六潛高速公路雷電防護(hù)系統(tǒng)防雷環(huán)境評(píng)估及整改方案

1、.六潛高速公路雷電防護(hù)系統(tǒng)防雷環(huán)境評(píng)估及整改方案 六潛高速公路自投入使用已經(jīng)是第三年了。本文將通過(guò)前兩年在六潛高速公路防雷實(shí)踐中收集的雷擊災(zāi)害資料以及常規(guī)檢測(cè)資料，其次收集建設(shè)過(guò)程中土建、房建、構(gòu)筑物、監(jiān)控、通訊、供電、照明、隧道、橋梁、機(jī)電系統(tǒng)以及電子系統(tǒng)的工程現(xiàn)狀，統(tǒng)計(jì)分析雷擊對(duì)六潛高速公路各設(shè)備的危害特征，剖析六潛高速公路雷電防護(hù)系統(tǒng)現(xiàn)狀。最后，根據(jù)六潛高速公路雷電防護(hù)系統(tǒng)的實(shí)際情況，采用國(guó)家現(xiàn)行防雷標(biāo)準(zhǔn)中的一些強(qiáng)制性規(guī)定，提出六潛高速公路雷電防護(hù)系統(tǒng)具體的整改措施。包括各類接閃器、引下線、接地體的設(shè)計(jì)；機(jī)電系統(tǒng)、電子系統(tǒng)雷擊電磁脈沖防護(hù)措施中的屏蔽、布線，等電位連接等的設(shè)計(jì)。一、雷電防

2、護(hù)系統(tǒng)現(xiàn)狀雷電是因強(qiáng)對(duì)流天氣而形成的雷雨云間、云于大地之間瞬間強(qiáng)烈的放電現(xiàn)象。雷電時(shí)將產(chǎn)生強(qiáng)大的雷擊電流、熾熱的高溫、猛烈的沖擊波、瞬變的電磁場(chǎng)、強(qiáng)烈的電磁輻射等綜合物理效應(yīng)。隨著近年來(lái)電子技術(shù)的飛速發(fā)展，雷電災(zāi)害已被國(guó)際電工委會(huì)稱為“電子化時(shí)代的一大公害”。高速公路的機(jī)電系統(tǒng)是一個(gè)功能強(qiáng)大、系統(tǒng)復(fù)雜的電器、電子系統(tǒng)。現(xiàn)代通訊、監(jiān)控、計(jì)算機(jī)技術(shù)在高速公路得到廣泛的應(yīng)用。既有強(qiáng)電設(shè)備、又有大量的監(jiān)控、通訊、傳感等弱電設(shè)備，各類高集成度電子設(shè)備、大規(guī)模及超大集成電路的廣泛應(yīng)用，使得各類機(jī)電設(shè)備對(duì)雷電侵襲的抵御能力越來(lái)越差。六潛高速公路的機(jī)電設(shè)備分布點(diǎn)多、面廣、線長(zhǎng)，遍布全程，收費(fèi)站位于郊外,周圍地

3、處空曠,其建筑物常常為附近最高點(diǎn),電力線路往往要翻山越嶺,傳輸和控制線路穿越復(fù)雜的地質(zhì)層面, 另外路面、路基、橋梁、隧道的施工造成了公路沿線地質(zhì)、地貌、土壤電阻率的變化，這些都是易遭雷擊或雷電感應(yīng)的薄弱點(diǎn).同時(shí),在機(jī)電設(shè)計(jì)和施工中強(qiáng)電和弱電系統(tǒng)的防雷各自為政,接地的要求也不統(tǒng)一,弱電系統(tǒng)的接地處理更為簡(jiǎn)單.由于上述種種原因, 六潛高速公路機(jī)電系統(tǒng)的防雷薄弱環(huán)節(jié)相對(duì)來(lái)說(shuō)較多,因此易遭雷害,特別是感應(yīng)雷害。自投入使用以來(lái)，雷擊事故時(shí)有發(fā)生。這不僅造成了一定的經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)也給高速公路的運(yùn)營(yíng)管理安全帶來(lái)極大的隱患。資料顯示，六潛高速公路前期建設(shè)是分段投標(biāo)，機(jī)電設(shè)備是分項(xiàng)目投標(biāo)。同一地點(diǎn)無(wú)統(tǒng)一的雷電防

