淺談高速公路隧道電氣設備如何防雷及避雷

1、淺談高速公路隧道電氣設備如何防雷及避雷論文導讀：該隧道建在花崗巖石之中,洞內(nèi)無法利用基礎鋼筋作接地體,只能在電纜溝底部建造接地裝置。(5)洞外廣場攝像機安裝云臺、鏡頭控制線避雷器。隨著國民經(jīng)濟、科學技術的飛速發(fā)展,公路隧道機電設備的自動化程度越來越高,計算機用于自動控制及營運管理也越來越普遍。關鍵詞：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,在達塢隧道出口的群山腳下為收費所、達塢隧道所辦公大樓,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電(光)纜相連接,收費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板。隧道所辦公樓倚山而建,其下方是地勢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,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。免費論文。根據(jù)江山市中心氣象臺提供的資料,該地區(qū)平均雷暴日為57天,經(jīng)計算,該建筑物年預計雷擊次數(shù)為0.31次/天,屬于雷電活動頻繁、雷擊事故高發(fā)地區(qū)。免費論文。該建筑物為二類防雷建筑物。近年來,頻繁的雷擊已對隧道的監(jiān)控系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、計算機系統(tǒng)以及室外情報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、最密切的關系,雷電波頻譜是研究避雷的重要依據(jù)。從雷電波頻譜結構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點這部分稱為波尾。雷電流波形的波前很陡,通常只有零點幾微秒到十幾微秒,并包含豐富的諧波電流。通過計算(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、隧道電氣設備防雷工程設計該隧道監(jiān)控系統(tǒng)設備屢遭雷擊損壞,從損壞的電氣設備分析,都是弱電部分的接口電路或電源電路(如:攝像機解碼板、電源板及攝像頭等)損壞,而且無嚴重燒焦及機械性破壞,推斷應是受到感應雷即雷電電磁脈沖的沖擊影響所致。根據(jù)我國建筑物防雷設計規(guī)范GB50057-94,參照

5、國際電工委員會IEC1024防雷與接地的有關規(guī)定采取屏蔽、泄放、消峰、分流、均壓等電位聯(lián)接的原理進行防雷工程的綜合設計和改進。（一）接地系統(tǒng)及措施接地是防雷的基礎,接地系統(tǒng)的設計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,可采用復合接地體,即水平接地體和垂直接地體相結合的方式,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。而水平接地體能擴大地網(wǎng)的接地面

6、積,使隧道成為一個大的均壓體,減少閃擊放電的機會,提高泄放雷電流的能力。（二）屏蔽隧道內(nèi)的電氣設備,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和靜電感應,在隧道內(nèi)的電源線和信號線上產(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)控設備被擊壞,而雷電從隧道口繞擊進洞內(nèi)的可能性很小。因此屏蔽只側重于隧道外及洞口附近的各種電纜,將電源線和信號線分別敷設于鍍鋅線槽內(nèi),線槽每隔一定距離,按標準進行接地,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,將設備外殼及金屬架構物進行可

7、靠的搭接,就近接地,使整個監(jiān)控系統(tǒng)處于準等電位水平,在隧道內(nèi)形成一個均壓帶,避免被保護設備之間在雷擊瞬間形成電位差而產(chǎn)生二次閃擊、閃絡現(xiàn)象而遭損壞。（四）專用避雷器在采取以上措施的同時,為防止感應雷電對一些重要的電氣設備的沖擊,須在其電源或信號輸入端加裝專用避雷器。避雷器的性能必須滿足以下幾點要求:(1)避雷器不會對線路的正常運行造成影響;(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)生時自身不會損壞,并能反復使用;(4)能適應惡劣的工作環(huán)境;(5)漏電流要小。響應時間要盡可能短,一般要求達ns級。根據(jù)理論分析及實際經(jīng)驗,在下列易受感應雷影

8、響的電氣設備前加裝相應的專用避雷器:(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,以防止感應雷電通過電源線損壞監(jiān)控系統(tǒng)設備;(2)在隧道內(nèi)攝像機部分解碼器輸入輸出端加裝控制信號避雷器,以防止雷電通過控制信號線損壞攝像機解碼器;(3)在攝像機視頻信號輸入輸出端加裝同軸電纜避雷器;(4)在通信機房配線架裝設交換機配線避雷器;(5)洞外廣場攝像機安裝云臺、鏡頭控制線避雷器。通過以上的技術處理,可有效防止雷電對隧道內(nèi)電氣設備的影響,最大限度地將雷擊災害減至最小。三、結語隨著國民經(jīng)濟、科學技術的飛速發(fā)展,公路隧道機電設備的自動化程度越來越高,計算機用于自動控制及營運管理也越來越普遍。隧道內(nèi)機電系統(tǒng)包括:照明、通風、火災報警、閉路電視監(jiān)控、通信、交通監(jiān)測控制及供配電系統(tǒng)等都不可避免地會受到雷電災害的影響,如何