索道防雷設(shè)計(jì)

九華山風(fēng)景區(qū)

觀光索道防雷接地系統(tǒng)解決方案設(shè)計(jì)單位：XXXXXXXXXXXXX二0一一年三月目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"第一章引言 3\o"CurrentDocument"一、 索道防雷接地的目的及其重要性 3\o"CurrentDocument"二、 雷害一般有以下兩種形式： 3\o"CurrentDocument"1、 直接雷擊 3\o"CurrentDocument"2、 間接雷擊（感應(yīng)雷擊） 3\o"CurrentDocument"三、 雷擊對(duì)索道可能造成的危害 4\o"CurrentDocument"1、 直接雷擊的危害 4\o"CurrentDocument"2、 感應(yīng)雷擊及雷電波侵入的危害 4\o"CurrentDocument"第二章索道的綜合防雷措施 4\o"CurrentDocument"一、 對(duì)直擊雷的預(yù)防措施 4\o"CurrentDocument"1、 上下站房建筑物直擊雷的預(yù)防。 4\o"CurrentDocument"2、 電力線路直擊雷的預(yù)防 4\o"CurrentDocument"二、 感應(yīng)雷及雷電波侵入的預(yù)防措施 51、 供配電感應(yīng)雷及雷電波侵入的預(yù)防 5\o"CurrentDocument"2、 信號(hào)線路感應(yīng)雷及雷電波侵入的預(yù)防 6\o"CurrentDocument"第三章接地措施 7\o"CurrentDocument"一、 接地方法 7\o"CurrentDocument"1、 索道站房及站內(nèi)設(shè)備的防雷接地 7\o"CurrentDocument"2、 索道線路支架、鋼絲繩、避雷線的接地。 7\o"CurrentDocument"二、 索道防雷接地的一般做法 71、 上、下站建筑物的防雷接地 7\o"CurrentDocument"2、 站內(nèi)設(shè)備的防雷接地 9\o"CurrentDocument"3、 線路支架、鋼絲繩接地 9\o"CurrentDocument"三、 索道防雷接地的綜合措施 9\o"CurrentDocument"1、 防止雷電從電源進(jìn)、出口引入 102、 因地制宜采取措施，降低線路及上、下站房和設(shè)備的接地阻值，減少雷\o"CurrentDocument"電侵入的危害 10\o"CurrentDocument"3、 上、下站房建筑物及設(shè)備接地 10\o"CurrentDocument"4、 線路支架接地： 10\o"CurrentDocument"5對(duì)電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行單獨(dú)接地 12\o"CurrentDocument"第四章結(jié)束語 12第一章引言客運(yùn)架空索道是運(yùn)送旅客的運(yùn)輸工具.因其多建干山岳型風(fēng)景名勝區(qū)，運(yùn)送游客上、下山，因此也多稱旅游索道?，F(xiàn)在世界卜已有各種類型客運(yùn)索道3萬余條。我國客運(yùn)索道起步較晚.于七十年代末開始發(fā)展，到目前為止，己建成客運(yùn)索道近300條，客運(yùn)索道的累計(jì)長(zhǎng)度約260公里、單向每小時(shí)運(yùn)量約達(dá)14萬人次，每年都擔(dān)負(fù)運(yùn)送千萬人次游客的重大任務(wù)。