高速公路隧道機電設備防雷接地系統技術要點

姚 琳 周俊堅

（1.浙江省機電設計研究院有限公司，浙江 杭州 310051；2.杭州市特種設備檢測研究院，浙江 杭州 310051）

隧道是高速公路建設中的重要一環，隧道多處于山區，地形復雜且地域較大，隧道內的機電設備沿隧道布置，其具有點多、面廣、線長等特點，照明、消防、通風等機電設備遍布整個隧道，其控制與變電結構常常設置在附近的高點，而山區又屬于雷電高發區，每年因雷擊所導致的隧道機電設備故障時有發生，為減少雷電對于機電設備運行的影響，應當做好隧道機電設備的防雷保護，確保隧道機電設備運行的安全性與可靠性。

1 高速公路隧道機電設備防雷接地系統中的公共接地網

為提高高速公路隧道機電設備的防雷能力，以抵消因雷電所帶來的種種不利影響，應當在隧道中建立起良好的隧道機電設備接地裝置以構成公共接地網絡。

1.1 高速公路內的隧道內接地裝置。根據國家關于《公路隧道通風照明設計規范》中的要求，所有長度超過100的隧道都應在隧道內設置相應的防雷接地系統，傳統的防雷接地系統采用的是在隧道洞口設置接地體，并使用鍍鋅扁鋼與接地體進行連接，并引入到隧道中作為公共接地，此種方法在一些較短的隧道中效果較好，但是對于一些長度較長的隧道則無法取得良好的效果。為提高隧道內的防雷接地效果應當在隧道內的兩側電纜槽內鋪設接地扁鋼，并每隔50m各引一根直徑為22mm的鋼筋與隧道內的初期支護中的5根以上的錨桿及鋼筋網進行焊接，同時在間隔50m左右的洞內引出鋼筋作為隧道機電設備的接地點。

1.2 高速公路隧道變電所的接地裝置。高速公路機電設備的變電所采用的是鋼筋混凝土的框架結構，其接地系統為建筑接地與設備接地所公用，并要求接地電阻控制在1Ω以內，變電所的接地裝置需要鋪設成環繞變電所建筑的環形結構，其接地體需要深入到地面1m以下，同時還需要在變電所的墻壁內鋪設環形的金屬接地母線，確保變電所的防雷接地效果。

2 高速公路隧道機電設備防雷接地系統的建設

高速公路隧道機電設備的防雷接地系統是一項復雜的系統性工程，其包含多個方面，應當在隧道機電設備接地系統中設置有防止直擊雷、防止和抑制雷電所帶來的強電磁脈沖對隧道機電設備的信號傳輸等所帶來的影響，為提高隧道機電設備的防雷效果，應當采用攔截、屏蔽、均壓等多種方式構建一個隧道機電設備的防雷接地體系，提高防雷效果。

2.1 高速公路隧道機電設備防雷接地措施中的攔截。在高速公路隧道機電設備的監控中心、變電所以及監控攝像探頭和可變信號指示板等外場設備，應當在其頂部加裝避雷網、針等防雷裝置，以防止雷電對其造成直擊影響，以上防雷裝置在雷電直擊中直接將雷電攔截并將接收到的雷電電流均勻的導入到地下。在引導電流的過程中可以采用建筑物的接地或是鋪設的鋼筋接地線等作為引下線。

2.2 高速公路隧道機電設備防雷接地措施中的屏蔽。高速公路隧道機電設備的屏蔽防雷主要是通過利用金屬網、箔、管等為所需要保護的設備搭建一個屏蔽網，從而對雷擊所帶來的強電磁脈沖進行防護，用以確保隧道機電設備中的各種電子信息設備和線路免受電磁脈沖的損壞。在高速公路隧道機電設備運行的過程中，會受到雷電所產生的強電磁脈沖的干擾、過電壓影響以及靜電放電等的影響。由于雷電對隧道機電設備影響主要是通過電磁感應和靜電感應的方式，因此，雷電直接從隧道口轟擊洞內機電設備的可能性極小，所以在對隧道機電設備進行防雷接地的設置中應當側重對于隧道外部的設備以及隧道洞口所設置的各種電力、通信電纜等進行防雷保護，所采用的方式主要是通過將電源線與信號線進行分開布設并埋入到鍍鋅鋼槽內，并在每隔一定的間隔內在鍍鋅鋼槽設置接地裝置，保證隧道機電設備的防雷接地效果。

2.3 均壓接地。雷電是一種瞬時高壓、高電流的現象，其所產生的瞬時峰值極高，流經之處會產生極高的對地電位，從而電流會從高電位向周邊還處于大地電位的機電設備中去，因此應當在隧道的電纜溝槽及變電所中建立起等電位聯結帶，并做好隧道機電設備外殼與等電位帶的搭接，從而在一定的區域內構建一個均壓帶，有效減緩在雷擊的瞬間因瞬時電位差而產生的二次閃擊、閃絡所造成的影響。

2.4 采用專用SPD進行高速公路隧道機電設備的防雷。合理的屏蔽和等電位連接與共用接地系統可以有效的減少因雷擊所帶來的浪涌等對于高速公路隧道機電設備和操作人員的損壞，同時為防止雷電感應對于一些重要電氣設備所帶來的沖擊應當在隧道機電設備的電壓或信號輸入端加裝專用的SPD，其中，在隧道機電設備中需要加裝專業SPD的設備主要有監控探頭、高壓側的母線和架空線以及低壓側裝置和通信交換設備及線路等。

2.5 做好高速公路隧道機電設備的防雷接地。良好的高速公路隧道機電設備的接地是做好防雷的基礎，做好隧道機電設備的防雷接地應當從設計和施工建設等多方面出發，確保隧道機電設備的防雷接地的效果，保障設備的安全、可靠運行。

結語

隨著高速公路隧道機電設備的自動化及信息化的程度越來越高，大量的電子設備被應用于高速公路的隧道管理中，一旦遭受雷擊將會損壞大量的電子設備，從而造成隧道機電設備的癱瘓，嚴重影響高速公路隧道的正常通行及管理。本文在分析高速公路隧道機電設備防雷特點的基礎上，對如何做好高速公路隧道機電設備防雷接地系統的建設進行分析闡述。

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