高速公路隧道机电设备防雷与接地系统浅析

陈巍

摘要：伴随着经济的快速发展，对交通运输方面的需求更高了。国家通过大力修建高速公路，以实现国内公路交通运输的便捷化，加快各个地方物资，人员的流转速度，给经济的健康持续发展埋下伏笔。伴随着技术的健康持续发展以及在高速公路管理过程之中的有效应用，导致高速公路管理朝着智能化的方向发展，给高速公路的有效管理提供了非常好的便利条件。隧道是高速公路中非常关键的一个环节，隧道内部的监控系统，照明以及通风系统等，都对隧道正在运转有着关键性的作用。但是因为隧道基本上都处在山区，属于雷电多发地区，给降低雷电对其机电设备带来的负面影响，必须要在隧道修建的整个过程之中将防雷接地工作落实到位，提升高速公路隧道机电设备的安全可靠性能。

关键词：高速公路隧道；机电设备；接地系统

引言：隧道是高速公路修建过程之中非常关键的一个环节，隧道基本上都修建于山区，地形较为复杂化，隧道内部的机电设备沿着隧道布置，其带有非常明显的特点（点多面广且线长）。隧道内部的监控系统，照明以及通风系统等遍布整个隧道，其控制跟变量结构设置在最近的高点，而山区有同时也属于雷电高发区域，每一年因为雷击而引发的机电故障非常多，为了降低此类问题的发生，必须要做好相关的防雷工作，尽最大可能保障隧道机电设备的运转安全稳定性。

1.高速公路隧道机电设备防雷接地系统中的公共接地网

1.1高速公路内的隧道内接地装置

按照国家关于《公路隧道通风照明设计规范》中的相关要求，凡是总长超过100的隧道都必须要在隧道内部设置对应的防雷接地系统，以往的防雷接地系统使用的基本上都是在隧道洞口设置接地体，并采用镀锌扁钢与接地体连接，并作为公共连接的隧道。这个技术在某些较短的隧道中是可行的，但在部分相对较长的隧道中却无法达到如此良好的效果。为了改善隧洞内的防雷效果与接地效应，在隧洞二端的电缆槽内均敷设了接地扁钢制管，各隔五十米引入了一条孔径为22mm的钢筋直径，将隧洞内初期支护中的五个以上通过地脚螺栓连接并与钢筋直径网连接，同时将各隔五十米隧道左右钢筋直径作为与隧道内机电设备的连接地点。

1.2高速公路隧道变电所的接地装置

高速公路的机电设备变电站均使用预应力砼框架结构。设备接地系统一般为工程接地与设备接地共用，对接地电流要求限制在1Ω以内。变电所的接地装置必须敷设于变压器结构周边的环形框架中，其接地体高度必须低于接地1米。另外，还必须在变压器墙壁内敷设环形金属以连接母线，保证了变压器的防雷与接地作用。

2. 高速公路隧道机电设备防雷接地系统的建设

公路隧道机电设备及防雷接地系统是一个很复杂的工程，包括了许多方面。隧道机电设备接地线最宜设置为防直击雷，以避免和控制由雷电所产生的强烈电磁脉冲，对隧道内机电装置信息传递的直接影响。为改善隧道内机电设备的防雷效应，拦截、屏蔽或通过均压等方式为隧道机电设备提供防直击雷接地线路，以改善防雷效应。

2.1高速公路隧道机电设备防雷接地措施中的拦截

在公路隧道内机电设备的监测中心、变电所、监视摄像机探头、可变信号指示板等现场设施中,应当在上面设置避雷网、避雷针等防雷设备，以避免雷电的直接危害。上述的防雷设备将可以直接阻挡闪电，并在与雷电直接撞击后，把所接受到的雷电电流平稳地带到了地面上。在传导电流的工程中，建筑物的接地或安装的钢筋大直径接地线也可作为导下线。

