浅析公路隧道机电设备的防雷接地设计|防雷接地工程

摘 要：本文分析了公路隧道防雷接地的特殊性，提出将隧道初期支护锚杆经扁铁多点引出形成基础接地体再与隧道洞口的重复接地装置以及隧道变电所的接地装置可靠连接，形成共用接地装置，并采用拦截、屏蔽、均压（等电位连接）、加装专用避雷器和共用接地系统等综合防雷方案。实践证明，行之有效，对公路隧道的防雷设计、施工具有现实意义。

关键词：公路隧道；防雷接地；共用接地体

中图分类号：U459.2 文献标识码：A

公路隧道地处山区，地形复杂，地域较大，而隧道机电系统的特点是点多、面广、线长，强弱电设备遍布整个隧道，其变电所构筑物又常常为附近最高点，这些都是雷击或雷电感应的薄弱点。鉴于此，本文提出将隧道初期支护的锚杆经扁铁多点引出形成接地体再与隧道洞口的重复接地装置以及隧道变电所的接地装置可靠连接，形成共用接地装置，并采用拦截、屏蔽、均压（等电位连接）、加装专用避雷器和共用接地系统等综合防雷方案，对今后公路隧道的防雷工程设计、施工具有较好的指导意义。

1 共用接地网

公路隧道机电设备防雷击，以及消除各种干扰的影响，须有良好的接地装置构成共用接地网。

1.1 隧道内接地装置

根据《公路隧道通风照明设计规范》(-JTJ 026.1-1999)相关规定，长度超过100米的隧道应设置电光照明，即长度超过100米的隧道就必须设置接地装置，传统的做法是在隧道洞口设置接地体，再用镀锌扁钢与其相连，引入隧道供机电设备接地，此方法对长隧道、特长隧道难以取得较好的效果。

基于公路隧道施工的特殊性，可在隧道左、右两侧电缆沟底各通长敷设一50*5接地扁钢，并每隔50米各引一根Φ22的钢筋与隧道初期支护内至少5根锚杆及初支钢筋网焊接（见图1），并每隔50米及车行横洞处的电缆沟旁引出钢筋作为机电设备接地点，形成隧道本体接地网。隧道内的各种机电设备（如射流风机、照明配电箱、电缆线槽等）可根据其后期具体安装位置在隧道土建施工时各预埋一40*4扁铁，此扁铁再与两侧电缆沟底的隧道本体接地网焊接牢固，形成可靠接地。隧道开挖形成后，需对隧道本体接地网进行电阻测量，若实测接地电阻不满足≤1欧姆的要求，则还需在隧道进、出洞口外各增设一套重复接地装置。重复接地装置可采用复合接地体，即水平接地体和垂直接地体相结合的方式，并在接地极周围填充长效降阻剂。垂直接地体的优点是在雷雨季节能积聚一定的山水，有利于改良接地极周围的土壤电阻率，降低接地电阻。而水平接地体能扩大地网的接地面积，使隧道成为一个大的均压体，减少闪击放电的机会，提高泄放雷电流的能力。

1.2 隧道变电所接地装置

隧道变电所一般采用钢筋混凝土框架结构，建筑物接地和电气设备接地共用一套接地装置，要求接地电阻≤1欧姆，其接地装置围绕变电所建筑物敷设成闭合的环形接地体，并要求接地体埋深不低于0.8米，然后在变电所内沿墙壁敷设闭合的环形接地母线。变电所内各种电缆的金属外皮、设备外壳和不带电的金属部分以及各种金属管道等，均应以最短的距离与环形接地母线联接。室内的环形接地母线与室外的闭合接地环带及变电所屋顶的避雷带之间，应有不少于4根联接线互相联接，相邻联接线间的距离不宜超过18米。引向变电所的电力线、通信线应有金属外皮或金属屏蔽层或敷设在金属管内，并按要求埋地敷设。由变电所引出至隧道的风机、照明电缆或其它管、线也应埋地，在变电所外埋地不应少于10米。

1.3 共用接地网

将变电所接地网、隧道本体接地网以及摄像机、可变情报板等外场设备的接地装置互相连接，构成共用接地网，要求接地电阻≤1欧姆。

2 综合防雷

公路隧道的防雷设计应考虑环境因素、雷电活动规律、系统设备的重要性以及发生雷灾后果的严重程度，综合采取拦截、屏蔽、均压（等电位连接）、加装专用避雷器和共用接地装置等综合防雷措施。

2.1 拦截

对变电所以及摄像机和可变情报板等外场设备，可在其顶上装设避雷网（带）、避雷针或由其混合组成的接闪器，接收雷击并将雷电流较均匀地分流入地。建议利用建筑物的钢柱、钢筋混凝土结构内经焊接连通的钢筋或利用绑扎作电气连接的钢筋网做引下线。

