高速公路隧道消防报警系统 防雷整改施工

游建国

四川省气象服务中心 610072

摘要：随着我国道路交通工程的快速发展，高速公路不断向地形复杂的地区延伸，这就造成了隧道较多的高速公路建设现状。在这样的现状之下，为了保障高速公路的正常运行，就需要着重注意高速公路的隧道消防安全，因此，我们认为需要从高速公路隧道消防报警系统防雷整改施工入手，来确立一定的建设标准，最终促进高速公路隧道消防报警系统正常运行，确保整个高速公路的正常运行。

关键词：高速公路；隧道；消防报警系统；防雷

1、项目概况

本项目位于进入川藏高原交接路段。该高速公路长达几十公里的隧道群穿越高山峡谷，全线的海拔高差达到1900米，工程施工极其困难。

各隧道火灾报警系统采用串联方式网状敷设，50米设置一组手动报警按钮。项目建成至今，各隧道内火灾报警系统设备出现大面积损坏的情况，为保证高速公路正常运行，隧道机电设备以及工作人员的安全，需要对该段隧道的消防报警系统防雷设施进行整改。

2、雷击原因分析

隧道机电设备位于隧洞内，遭受直击雷的可能性很低，应为雷电感应和雷电过电压及接地、布线不规范所导致。主要为：

2.1、等电位不规范：

隧道井内的等电位连接扁钢同时连接了洞外外场设备、隧道中弱电设备。隧道外各强电设备、弱电设备、场外监控、接闪杆等接地引下线直接导入等电位连接带（扁钢）上，存在共用引下线的情况。若雷击现象发生，外部防雷装置遭受雷击或电磁感应时，感应电流通过接地引下线引入设备处，导致其瞬态电压骤升，造成雷击事故。

2.2、接地不规范：

各隧道井内的接地扁钢没有多处与自然接地体（隧道结构钢筋）连接；隧道外也没有独立接地网。当接地装置流入雷电流时，由于其高频特性，接地极呈现明显的电感效应，使地网周围产生地电位变化，雷电流可能通过与之相连的设备或导致周围配电系统、弱电系统产生过电压效应，导致设备遭受雷击损坏。

2.3、隧道弱电井布线不规范、没有屏蔽措施：

弱电井内有220V电源线、24V电源线、通信总线、光缆等。线缆没有采取屏蔽措施，线缆之间的安全距离不够。

2.4、配电系统缺少浪涌保护器：

低压配电系统缺少浪涌保护器，应采用三级防浪涌保护措施。

2.5、各隧道接地装置接地电阻偏大。

3、设计遵循的主要标准规范

3.1、本方案严格按照国家现行有效的防雷技术规范及高速公路机电系统安全要求进行设计，以确保电子信息系统的设施设备和工作人员的安全为目标。

3.2、工程设计所依据的规范为：

《建筑物防雷设计规范》（GB50057—2010）

《建筑物电子信息系统防雷技术规范》（GB50343—2012）

《高速公路机电系统防雷技术规范》GBT37048-2018

《高速公路设施防雷设计规范》（QX/T 190-2013）

《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》（GB 50169-2016）

《高速公路设施防雷装置检测技术规范》（QX/T 211-2013）。

4、雷电防护等级

4.1、按照GB 50343-2012《建筑物电子信息系统防雷技术规范》 3.1节地区雷暴日等级划分标准：因为该地的年平均雷暴日约为46天，属于多雷区。

4.2、根据 GB50343—2012《建筑物电子信息系统防雷技术规范》 4.3.1 建筑物电子信息系统的重要性和使用价值，按表4.3.1选择雷电防护等级。

由上表方框内容可知该高速隧道的电子信息系统雷电防护等级为B级。

5、设计方案

5.1 人工辅助接地网：

接地是防雷技术最重要的环节，不管是直击雷、雷电感应或其它形式的雷电，最终都是把雷电流导入大地。接地电阻越小，散流就越快，被雷击物体残压保持时间就越短，危险性就越小。本高速公路每个隧道均单独采用联合接地，其接地电阻应≤1Ω。

