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防雷施工安裝注意事項
信息來源:互聯網 作者:管理員 發布日期: 2009-7-14
 
    弱電系統和高速公路強電的防雷問題一直不被重視,接地的要求也不統一,弱電系統的接地處理更為簡單。高速公路機電系統的防雷薄弱環節相對來說較多,易遭雷害,特別是感應雷害和反擊雷害。因此,有必要不斷總結經驗,完善高速公路機電系統的防雷抗災能力,更好的為高速公路運營服務。
     高速公路機電系統的設備主要分布在三個地方:收費站(變配電房、監控室、收費棚)、隧道(含隧道廣場)以及沿線外場監控設備。實現防雷的方法主要為外部防雷、電源系統、視頻監控系統、數據監控系統、網絡系統的防雷防護等五個方面。其中高速公路監控系統的防雷應該進行重點分析和研究。
     監控系統設備主要分布在高速公路隧道內、隧道廣場以及高速公路沿線。高速公路隧道內設有火災報警設施、電力監控設施(電流、電壓、電量、通風照明控制設備等)、交通監控設施(車檢器、情報板、風速風向儀、CO/VI檢測儀、照度檢測儀、緊急電話、隧道廣播、車道指示燈等)和隧道視頻監控設施等=隧道廣場設有亮度檢測儀、緊急電話、廣播、車檢器、情報板、攝像機等;道路沿線設有車檢器、情報板、攝像機、能見度儀、氣象檢測器等問題,使監控系統成為最容易受雷擊的部分,設備眾多,地處空曠地帶、取電線路和信號線路長,接地施工難等。經過多年的摸索,我們總結出以下一些監控設備的防雷經驗,與同行交流。
     ◆ 主線監控設備數量眾多,設備制造廠商對自己的產品情況最為了解,應首先要求設備制造廠商隨機安裝配套電源防雷器、信號防雷器。在設備受雷擊案例中,主要以感應雷危害為多,越長的線纜越容易受到感應雷擊。采用隨機配套防雷設備,既可避免各類連接線(視頻線、控制線、電源線等)引發的感應雷的侵擾,減少了施工中繁瑣的接線工作,同時也避免了因接線產生的故障隱患,安裝過程更方便快捷。如在高速公路大量應用的某廠家生產的情報板,其防雷系統考慮得較為全面,在實踐應用中極少出現設備受雷擊的現象。
     ◆外場供電電源一般都需從幾百米甚至幾公里外的低壓供電點引入,電源接地及防雷設備的選擇和安裝就顯得尤為重要。通常,高速公路的供電采用TN-S接地系統,除了考慮隔一定距離進行重復接地外,采用鎧裝電纜埋地傳輸是一個很好的防雷辦法,規范要求入戶電纜應埋地1 5米以上的要求,也說明了此方法是合理的。此外,電纜埋地敷設對防止電纜被偷盜也有很好的效果。
     ◆電源防雷系統必須按照三級防雷要求沒計施工,由于監控外場設備的一、二級防雷通常由供配電系統施工人員負責設計、施工,所以往往容易被忽視,因此,在監控系統施工時,必須對此進行復核,發現問題及時解決。我們在實際測試中,經常發現配電系統未安裝防雷設備或者配套防雷器不滿足要求的情況。同時,監控外場設備的供電線路較長,受感應雷的感應電流較大,一般設備末端的防雷器的放電電流應為20kA以上,若由廠家配套,應對此明確提出要求;同時,應要求二級防雷器的放電電流為 40kA以上,一級防雷器放電電流為80kA以上。
     ◆為保證信號傳輸的可靠,外場數據和視頻監控系統應全部采用光纖遠距離傳輸信號,同時采用光纖型緊急電話系統,有效防止信號被雷擊。如果大量采用光端機進行信號傳輸,對光端機本身的防雷性能要求就提出更高的要求,而不僅僅是安裝壓敏電阻進行簡單防護。
     ◆防雷工程的施工安裝工藝必須引起高度重視。施工安裝工藝主要存在以下幾個方面問題:
◇防雷器等接線端子安裝不牢固,導致雷電接地泄放不滿足要求,電位抬高擊壞設備,設備箱體和箱門應采用銅線連接;
◇防雷接地線誤接至電源保護地且電源保護地未與現場地連接;
◇防雷接地銅線截面積太小,根據經驗,當防雷器與接地極距離小于1米時,應采用4ram2以上銅線,當防雷器與接地極距離大于1米時,應按距離遠近采用6mm2以上銅線;
◇所有與接地極連接的導線必須確保連接可靠牢固,盡可能涂上導電膏。保證線路連接可靠、線纜面積足夠、雷電泄流通暢。