2.2 屏蔽

屏蔽就是利用金属网、箔、壳、管等把需要保护的对象包围起来，根据集肤效应原理，将由于雷电产生的电磁脉冲进行阻挡，目的是将易受雷电危害的电子信息设备和线路得以保护。隧道内的电气设备，外部电磁干扰方式主要有三种：雷电的电磁脉冲;电力系统中各种操作过电压;静电放电。由于雷电波主要是通过电磁感应和静电感应，在隧道内的电源线和信号线上产生过电压波，并沿电缆向两端传播冲击，使得隧道内的电气设备被击坏，而雷电从隧道口绕击进洞内的可能性很少。因此屏蔽只侧重于隧道外及洞口附近的各种电缆要进行屏蔽，即将电源线和信号线分别敷设于镀锌焊接钢管内，钢管每隔一定距离，按标准进行接地，从而使雷电作为干扰源的影响大大减少。

2.3 均压（等电位联结）

雷电流的峰值非常大，其流过之处都会产生很高的对地电位，因此对于周围还处于大地电位的电气设备会产生旁侧闪络放电。在隧道的电缆沟内及变电所内建立等电位联结带，将设备外壳及金属构架物进行可靠的搭接，就近接地，在一定区域内形成一个均压带，避免被保护设备之间在雷击瞬间形成电位差而产生二次闪击、闪络现象而遭损坏。

2.4 专用避雷器

合理的屏蔽和等电位连接与共用接地系统是减少浪涌过电压（雷电过电压、操作过电压等）对人身及设备破坏的根本前提和途径。为防止感应雷电对一些重要电气设备的冲击，须在其电源或信号输入端加装专用避雷器。根据理论分析及实际经验，在下列易受感应雷影响的电气设备前应加装专用避雷器：

(1)在10KV高压侧的每组母线和每组架空进线上装设阀型避雷器，避雷器应以最短的接地线与变电所主接地网联接。此设置主要用来保护变压器，以免雷电冲击波沿高压线侵入变电所。

(2)在0.4KV低压侧装置阀型避雷器或保护间隙，以防止雷电波沿低压线路侵入而损坏变电所内设备。

(3)在隧道摄像机部分解码器输入输出端加装控制信号避雷器，以防止雷电通过控制信号线损坏摄像机解码器。

(4)在摄像机视频信号输入输出端加装同轴电缆避雷器。

(5)在通信机房配线架装设交换机配线避雷器。

2.5 接地

接地是防雷的基础，接地系统的设计与施工直接影响防雷的效果。只有良好的接地才能为入侵的雷电流提供顺畅的入地泄放通道，同时才能使屏蔽效果得到保障。隧道接地采用共用接地系统。

结语

公路隧道内机电设备种类和数量众多，既有强电设备又有大量弱电设备，易遭受雷电袭击，可能会造成多个系统或部分设备损坏，给公路隧道运营管理带来极大的不便，而且会带来巨大的直接经济损失和间接经济损失，因此公路隧道的防雷接地问题应在设计和施工阶段受到广泛的重视。

参考文献

[1]公路隧道通风照明设计规范JTJ 026.1-1999.

[2]赵忠杰.公路隧道机电工程[M].北京：人民交通出版社

[3]钟汉枢,张毅,李卫民,江凡.公路隧道防雷接地系统研究[J].公路.2004,6(6):170-172.

[4]夏清川.公路隧道电气设备的防雷工程[J].交通科技.2000,2(2):26-28.

[5]冯旭宇,刘晓东,卢士庆,张锐.高速公路机电系统过电压保护与防雷接地设计[J].工业安全与环保.2011,37(2):40-41.

现阶段，我国隧道设计规范有哪些？其中对隧道照明设计有什么规定要求？基本情况怎么样？中达咨询小编整理隧道设计规范基本内容如下：

中达咨询通过本网站建筑知识专栏的知识整理，隧道设计标准基本内容如下：

建筑企业在进行隧道工程设计的过程中，对于隧道设计照明做了相应的规定，相关规定内容如下：

隧道照明不同于一般道路照明，在其明显的特殊性和重要性，对于隧道的交通安全起着至关重要的作用。照明设计在隧道中的作用同样是举足轻重，在此重点介绍隧道照明的主要特点，影响隧道照明的因素以及应注意的问题。

