高速公路隧道機電系統(tǒng)防雷措施淺析

王靜

山西交通控股集團有限公司長治高速公路分公司 山西長治 046000

在我國高速公路工程中，隧道是一個極為重要的構(gòu)成部分，通過建設(shè)隧道工程，不但能夠?qū)崿F(xiàn)高速公路的快速通行，而且有助于建設(shè)資源的節(jié)約。一般來說，在地形復(fù)雜、山區(qū)等位置處常常需要開鑿高速公路隧道，在隧道中需要沿著隧道設(shè)置機電系統(tǒng)，具有多種特點，包括線長、面廣、點多等。高速公路隧道機電系統(tǒng)是由多個系統(tǒng)構(gòu)成的，包括通風(fēng)系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、照明系統(tǒng)等。在高速公路隧道周邊高點位置處常常設(shè)置隧道機電系統(tǒng)的變電室與控制室，屬于雷電高發(fā)地段。所以，雷電災(zāi)害對高速公路隧道機電系統(tǒng)造成了極大的威脅，對隧道機電系統(tǒng)的正常運行造成嚴重影響[1]。所以，一定要做好高速公路機電防雷工作，確保隧道機電系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。基于此，本文對高速公路隧道機電系統(tǒng)防雷措施進行深入分析，具有重要意義。

1 高速公路隧道機電系統(tǒng)防雷措施分析

1.1 電磁脈沖防護措施

（1）隧道機電設(shè)備防雷屏蔽。針對高速公路隧道機電設(shè)備，雷電產(chǎn)生的強電磁脈沖常常對其造成嚴重影響，因為雷電直擊高速公路隧道機電設(shè)備的概率并不大，因此通信線纜、電力線纜是高速公路隧道機電設(shè)備防雷的主要側(cè)重內(nèi)容，在高速公路隧道洞口與高速公路隧道外周邊的金屬管槽中敷設(shè)通信線路與電力線路，一定要做好金屬管槽接縫的跨接工作，為有效屏蔽隧道機電設(shè)備，避免機電設(shè)備被雷電電磁脈沖所破壞，應(yīng)每間隔25m 進行1 次接地，通過利用金屬管、金屬殼、金屬箔、金屬網(wǎng)等，電子設(shè)備能夠?qū)⑵浒鼑饋韀2]。

（2）等電位連接。雷電會出現(xiàn)瞬間高壓，與周邊的金屬物體會出現(xiàn)電位差，出現(xiàn)電壓反擊，最終導(dǎo)致機電設(shè)備的破損。為確保電位的均衡，有效避免因電位差而引發(fā)電壓反擊，確保機電設(shè)備的安全性，宜選用等電位連接法。在高速公路隧道內(nèi)的車道兩側(cè)，布設(shè)等電位連接帶，以連接高速公路隧道結(jié)構(gòu)鋼筋中的可靠電氣，每間隔50m 接地1 次。在高速公路隧道中的機電設(shè)備與控制器的預(yù)計安裝位置處，對等電位端子板進行預(yù)留，其中一些連接等電位連接帶可靠電氣與等電位端子板。在隧道中，需要分開設(shè)置電力線纜與信號線纜；在與隧道洞口相距100m 這部分路段，需要選用封閉的金屬橋架布線，同時不少于兩處連接等電位連接帶[3]。針對高速公路隧道洞口外的金屬物，包括攝像頭金屬支撐桿、信號燈金屬桿、路燈、金屬指示牌、金屬廣告牌等，需要連接附近貫穿隧道的等電位，如果距離大于20m，宜布設(shè)獨立接地設(shè)備，保護接地電阻值小于4Ω，防雷接地電阻值小于10Ω。

