高速公路房建機(jī)電工程的防雷設(shè)計(jì)及施工問(wèn)題研究

劉鳳英

摘 要：雷擊是自然界的常見(jiàn)現(xiàn)象之一，有非常大的破壞性與安全隱患。近年來(lái)，我國(guó)交通運(yùn)輸事業(yè)發(fā)展速度不斷加快，高速公路沿線(xiàn)房建機(jī)電工程規(guī)模也日益擴(kuò)大，機(jī)電系統(tǒng)功能持續(xù)完善，機(jī)電設(shè)備類(lèi)型有所增多。一方面，高速公路機(jī)電系統(tǒng)應(yīng)用功能更加完善，但另一方面也使得高速公路機(jī)電系統(tǒng)面臨的防雷形勢(shì)更加嚴(yán)峻。如何根據(jù)實(shí)際情況做好對(duì)高速公路房建機(jī)電工程的防雷設(shè)計(jì)與施工工作已成為各方人員高度重視的課題之一。本文首先分析高速公路主要雷擊危害，然后對(duì)高速公路房建機(jī)電工程在防雷設(shè)計(jì)與施工方面的關(guān)鍵要點(diǎn)展開(kāi)探討，望能夠引起同行人員的關(guān)注與重視。

關(guān)鍵詞：高速公路；機(jī)電工程；防雷；設(shè)計(jì)；施工

中圖分類(lèi)號(hào)：TU895 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

高速公路沿線(xiàn)房建機(jī)電工程是一個(gè)設(shè)備類(lèi)型眾多、功能復(fù)雜多樣的綜合性電子系統(tǒng)，由通信系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、收費(fèi)系統(tǒng)、以及監(jiān)控系統(tǒng)等多個(gè)部分構(gòu)成，系統(tǒng)是否能夠安全穩(wěn)定運(yùn)行直接關(guān)系到高速公路的使用效益。同時(shí)，高速公路多建設(shè)于距離城市中心較遠(yuǎn)的地區(qū)，距離長(zhǎng)，沿線(xiàn)穿越地形條件復(fù)雜，分布有大量的強(qiáng)電、弱電設(shè)備，遭受雷擊作用力影響的可能性大。一旦受到雷擊作用力影響，將會(huì)對(duì)高速公路房建機(jī)電工程的正常運(yùn)行產(chǎn)生嚴(yán)重影響，并造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，對(duì)高速公路房建機(jī)電工程的防雷設(shè)計(jì)與施工問(wèn)題必須引起相關(guān)運(yùn)營(yíng)管理人員的極大重視。本文即針對(duì)該問(wèn)題做詳細(xì)分析與探討。

1.高速公路雷擊危害

雷擊作用力對(duì)高速公路房建機(jī)電工程以及相關(guān)機(jī)電設(shè)備的危害主要有以下3種類(lèi)型：第一，雷擊直接作用于機(jī)電設(shè)備（多以外場(chǎng)設(shè)備為主），在高電壓與大電流的作用下產(chǎn)生不同程度的熱效應(yīng)、電磁效應(yīng)、以及機(jī)械效應(yīng)，進(jìn)而對(duì)機(jī)電設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生不良影響；第二，雷擊作用力作用于高速公路房建機(jī)電工程附近或防雷裝置上，受電磁感應(yīng)或靜電感應(yīng)影響并產(chǎn)生過(guò)電壓現(xiàn)象；第三，接閃器在放電過(guò)程當(dāng)中導(dǎo)致接地極電位上升，對(duì)機(jī)電設(shè)備產(chǎn)生地電位反擊作用，造成高速公路房建機(jī)電工程中的金屬電纜受到損害。

2.防雷設(shè)計(jì)要點(diǎn)

