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高速公路外場監(jiān)控設(shè)備防雷措施探討

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2014-10-21     來源:[標(biāo)簽:出處]     作者:[標(biāo)簽:作者]     瀏覽次數(shù):145
核心提示:
高速公路機(jī)電系統(tǒng)的特點(diǎn)是點(diǎn)多、面廣、線長,既有強(qiáng)電沒備,又有大量的監(jiān)控、通信、傳感等弱電設(shè)備,外場設(shè)備遍布全路段,曠野區(qū)域往往有突出的設(shè)備點(diǎn),控制線路經(jīng)常需遠(yuǎn)距離傳輸。在高速公路機(jī)電系統(tǒng)中,雖然也設(shè)計(jì)和安裝有各種型號的防雷器以及進(jìn)行接地施工,但是,強(qiáng)電和弱電系統(tǒng)的防雷問題一直不被重視,接地的要求也不統(tǒng)一,弱電系統(tǒng)的接地處理更為簡單。高速公路機(jī)電系統(tǒng)的防雷薄弱環(huán)節(jié)相對來說較多,易遭雷害,特別是感應(yīng)雷害和反擊雷害。因此,有必要不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn),完善高速公路機(jī)電系統(tǒng)的防雷抗災(zāi)能力,更好的為高速公路運(yùn)營服務(wù)。 高速公路機(jī)電系統(tǒng)的設(shè)備主要分布在三個(gè)地方:收費(fèi)站變配電房、監(jiān)控室、收費(fèi)棚、隧道含隧道廣場以及沿線外場監(jiān)控設(shè)備。實(shí)現(xiàn)防雷的方法主要為外部防雷、電源系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的防雷防護(hù)等五個(gè)方面。其中高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的防雷應(yīng)該進(jìn)行重點(diǎn)分析和研究。 監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備主要分布在高速公路隧道內(nèi)、隧道廣場以及高速公路沿線。高速公路隧道內(nèi)設(shè)有火災(zāi)報(bào)警設(shè)施、電力監(jiān)控設(shè)施電流、電壓、電量、通風(fēng)照明控制設(shè)備等、交通監(jiān)控設(shè)施車檢器、情報(bào)板、風(fēng)速風(fēng)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(jiān)控設(shè)施等=隧道廣場設(shè)有亮度檢測儀、緊急電話、廣播、車檢器、情報(bào)板、攝像機(jī)等;道路沿線設(shè)有車檢器、情報(bào)板、攝像機(jī)、能見度儀、氣象檢測器等問題,使監(jiān)控系統(tǒng)成為最容易受雷擊的部分,設(shè)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(jīng)過多年的摸索,我們總結(jié)出以下一些監(jiān)控設(shè)備的防雷經(jīng)驗(yàn),與同行交流。 主線監(jiān)控設(shè)備數(shù)量眾多,設(shè)備制造廠商對自己的產(chǎn)品情況最為了解,應(yīng)首先要求設(shè)備制造廠商隨機(jī)安裝配套電源防雷器、信號防雷器。在設(shè)備受雷擊案例中,主要以感應(yīng)雷危害為多,越長的線纜越容易受到感應(yīng)雷擊。采用隨機(jī)配套防雷設(shè)備,既可避免各類連接線視頻線、控制線、電源線等引發(fā)的感應(yīng)雷的侵?jǐn)_,減少了施工中繁瑣的接線工作,同時(shí)也避免了因接線產(chǎn)生的故障隱患,安裝過程更方便快捷。如在高速公路大量應(yīng)用的某廠家生產(chǎn)的情報(bào)板,其防雷系統(tǒng)考慮得較為全面,在實(shí)踐應(yīng)用中極少出現(xiàn)設(shè)備受雷擊的現(xiàn)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(diǎn)引入,電源接地及防雷設(shè)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(tǒng),除了考慮隔一定距離進(jìn)行重復(fù)接地外,采用鎧裝電纜埋地傳輸是一個(gè)很好的防雷辦法,規(guī)范要求入戶電纜應(yīng)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(shè)對防止電纜被偷盜也有很好的效果。 電源防雷系統(tǒng)必須按照三級防雷要求沒計(jì)施工,由于監(jiān)控外場設(shè)備的一、二級防雷通常由供配電系統(tǒng)施工人員負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)、施工,所以往往容易被忽視,因此,在監(jiān)控系統(tǒng)施工時(shí),必須對此進(jìn)行復(fù)核,發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)解決。我們在實(shí)際測試中,經(jīng)常發(fā)現(xiàn)配電系統(tǒng)未安裝防雷設(shè)備或者配套防雷器不滿足要求的情況。同時(shí),監(jiān)控外場設(shè)備的供電線路較長,受感應(yīng)雷的感應(yīng)電流較大,一般設(shè)備末端的防雷器的放電電流應(yīng)為20kA以上,若由廠家配套,應(yīng)對此明確提出要求;同時(shí),應(yīng)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?shù)目煽浚鈭鰯?shù)據(jù)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)全部采用光纖遠(yuǎn)距離傳輸信號,同時(shí)采用光纖型緊急電話系統(tǒng),有效防止信號被雷擊。