深圳机荷高速公路应急报警电话亭防雷工程方案

深圳机荷高速公路应急报警电话亭防雷工程方案

1应急电话系统设计方案。在公路上,1999年8月，深圳鱼雷学会对机桥福民、桥塘等加油站进行了检测，并向机桥有限公司提出了防洪工程的建议。次年5月该公司同意对各收费站防雷设施进行改造,并考虑到公路沿线的应急电话亭保险管较易熔断,上路维修更换麻烦。要求进一步完善应急电话系统的防雷措施,提高其抗雷击干扰能力。经过两个月的调研,防雷所提出防雷改造设计方案。经向多家防雷公司公开招标,同年12月份与深圳市气象服务公司签订施工合同。去年2月份开始进场,4月份基本完工。但在4、5月份的雷雨天气中多次发生雷击损坏情况,其中5月9日损坏情况较为严重(仅DEHN公司BE型信号避雷器就一次性损坏了29只)。2现场调查2.1应急电话亭2.1.1金属环境下,护栏设置为地下地下本线原厂家的电话亭设计图纸只设置独立垂直接地体,其接地电阻值没有提供具体技术要求。但在现场勘察中先后发现三个电话亭的实际接地状况均不相同:33A电话亭原有接地体未与护栏连接,其接地电阻为26Ω,若与护栏连接,则为4.6Ω;32A电话亭原有接地体已与护栏连接,其接地电阻为4.7Ω,若断开护栏则为37Ω;28A电话亭原未设置接地体,只利用护栏作为接地,其接地电阻为4.2Ω。初步分析:从上述三个电话亭的接地情况来看,虽然公路沿线护栏桩柱数量很多,其接地电阻较小(均小于5.0Ω)但因其护栏桩柱入地仅20至30cm,且无地下接地母线,不宜利用其作为地下人工接地体。与其说是接地体,不如说是架空的金属构件,形如一条长长的接收天线。当附近有雷击,极容易感应雷电波,因护栏桩柱入地浅,雷电流散流效果不佳,根据经验估计公式估计,即使1km远的闪电约0.8m高的长金属护栏亦可产生数千伏的感应过电压。改进建议:断开金属护栏与电话亭接地端子的连接。为慎重起见:先选一段受雷击机率较大的路段,把电话亭护栏的连接断开作对比试验。试验结果证实,断开对护栏的连接,有效地减少了雷电波侵入对电话亭电子线路的损坏。之后,我们决定所有电话亭均断开与护栏的连接。2.1.2u3000响应面设计经查阅原厂家提供的图纸资料,电话亭信号电缆输入端已设置L.P.B(LINEPROTECTIONBOX)即线路保护盒。通过对L.P.B盒的实物解剖分析,该L.P.B实为一信号过压保护组合模块,可能是为该应急电话系统专门设计的。其主要待性参数如下:1.6KV峰值电压的雷电波(1.2/50μS波形)其箝位电压小于80V(峰值);雷电流通流容量为5KA(8/20Ms波形);响应时间小于1nS。上述三项主要参数已符合相关国家技术标准的规范要求:信号线上用的SPD箝位电压大于1.5Uc;额定泄放电流Isn≥3KA(8/20μS波形);响应时间宜低于10nS。L.P.B前设置的保险丝,应是线路保盒动作时的过流保护,不宜随意撤换或更改。同时L.P.B的内部设计比较合理,即使雷击损坏也不会造成信号电缆的线间或线地短路。而且电话亭的电子线路主板也设置了过压、过流的精细保护。雷暴最强烈的5月9日,只有两个主板上的过流保护电阻烧坏,并未击坏主板上其他器件。至于原设计方案采用BE型信号SPD取代保险丝盒。经初步分析,原方案存在两个缺陷:其一是,一旦BE型SPD内部的器件击穿,造成线路间短路,一组电话亭中其中之一出故障,控制中心机房就会呈现一片红,(十个电话亭为一组)给故障检修带来不必要的麻烦。其二,取消保险丝的过流保护,有可能会导致其他意料不及的故障。据甲方反映,前次雷击曾令荷坳一组的信号电缆发生故障,该故障现象是系统运行以来从未遇过的,原因有待进一步分析、探讨。综上所述,既然原厂商的信号过压保护设计已符合国家有关技术标准的规范要求,建议恢复原厂家线路。2.2由于电源系统的高压保护2.2.1电源spd接口方案的修改建议该配电室内设置三个配电箱,分别供机房(控制中心)、大楼、收费亭用电。这次改造工程三个配电箱各自加装一套德国DEHN公司电源SPD(DEGNguard③+DEHNgapc①,简称3+1)原设计方案有两点值得商榷:3+1的SPD组合,据DEHN公司的产品说明书,是适用于供电不稳定的TT供电系统,(详见说明书P14页)而办公楼的供电系统是采取我国标准的三相五线TN系统。依据GB50057-1994相关条文规定电源SPD应采用L(N)/PE连接方式。而3+1连接组合形式仅适用于TT系统中安装在漏电保护器的电源侧的情况。机房配电箱内原已有德国菲尼克斯公司电源SPD一套四只FLT60-400型(Ib60KA,10/350Ms),这样在同个配电箱内重复安装了两套SPD。若两套SPD之间不加耦器件,既不符合国家标准有关规范(见GB50057-1994第6.4.11条,及QX4-2000第A1.4条),也不符合该公司产品说明书中技术指引(见DEHN公司产品说明书中P15页)。因此,建议原设计方案作如下修改:电源SPD重新选型,改3+1接法为适用于TN系统的接法;撤消(机房)配电箱内3+1SPD,避免重复安装。2.2.2在地面发生重复接地UPS房配电箱内原N-PE间装有FLT100型电源SPD,在施工过程中N-PE线间作了重复接地,实质上该SPD已被短接,不起作用。据甲方反映,在一次雷雨天气中,若干台UPS曾遭雷击损坏。UPS房配电箱建议作如下改进:取消重复接地的连接线,恢复原SPD的作用;断开连接线后,若零地电位差过大,应跟踪供电系统的线路,查出原因;相线宜加装适当型号的SPD。2.2.3两级过压保护各收费亭计费电脑前已装有F-MS12-TTST及MT2-PE/230AC电源SPD一套,在设计方案中又加装了金盾JD-A40型抗干扰SPD一套,两级过压保护器之间未加退耦器件,收费亭内部空间很少,无必要实施两级过压保护。考虑到JD-A40有一定的抗干扰性能,建议取消原来的SPD。3构建与分级处理工艺(1)公路两旁金属护栏的等电位连接,其作用机理及实际效果还有待进一步深入分析与探讨。从中获取的教训是,规范中条例不宜死搬硬套,应充分考虑特殊环境中实际情况,作具体的分析处理。(2)对于高速公路应急电话系统等较复杂的信息系统,设计前最好要求甲方提供尽可能多