高速公路隧道机电设备防雷接地系统技术要点

隧道是高速公路建设中的重要一环，隧道多处于山区，地形复杂且地域较大，隧道内的机电设备沿隧道布置，其具有点多、面广、线长等特点，照明、消防、通风等机电设备遍布整个隧道，其控制与变电结构常常设置在附近的高点，而山区又属于雷电高发区，每年因雷击所导致的隧道机电设备故障时有发生，为减少雷电对于机电设备运行的影响，应当做好隧道机电设备的防雷保护，确保隧道机电设备运行的安全性与可靠性。

雷电是一种常发自然现象，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。雷电对高速公路机电设备损害主要有“直击雷”和“感应雷”两类：

2.1 直击雷

带电云层与大地上某一点之间发生迅猛的放电现象。雷电直接击在建筑物或高低压线路、照明设施上，易产生爆炸和火灾、地电位升高和跨步电压增大等严重后果。

2.2 感应雷

有带电雷云出现时，雷云下面的建筑物或传输线路上会感应出与雷云相反的束缚电荷。感应雷电流可以通过电源线缆、通信线路以及卫星天线等途径侵入机电设备房内，尤其以电源电缆感应雷*为突出，对机电设备的弱电电路进行冲击，造成弱电设备烧毁的严重事故。

3、防雷的重要性

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。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干磁干扰能量的*有效的手段之一，也是电位均衡补偿系统的基础。

4、高速公路隧道机电设备防雷接地系统中的公共接地网

为提高高速公路隧道机电设备的防雷能力，以抵消因雷电所带来的种种不利影响，应当在隧道中建立起良好的隧道机电设备接地装置以构成公共接地网络。

4.1 高速公路内的隧道内接地装置。

根据国家关于《公路隧道通风照明设计规范》中的要求，所有长度超过100的隧道都应在隧道内设置相应的防雷接地系统，传统的防雷接地系统采用的是在隧道洞口设置接地体，并使用镀锌扁钢与接地体进行连接，并引入到隧道中作为公共接地，此种方法在一些较短的隧道中效果较好，但是对于一些长度较长的隧道则无法取得良好的效果。为提高隧道内的防雷接地效果应当在隧道内的两侧电缆槽内铺设接地扁钢，并每隔50m各引一根直径为22mm的钢筋与隧道内的初期支护中的5根以上的锚杆及钢筋网进行焊接，同时在间隔50m左右的洞内引出钢筋作为隧道机电设备的接地点。

4.2 高速公路隧道变电所的接地装置。

高速公路机电设备的变电所采用的是钢筋混凝土的框架结构，其接地系统为建筑接地与设备接地所公用，并要求接地电阻控制在1Ω以内，变电所的接地装置需要铺设成环绕变电所建筑的环形结构，其接地体需要深入到地面1m以下，同时还需要在变电所的墙壁内铺设环形的金属接地母线，确保变电所的防雷接地效果。

5、高速公路隧道机电设备防雷接地系统的建设

高速公路隧道机电设备的防雷接地系统是一项复杂的系统性工程，其包含多个方面，应当在隧道机电设备接地系统中设置有防止直击雷、防止和抑制雷电所带来的强电磁脉冲对隧道机电设备的信号传输等所带来的影响，为提高隧道机电设备的防雷效果，应当采用拦截、屏蔽、均压等多种方式构建一个隧道机电设备的防雷接地体系，提高防雷效果。

5.1 高速公路隧道机电设备防雷接地措施中的拦截。

在高速公路隧道机电设备的监控中心、变电所以及监控摄像探头和可变信号指示板等外场设备，应当在其顶部加装避雷网、针等防雷装置，以防止雷电对其造成直击影响，以上防雷装置在雷电直击中直接将雷电拦截并将接收到的雷电电流均匀的导入到地下。在引导电流的过程中可以采用建筑物的接地或是铺设的钢筋接地线等作为引下线。

5.2 高速公路隧道机电设备防雷接地措施中的屏蔽。

高速公路隧道机电设备的屏蔽防雷主要是通过利用金属网、箔、管等为所需要保护的设备搭建一个屏蔽网，从而对雷击所带来的强电磁脉冲进行防护，用以确保隧道机电设备中的各种电子信息设备和线路免受电磁脉冲的损坏。在高速公路隧道机电设备运行的过程中，会受到雷电所产生的强电磁脉冲的干扰、过电压影响以及静电放电等的影响。由于雷电对隧道机电设备影响主要是通过电磁感应和静电感应的方式，因此，雷电直接从隧道口轰击洞内机电设备的可能性极小，所以在对隧道机电设备进行防雷接地的设置中应当侧重对于隧道外部的设备以及隧道洞口所设置的各种电力、通信电缆等进行防雷保护，所采用的方式主要是通过将电源线与信号线进行分开布设并埋入到镀锌钢槽内，并在每隔一定的间隔内在镀锌钢槽设置接地装置，保证隧道机电设备的防雷接地效果。

5.3 均压接地。

雷电是一种瞬时高压、高电流的现象，其所产生的瞬时峰值极高，流经之处会产生极高的对地电位，从而电流会从高电位向周边还处于大地电位的机电设备中去，因此应当在隧道的电缆沟槽及变电所中建立起等电位联结带，并做好隧道机电设备外壳与等电位带的搭接，从而在一定的区域内构建一个均压带，有效减缓在雷击的瞬间因瞬时电位差而产生的二次闪击、闪络所造成的影响。

5.4 采用专用SPD进行高速公路隧道机电设备的防雷。

合理的屏蔽和等电位连接与共用接地系统可以有效的减少因雷击所带来的浪涌等对于高速公路隧道机电设备和操作人员的损坏，同时为防止雷电感应对于一些重要电气设备所带来的冲击应当在隧道机电设备的电压或信号输入端加装专用的SPD，其中，在隧道机电设备中需要加装专业SPD的设备主要有监控探头、高压侧的母线和架空线以及低压侧装置和通信交换设备及线路等。

5.5 做好高速公路隧道机电设备的防雷接地。

良好的高速公路隧道机电设备的接地是做好防雷的基础，做好隧道机电设备的防雷接地应当从设计和施工建设等多方面出发，确保隧道机电设备的防雷接地的效果，保障设备的安全、可靠运行。

6、结语

随着高速公路隧道机电设备的自动化及信息化的程度越来越高，大量的电子设备被应用于高速公路的隧道管理中，一旦遭受雷击将会损坏大量的电子设备，从而造成隧道机电设备的瘫痪，严重影响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机电设备防雷特点的基础上，对如何做好高速公路隧道机电设备防雷接地系统的建设进行分析阐述。