一、 索道防雷接地的目的及其重要性客運(yùn)架空索道屬于運(yùn)送人員的連續(xù)性運(yùn)輸工具，對(duì)其安全性的要求很高。由于客運(yùn)架空索道大都建在風(fēng)景名勝的高山區(qū)，在當(dāng)?shù)靥幎『０屋^高的位臵，加之線路長(zhǎng)（目前國內(nèi)最長(zhǎng)的索道線路水平距離達(dá)3500m）、高差大，極易遭受雷擊，因此防雷接地是保證索道安全運(yùn)營的重要環(huán)節(jié)之一二、 雷害一般有以下兩種形式：1、 直接雷擊這是指雷云與地面物體間直接放電。由十這種雷擊放電電流幅值極大。產(chǎn)生的破壞力也大，如果在索道上發(fā)生直接雷擊，不僅會(huì)對(duì)機(jī)電設(shè)備造成損壞.而且還會(huì)造成人員傷亡2、 間接雷擊（感應(yīng)雷擊）這種雷擊是由于雷云與地面間形成一個(gè)強(qiáng)大的電場(chǎng)，在距離雷云近的物體上會(huì)由于這電場(chǎng)的作用，感應(yīng)出大量與雷云帶電異號(hào)的電荷，當(dāng)這朵雷云在附近放電后，感應(yīng)的電荷失去束縛，將沿導(dǎo)體向低電位處流動(dòng)，形成高電壓和大電流。這種雷擊最有可能造成索道抗雷擊薄弱環(huán)節(jié)一電氣控制系統(tǒng)的損壞由于直接雷擊破壞性嚴(yán)重，在進(jìn)行索道防雷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、維護(hù)時(shí)，必須要有完善及可靠的措施來避免直接雷擊的發(fā)生。間接雷擊雖不會(huì)造成人身傷害，但會(huì)造成電氣控制系統(tǒng)的損壞。由于索道屬于種架空設(shè)備，線路要跨越山川、河流、峽谷及障礙物等，不少游客一坐上索道就有恐俱感，如果因?yàn)殚g接雷擊造成索道電氣控制系統(tǒng)不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，而被迫采取救護(hù)措施，就會(huì)加劇游客的恐懼感。若在救護(hù)過程中管理不善，游客也可能因自身的恐慌，采取一此不安全的行動(dòng)而造成人身傷害。因此，做好電氣控制系統(tǒng)防雷接地，對(duì)索道安全運(yùn)營是非常重要的三、雷擊對(duì)索道可能造成的危害1、 直接雷擊的危害由于索道上下站跨度大，且其鋼絲繩、纜車、架空電力線、各種信號(hào)電纜線均為裸露安裝。直接雷擊一旦發(fā)生，這些安裝部位很容易成為直接雷擊的目標(biāo)，給索道正常運(yùn)行和旅客人身安全造成極大威脅。因此，對(duì)索道綜合防雷工程進(jìn)行設(shè)計(jì)、安裝、維護(hù)時(shí)，必須要采取完善而可靠的防直擊雷措施。2、 感應(yīng)雷擊及雷電波侵入的危害感應(yīng)雷擊及雷電波侵入對(duì)索道的危害，有如下三種途徑：(1)進(jìn)入站房的各種信號(hào)線纜、架空電力線、索道鋼絲繩等物體，在遭受雷擊時(shí)引起感應(yīng)雷擊及雷電波侵入，可導(dǎo)致設(shè)備的電氣損壞；(2)由于索道控制系統(tǒng)的核心部件(如交直流變頻調(diào)速器等)含有繞組線圈，站房附近若發(fā)生雷擊，強(qiáng)大的瞬間雷電流會(huì)在周圍空間產(chǎn)生變化的電磁場(chǎng)，瞬間變化的磁場(chǎng)會(huì)在繞組線圈兩端產(chǎn)生極高的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，從而損壞控制設(shè)備；(3)索道站房占地面積一般較小，其所建位臵的土壤電阻率較高，進(jìn)行各種設(shè)備接地、動(dòng)力接地、防雷接地處理較為困難，若處理不當(dāng)，雷擊發(fā)生時(shí)，易發(fā)生地電位反擊。