樂場作為娛樂性的場所，很多人都喜歡去游樂場放松心情，尤其是小朋友。一些大型游樂場所正在全國各地興建起來。而在建設大型游樂園時，對于一些大型的電動游樂設備的防雷設計還是存在著一定的不足，在使用這些電動游樂設備的時候就會存在一定的隱患。因此，必須重視對大型電動游樂設備的防雷設計。

1 高大型游樂設備采取防雷措施的必要性

隨著城市娛樂業(yè)開發(fā)力度的不斷加大，我國游樂場的數(shù)量還有種類也得到了明顯的增加。在游樂場中高大型的游樂設備數(shù)量占據(jù)了較大的比例，如過山車、摩天輪等，運行這些游樂設備需要借助電力作為驅(qū)動。因此，必須要保證游樂設備處在標準的壓力和速度下，還要確保游樂設備的位置足夠合理，這樣才可以將游樂設備的設立使用安全性提高上來。通過相關的新聞報道可以得知，一些游樂場的大型游樂設備在雷雨天氣時出現(xiàn)了雷擊現(xiàn)象，甚至還造成了人員的傷亡，為了避免此類問題的發(fā)生，必須要重視給游樂設備做好相應的防雷接地措施。

2 高大型游樂設備的防雷措施

在游樂園區(qū)中，不同類型的游樂設備都會進行集中的安裝，在這些游樂設備當中存在很多高大型的電動游樂設備，這些高大型的電動游樂設備的高度有的甚至超過了60 m。不同的電動游樂設備在造型或是游戲的功能上雖然存在著差異，但是也具有相同的特點。①這些電動游樂設備的主體基本上都是金屬結(jié)構(gòu)，并且是借助電力進行驅(qū)動的。②這些電動游樂設備都是通過計算機來進行控制的，而且在這些設備中也安裝了較多的電子傳感器，諸如壓力傳感器還有位置傳感器。③游樂園中參與游戲的人群十分密集，并且在游戲的時候人體就會進接觸到電動游樂設備的金屬部分。④在電動游樂設備的場地還會配備相應的廣播以及閉路電視監(jiān)控，從而有效地管理游樂現(xiàn)場。綜合以上幾點，為了更好地確保電動游樂設備以及人員的安全，必須要周密地考慮防雷以及接地工作的開展。雖然說目前還沒有報道過因為雷擊導致人員傷亡的問題，但是由于雷擊導致電動游樂設備的電氣元器件損壞的情況卻經(jīng)常發(fā)生。

2.1 防直擊雷

針對高度在15 m以上的游樂設施還有滑索的上下站，或者是在一些鋼絲繩的位置都要適當?shù)匕惭b避雷裝置，而且避雷裝置的接地電阻不能超出10 Ω。就引下線而言，需要使用圓鋼或者是扁鋼，還要確保圓鋼的直徑大于8 mm，針對扁鋼的截面寬度也不能小于48 mm，扁鋼的厚度則要保證在4 mm以上。如果利用設備的金屬架構(gòu)來做引下線，其截面寬度以及厚度也能小于上述提到的條件要求，并且在分段機械的連接處需要使用可靠的電氣連接。在引下線距離地面的30～180 cm，還需裝設相應的斷接卡，并且在上面做上一個明顯的標志。針對避雷裝置的接地電阻，必須要小于30 Ω。

2.2 防側(cè)擊雷

對于高度大于15 m的游樂設施以及滑索的上下站，以及鋼絲繩等都需要裝設避雷裝置，對于高度超過了60 m的游樂設施還得增加相應的防側(cè)向雷擊的避雷裝置。一旦游樂設備的高度超過60 m，考慮到設備的鋼結(jié)構(gòu)還有抗風等因素，可以采用金屬結(jié)構(gòu)當作引下線還有閃接器，主要的鋼結(jié)構(gòu)必須可靠地進行接地。

