淺談高速公路隧道電氣設(shè)備如何防雷及避雷

1、淺談高速公路隧道電氣設(shè)備如何防雷及避雷論文導(dǎo)讀：該隧道建在花崗巖石之中,洞內(nèi)無法利用基礎(chǔ)鋼筋作接地體,只能在電纜溝底部建造接地裝置。(5)洞外廣場攝像機(jī)安裝云臺(tái)、鏡頭控制線避雷器。隨著國民經(jīng)濟(jì)、科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,公路隧道機(jī)電設(shè)備的自動(dòng)化程度越來越高,計(jì)算機(jī)用于自動(dòng)控制及營運(yùn)管理也越來越普遍。關(guān)鍵詞：公路隧道，避雷，接地裝置該隧道位于江山市峽口鎮(zhèn)與廿八都鎮(zhèn)之間的群山峻嶺之中,在達(dá)塢隧道出口的群山腳下為收費(fèi)所、達(dá)塢隧道所辦公大樓,兩者和隧道之間有近百條電力電纜、控制電纜、通信電纜及視頻信號(hào)電(光)纜相連接,收費(fèi)站廣場邊有一排高度為20m的高桿金屬照明燈，離其幾十米處的互通有4桿25米高桿金屬照明

2、燈，隧道與隧道之間都有25米的高桿金屬照明燈及室外可變情報(bào)板。隧道所辦公樓倚山而建,其下方是地勢(shì)低的多的廿八都古鎮(zhèn),土質(zhì)為砂質(zhì)土壤,土壤電阻率約為400.m,土壤電阻率較高。但在雨季時(shí),由于地下水豐富,其地理地貌十分有利于雷暴的生成發(fā)展。免費(fèi)論文。根據(jù)江山市中心氣象臺(tái)提供的資料,該地區(qū)平均雷暴日為57天,經(jīng)計(jì)算,該建筑物年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)為0.31次/天,屬于雷電活動(dòng)頻繁、雷擊事故高發(fā)地區(qū)。免費(fèi)論文。該建筑物為二類防雷建筑物。近年來,頻繁的雷擊已對(duì)隧道的監(jiān)控系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)以及室外情報(bào)板等造成了一定的危害,因此隧道及建筑物的防雷工作刻不容緩。一、雷擊的特性雷電破壞作用與峰值電流及其波形有

3、最密切的關(guān)系,雷電波頻譜是研究避雷的重要依據(jù)。從雷電波頻譜結(jié)構(gòu)可以獲悉雷電波電壓、電流的能量在各頻段的分布,根據(jù)這些數(shù)據(jù)可以估算通信系統(tǒng)頻帶范圍內(nèi)雷電沖擊的幅度和能量大小,進(jìn)而確定避雷措施;即使在電力系統(tǒng)中,了解雷電波頻譜分析,也有助于采取相應(yīng)的避雷措施。典型的雷電流為近似的雙指數(shù)函數(shù)曲線,可用下式表示:i= I0 (e-e-)式中: I0雷電流峰值(從數(shù)kA到數(shù)百kA);波前衰減系數(shù);波尾衰減系數(shù);i雷電流瞬時(shí)值。雷電流曲線峰值的左邊部分稱為波前,從峰值至電流下降到峰值的一半的E點(diǎn)這部分稱為波尾。雷電流波形的波前很陡,通常只有零點(diǎn)幾微秒到十幾微秒,并包含豐富的諧波電流。通過計(jì)算(過程從略),

4、可求得雷電波的能量比率積累的頻率分布。雷電波能量比率積累的頻率分布:低頻部分增值快,頻率越高,增值越慢,說明雷電的能量大多分布在低頻部分。從典型雷電波計(jì)算得到的數(shù)據(jù)可知,90%以上雷電能量分布在20 kHz以下。免費(fèi)論文。即在防雷工程中,只要防止20kHz以下頻率的雷電波侵入,就能把雷電波的能量削減掉90%以上。二、隧道電氣設(shè)備防雷工程設(shè)計(jì)該隧道監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備屢遭雷擊損壞,從損壞的電氣設(shè)備分析,都是弱電部分的接口電路或電源電路(如:攝像機(jī)解碼板、電源板及攝像頭等)損壞,而且無嚴(yán)重?zé)辜皺C(jī)械性破壞,推斷應(yīng)是受到感應(yīng)雷即雷電電磁脈沖的沖擊影響所致。根據(jù)我國建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范GB50057-94,參照