如果大量采用光端機(jī)進(jìn)行信號傳輸,對光端機(jī)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(jìn)行簡單防護(hù)。 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(gè)方面問題: 1.防雷器等接線端子安裝不牢固,導(dǎo)致雷電接地泄放不滿足要求,電位抬高擊壞設(shè)備,設(shè)備箱體和箱門應(yīng)采用銅線連接 2.防雷接地線誤接至電源保護(hù)地且電源保護(hù)地未與現(xiàn)場地連接; 3.防雷接地銅線截面積太小,根據(jù)經(jīng)驗(yàn),當(dāng)防雷器與接地極距離小于1米時(shí),應(yīng)采用4ram2以上銅線,當(dāng)防雷器與接地極距離大于1米時(shí),應(yīng)按距離遠(yuǎn)近采用6mm2以上銅線; 4.所有與接地極連接的導(dǎo)線必須確保連接可靠牢固,盡可能涂上導(dǎo)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(jiān)控視頻攝像機(jī)通常采用光纖傳輸,有些單位認(rèn)為光纜不受感應(yīng)雷影響,可以不安裝信號防雷器,有些工程商為節(jié)約成本省去防雷器件。事實(shí)上,為方便維護(hù),解碼器、光端機(jī)等設(shè)施一般都集中在一個(gè)保護(hù)箱內(nèi),且安裝在攝像機(jī)桿離地1.3米左右,在光端機(jī)與攝像機(jī)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(yīng)雷的壞,而攝像機(jī)和光端機(jī)上所配的浪涌保護(hù)電路防雷效果有限,在實(shí)際運(yùn)行中,就經(jīng)常出現(xiàn)由于這一原因而使攝像機(jī)遭遇雷擊的現(xiàn)象。因此,需要在控制信號線的起始端和結(jié)束端加裝信號防雷器,視頻線起始端和結(jié)束端加裝視頻防雷器;在攝像機(jī)和光端機(jī)的電源輸入端也加上電源防雷器件。當(dāng)然,也可以采用內(nèi)置光端機(jī)的攝像機(jī)來減少雷害的發(fā)生,目前已有廠家推出內(nèi)置光端機(jī)的一體化球機(jī)產(chǎn)品,采用光端機(jī)與球機(jī)一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),光端機(jī)模塊與球機(jī)之間無線纜連接,在球機(jī)外部僅有一根光纖和一根經(jīng)變壓器隔離輸入的電源線,這樣可以避免傳統(tǒng)分體式光端機(jī)與球機(jī)之間因?yàn)橛懈黝愡B接線如視頻線、控制線、電源線等而引發(fā)的感應(yīng)雷的侵?jǐn)_,也減少了施工中繁瑣的接線工作。 監(jiān)控外場設(shè)備要求有一個(gè)良好的接地系統(tǒng),所有防雷設(shè)備都需要通過接地系統(tǒng)把雷電流泄人大地。人們習(xí)慣單方面追求接地電阻的數(shù)值,認(rèn)為接地電阻越小,防雷效果越好,被保護(hù)的對象就越安全。但是,為達(dá)到低的阻值,經(jīng)濟(jì)支出和施工難度都會增加。按照通常的設(shè)計(jì)要求,機(jī)電外場設(shè)備應(yīng)分別設(shè)置防雷接地極10 Ω和保護(hù)接地極4 Ω,且兩地網(wǎng)之間至少要有20m的距離�;蛘咴O(shè)置共用接地極1 Ω,如要完全達(dá)到以上要求,作為一個(gè)獨(dú)立外場設(shè)備接地,困難較大。根據(jù)計(jì)算,接地電阻為1 Ω、土壤導(dǎo)電率為100寸,所需的接地網(wǎng)面積為2500m2。這在施工中難度極大,為此,在實(shí)際運(yùn)用中,一般采用一點(diǎn)共用接地,接地電阻為4 Ω,同時(shí),該接地極與從供電點(diǎn)引出的保護(hù)接地線并接,或者通過安裝地電位均衡器等防雷設(shè)備,即可滿足要求。 為避免土建施工單位不重視基礎(chǔ)接地工作,導(dǎo)致影響設(shè)備運(yùn)行安全的情況發(fā)生,外場監(jiān)控設(shè)備的基礎(chǔ)應(yīng)交由機(jī)電施工單位負(fù)責(zé)施工,當(dāng)設(shè)備基礎(chǔ)開挖后,應(yīng)先將接地扁鋼打入底下1.5-2.0米后再與設(shè)備基礎(chǔ)的鋼筋籠焊接,然后澆灌混凝土。由于設(shè)備基礎(chǔ)的混凝土在保持與含水分的土壤接觸時(shí),毛細(xì)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(chǔ)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(shè)備基礎(chǔ)周圍補(bǔ)打接地樁。同時(shí)盡量利用大橋等構(gòu)造物的主體鋼筋作為設(shè)備接地極,從橋墩鋼筋網(wǎng)內(nèi)引出的鋼筋是良好接地極,其接地電阻通常遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于1 Ω。 隧道廣場必須專門設(shè)置接地網(wǎng),一般與強(qiáng)電共用接地網(wǎng),此日寸,接地電阻應(yīng)≤1 Ω。由于隧道廣場的監(jiān)控設(shè)備相對集中,且一般都采用鋼管做線纜的護(hù)管,因此,應(yīng)盡量將保護(hù)鋼管與建構(gòu)筑物基礎(chǔ)的鋼筋以及接地網(wǎng)統(tǒng)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(wǎng)可以便界面以內(nèi)的電場分布比較均勻,減少跨步電壓對人
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