一、人眼对光的适应特性

从眼睛构造可知，视细胞是由锥体细胞和杆体细胞所组成。这两种细胞对光的感受性是不同的。杆体细胞对光的感受性很高，而锥体细胞对光的感受性很低，在明亮的环境下（亮度高于几个坎德拉每平方米时）主要由锥体细胞参与视觉工作。这种视觉状态称为明视觉；在昏暗的环境下（亮度在百分之几坎德拉每平方米）主要由杆细胞参与视觉工作，这种视觉状态成为暗视觉；亮度介于明视觉于暗视觉之间的视觉时，杆体细胞和锥体细胞同时工作、锥体细胞和杆体细胞对光的敏感性不同，椎体细胞对555nm的光敏感性最大，杆体细胞对507nm的光敏感性最大。

眼睛不但在阳光下能看清物体，在月光下也能看见物体，这主要是与锥体细胞和杆体细胞相互交换工作、瞳孔的大小变化以及视网膜上的化学变化等因素有关，这种当视觉环境内亮度有较大幅度变化时，视觉对视觉环境内亮度亮度变化顺应时的感受性称为适应。适应有明适应、暗适应两种，人从黑暗处进入明亮环境时，最初会感到刺眼，而且无法看清周围的景物，但过一会儿就可回复正常的视力，这种适应叫明适应：人从明亮的环境进入暗处时，在最初的阶段什么都看不见，逐渐适应了黑暗后才能区分周围物体的轮廓。这种从亮出到暗处人们视觉阙限下降的过程就称为暗适应，暗适应和明适应所需要的适应时间视具体情况有长有短，一般说来明适应所需时间短，暗适应所需时间长。

二、隧道照明的设置

隧道照明按照不同的区段可划分为引入段、适应段、基本段和出口段照明，其作用分别为：

（1）引入段：消除“黑洞”现象，使驾驶员在洞口处能辨认障碍物的照明区段。

（2）适应段：进入隧道后使驾驶员能很快适应并消除“黑洞”现象和的照明区段。

（3）过渡段：使驾驶员逐渐适应隧道内部照明的照明区段。

（4）基本段：隧道内部基本照明区段。

（5）出口段：在白天使驾驶员能逐渐适应出口处的强光，消除“亮洞”现象：在夜间消除出口处的“黑洞”现象，使驾驶员能在洞内看清楚外部道路的线型及路上的障碍物。

隧道照明以白天和夜间两种不同情况来确定设计亮度。在白天隧道出口段的照明亮度同入口段的照明亮度，应比隧道内基本照明亮度值高；夜间则相反，应低于隧道内基本照明亮度值，当隧道外有路灯照明时，隧道内路面亮度值不得低于露天亮度值的2倍。

三、隧道照明光源及灯具

照明光源及隧道灯具的选择是否合适是隧道照明质量的关键保证，隧道照明的光源除应满足在隧道特定环境下的光效、光通量、寿命及工作特性，光色、显色性和控制配光的难易程度等主要要求外，还应选择在汽车排烟形成的烟雾中仍能保证有良好能见度的光源。因此，通常情况下，应适用在烟雾中有较好透视性的低压纳灯或高压钠灯，如果是短隧道或柴油车运行比较短的隧道，烟雾会少一些，亦可使用显色性相对较好的荧光灯，隧道入口的照明，可选用光通量高的高压钠灯、无极灯等，选择照明器时应注意选择尺寸合理，耐腐蚀性强、不易老化、防潮和防喷流的灯具，照明器应有较好的配光性能，避免眩光，可采用专用的隧道灯。

四、隧道照明灯具的布置

隧道照明灯具的布置除考虑亮度分布外，还要考虑闪光、诱导性、灯具维修方便等因素。其布置形式主要有三种。即相对排列，交错排列和中央排列，为了避免灯具不连续的直射光由侧面进入驾驶室造成“闪光”的不快感，应尽量不将灯具装在侧面，而装在隧道顶部两侧或中央，且安装高度应在路面以上4m为宜，照明灯具呈线型分布，在一般情况下路面的亮度均匀度不应小于0.35。

五、照明供电及应急照明

隧道照明由于突然停电或其他原因而熄灭时，在全黑的情况下容易造成危险事故，因此隧道照明的供电电源要求较高，一般应有两个独立电源供电，并设应急照明，应急照明亮度值不得低于基本亮度值的十分之一，且应急照明必须有独立的供电系统。

综上所述，隧道照明所涉及的主要因素有：路面的平均亮度，路面平均亮度分布的均匀度，眩光程度和闪光作用，灯具布置的诱导型，灯具及光源的选型、照明的连续性等，这些在设计中均应加以考虑，由于隧道照明有其特殊性和重要性，考虑不周或设置不当都容易引发交通事故，危及人身安全，因此对隧道照明应引起足够的重视。

中达咨询小编备注：更多关于隧道设计规范，相关建筑人员可以登入中达咨询建筑知识专栏进行查询。

更多关于标书代写制作，提升中标率，点击底部客服免费咨询。