     ◆ 目前監控視頻攝像機通常采用光纖傳輸,有些單位認為光纜不受感應雷影響,可以不安裝信號防雷器,有些工程商為節約成本省去防雷器件。事實上,為方便維護,解碼器、光端機等設施一般都集中在一個保護箱內,且安裝在攝像機桿離地1.3米左右,在光端機與攝像機之間有一段5-1 0米的電纜連接線,其視頻線和控制線很容易受到感應雷的壞,而攝像機和光端機上所配的浪涌保護電路防雷效果有限,在實際運行中,就經常出現由于這一原因而使攝像機遭遇雷擊的現象。因此,需要在控制信號線的起始端和結束端加裝信號防雷器,視頻線起始端和結束端加裝視頻防雷器;在攝像機和光端機的電源輸入端也加上電源防雷器件。當然,也可以采用內置光端機的攝像機來減少雷害的發生,目前已有廠家推出內置光端機的一體化球機產品,采用光端機與球機一體化結構設計,光端機模塊與球機之間無線纜連接,在球機外部僅有一根光纖和一根經變壓器隔離輸入的電源線,這樣可以避免傳統分體式光端機與球機之間因為有各類連接線 (如視頻線、控制線、電源線等)而引發的感應雷的侵擾,也減少了施工中繁瑣的接線工作。
     ◆監控外場設備要求有一個良好的接地系統,所有防雷設備都需要通過接地系統把雷電流泄人大地。人們習慣單方面追求接地電阻的數值,認為接地電阻越小,防雷效果越好,被保護的對象就越安全。但是,為達到低的阻值,經濟支出和施工難度都會增加。按照通常的設計要求,機電外場設備應分別設置防雷接地極(10 Ω)和保護接地極(4 Ω),且兩地網之間至少要有20m的距離;蛘咴O置共用接地極(1 Ω),如要完全達到以上要求,作為一個獨立外場設備接地,困難較大。根據計算,接地電阻為1 Ω、土壤導電率為100寸,所需的接地網面積為2500m2。這在施工中難度極大,為此,在實際運用中,一般采用一點共用接地,接地電阻為4 Ω,同時,該接地極與從供電點引出的保護接地線并接,或者通過安裝地電位均衡器等防雷設備,即可滿足要求。
     ◆為避免土建施工單位不重視基礎接地工作,導致影響設備運行安全的情況發生,外場監控設備的基礎應交由機電施工單位負責施工,當設備基礎開挖后,應先將接地扁鋼打入底下 1.5-2.0米后再與設備基礎的鋼筋籠焊接,然后澆灌混凝土。由于設備基礎的混凝土在保持與含水分的土壤接觸時,毛細管將水分吸到混凝土里,可降低混凝土的電阻率,鋼筋混凝土基礎完全可以作為良好的接地裝置。從混凝土鋼筋籠引出接地極后,若測得接地電阻不滿足要求,可在設備基礎周圍補打接地樁。同時盡量利用大橋等構造物的主體鋼筋作為設備接地極,從橋墩鋼筋網內引出的鋼筋是良好接地極,其接地電阻通常遠遠小于1 Ω。
     ◆隧道廣場必須專門設置接地網,一般與強電共用接地網,此日寸,接地電阻應≤1 Ω。由于隧道廣場的監控設備相對集中,且一般都采用鋼管做線纜的護管,因此,應盡量將保護鋼管與建構筑物基礎的鋼筋以及接地網統一連接,鋼管和鋼管之間也必須用鋼筋焊接連通。這樣的接地網可以便界面以內的電場分布比較均勻,減少跨步電壓對人的危害。
     ◆隧道內的接地主干線過去通常采用扁鋼,經計算4*40的扁鋼每一公里電阻為1 Ω。如果施工焊接不良,其電阻阻值將變的很大,對隧道內的機電設備的防雷不利,我們采用50mm2的銅纜作為隧道接地主干線與隧道洞口的接地網可靠連接,同時,將接地干線與隧道洞內的預留洞室內的鋼筋作重復接地,使接地網更加可靠。
     ◆隧道內機電設備的防雷保護工作同樣重要,一些設計和施工單位認為隧道不在空曠地帶,無需進行防雷,其實,隧道就如同一座大型民用建筑,內部所有的通過金屬纜線連接的機電設備都必須進行防雷保護,且金屬機箱 (柜)應與接地系統可靠連接。隧道內安裝的CO/VI檢測器、車檢器以及火災報警系統,特別是火災報警器,目前大部分使用日本能美公司設備,采用電纜進行信號傳輸,容易受到感應雷擊。在我省實際運行中,隧道光端機、CO/VI檢測器、火災報警系統都不同程度受到過雷擊,也應按照內部防雷的要求進行設計和施工。
     高速公路監控設備的防雷工程是一個綜合防護工程,不管如何復雜,都離不開三塊內容:良好的接地裝置、精心細致的工程施工以及合理的防雷設備選型。其中工程施工更為重要,如果工程技術人員將防雷保護與對待信號干擾一樣重視,各種設備、各種電源及信號電纜各自分兵把守、各自保護,就一定能夠大大減少雷電的侵害,保證高速公路機電系統的正常運行。
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