2.3 防雷電磁脈沖

當使用低壓電纜進行供電的時候，必須要在低壓電纜進戶端的金屬外皮以及金屬線槽的位置做好接地工作，并且和防雷接地裝置之間進行連接。如果是使用低壓架空線進行供電，必須要在架空線進戶端的位置裝設一個避雷器，在進行接地的時候不得讓接地電阻超過10 Ω。為了避免出現(xiàn)雷擊瞬態(tài)電磁脈沖干擾以及破壞系統(tǒng)，必須要注重考慮游樂園的視頻監(jiān)控以及消防。另外，針對PLC控制系統(tǒng)以及DCS數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等也要進行綜合的考慮。

2.4 接地系統(tǒng)

針對高大型電動游樂設備的接地系統(tǒng)，必須要注意以下問題。

（1）高大型的電動游樂設備的低壓配電需要采用TN—S系統(tǒng)接地型式，還需在所有插座的回路專放位置處接上地線，并且針對剩余電流設置相應的保護開關。在一般情況下，電氣設備中不帶電的金屬管槽、金屬外殼，或者是電纜金屬的保護層等，都需要與電源線的地線間進行可靠的連接。針對低壓配電系統(tǒng)的保護重復接地來說，其電阻也不能大于10 Ω。

（2）對于高大型的電動游樂設備，對于那些正常情況下不帶電的金屬結(jié)構(gòu)還有金屬外殼等都得進行可靠的接地。如果條件允許的話，還應該設置相應的聯(lián)合接地系統(tǒng)。在變壓器中心點工作位置進行接地還有防雷接地，而且電動游樂設備也需要進行保護接地，針對電動游樂設備以及其他控制系統(tǒng)來說，在進行接地的時候必須要使用同一個接地體，并且接地的電阻也不能超過1 Ω。

（3）針對在正常情況下不帶電的金屬管道，諸如電動游樂設備的外殼以及電纜的金屬外皮，也要注意電位聯(lián)結(jié)線的可靠連接。另外，針對金屬扶手以及防火門等，也都需要進行等電位的連接。

3 高大型電動游樂設備的防雷設計

3.1 防雷設計的具體做法

這里以太空梭組合塔作為例子來進行防雷設計的說明。

太空梭組合塔屬于一種高空滑行類的高大型游樂設施，其外形是一組高達60 m的鋼結(jié)構(gòu)塔架，基座是用鋼筋混凝土進行固定的，基座的長度為4 m，寬度也是4 m。在塔的一側(cè)分布的是客艙，客艙里一共有兩排座位，每次可以承載10余人，在塔的底部是通過電動—空壓進行驅(qū)動的。太空梭組合塔安裝在游樂園當中的一處開闊的平地上。通過對其高度以及所處地的氣象情況進行分析，對其防雷設計應按照第二類防雷建筑物的要求進行。

（1）接閃器。太空梭組合塔這一高大型電動游樂設備廠商已經(jīng)配供了避雷針，就安裝在鋼構(gòu)架的頂部，安裝避雷針可以讓整個塔以及安裝在鋼構(gòu)架上的傳感器件還有電氣設備等都處在了被保護的范圍之內(nèi)。對于機電設備間，應該離太空梭組合的塔鋼構(gòu)架比較遠的距離，可以在機電設備間的屋頂采用直徑為2mm的鍍鋅圓鋼當做避雷帶。

（2）引下線?？梢园延螛吩O備的鋼構(gòu)架當做是引下線，并且在鋼架構(gòu)的上端將鍍鋅扁鋼以及頂部的避雷器有效地焊接在一起，然后在架構(gòu)的下端以及游樂設備底座樁基中的主鋼筋可靠地進行焊接。針對機電設備間的引下線，可以使用兩根直徑為16 mm的鋼筋。在連接機電設備間的頂部四角以及避雷帶的時候，也需要使用兩根直徑為16 mm的鋼筋進行可靠的連接。