對(duì)索道而言，感應(yīng)雷擊一般只有可能損壞其電氣控制系統(tǒng)，不會(huì)造成人身傷害。第二章索道的綜合防雷措施一、對(duì)直擊雷的預(yù)防措施1、 上下站房建筑物直擊雷的預(yù)防。上站位于整個(gè)索道設(shè)備體系中的制高點(diǎn)，多建在山頂附近，最容易遭受直接雷擊。為了減少或避免上站房受到直接雷擊，一是要對(duì)上站建筑物做好防雷接地處理，其防雷網(wǎng)應(yīng)做在突出站房屋面一定高度的地方，該防雷網(wǎng)應(yīng)當(dāng)通過站房施工預(yù)留的接地引下鋼筋與站房周圍的接地極相連，若索道站房房頂為金屬屋面，則可將金屬屋面作為接閃器，整個(gè)屋面金屬板做可靠電氣連接，然后與接地網(wǎng)做可靠連接，武當(dāng)山索道就是利用房頂金屬屋面作為接閃器對(duì)其站房進(jìn)行防護(hù)的；二是對(duì)其下站建筑物直擊雷的預(yù)防，可以采取與上站房建筑物同樣的措施。2、 電力線路直擊雷的預(yù)防對(duì)于從下站至上站開閉所(用于將10kV高壓轉(zhuǎn)換為380V電壓的房間)架空電力線，宜采用避雷線進(jìn)行保護(hù)。索道塔桿上避雷線對(duì)邊導(dǎo)線的保護(hù)角應(yīng)在20度~30度之間。塔桿上兩根避雷線間距不應(yīng)超過導(dǎo)線與避雷線之間垂直距離的5倍。（3）索道纜車及信號(hào)線纜直擊雷的預(yù)防。索道纜車及信號(hào)線纜直擊雷的預(yù)防方法，與電力線路直擊雷預(yù)防方法相同。武當(dāng)山索道纜車和各種信號(hào)線路，就是利用架設(shè)在索道支架頂端的鋼絲繩作為接閃器來達(dá)到使其免遭直擊雷目的的。（一） 纜車的防雷保護(hù)為有效防止直擊雷對(duì)索道山下站的破壞，應(yīng)在站頂鋼構(gòu)棚中間頂端安裝一支8米高壓脈沖提前放電優(yōu)化避雷針。位于索道上站與下站之間，纜車頂部做避雷線一根。（二） 通訊電纜及鋼絲繩的防雷保護(hù)我索道采用的通訊電纜是48芯電纜，為保護(hù)電纜及承載鋼索，我們?cè)谏戏郊茉O(shè)2條防雷線，防雷線在9個(gè)支架和站房?jī)?nèi)均設(shè)可靠落地點(diǎn)。按照電子系統(tǒng)防雷要求，我們將站房的基礎(chǔ)鋼筋、梁柱鋼筋、金屬框架以及建筑物防雷引下線等連接起來，形成接地電阻降至1歐姆以下的法拉第網(wǎng)。通訊電纜二、感應(yīng)雷及雷電波侵入的預(yù)防措施1、供配電感應(yīng)雷及雷電波侵入的預(yù)防電源感應(yīng)雷及雷電波侵入的預(yù)防索道運(yùn)行用電是由供電局變電站開閉所經(jīng)下站架空電力線路再經(jīng)變壓器變壓后送入室內(nèi)，其高壓進(jìn)線端10kV）是長(zhǎng)距離輸電線路、上下站高差大，在遭受直擊雷和感應(yīng)雷時(shí)易產(chǎn)生過電壓，低壓端（380—220V）易感應(yīng)半徑從幾百米到2000m范圍內(nèi)的雷擊電磁波而產(chǎn)生的過電壓，電子設(shè)備雷擊事故多由電源線路引起。因此，對(duì)索道電源線路，應(yīng)采取多級(jí)電源避雷器保護(hù)方式。實(shí)現(xiàn)對(duì)雷電流的逐級(jí)泄流。其電源感應(yīng)雷及雷電波侵入的預(yù)防見圖1。圖】噱竜電爲(wèi)防感應(yīng)期彥粛赴詭侵人的多緞球護(hù)疔丸其電源感應(yīng)雷及雷電波侵入的預(yù)防見圖1。圖】噱竜電爲(wèi)防感應(yīng)期彥粛赴詭侵人的多緞球護(hù)疔丸?