4、護(hù)方案。各項(xiàng)目分別施工、分別驗(yàn)收，分項(xiàng)(大部分)得標(biāo)。但作為整體雷電防護(hù)卻不符合規(guī)范要求。具體情況如下：1、 同區(qū)內(nèi)各機(jī)電設(shè)備接地電阻有小部分不相同，未作等電位連接；2、 各信號(hào)線、電源線、地下管道互相交叉重疊；3、 各隧道兩邊聯(lián)合接地的接地電阻各小部分不相同，未作等電位連接，大部分隧道接地電阻超出規(guī)范要求；4、 前途部分監(jiān)控、照明設(shè)備接地電阻超出規(guī)范要求；5、 前途部分電力線、信號(hào)線裸露，無(wú)防直擊雷措施；6、 部分電源鎧裝電纜兩端、光纜線加強(qiáng)筋未作接地處理；7、 收費(fèi)島無(wú)常規(guī)檢測(cè)端口，島內(nèi)各設(shè)備未作等電位連接；因此六潛高速公路雷電防護(hù)系統(tǒng)的全面整改刻不容緩。二、雷電侵入機(jī)電系統(tǒng)的途徑（1）由

5、系統(tǒng)通信線等信號(hào)傳輸電纜侵入高速公路機(jī)電工程中的通信線主要包括計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)線、攝像系統(tǒng)的信號(hào)線等，信號(hào)傳輸電纜線中出現(xiàn)的雷過(guò)電壓、過(guò)電流，一般包含兩種情況：一是信號(hào)傳輸電纜旁有大樹(shù)、高大建筑物、獨(dú)立避雷針等地面突出物，當(dāng)直擊雷擊中這些突出物時(shí)，強(qiáng)電壓將把附近土壤擊穿，雷電流直接侵入到電纜外皮，進(jìn)而擊穿電纜使高壓侵入電纜芯線。雷電流在電纜外皮流動(dòng)時(shí)也可以在芯線上感應(yīng)出過(guò)電壓。另一種情況是當(dāng)設(shè)備附近發(fā)生雷云對(duì)地放電時(shí)，由雷電水平電場(chǎng)感應(yīng)出過(guò)電壓。根據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計(jì)資料表明，埋地電纜芯線上的感應(yīng)過(guò)電壓一般為幾百到幾千伏，情況嚴(yán)重時(shí)可達(dá)5kv以上。信號(hào)電纜直接與設(shè)備的接口相連，因此過(guò)電壓會(huì)由此而入。

6、（2）由交流供電線路侵入不管是架空的高壓電力線還是低壓電力線，均可能被直擊雷或感應(yīng)雷擊中。（3）地電位反擊機(jī)電設(shè)備附近的避雷針或房屋避雷裝置可以吸引雷電、保護(hù)建筑物，但當(dāng)雷擊時(shí)強(qiáng)大的雷電流經(jīng)引下線和接地裝置導(dǎo)入大地時(shí)，接地裝置周圍土壤形成喇叭形電位分布。當(dāng)計(jì)算機(jī)設(shè)備的接地裝置和它接近時(shí)，高地電位便可由此侵入計(jì)算機(jī)設(shè)備造成危害。三、防雷接地的基本概念、種類和作用（1）工作接地供電系統(tǒng)用變壓器的中性點(diǎn)直接接地，在工作或事故情況下，保證電器設(shè)備可靠地運(yùn)行，降低人體接觸電壓，迅速切除故障設(shè)備或線路、降低電器設(shè)備和輸電線路的絕緣水平。（2）保護(hù)接地電器設(shè)備在正常工作情況下，不帶電的金屬部分與接地體之間應(yīng)

7、做良好的金屬連接。在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，如果電器設(shè)備沒(méi)有保護(hù)接地，當(dāng)該設(shè)備某處絕緣損壞時(shí)，外殼將帶電，同時(shí)由于線路與大地間存在電容，人體觸及此絕緣損壞電器設(shè)備外殼，則電流流入人體形成通路，人將遭受觸電的危險(xiǎn)。設(shè)有該接地裝置后，接地電流將同時(shí)沿著接地體和人體兩條通路流過(guò)，接地電阻越小，流過(guò)人體的電流也越小，當(dāng)接地電阻極微小時(shí)，流經(jīng)人體的電流可不至于造成危害，人體避免觸電的危險(xiǎn)。（3）重復(fù)接地將零線上的多點(diǎn)與大地多次做金屬性連接。當(dāng)中型點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中發(fā)生碰殼或接地短路時(shí)，可降低對(duì)地電壓；當(dāng)零線發(fā)生斷裂時(shí)，可以使故障的危害程度減輕。（4）直流工作接地計(jì)算機(jī)以及一切微電子設(shè)備，大部分采用中、大規(guī)模集

