高速公路设备防雷方案
高速公路设备防雷方案
方案名称
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方案概述
  • 雷电情况说明
  1. 直击雷

直击雷是带电云层(雷云)与建筑物、其它物体、大地或防雷装置之间发生的迅猛放电现象,并由此伴随而产生的电效应、热效应或机械力等一系列的破坏作用。

直击雷主要对雷电会直接损害电气设备和电子设备。数十乃至一、二百千安的雷电冲击电流,具有巨大的电磁效应、热效应和机械效应。雷电冲击电流流过被击物体形成幅值很高的冲击电压波,使电气设备绝缘破坏;冲击电流的电动力作用,使被击物体炸裂;冲击电流使导线等导线等金属物体温度突然升高,以致熔断炸裂;冲击熔断破坏。

      为了有效地防护雷电,保护生命财产安全,防雷电专家将建筑物分为三类, 并根据其防雷电安全的重要性人为地假设了滚球半径。 当根据滚球半径法计算,保护的设备在避雷针范围之外,遭受雷击的风险比较大。

  1. 感应雷

静电感应雷是在带电积云接近地面时,由于单一雷云带电的单极性,总是会在附近的金属导体上感应出大量的反极性束缚电荷。而金属导体远离带电积云端会相应产生与雷电同级性的电荷,从而在金属导体与雷云之间,以及金属导体自身产生出很高的静电电压(感应电压),其电压幅值可达到几万到几十万伏。这种过电压往往会造成建筑物内的导线、接地不良的金属物导体和大型的金属设备放电而引起电火花,从而容易引起电击、火灾、爆炸,危及人身安全或对供电系统造成危害。

感应雷防护一般分为电源防护和信号防护,电源分类为电源一级,电源二级,电源三级防雷。通过电源一级防雷保护供电设备配电箱,通过二级防雷器安装在设备前端的供电系统。本设备不需要电源三级防雷。信号防雷主要以电源信号网络二合一为主,保护摄像设备和测量设备。

  • 依据国家规范

(1)《建筑物防雷设计规范》(2010版)                   GB50057-2010

(2)《电子计算机机房设计规范》                            GB50174-93

(3)《雷电电磁脉冲的防护》                                 IEC 6I312

(4)《过电压保护器》                                       IEC 61643

(5)《SPD 通讯网络防雷器》                                 IEC 61644

(6)《低压配电设计规范》                                 GB 50054-95

(7)《工业与民用电力装置的过电压保护设计规范》             GBJ 64-83

(8)《电子设备雷击保护导则》                              GB 7450-87

(9)《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》           GB 50169-92

(10)《建筑物防雷》                                        IEC 61024

(11)《建筑物电子信息系统防雷技术规范》                 GB50343-2012

  • 现场分析

  设备是高速上的智能监控测量设备,感应设备横跨高速路两侧,现场位置在高速公路边上,一般环境比较空旷,周边没有高大的建筑,也没有专用的防雷设备,现场勘测情况如下:需要对控制箱,监控设备,感应器进行直击雷防护,要对监控设备进行和控制箱进行感应雷防护。

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直击雷防护

 直击雷防护

控制箱和路面感应装置的直击雷防护采用独立的避雷塔,避雷塔距离控制箱3米,防止发生雷电感应。根据滚球半径法来计算,按照三类建筑物的标准,

hr的取值为60, 避雷针高度h=11,设备高度是地面,hx=1,

经计算rx=26米,11米避雷塔在地面高度的保护半径为26米。

路面上的感应装置,横跨路面,在避雷针的覆盖范围内,能**限度的保护设备。避雷针塔的安装参照图集《防雷与接地》国家建筑标准设计图集D500-D502部分。避雷针塔不需要做引下线,塔体本身作为导体,引入接地装置内,接地装置根据现场情况,如果为沙土材质,可以用扁钢一端连接到塔体底部,扁钢另一端链接接地装置,用1.5米铜包钢或者角钢打入地下组成10欧姆以下的接地装置。

直击雷防护以避雷针为主,在监控设备上安装避雷针和绝缘垫层,安装高度为1.5米的单球避雷针,单独用50平方的BV线做引下不和监控杆相连,接地材料采用铜包钢降阻到10欧姆。示意图如下:

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远处的显示屏防雷原理同监控杆的原理相同,通过单球避雷针,用绝缘层和金属支杆分隔开,通过引下线和接地装置相连。

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感应雷防护

感应雷防护

  感应雷也称为雷电感应或感应过电压。它分为静电感应雷和电磁感应雷。在雷电云层附近会有雷电感应,产生电压,对低压的元器件会有毁灭性的毁坏,在电源部分安装100KA的一级电源防雷器和40KA的二级电源防雷器,保护电源部分的安全。在摄像头前端安装RJ45网络二合一防雷器,保护摄像头。

电源防雷器安装示意图

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接地系统

防雷接地

  避雷针塔的接地按照国标为10欧姆,可采用1.5米的铜包钢或者角钢与接地模块和降阻剂组成接地装置,可以挖长2米,宽1米,深1米的坑,或者侧边挖一个宽1.5米,长1.5米,深2米的坑做接地系统,示意图如下:

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2021.03.15
2021.03.01
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