（3）SPD 防雷。針對通信設(shè)備、照明系統(tǒng)、監(jiān)控探頭等重要的機電設(shè)備，需要在其的信號輸入端、電源位置處安裝專用SPD進行防護。選用金屬外護套來埋地敷設(shè)隧道洞口外的供配電線路。根據(jù)II 級試驗要求，在隧道洞口內(nèi)的配電箱中安裝電源電涌保護器；根據(jù)I 級試驗要求，在隧道洞口外的配電箱中安裝電源電涌保護器。根據(jù)II 級試驗要求，在隧道洞內(nèi)監(jiān)控設(shè)備電源端處安裝電源電涌保護器，將適配的信號電涌保護器安裝在相關(guān)的數(shù)據(jù)信號金屬線纜輸入端；根據(jù)I 級試驗要求，在隧道洞口外的攝像機、情報板、監(jiān)控設(shè)備等的電源端安裝電源電涌保護器，將適配的信號電涌保護器分別安裝在相關(guān)數(shù)據(jù)信號金屬線入線端；將高于II 級試驗電源電涌保護器分別安裝在緊急供電用UPS 電源的輸入端與輸出端[4]。

1.2 直擊雷防護

（1）機房防雷保護。如果在高速公路隧道外設(shè)置機房，應(yīng)將壁壘帶布設(shè)在機房所在建筑物附近，將建筑物鋼筋結(jié)構(gòu)作為引下線，與建筑物接地網(wǎng)進行相連。在機房中布設(shè)環(huán)形接地母線，根據(jù)最短距離原則，連接接地母線與機房內(nèi)布設(shè)的各種金屬部件，與此同時，接地網(wǎng)需要連接機房內(nèi)部的環(huán)形接地母線，連接線不得少于4 根，同時間距不得大于18m。

（2）變電室防雷。如果變電室位于隧道外部，為避免雷電直擊變電室，需要將避雷網(wǎng)布設(shè)在變電室所在的建筑物上。為避免低壓設(shè)備遭受雷電波的侵害，應(yīng)將避雷器布設(shè)在變電室低壓側(cè)。

（3）架空線路防雷。一般來說，變電室引入線路均為架空線路，需要將避雷線裝設(shè)在架空線路上。如果架空線路未裝設(shè)避雷線，為提高防雷水平，應(yīng)采取有效的架空線路防雷措施，如安裝絕緣子，如瓷橫擔(dān)、木橫擔(dān)等。

1.3 隧道接地

（1）隧道內(nèi)接地裝置。一般來說，在高速公路隧道口位置處布設(shè)隧道防雷接地系統(tǒng)，有效連接接地體與扁鋼后引入隧道內(nèi)，將其作為接地。不過采用以上防雷方法僅適用于短隧道，并不適用于長隧道。在長隧道中，應(yīng)將扁鋼布設(shè)在隧道兩側(cè)電纜槽中，每相距50m 箱隧道中現(xiàn)有的鋼筋網(wǎng)中引入一根鋼筋，然后進行焊接，為供高速公路隧道內(nèi)機電設(shè)備進行接地，應(yīng)每相距50m 從隧道洞內(nèi)預(yù)留鋼筋，通過選用以上方法，有助于長隧道接地效果的提高。

（2）隧道變電室接地裝置。針對高速公路隧道變電室中安裝的接地電阻，不得大于1Ω，選用環(huán)形方式，圍繞變電室布設(shè)接地體，埋設(shè)不得小于1m。在變電室中，應(yīng)選用環(huán)形方式來布設(shè)接地母線，以連接接地裝置[5]。

2 結(jié)語

綜上所述，在高速公路隧道工程中常常設(shè)有很多機電設(shè)備，極易遭受雷擊災(zāi)害，嚴重影響高速公路的正常運行與管理控制，極易造成嚴重的經(jīng)濟損失。所以實施高速公路隧道機電系統(tǒng)防雷措施是非常有必要和重要的。本文通過從電磁脈沖防護措施、直擊雷防護、隧道接地等方面詳細闡述了高速公路隧道機電系統(tǒng)防雷，以期對有關(guān)高速公路隧道機電系統(tǒng)防雷施工技術(shù)人員的施工起到一定的借鑒作用。