8、成電路，工作于較低的直流電壓下，為使同一系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)、微電子設(shè)備的工作電路具有同一電位參考點(diǎn)，將所有設(shè)備的零電位點(diǎn)接于一接地裝置，它可以穩(wěn)定電路的電位，防止外來(lái)干擾，這稱為直流工作接地。同一系統(tǒng)的設(shè)備接于同一接地裝置后，無(wú)論是模擬量還是數(shù)字量，在進(jìn)行交換或通信時(shí)，才有統(tǒng)一的電位參考點(diǎn)，從而給接于同一接地裝置的計(jì)算機(jī)或微電子設(shè)備，提供穩(wěn)定的工作電位，有效地衰減以致消除各種電磁干擾，保證數(shù)據(jù)處理或信號(hào)傳遞準(zhǔn)確無(wú)誤。（5）防雷接地為使雷電浪涌電流導(dǎo)入大地，使被保護(hù)物免遭直擊雷或感應(yīng)雷等浪涌過(guò)電壓、過(guò)電流的危害，所有建筑物、電器設(shè)備、線路、網(wǎng)絡(luò)等不帶電金屬部分，金屬護(hù)套，以及一切水、氣管道等均應(yīng)與防雷

9、接地裝置作金屬性連接。防雷接地裝置包括避雷針、帶、線、網(wǎng)、接地引下線、接地引入線、接地匯集線、接地體等。四、綜合防雷接地方案防雷是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，它包括防止直接的雷擊、以及防止和抑制雷電電磁脈沖干擾的各種傳輸形式造成的危害等環(huán)節(jié)。高速公路機(jī)電系統(tǒng)應(yīng)采用攔截、屏蔽、光電隔離、均壓、分流和聯(lián)合接地等綜合防雷措施。1.對(duì)于收費(fèi)亭、收費(fèi)站機(jī)房、收費(fèi)中心機(jī)房應(yīng)按建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范要求設(shè)計(jì)和安裝避雷裝置，其均勻分布的接閃器和引下線攔截閃電，將雷電流均勻地分流入地。外場(chǎng)設(shè)備如收費(fèi)廣場(chǎng)的攝像機(jī)應(yīng)安裝防直擊雷的避雷針，在外場(chǎng)的設(shè)備機(jī)箱設(shè)置良好的接地系統(tǒng)。2.信號(hào)傳輸線的屏蔽（1）電纜最外層的鎧裝保護(hù)套應(yīng)多點(diǎn)可靠接

10、地；（2）電纜屏蔽的效果取決于它的轉(zhuǎn)移阻抗和絕緣層介質(zhì)的絕緣強(qiáng)度，因此，宜選用轉(zhuǎn)移阻抗小的電纜。3.光電隔離隨著光纖和光傳輸設(shè)備價(jià)格的下降，在投資允許的情況下，盡可能采用光設(shè)備。如收費(fèi)廣場(chǎng)到收費(fèi)站機(jī)房的收費(fèi)數(shù)據(jù)、收費(fèi)亭的圖像傳輸就可以使用光纖傳輸，防止雷電過(guò)電波的侵入。4.均壓均壓就是把導(dǎo)體做良好的導(dǎo)電性連接，使它們達(dá)到電位相等，為雷電流提供低阻抗的連續(xù)通道，使其迅速導(dǎo)入大地。（1）把收費(fèi)站（中心）機(jī)房的設(shè)備、金屬管道、電纜的金屬外皮、構(gòu)架等主要金屬物，就近接到電氣裝置的保護(hù)接地裝置上。（2）在機(jī)房的金屬管道、電纜等進(jìn)入或引出處，把保護(hù)接地干線、電氣裝置的接地干線、金屬管道、電纜的金屬外皮、建筑物的水管等導(dǎo)電部分，在等電位連接端子板上連接起來(lái)，然后再與接地母線相連。5.分流雷電感應(yīng)過(guò)電壓是造成機(jī)電系統(tǒng)電子設(shè)備損壞的主要原因之一。為防止雷電過(guò)電壓波侵害，機(jī)電系統(tǒng)還應(yīng)在電纜和終端設(shè)備的輸入端連接處裝設(shè)避雷器和保護(hù)器件。6.聯(lián)合接地在條件可能的情況下，最好使建筑物和機(jī)電系統(tǒng)或機(jī)電系統(tǒng)不同的子系統(tǒng)之間采用聯(lián)合接地方式。在建筑物和機(jī)電系統(tǒng)之間采用聯(lián)合接地時(shí)，接地體以采用自然接地體為主。7、架設(shè)接閃器收費(fèi)站一般處于郊外，建筑物（構(gòu)筑物）相應(yīng)孤立，接閃幾率相對(duì)提高。為減少建筑物（構(gòu)筑物）直接接閃，在其周圍樹(shù)立獨(dú)立的接閃器（避雷針），使建筑物（構(gòu)筑物）、外露電源線、信號(hào)線處于LPZ0b區(qū)內(nèi)。