5、國際電工委員會(huì)IEC1024防雷與接地的有關(guān)規(guī)定采取屏蔽、泄放、消峰、分流、均壓等電位聯(lián)接的原理進(jìn)行防雷工程的綜合設(shè)計(jì)和改進(jìn)。（一）接地系統(tǒng)及措施接地是防雷的基礎(chǔ),接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與施工直接影響防雷的效果。只有良好的接地才能為入侵的雷電流提供暢順的入地泄放通道,同時(shí)才能使屏蔽效果得到保障。該隧道建在花崗巖石之中,洞內(nèi)無法利用基礎(chǔ)鋼筋作接地體,只能在電纜溝底部建造接地裝置。為了減小接地電阻,可采用復(fù)合接地體,即水平接地體和垂直接地體相結(jié)合的方式,并在接地極周圍填充長效降阻劑。垂直接地體的優(yōu)點(diǎn)是在雷雨季節(jié)能積聚一定的山水,有利于改良接地極周圍的土壤電阻率,降低接地電阻。而水平接地體能擴(kuò)大地網(wǎng)的接地面

6、積,使隧道成為一個(gè)大的均壓體,減少閃擊放電的機(jī)會(huì),提高泄放雷電流的能力。（二）屏蔽隧道內(nèi)的電氣設(shè)備,外部電磁干擾主要有三種:雷電的電磁脈沖;電力系統(tǒng)中各種操作過電壓;靜電放電。由于雷電波主要是通過電磁感應(yīng)和靜電感應(yīng),在隧道內(nèi)的電源線和信號(hào)線上產(chǎn)生過電壓波,并沿電纜向兩端傳播沖擊,使得隧道及監(jiān)控室內(nèi)的監(jiān)控設(shè)備被擊壞,而雷電從隧道口繞擊進(jìn)洞內(nèi)的可能性很小。因此屏蔽只側(cè)重于隧道外及洞口附近的各種電纜,將電源線和信號(hào)線分別敷設(shè)于鍍鋅線槽內(nèi),線槽每隔一定距離,按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行接地,從而使雷電作為干擾源的影響大大減小。（三）均壓、等電位聯(lián)接在隧道的電纜溝內(nèi)及監(jiān)控室內(nèi)建立等電位連接帶,將設(shè)備外殼及金屬架構(gòu)物進(jìn)行可

7、靠的搭接,就近接地,使整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)處于準(zhǔn)等電位水平,在隧道內(nèi)形成一個(gè)均壓帶,避免被保護(hù)設(shè)備之間在雷擊瞬間形成電位差而產(chǎn)生二次閃擊、閃絡(luò)現(xiàn)象而遭損壞。（四）專用避雷器在采取以上措施的同時(shí),為防止感應(yīng)雷電對(duì)一些重要的電氣設(shè)備的沖擊,須在其電源或信號(hào)輸入端加裝專用避雷器。避雷器的性能必須滿足以下幾點(diǎn)要求:(1)避雷器不會(huì)對(duì)線路的正常運(yùn)行造成影響;(2)要有較好的箝位效果,沖擊殘壓盡量小,并在設(shè)備的耐壓范圍內(nèi);(3)要有足夠的雷電通流容量,雷電發(fā)生時(shí)自身不會(huì)損壞,并能反復(fù)使用;(4)能適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境;(5)漏電流要小。響應(yīng)時(shí)間要盡可能短,一般要求達(dá)ns級(jí)。根據(jù)理論分析及實(shí)際經(jīng)驗(yàn),在下列易受感應(yīng)雷影

8、響的電氣設(shè)備前加裝相應(yīng)的專用避雷器:(1)在低壓母線、監(jiān)控系統(tǒng)電源輸出端加裝三相或單相電源避雷器,以防止感應(yīng)雷電通過電源線損壞監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備;(2)在隧道內(nèi)攝像機(jī)部分解碼器輸入輸出端加裝控制信號(hào)避雷器,以防止雷電通過控制信號(hào)線損壞攝像機(jī)解碼器;(3)在攝像機(jī)視頻信號(hào)輸入輸出端加裝同軸電纜避雷器;(4)在通信機(jī)房配線架裝設(shè)交換機(jī)配線避雷器;(5)洞外廣場攝像機(jī)安裝云臺(tái)、鏡頭控制線避雷器。通過以上的技術(shù)處理,可有效防止雷電對(duì)隧道內(nèi)電氣設(shè)備的影響,最大限度地將雷擊災(zāi)害減至最小。三、結(jié)語隨著國民經(jīng)濟(jì)、科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,公路隧道機(jī)電設(shè)備的自動(dòng)化程度越來越高,計(jì)算機(jī)用于自動(dòng)控制及營運(yùn)管理也越來越普遍。隧道內(nèi)機(jī)電系統(tǒng)包括:照明、通風(fēng)、火災(zāi)報(bào)警、閉路電視監(jiān)控、通信、交通監(jiān)測(cè)控制及供配電系統(tǒng)等都不可避免地會(huì)受到雷電災(zāi)害的影響,如何