（3）接地裝置的做法。由于太空梭組合塔的鋼構(gòu)架以及各類豎向的金屬管道都已經(jīng)與塔的基礎還有地粱中的鋼筋連為了一體，所以可以同時使用多組扁鋼以及機電設備間的地梁鋼筋開展連接工作，這樣就構(gòu)成了一個接地裝置。此外，在游客等候位置的鋼護欄處，也要與接地裝置之間連接成為一體，這樣整個游樂場地才可以形成一個完整的等電位接地網(wǎng)。針對機電設備間，在墻上也需要設置等電位的接地板，這樣能夠給游樂設備的動力配電箱、控制箱還有弱電設備作為接地使用，然后采用扁鋼來連接機電設備間的金屬水管還有電纜金屬的保護管，以及等電位的接地板。需要采用TN—S這種配電系統(tǒng)將PE導體還有接地裝置之間進行多處連接。為了有效地防止雷擊瞬態(tài)電磁脈沖波干擾到控制系統(tǒng)還有通信廣播，以及監(jiān)控系統(tǒng)，在機電設備間的電源配電箱還應該設置相應的SPD，而且需要按照二級保護配置來設置其同流的能力。另外，在太空梭組合塔的塔頂需要安裝照明裝置，在燈飾的位置也需要設置相應的SPD進行保護。

3.2 接地網(wǎng)技術的要求

為了有效節(jié)省材料，并且方便施工，在開展接地體安裝工作的時候需要選擇三角形排列的方式。如果是在靠近大型電動游樂設備的機架以及控制室的位置安裝接地體，接地耳必須要在靠近控制室的時候引出地面，這樣才可以更好地進行電氣控制箱的接地連接。在埋設接地網(wǎng)之前，必須要在高大電動設備周圍選擇一些土壤比較潮濕的地方進行埋設，而且接地的電阻不能大于10 Ω。此外，埋設接地網(wǎng)的深度必須要超過50 cm，并且需要確保接地體與地平面間的垂直。在焊接接地網(wǎng)的時候，需要雙面焊接接地體還有連接帶，接地線以及接地設備的機架間也要通過電弧焊做好雙面的焊接工作，還要確保焊縫的高度大于5 mm，焊縫的長度也需要大于150 mm。在開展接地工作的時候，針對可以進行焊接的金屬。必須要在機架中選擇一個合適的位置焊接接地線，還需要在機架沒有切割面的周圍安裝一個接地的接線板，確保每個接點都有4 mm2以上的絕緣銅芯線，這樣能夠更好地將其接引到接地的接線板上。

4 結(jié)束語

針對一些大型游樂園集中安裝的高大型電動游樂設備，在發(fā)生雷擊之前需要將這些游樂設備及時地進行關閉，這是一種非常必要的防雷措施。不過有時即便是已經(jīng)關閉了這些電動游樂設備，還是可能會遭受到雷擊，從而使得電動游樂設備被損壞。在游樂園當中電動游樂設備附近場地都會存在人員密集的現(xiàn)象，這些場地外露的金屬物都非常多，所以在進行防雷接地以及電氣安全接地的過程中需要綜合進行考慮，只有對防雷設計進行重視，采取有效的防雷措施，游客的人身安全以及電動游樂設備的安全才能得到保障。

參考文獻

[1] 黃欣怡，秦榮顯.高大型電動游樂設備的防雷技術研究與應用[J].現(xiàn)代建筑電氣，2018，9（2）：27-31.

[2] 肖冬開.高大型電動游樂設備的防雷和接地[J].建筑電氣，2007（1）：40-42.

[3] 王林健.游樂場建筑防雷設計的探究[J].建材與裝飾，2018（44）：59-60.

[4] 馬慧妍.淺析電動游樂設備的防雷與接地[J].科技與創(chuàng)新，2016（14）：126.

[5] 謝文黎，祁維武，尤文捷，等.大型室外主題樂園的防雷系統(tǒng)解決方案[J].現(xiàn)代建筑電氣，2014（8）：16-17.

[6] 顧巍.關于電動游樂設備的防雷接地分析[J].城市建設理論研究（電子版），2020（12）：54.