高速公路机电设施防雷接地技术探讨 防雷接地引下线图片

　　 摘 要：随着交通事业的发展，高速公路的建设也加快了步伐，但高速公路机电系统一旦遭受雷灾，损失将非常严重，因此，防雷建设迫在眉睫。良好的接地效果是防雷成功的重要保证之一。文章从高速公路机电系统防雷的重要性出发，分析了防雷接地技术要求，通过采取相应的措施，以达到最佳防雷效果。
　　关键词：高速公路；机电设施；防雷；接地技术；雷电灾害防护
　　中图分类号：TM862 文献标识码：A 文章编号：1000－8136（2012）06－0002－02
　　
　　 雷击是严重的自然灾害，尤其是在广东沿海地区，是雷害最严重的地区之一。雷电作为一种自然现象，对建筑物和设备设施都会造成较大损坏，特别是对高速公路的机电设备的危害。高速公路机电系统是一个功能强大、设备种类繁多的电子系统，既有强电设备又有大量弱电设备，一旦遭受雷击，将会造成整个系统或部分设备损坏，不仅给高速公路运营治理带来极大的不便，而且会带来巨大的经济损失。而良好的接地效果是防雷成功的重要保证之一，如何做好以防雷接地为核心的高速公路机电系统的防雷问题应受到广泛的重视。
　　1 系统防雷接地的重要性
　　 防雷接地是让已经纳入防雷系统的闪电能量释放入大地，是分流和释放直击雷和雷电电磁干扰能量的最有效的手段之一，也是电位均衡补偿系统的基础。接地的目的是使雷电流通过低阻抗接地系统向大地释放，从而保护收费建筑物、电子设备和人员的安全。没有良好的接地系统或者避雷设施，接地不良都会成为引雷入室的祸患，同时还提供了雷电电磁脉冲对电气和电子设备产生电感性、电容性耦合干扰的机会，只有良好的接地，才能有效地降低引下线上的电压，避免发生反击。电子设备的防雷接地是机电设备安全稳定进行的重要保证。
　　2 接地的分类
　　 接地的种类按作用主要分为两类：一是为保护操作人员人身安全及设备不受损害的接地，称为保护接地；二是为保障设备正常运行的接地，称为工作接地。
　　2.1 保护接地
　　 保护接地主要指防雷接地和设备机壳安全接地。防雷接地是指当受到雷电袭击（直击雷、感应雷、静电感应雷、电磁感应雷、雷电波引入）时为防止造成损害而采用的接地系统。防雷接地常有信号（弱电）防雷地和电源（强电）防雷地之分，区分的原因不仅是因为接地的电阻不同，而且在工程实践中信号防雷地常接在信号独立地上，和电源防雷地分开建设。
　　2.2 工作接地
　　 工作接地是为了使系统以及与之相连的电子设备均能可靠运行，并保证测量和控制精度而设的接地。
　　3 接地阻值的要求
　　 通常在高速公路机电系统的防雷接地的阻值是10 Ω，而实际上有不少接地系统要求4 Ω或1 Ω。但往往对于施工单位忽视了季节的因素，认为10 Ω、4 Ω、1 Ω的接地阻就满足要求了，但过段时间进行抽测时可能已经发现阻值变大了，其实，道理不难理解，因为土壤电阻是随季节变化的，规范上所要求的接地电阻实际上是接地电阻的最大许可值，为了满足这个要求，据相关资料得出接地电阻要达到：
　　 R＝Rmax /ω
　　 式中，Rmax：接地电阻的最大值，对于常规高速公路机电系统接地为10 Ω、4 Ω、1 Ω；
　　 ω：季节因数，根据地区和工程性质而定，常用值为1.45。
　　 所以通常所说的接地电阻实际为：
　　 R＝6.9 Ω，Rmax＝10 Ω
　　 R＝2.75 Ω，Rmax＝4 Ω
　　 R＝0.65 Ω，Rmax＝1 Ω
　　 如果在机电工程施工时都能按这样的要求去做，即使在土壤电阻率最高的时候也能满足设计要求。
　　4 高速公路机电设施防雷接地技术要点
　　4.1 保护接地应按现行国家标准《建筑防雷设计规范》执行
　　 由于接地良好的状态对防雷有非常重要的影响，所以在制作拉地体时一般采用40 mm×40 mm的角铁，每根长2.5 m，间距约5 m垂直打入地下，顶端距地面约0.5 m，顶端再用40 mm×40 mm左右的扁铁全部焊接起来，构成一个统一的接地系统。
　　 根据高速公路收费站各种地理环境，要满足设计接地低阻值的要求，做到良好、稳定的接地效果应因地制宜地进行施工设计。地网的形状直接影响接地达到的效果，外场设备接地可充分利用其基础的配筋，即在基础浇筑时将接地极与基础本身的配筋焊接好，如接地环境较差，则应综合考虑现场的情况，如地形、含水情况等。
　　4.2 等电位连接措施
　　 为保证设备和操作人员的安全，各类电气、电子信息设备均采取等电位连接接地措施，在做等电位连接时，还应充分利用工程本身的资源，如敷设用于穿缆线的钢管，对于机房则可以利用设备所在建筑物的主要金属构件和进入建筑物的金属管道等将电气和电子设备的金属外壳、机柜、机架、计算机直流地、屏蔽线外层、安全保护地及各种浪涌电压保护器接地端均应以最短的距离就近与等电位连接，构成合理的电位连接网络。
　　4.3 强电设备与电子设备的接地需分设
　　 所有电子设备在接地原则上必须和强电部分的接地严格分开，且之间至少应保持15 m以上的距离。从抑制干扰角度来看，将强电设备地和电子设备的所有地分开是有益处的，因为一般强电设备的地线是不太干净的。但从工程角度来看，在有些特殊场地要保持该两组地隔开到那样的距离是很困难的，此时也可以考虑共用接地。但需要考虑以下因素。如强电设备地上干扰是否很大，大电流设备启停是否频繁，对地产生的干扰是否很大。强电设备的接地电阻是否足够小，而且整个地网各个部分的电位差是否很小，即地网的各部分之间的阻值是否≤1 Ω。电子设备的抗干扰能力以及所用到的传输信号的抗干扰能力是否较强等。对于高速公路收费机电系统的接地而言，由于不存在地域限制，完全可以将电子设备接地和强电部分接地严格分开。