高速公路房建機(jī)電工程防雷設(shè)計(jì)的基本原則是兼顧機(jī)電設(shè)備安全運(yùn)行以及人身安全保護(hù)兩個(gè)方面的目標(biāo)。在防雷設(shè)計(jì)實(shí)踐中，需要遵循以下幾個(gè)方面的基本原則：第一是應(yīng)當(dāng)將高速公路房建機(jī)電工程作為一個(gè)整體對(duì)象進(jìn)行考慮，兼顧各個(gè)子系統(tǒng)間的防雷保護(hù)效果，同時(shí)考慮供配電子系統(tǒng)與弱電子系統(tǒng)防雷保護(hù)的有效銜接，體現(xiàn)安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理的基本原則；第二是應(yīng)當(dāng)根據(jù)雷電作用于機(jī)電設(shè)備的不同途徑，采取綜合化的防雷設(shè)計(jì)方案，包括保護(hù)、接地、均壓、分流、以及屏蔽等多種手段；第三，設(shè)計(jì)人員需要根據(jù)高速公路房建機(jī)電工程所處地理環(huán)境特點(diǎn)以及所對(duì)應(yīng)的雷電保護(hù)區(qū)域范圍，選擇相應(yīng)的防雷裝置電氣性能參數(shù)以及產(chǎn)品功能。遵循上述基本原則，在高速公路房建機(jī)電工程的防雷設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)采取如下措施：

2.1 收費(fèi)站、分中心防雷設(shè)計(jì)

高速公路收費(fèi)站、分中心均采用房建工程結(jié)構(gòu)鋼筋構(gòu)成等電位的“法拉第”籠，采用聯(lián)合接地方式，在前期設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中綜合考慮引下線(xiàn)、接地系統(tǒng)、以及避雷針裝置的配置情況，要求接地電阻不超過(guò)1.0Ω。同時(shí)，為強(qiáng)化電源系統(tǒng)防雷效果，遵循分級(jí)保護(hù)的基本原則，在高速公路收費(fèi)站、分中心變電站低壓出線(xiàn)接入總配電柜前加裝三相過(guò)電壓保護(hù)器裝置（按照每路加裝60kA～100kA標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)），起到首級(jí)防護(hù)的效果。同時(shí)，在高速公路沿線(xiàn)通信、收費(fèi)等電源室總進(jìn)線(xiàn)端加裝三相過(guò)電壓保護(hù)器（按照每路加裝40kA～65kA標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)），以起到二級(jí)防護(hù)的效果。機(jī)房?jī)?nèi)部防雷設(shè)計(jì)方面，在機(jī)房下防靜電地板中設(shè)置接地匯流排，匯流排由4×40.0mm扁鋼帶沿墻體圍繞一周形成，將機(jī)房?jī)?nèi)部機(jī)柜外殼、配電箱外殼、電源地、金屬門(mén)窗、以及電纜屏蔽層等均與匯流排連接，形成聯(lián)合接地。在此基礎(chǔ)之上，選擇截面積35.0mm?銅纜線(xiàn)路作為引下線(xiàn)介入地網(wǎng)，以加強(qiáng)防雷效果。

2.2 收費(fèi)廣場(chǎng)防雷設(shè)計(jì)