<￡?i?*n<由圖1可見：(1)在變壓器高壓側(cè)安裝了高壓避雷器，若條件許可，在高壓線進(jìn)入變壓器前端50m處將架空線改為地埋電纜引入；(2)在變壓器低壓側(cè)安裝了三級(jí)電源避雷器，對(duì)電子設(shè)備實(shí)行多級(jí)保護(hù)，其避雷器參數(shù)應(yīng)滿足《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范))(2000年修訂版)中有關(guān)避雷器參數(shù)的要求，且不同級(jí)避雷器的啟動(dòng)電壓、漏電流等技術(shù)參數(shù)和不同級(jí)避雷器之間的距離應(yīng)當(dāng)滿足能量配合。在索道上站與下站總配電三相電源進(jìn)線處加裝40KA／380電涌保護(hù)器，以及位于控制室內(nèi)電源進(jìn)線處加裝20KA／220電涌保護(hù)器。電涌保護(hù)器接地導(dǎo)線截面積為10mm2的銅芯絕緣線。九華山索道電源防雷措施是：(1)電源高壓側(cè)的高壓避雷器在線路布設(shè)時(shí)安裝到位；(2)在上站變壓器低壓側(cè)安裝通流量為40kA(10/350ys)的避雷器作為第一級(jí)防護(hù)，在站房配電柜總電源處安裝通流量為60kA(8/20ys)的避雷器作為第二級(jí)防護(hù)，在設(shè)備配電柜前端安裝通流量為40kA(8/20ys)的避雷器作為第三級(jí)防護(hù)。2、信號(hào)線路感應(yīng)雷及雷電波侵入的預(yù)防索道的信號(hào)線很多，按功能可將其主要分為控制信號(hào)線、廣播信號(hào)線和電話線?？刂菩盘?hào)線是監(jiān)控索道運(yùn)行以及操作臺(tái)(控制索道開/關(guān)、加速/減速等功能的裝臵)向索道控制系統(tǒng)發(fā)出指令的傳輸線路，一旦因感應(yīng)雷及雷電波侵入造成通信中斷，索道將無法正常運(yùn)行。因此，控制信號(hào)線路的防護(hù)是整個(gè)信號(hào)線路感應(yīng)雷及雷電波侵入預(yù)防的重點(diǎn)。對(duì)信號(hào)線感應(yīng)雷及雷電波侵入的預(yù)防，可根據(jù)信號(hào)種類、接口、特性阻抗頻率、帶寬、插入損耗、工作電平等性能指標(biāo)選擇合適的避雷設(shè)備器，避雷器應(yīng)安裝在信號(hào)線進(jìn)入設(shè)備的前端。九華山索道信號(hào)系統(tǒng)防雷措施是，在傳輸控制指令的控制信號(hào)線進(jìn)入設(shè)備的前端安裝24V直流避雷器，在監(jiān)控索道脫軌的U型針信號(hào)線進(jìn)入設(shè)備的前端安裝12V直流避雷器，防止雷電流從架空線纜竄人設(shè)備。第三章接地措施一、 接地方法1、 索道站房及站內(nèi)設(shè)備的防雷接地對(duì)索道站內(nèi)的設(shè)備，必須采取避雷針或金屬屋面接地保護(hù)，才能減少或避免設(shè)備直接遭受雷擊。考慮到整個(gè)索道設(shè)備均通過鋼絲繩連接為一體，上（下）站內(nèi)設(shè)備的接地，主要通過驅(qū)動(dòng)輪及迂回輪內(nèi)鑲嵌銅質(zhì)襯塊，再經(jīng)設(shè)備鋼筋混凝土基礎(chǔ)內(nèi)施工預(yù)留的接地裝臵（引下鋼筋）與站房。周圍的接地極相連，這樣就可將沿著線路鋼絲繩傳進(jìn)上（下）站內(nèi)的雷電侵入波導(dǎo)入上（下）站接地網(wǎng)中。按《架空客運(yùn)索道安全規(guī)范》中的規(guī)定，上（下）站內(nèi)設(shè)備接地電阻值應(yīng)小于5歐姆。