2.2高速公路隧道机电设备防雷接地措施中的屏蔽

高速公路隧道内机电设备上的电子屏蔽与防雷，是指利用金属网、箔、管等材料作为主要电子防护设备的屏蔽网，用以防护通讯系统所产生的强大电磁脉冲,从而保护隧道内机电设备上的所有电子信息设施和网络，免遭电磁脉冲破坏。高速公路隧道的机电装置在工作过程中，会遭受雷声、过电压和静电放电所形成的强大电磁脉冲的危害。但因为闪电对隧道内机电设备的危害，主要通过于电磁感应和静电感应，所以在隧道入口处直接碰到隧道内机电设备的可能性非常小，所以,在隧道内机电设施的防雷接地设计时，要重视在隧道外设施与从隧道出入口安装的所有电源与通讯线路之间的防雷保护，并在铝镁基钢槽内各隔相应的高度安装接地装置，以保证隧道机电设施的防雷与接地作用。

2.3均压接地

雷电是瞬时高电压和高电流的现象。闪电产生的瞬时峰值极高，其流动的地方将产生极高的接地电位，因此电流将从高电位流向周围仍处于接地电位的机电设备。因此，隧道的电缆沟和变电站应设置等电位联结带，并做好隧道机电设备外壳与等电位带的联结，在一定区域内设置均压带，有效地减轻雷击瞬间瞬间电位差引起的二次闪络和闪络的影响。

2.4采用专用SPD进行高速公路隧道机电设备的防雷

合理的屏蔽、等电位连接和共用接地系统可以有效地减少雷击电涌对高速公路隧道机电设备和操作人员造成的损害。同时，为了防止雷电感应对一些重要电气设备的影响，隧道机电设备的电压或信号输入端应安装专用的SPD，其中隧道机电设备安装专业SPD的设备主要包括监控探头、高压侧母线和架空线、低压侧设备、通信交换设备和线路等。

2.5做好高速公路隧道机电设备的防雷接地

高速公路隧道机电设备的良好接地是防雷的基础。隧道机电设备的良好接地应从设计、施工等方面入手，确保隧道机电设备防雷接地效果，确保设备安全可靠运行。

2.6分流

合理的屏蔽、等电位联结和共用接地系统是减少浪涌过电压（雷电过电压）对人员和设备损害的基本前提和途径。为了保护电子设备免受浪涌过电压的损坏，降低电磁脉冲的损坏程度，电源系统和信号系统也应根据实际情况安装多级SPD，这不会影响设备的正常运行，而且还将浪涌电压限制在相应设备的耐受电压范围内。

电源系统SPD设置。根据设备的过电压电阻，在重要电子设备的主配电柜、分配电柜和电源处安装多级SPD；信号系统SPD设置。信号系统传输的信号频率和电平不同，应根据具体情况，通过逐步放电、滤波、低压箝位等技术手段，采用多级SPD。信号系统SPD有多种，应根据需要选择并安装在信号设备附近。

2.7合理布线

弱电和强电线路容易遭受雷击影响，应采用金属管进行保护，金属管应可靠接地。进线应配备避雷器或浪涌保护器。减少雷害对线路间的影响，最大限度地减少雷害度。电子信息系统设备的交流配电采用TN-S系统接地方式。交流电源采用TT系统时，建筑物内主配电柜配电线路和支线必须采用TN-S系统。为了防止SPD故障引起的短路，应在SPD前面安装短路保护装置。

结束语：伴随着高速公路隧道机电化设备的自动信息化发展，大批量的电子设备得以有效应用于高速公路隧道管理工作之中，如果遭受到了雷击则会对大批量的电子设备产生影响，严重的还会导致机电设备出现瘫痪的情况，对高速公路隧道的正常运转以及管理产生负面影响。文章在对高速公路隧道机电化设备防雷特点基础之上，对怎么样将高速公路隧道机电设备防雷接地系统的建设进行分析。

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