高速公路收費(fèi)廣場(chǎng)外部防雷主要對(duì)象是收費(fèi)大棚。本區(qū)域防雷設(shè)計(jì)建議采用聯(lián)合接地的方式進(jìn)行處理，接閃器可直接利用金屬屋面同時(shí)聯(lián)合輔助防雷地網(wǎng)以加強(qiáng)防雷效果。一般來(lái)說(shuō)，高速公路收費(fèi)站防雷地網(wǎng)網(wǎng)格可按照5×5.0m標(biāo)準(zhǔn)布置，地網(wǎng)防雷材料選型為角鋼（按照5×5×50.0mm標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)）+扁鋼（4×40.0mm標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)），地網(wǎng)兩端直接與收費(fèi)廣場(chǎng)環(huán)形地網(wǎng)連接。同時(shí)，可將收費(fèi)廣場(chǎng)房建工程立柱內(nèi)柱鋼筋直接作為防雷引下線(xiàn)，與地網(wǎng)相連接。通過(guò)此種方式，能夠?qū)崿F(xiàn)地網(wǎng)的均壓等電位，對(duì)預(yù)防地電位反擊作用力有確切作用。在收費(fèi)廣場(chǎng)電源防雷方面，設(shè)計(jì)方案中在電源線(xiàn)出口位置按照40kA/路標(biāo)準(zhǔn)加裝過(guò)電壓保護(hù)器裝置，相應(yīng)電源線(xiàn)引入收費(fèi)廣場(chǎng)進(jìn)線(xiàn)端同樣按照40kA/路標(biāo)準(zhǔn)加裝過(guò)電壓保護(hù)器裝置。通過(guò)該設(shè)計(jì)策略，避免高速公路收費(fèi)站與收費(fèi)廣場(chǎng)間因落雷所產(chǎn)生過(guò)電壓對(duì)機(jī)電設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)造成不良影響。除此以外，在收費(fèi)廣場(chǎng)內(nèi)部防雷設(shè)計(jì)方面，防雷設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是在沿線(xiàn)所有收費(fèi)亭下設(shè)置匯流排，匯流排經(jīng)截面積35.0mm?銅纜與收費(fèi)亭所有設(shè)備外殼連接，同時(shí)在匯流排上單獨(dú)用導(dǎo)線(xiàn)與地網(wǎng)就地連接。

3.防雷施工要點(diǎn)

在高速公路房建機(jī)電工程防雷施工過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)關(guān)注以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：第一，防雷等電位連接。在防雷等電位連接網(wǎng)絡(luò)施工過(guò)程中，等電位端子板應(yīng)當(dāng)安裝于機(jī)房合適位置，盡量縮短各接地線(xiàn)長(zhǎng)度。同時(shí)，等電位連接端子板的長(zhǎng)度應(yīng)當(dāng)根據(jù)機(jī)房?jī)?nèi)需匯入連接導(dǎo)體數(shù)量進(jìn)行合理控制。若選擇銅質(zhì)端子板，表面必須進(jìn)行鍍錫處理，以免在與其他材質(zhì)導(dǎo)體連接后產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕問(wèn)題。除此以外，防雷系統(tǒng)與機(jī)電設(shè)備所在建筑物間應(yīng)當(dāng)優(yōu)先選擇聯(lián)合接地的施工方案，按照設(shè)計(jì)單位所給出方案進(jìn)行施工，確保接地安全；第二，接地測(cè)試點(diǎn)。接地測(cè)試點(diǎn)對(duì)采用鋼質(zhì)斷接卡子，放置于安裝盒中。在高速公路房建機(jī)電工程施工過(guò)程中，接地測(cè)試點(diǎn)的設(shè)置是很有必要的，有利于每年的維護(hù)和測(cè)試地網(wǎng)阻值，以便于及時(shí)修正不合格的防雷裝置。通常情況下，適當(dāng)設(shè)置多個(gè)測(cè)試點(diǎn)可以保證測(cè)試值的有效性及可靠性。

結(jié)語(yǔ)

防雷工程設(shè)計(jì)與施工一直以來(lái)都是高速公路房建機(jī)電工程系統(tǒng)中非常重要的構(gòu)成模塊之一。防雷工程設(shè)計(jì)方案的合理性以及施工的可靠性將直接影響高速公路收費(fèi)、監(jiān)控、通信等功能的實(shí)現(xiàn)情況，同時(shí)也是評(píng)價(jià)高速公路機(jī)電設(shè)備是否完善的一大重要指標(biāo)。本文重點(diǎn)圍繞高速公路房建機(jī)電工程防雷設(shè)計(jì)、施工方面的關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行總結(jié)與分析，望能夠有助于提高防雷系統(tǒng)有效性，最大限度減輕及規(guī)避雷擊作用對(duì)高速公路房建機(jī)電設(shè)備的不良影響。

參考文獻(xiàn)

[1]馮旭宇，劉曉東，盧士慶，等.高速公路機(jī)電系統(tǒng)過(guò)電壓保護(hù)與防雷接地設(shè)計(jì)[J].工業(yè)安全與環(huán)保，2011，37（2）：40-41，54.