由于该高速各隧道横贯各断裂山区，多为坚岩结构，土壤电阻率较高，为330～1100Ω.m之间，很多地方使用传统角钢作为垂直接地体方法不能达到降低接地电阻的要求，本次设计采用深井接地。考虑到接地网使用年限，以及抗腐蚀率，接地装置采用防腐材料，使用寿命大于20年。

新建地网设计方案：

在各隧道出入口分别设置一组人工辅助接地网，并与原接地装置在地下部分进行可靠电气连接，形成联合接地装置。每一组接地网设计如下：

接地装置安装于隧道出入口附近空旷场地或山坡下，为放射性辐射。垂直接地极采用3套铜电解离子接地极（H=6m），埋设方式采用深井接地，水平接地极采用40mm×4mm的铜扁钢（约30米），埋深50cm；所有连接点均采用放热焊接，并做好防腐处理。从新建接地网内每间隔5米引出接地预留线，供各系统接地使用。

离子接地极内填充专用回填料，深井孔隙以及水平接地极敷设降阻剂。地网内回填土壤夯实。

5.2隧道强弱电井接地处理：

在隧道强弱电井地沟内每隔100m敲出隧道结构钢筋，强弱电井内的接地扁钢与其焊接。

5.3等电位连接：

隧道外场设备、隧道中强电井接地扁钢、弱电井接地扁钢分别设置独立引下线引入到人工辅助接地网。为有效防止地电位反击，各引下线接入地网连接点间距应≥5米，并作好防腐处理。

5.5综合布线及屏蔽措施：

⑴对弱电井内消防报警通信总线采用金属线槽屏蔽，屏蔽线槽间隔100m进行接地处理。通信总线屏蔽层在两端不少于6处与线槽电气连接。

⑵线槽、220V电源线、井内的接地扁钢相互之间间隔50mm距离。

⑶对通讯光缆在出入隧道口处的续线盒内对金属加强筋接地处理，并断开10cm。

5.6 电源系统防雷：

^{电源第一级防护：在隧道横洞配电室的低压配电柜出线端安装I类试验}Iimp^≥15KA或^{II类试验标称放电电流（In）≥60KA的浪涌保护器}。

浪涌保护器连接导线应短且直，其长度不宜超过0.5m,并固定牢靠。第一级SPD连接相线采用大于6mm²的BVR多股铜芯线，SPD接地端连接线采用大于10mm²的BVR多股铜芯线。在SPD前端加装断路保护器。

电源第二级防护：^{在UPS或EPS电源出线端安装标称放电电流（In）≥30KA的浪涌保护器。}浪涌保护器连接导线应短直，其长度不宜超过0.5m,并固定牢靠。第二级SPD连接相线采用大于4mm²的BVR多股铜线，SPD接地端连接线采用大于6mm²的BVR多股铜线。在SPD前端加装断路保护器。

电源第三级防护：^{在隧道内墙壁上的输出配电箱处安装标称放电电流（In）≥10KA的浪涌保护器。}

浪涌保护器连接导线应短直，其长度不宜超过0.5m,并固定牢靠。第三级SPD连接相线采用大于2.5mm²的BVR多股铜线，SPD接地端连接线采用大于4mm²的BVR多股铜线。在SPD前端加装断路保护器。

5.7火灾报警系统防浪涌保护：

火灾报警系统采用串联方式网状敷设，50米设置一组。在靠近洞口6个点位串联安装信号防浪涌保护器（24V），避雷器接地线就近接入井内接地扁钢。

6、小结

高速公路隧道消防报警系统点多，设备耐受度低。需要在工程建设阶段做好接地预留及线缆屏蔽及综合布线工作，避免后期整改带来很大的不便。

参考文献

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[2] 许扬. 高速公路隧道机电消防系统工程建设研究[J]. 产城:上半月, 2021(11):2.

[3] 王明明, 刘贞毅. 浅谈高速公路隧道消防系统工程建设[J]. 建筑发展, 2020.

[4] 杨新龙. 高速公路隧道机电系统安装施工技术探究[J]. 中国科技投资, 2021(18):2.

作者简介：游建国（1972.10）男，汉族，重庆市忠县人，本科学历，工程师，方向：雷电防御。

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