　　 考虑到收费机电设施数量庞大，大部分设施及工作人员在露天收费网架下收费亭内进行作业，更需要保证设备及人员安全，所以在收费人员工作环境内加装防静电地板进行对收费人员的安全保护。
　　5 接地体的选用及其考虑因素
　　 在土壤电阻率较低且均匀的平地，应以垂直接地型为主，
　　
　　接地体采用圆钢、钢管扁钢、角钢或不等边角钢；在土壤电阻率较高的地区，根据电阻率的高低应采用4～6根40～100 m长的射线；对于近处60 m以内有土壤电阻率较低的地带，可采用外引接地，再加几根射线。
　　 良好的接地效果是防雷成功的重要保证之一，而接地电阻的大小，是接地效果好坏的表征。雷电的破坏作用主要是雷电流引起的，所以要想达到良好的防雷效果，接地电阻必须越小越好，而接地电阻又包含：接地体与接闪器之间的连线电阻；接地体本身的电阻；接地体与土壤的接触电阻；当电流流入土壤后，土壤的电阻。所以接地电阻的大小取决于4个方面：①接地体与闪接器之间的连线宜短而直，材料为多股铜线；②接地体之间所有焊接点，除浇注在混凝土中的外，均应进行防腐处理，接地体的焊接长度要求对扁钢为宽边的2倍，圆钢为其直径的10倍；③接地体与土壤的接触电阻的大小与接地体的形状、与土壤接触的松紧程度直接有关，要求接地体与土壤的接触要紧密，同时面积足够大，在腐蚀性较强的土壤中应采用镀锌等防腐措施或加大截面，并将焊接处涂上防锈漆；④当电流流入土壤后，土壤的电阻与土壤的电阻率成，然而土壤的电阻率一般都较大，所以要降低接地电阻，必须采用接地降阻剂，它可以改善土壤的导电性能，增大接地体的有效半径，从而增大接地体的流散面积，使接地电阻降低，同时还可以减小接触电阻。
　　6 怎样做好雷电灾害防护
　　 单位应定期由专业防雷公司检测雷设施，评估防雷设施是否符合国家规定要求，高度在45 m以上的设备需两年检测一次。
　　 单位应设立防范雷电灾害责任人，负责防雷安全工作，进行各项防雷设施的定期检测，雷雨后的检查和日常的维护。雷雨过后，应检查安装在收费、CCTV监控、通讯等电子设备电源线和信号线上的过压保护器、视频防雷器、数据防雷器等防雷设施有无损坏，发现损坏时应及时更换。
　　 建设单位在防雷设施的设计和建设时，应根据地质、土壤、气象、环境、被保护物的特点，雷电活动规律等因素综合考虑，采用安全可靠、技术先进、经济合理的设计施工。应采用技术和质量均符合国家标准的防雷产品，新增设备时应同时对防雷系统进行重新设计和建设。
　　7 结束语
　　 总而言之，高速公路机电系统的防雷是一项复杂而系统的工程，不管如何复杂，都离不开良好的防雷接地效果。要做好高速公路机电系统防雷工作，应重视全方位、立体化综合防治，对发生的实例探讨研究，针对性地采取适当的防雷接地措施，并加强日常的防雷接地检测，有效地预防雷击对机电系统的损坏，以期达到良好的防雷保护效果。
　　参考文献：
　　 ［1］唐宽厚.雷电对高速公路机电系统的危害与预防［J］.广西交通科技，2003（5）.
　　 ［2］陈建文.关于高速公路机电工程防雷系统介绍［J］.科学之友（B版），2005（2）.
　　 （编辑：王昕敏）
　　
　　Lightning Protection and Grounding of the
　　Highway Electrical and Mechanical Facilities
　　Chen Qiheng
　　Abstract: With the development of transport services, highway construction has also accelerated the pace of highway mechanical and electrical systems subjected to lightning disaster, the loss will be very serious, therefore, mine construction is imminent. Good grounding effect is one of the mine important guarantee of success, the article the importance of highway mechanical and electrical systems for lightning protection, lightning protection and grounding technology, by taking appropriate measures to achieve the best lightning effect.
　　Key words: highway; electrical and mechanical facilities; lightning; grounding; lightning protection