高速公路隧道機電系統(tǒng)防雷措施淺析

王靜

山西交通控股集團有限公司長治高速公路分公司 山西長治 046000

在我國高速公路工程中，隧道是一個極為重要的構成部分，通過建設隧道工程，不但能夠?qū)崿F(xiàn)高速公路的快速通行，而且有助于建設資源的節(jié)約。一般來說，在地形復雜、山區(qū)等位置處常常需要開鑿高速公路隧道，在隧道中需要沿著隧道設置機電系統(tǒng)，具有多種特點，包括線長、面廣、點多等。高速公路隧道機電系統(tǒng)是由多個系統(tǒng)構成的，包括通風系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、照明系統(tǒng)等。在高速公路隧道周邊高點位置處常常設置隧道機電系統(tǒng)的變電室與控制室，屬于雷電高發(fā)地段。所以，雷電災害對高速公路隧道機電系統(tǒng)造成了極大的威脅，對隧道機電系統(tǒng)的正常運行造成嚴重影響[1]。所以，一定要做好高速公路機電防雷工作，確保隧道機電系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。基于此，本文對高速公路隧道機電系統(tǒng)防雷措施進行深入分析，具有重要意義。

1 高速公路隧道機電系統(tǒng)防雷措施分析

1.1 電磁脈沖防護措施

（1）隧道機電設備防雷屏蔽。針對高速公路隧道機電設備，雷電產(chǎn)生的強電磁脈沖常常對其造成嚴重影響，因為雷電直擊高速公路隧道機電設備的概率并不大，因此通信線纜、電力線纜是高速公路隧道機電設備防雷的主要側(cè)重內(nèi)容，在高速公路隧道洞口與高速公路隧道外周邊的金屬管槽中敷設通信線路與電力線路，一定要做好金屬管槽接縫的跨接工作，為有效屏蔽隧道機電設備，避免機電設備被雷電電磁脈沖所破壞，應每間隔25m 進行1 次接地，通過利用金屬管、金屬殼、金屬箔、金屬網(wǎng)等，電子設備能夠?qū)⑵浒鼑饋韀2]。

（2）等電位連接。雷電會出現(xiàn)瞬間高壓，與周邊的金屬物體會出現(xiàn)電位差，出現(xiàn)電壓反擊，最終導致機電設備的破損。為確保電位的均衡，有效避免因電位差而引發(fā)電壓反擊，確保機電設備的安全性，宜選用等電位連接法。在高速公路隧道內(nèi)的車道兩側(cè)，布設等電位連接帶，以連接高速公路隧道結構鋼筋中的可靠電氣，每間隔50m 接地1 次。在高速公路隧道中的機電設備與控制器的預計安裝位置處，對等電位端子板進行預留，其中一些連接等電位連接帶可靠電氣與等電位端子板。在隧道中，需要分開設置電力線纜與信號線纜；在與隧道洞口相距100m 這部分路段，需要選用封閉的金屬橋架布線，同時不少于兩處連接等電位連接帶[3]。針對高速公路隧道洞口外的金屬物，包括攝像頭金屬支撐桿、信號燈金屬桿、路燈、金屬指示牌、金屬廣告牌等，需要連接附近貫穿隧道的等電位，如果距離大于20m，宜布設獨立接地設備，保護接地電阻值小于4Ω，防雷接地電阻值小于10Ω。

（3）SPD 防雷。針對通信設備、照明系統(tǒng)、監(jiān)控探頭等重要的機電設備，需要在其的信號輸入端、電源位置處安裝專用SPD進行防護。選用金屬外護套來埋地敷設隧道洞口外的供配電線路。根據(jù)II 級試驗要求，在隧道洞口內(nèi)的配電箱中安裝電源電涌保護器；根據(jù)I 級試驗要求，在隧道洞口外的配電箱中安裝電源電涌保護器。根據(jù)II 級試驗要求，在隧道洞內(nèi)監(jiān)控設備電源端處安裝電源電涌保護器，將適配的信號電涌保護器安裝在相關的數(shù)據(jù)信號金屬線纜輸入端；根據(jù)I 級試驗要求，在隧道洞口外的攝像機、情報板、監(jiān)控設備等的電源端安裝電源電涌保護器，將適配的信號電涌保護器分別安裝在相關數(shù)據(jù)信號金屬線入線端；將高于II 級試驗電源電涌保護器分別安裝在緊急供電用UPS 電源的輸入端與輸出端[4]。

1.2 直擊雷防護

（1）機房防雷保護。如果在高速公路隧道外設置機房，應將壁壘帶布設在機房所在建筑物附近，將建筑物鋼筋結構作為引下線，與建筑物接地網(wǎng)進行相連。在機房中布設環(huán)形接地母線，根據(jù)最短距離原則，連接接地母線與機房內(nèi)布設的各種金屬部件，與此同時，接地網(wǎng)需要連接機房內(nèi)部的環(huán)形接地母線，連接線不得少于4 根，同時間距不得大于18m。

（2）變電室防雷。如果變電室位于隧道外部，為避免雷電直擊變電室，需要將避雷網(wǎng)布設在變電室所在的建筑物上。為避免低壓設備遭受雷電波的侵害，應將避雷器布設在變電室低壓側(cè)。

（3）架空線路防雷。一般來說，變電室引入線路均為架空線路，需要將避雷線裝設在架空線路上。如果架空線路未裝設避雷線，為提高防雷水平，應采取有效的架空線路防雷措施，如安裝絕緣子，如瓷橫擔、木橫擔等。

1.3 隧道接地

（1）隧道內(nèi)接地裝置。一般來說，在高速公路隧道口位置處布設隧道防雷接地系統(tǒng)，有效連接接地體與扁鋼后引入隧道內(nèi)，將其作為接地。不過采用以上防雷方法僅適用于短隧道，并不適用于長隧道。在長隧道中，應將扁鋼布設在隧道兩側(cè)電纜槽中，每相距50m 箱隧道中現(xiàn)有的鋼筋網(wǎng)中引入一根鋼筋，然后進行焊接，為供高速公路隧道內(nèi)機電設備進行接地，應每相距50m 從隧道洞內(nèi)預留鋼筋，通過選用以上方法，有助于長隧道接地效果的提高。

（2）隧道變電室接地裝置。針對高速公路隧道變電室中安裝的接地電阻，不得大于1Ω，選用環(huán)形方式，圍繞變電室布設接地體，埋設不得小于1m。在變電室中，應選用環(huán)形方式來布設接地母線，以連接接地裝置[5]。

2 結語

綜上所述，在高速公路隧道工程中常常設有很多機電設備，極易遭受雷擊災害，嚴重影響高速公路的正常運行與管理控制，極易造成嚴重的經(jīng)濟損失。所以實施高速公路隧道機電系統(tǒng)防雷措施是非常有必要和重要的。本文通過從電磁脈沖防護措施、直擊雷防護、隧道接地等方面詳細闡述了高速公路隧道機電系統(tǒng)防雷，以期對有關高速公路隧道機電系統(tǒng)防雷施工技術人員的施工起到一定的借鑒作用。