2、 索道線路支架、鋼絲繩、避雷線的接地。索道線路的支架一般是通過支架基礎(chǔ)中的接地鋼筋直接與大地連接。只要滿足《客運(yùn)架空索道安全規(guī)范》中的相關(guān)規(guī)定，即其接地電阻小于30歐姆，一般不必再做特殊處理。如果接地電阻值不能滿足規(guī)定要求，則可借助降阻劑來解決，降阻劑應(yīng)埋臵在支架附近另挖的一個(gè)坑內(nèi)，且盡量使用高效長(zhǎng)效降阻劑。二、 索道防雷接地的一般做法客運(yùn)架空索道一般由索道線路、上站、下站三個(gè)部分組成（見圖1）1、上、下站建筑物的防雷接地

索道上站是整個(gè)索道中的制高點(diǎn)，一般均位于山頂附近，最容易遭受直接雷擊卜站建筑物防雷接地的處理，一般均采用站房屋面突出一定高度做防雷網(wǎng)，防雷網(wǎng)通過站房柱角施工預(yù)留的接地引下鋼筋與站房周圍的接地極相連，（見圖2）IT—-~IT—-~=r―_r^T^Q13'5r4nT.?r儲(chǔ)薄間—味訕-/提電二T2I1 」-I」1國曙L(fēng)甘筋引下裁3.滾鋅商鉗按地懷國》站懇換地示意圉索道下站且標(biāo)高較低，相對(duì)于上站遭受雷擊的可能性小，但為保險(xiǎn)起見，下站建筑物的防雷接地采用和上站同樣的做法。上、下站接地電阻值按索道安全規(guī)范規(guī)定應(yīng)小于5歐姆。2、 站內(nèi)設(shè)備的防雷接地索道站內(nèi)設(shè)備一般均罩于站房?jī)?nèi)，沒有直接遭受雷擊的可能。但由于整個(gè)索道設(shè)備均通過鋼絲繩連接為一體，因此，上、下站內(nèi)設(shè)備的接地主要是通過驅(qū)動(dòng)輪及迂回輪內(nèi)鑲嵌銅質(zhì)襯塊，然后經(jīng)過設(shè)備鋼筋混凝土基礎(chǔ)內(nèi)施工預(yù)留的接地裝臵引下鋼筋與站房周圍的接地極相連，將沿線路鋼絲繩傳進(jìn)上、下站的雷電侵人波導(dǎo)人上、下站接地網(wǎng)中。上、下站內(nèi)設(shè)備接地電阻值按索道安全規(guī)范規(guī)定應(yīng)小于5歐姆3、 線路支架、鋼絲繩接地索道線路支架一般均通過支架基礎(chǔ)中的接地鋼筋直接與大地連接。只要接地電阻值滿足索遺安全規(guī)范規(guī)定的30歐姆以內(nèi)，般不做特殊處理，如果接地阻值不滿足要求，一般采用在支架附近另挖一個(gè)坑埋臵高效長(zhǎng)效降阻劑來解決三、索道防雷接地的綜合措施以上所述是國內(nèi)大多數(shù)索道所采用的防雷接地通用做法，但僅僅采用這些做法，對(duì)保證索道長(zhǎng)期安全運(yùn)營還是不夠的。盡管每一條索道從設(shè)計(jì)、施工到安裝都考慮了防雷接地措施，但國內(nèi)很多索道都或多或少的發(fā)生了一些因雷擊而導(dǎo)致的事故。究其原因，管理方而的麻痹大意是重要因素之一，但更重要的是對(duì)索道遭受雷擊損壞的原因沒有進(jìn)行有針對(duì)性的分析和采用相應(yīng)的處理措施。據(jù)大量索道運(yùn)營過程中的統(tǒng)計(jì)，采用以上防雷接地處理方法后，在檢測(cè)各部分接地電阻值達(dá)到國家規(guī)范或設(shè)計(jì)要求的情況下，雖然可以確保人身安全，機(jī)械設(shè)備也基本未受影響，但電氣控制系統(tǒng)中的很多部分，從電源到檢側(cè)元器件（如感應(yīng)式接近開關(guān)、脈沖發(fā)生器），直至控制系統(tǒng)的核心部分（如可編程控制器、交流變頻調(diào)速器或直流可控硅整流裝臵｝，仍會(huì)遭到不同程度的破壞。