广东省高速公路有限公司京珠北分公司512735
摘要：本文以某地区隧道为例，阐述了雷电的主要特征，在此基础上对高速公路隧道机电设备如何做好防雷措施以及接地系统设计进行了深入探讨，笔者依据自身经验提出合理化建议，旨在可以为相关人士提供有价值的参考信息，供以借鉴。
关键词：高速公路隧道；机电设备；防雷；接地系统
引言
隧道在高速公路中扮演着重要的角色，隧道内的监控、火灾报警等相关设备对保障隧道的顺利运作有着积极的作用。然而隧道一般都会建设在山区中，而这些地区属于雷电高发区，为了进一步减少雷电对高速公路隧道机电设备带来的不利影响，相关单位应当在隧道建设期间做好防雷工作，只有这样才能为机电设备的安全性提供应有的保障。
1雷电的主要特征
雷电破坏的程度不但与峰值电流的大小有关，还与其波形存在着息息相关的联系。雷电在发生的时候，其产生的电流和诸多因素之间存在着千丝万缕的联系，但是主要与以下这几种因素关系最大：第一，地理位置；第二，地质条件；第三，季节；第四，气象。通常情况下，雷击一般分成3次到4次放电，而第一次放电产生的电流是最具有破坏力的。
一般而言，雷电波频谱是深入剖起防雷的主要依据。因此，相关人员可以依据雷电波频谱结构得到雷电波电压的分布情况以及电流能量在不同频段时分布的实际状况，然后依赖于这些数据就可以预测雷电冲击的幅度以及具体的能量，进而采取针对性的措施预防雷电的侵袭。
我们将雷电流曲线峰值的左边叫做波前，从峰值开始一直到电流下降到峰值二分之一处的E点，我们将这一部分叫做波尾。雷电流波形的波前往往处于较陡的状态，一般只有零点几微秒到十几微秒，同时也涵盖了较为丰富的谐波电流。
针对雷电波能量比率形成的频率分布来说，假如低频部分增值的速度越快，那么频率就会越高，增值就会越来越慢，出现这种情况的主要因素在于雷电的能量基本上都分布在低频部分。相关人员从雷电波计算得到的相关数据可以看到，大概有90%以上的雷电能量分布情况都小于20KHz。因此，站在防雷工程的立场来看，相关人员仅仅预防20KHz以下的频率的雷电波侵袭，就可以大大降低雷电波的能量。
2高速公路隧道机电设备的防雷措施
以某地区隧道为例，该隧道全长约为7公里，四周主要以岩石结构为主，土壤电阻率较高。当雷电发生的时候，雷电电流往往选择最容易导电的部位侵入，所以该隧道在发生雷电的时候几乎都会受到损害。
众所周知，防雷属于一项系统工程，主要包含以下几个部分：第一，防止直击雷；预防雷电产生的雷电脉冲对各种传输形式带来的不利影响。鉴于此，笔者结合自身经验，针对雷电的主要特征，从以下四个方面论述了高速公路隧道机电设备在遇到雷击时应当采取的防雷手段，供以借鉴。
2.1拦截
无论对于变电所来说，还是就可变情报板而言，这些设备都属于外场设备。因此，相关人员应当在顶上安装相应的避雷设备，如避雷针、避雷网等，还可以安装接闪器，这些避雷设备都可以阻挡雷击的侵入，进而将其雷击产生的电流分流入地。不仅如此，相关人员还可以通过运用钢柱、钢筋或者是使用钢筋网等多种方式做引下线，进而为隧道内机电设备的正常运作打下扎实的基础。
2.2等电位联结
因为雷电流产生的峰值比较大，其经过的地方都会产生非常高的对地电位，所以针对一些还处于大地电位的机电设备来说很容易发生旁侧闪络放电的情况，这个时候相关人员就需要采取有效措施做好等电位联结工作。当相关人员运用等电位联结以后，如果突然出现了雷击的状况，不管金属物体有着多高的电位，在某一范围内大部分都处于同一电位，那么这个时候就会直接或者是间接的使反击过电压、接触电压等相关电压发生消除或降低的情况，进而为相关人员的人身安全以及机电设备的稳定性提供应有的保障。
不仅如此，因为隧道的地形情况比较复杂，机电设备很容易因为电磁脉冲的影响而发生损坏的情况，所以相关人员灵活运用等位联结的方式就可以有效降低雷电电磁脉冲对机电设备带来的不利影响，这样就可以对机电设备起到保护的作用。由此可见，相关人员采取针对性的措施把全部机电设备都进行等电位联结，对保障人身安全以及机电设备的稳定性有着积极的作用。
2.3屏蔽
所谓屏蔽，实质上是相关人员通过使用金属网、管等材料将应当保护起来的对象包裹起来，并结合集肤效应原理，采取恰当的手段对因为雷电形成的电磁脉冲做好预防工作，这样做的目的是为了把容易遭受到雷电攻击的机电设备以及相关线路保护起来。通常情况下，隧道中的机电设备、外部电磁干扰一般包含以下几种：一种是雷电的电磁脉冲；另一种是静电放电。
2.4分流
我们都知道，科学的屏蔽与等电位连接和共用接地系统是有效降低电压对相关人员的人身安全以及机电设备破坏的关键所在。因此，为了进一步确保机电设备不受浪涌过电压的损坏，避免电磁脉冲破坏的程度，应当要求相关人员结合具体状况在电源系统以及相关系统中安装相应的多级SDP，这样做不但不会对设备的顺利运行带来影响，而且又把浪涌电压限制在允许的范围内，可谓是一举两得。
(l)电源系统SDP设置。宜在电源的总配电柜、分配电柜和重要的电子设备供电处,根据设备耐过压的能力装设多级SDP。
(2)信号系统SDP设置。信号系统传输的信号频率及电平各异,因此应根据具体情况采用逐级泄流、滤波、低压箱位等技术手段,采用多级SDP。信号系统SPO种类较多,应按需求选用,就近装在信号进出的设备旁。
3高速公路隧道机电设备的接地系统设计
以某地区隧道为例，该隧道所处的地理位置比较偏僻。结合第一次勘察设计提供的资料来看，隧道主要有以下几个部分一起组成：第一，断层破裂带；第二，变质砂岩；第三，硅化板岩，同时还存在着较高的土坡电阻率。
对于该隧道来说，其接地网主要由以下四个部分共同组成：第一，工作接地；第二，防雷接地；第三，安全接地；第四，信号设备的接地。由此可见，该隧道的接地网属于一个综合接地，同时要求其电阻应当保持在不大于1Ω的范围内，它的存在对隧道的安全性起到了不容小觑的作用。我们结合以往勘察资料可以看到，该隧道接地主要使用的是防腐长效接地极，一共有991根，垂直接地极在该地区两个重要地段的长度方向各有101套，一共有202套；无论对于哪个横向通道来说都是5套，一共有130套：就四个变电所而言，其存在的横向通是20套，一共有80套；端部节电网一共有569套；以上这些全部都是使用50×5，总长度是16700m的扁钢焊接起来的。
结语
通过以上内容的论述，可以得知：基于信息时代的背景下，隧道机电设备的自动化程度也在日益提升，诸多机电设备被使用到了隧道管理当中。如果一旦遇到了雷电的侵袭，那么很容易致使机电设备出现瘫痪的情况，甚至还会对高速公路隧道的正常运行带来非常严重的影响。因此，本文从以上几个方面围绕着高速公路隧道机电设备防雷与接地系统展开了讨论，并提出了相应的解决对策，供以借鉴。
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