囚此對(duì)索道電氣設(shè)備的接地還必須采取更為詳細(xì)和嚴(yán)格的處理方法，才能徹底消除需害對(duì)索道的影響。通過對(duì)一些采用防雷接地處理并經(jīng)檢測(cè)接地電阻值也達(dá)到國家規(guī)范或設(shè)計(jì)要求，但仍發(fā)生雷擊電氣系統(tǒng)的索道進(jìn)行的調(diào)查研究，提出幾種解決電氣系統(tǒng)防雷擊的方法，并在多條索道中采用，證明其效果明顯。1、 防止雷電從電源進(jìn)、出口引入在主電源進(jìn)、出線端裝設(shè)避雷器，防止雷電侵人波從外部供電線路進(jìn)入索道控制系統(tǒng)。各路控制電源除安裝隔離開關(guān)和空氣開關(guān)外，還應(yīng)在其輸出端增設(shè)壓敏電阻及阻容保護(hù)裝臵，以防止索道線路中支架或鋼絲繩感應(yīng)雷電，通過電氣控制系統(tǒng)中的感應(yīng)裝臵(如感應(yīng)式接近開關(guān)、脈沖發(fā)生器等)損壞控制電源2、 因地制宜采取措施，降低線路及上、下站房和設(shè)備的接地阻值，減少雷電侵入的危害分析索道電氣控制系統(tǒng)遭受雷擊的原因，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)是由于索道站房及線路中的雷電感應(yīng)通過鋼絲繩及站內(nèi)機(jī)械設(shè)備傳人電氣控制或感應(yīng)兀件而間接導(dǎo)致電氣控制系統(tǒng)的損壞，因此，降低線路及上、下站房和設(shè)備的接地阻值，對(duì)減少雷電侵人是非常重要的。3、 上、下站房建筑物及設(shè)備接地對(duì)上、下站房建筑物因十質(zhì)情況不同，可采用以下一種接地方法：土壤電阻率＜300歐姆*米的地區(qū)，可采用鍍鋅角鋼或鋼管作為接地休，接地體長(zhǎng)度應(yīng)不小于2m,在站房周圍(離站房各外墻線距離均不小于5m),按間隔3-5m垂直打人地下接地體數(shù)量按照實(shí)測(cè)接地阻值滿足設(shè)計(jì)要求為準(zhǔn)，各接地休之間用鍍鋅扁鐵焊接連接,各接地體與接地連接線埋臵深度應(yīng)大于800m。土壤電阻率在300-2000歐姆*米的地區(qū),若采用上述方法很難達(dá)到接地阻值的要求或接地體數(shù)量過多。這時(shí),應(yīng)在站房周圍土壤電阻率較低處采用1個(gè)或數(shù)個(gè)平面尺寸大于lmxlm的銅板作接地體,與站房及機(jī)械設(shè)備用鍍鋅扁鐵焊接連接,銅板的埋臵深度應(yīng)大于2m。上壤電阻率在300歐姆*米以上時(shí),可采用多個(gè)放射形接地體,或連續(xù)延長(zhǎng)接地體。放射形接地體可采用長(zhǎng)短結(jié)合的方式。共累計(jì)長(zhǎng)度按照實(shí)側(cè)接地阻值滿足設(shè)計(jì)要求為準(zhǔn),各接地體與接地連接線理臵深度應(yīng)大丁800mm。4、 線路支架接地：山于線路支架多處于山區(qū)巖石地層或上壤電阻率很高的位臵,盡管索道安全規(guī)范考慮到這種情況,放大了支架的接地阻值要求,但在實(shí)際處理過程中,其接地電阻值仍很難達(dá)到30R.降低支架接地阻值的方法有：(1)首先應(yīng)考慮其周圍自然環(huán)境中是否有丄壤電阻率低的地方，若有，應(yīng)采

用鍍鋅扁鐵接地線由支架引至此處，再采用鍍鋅角鋼或銅板接地休（2）若支架附近相當(dāng)遠(yuǎn)的距離內(nèi)（200m以上）仍沒有土壤電阻率較低的地方可考慮以下兩種方法：在支架附近挖坑埋放高效長(zhǎng)效降阻劑（采用此種方法降阻劑必須經(jīng)常檢查并定期更換）；采用