跨海大桥综合防雷技术

跨海大桥综合防雷技术

3接地及接地体独立接地模式时，两个接地网之间至少需要20km的距离。很难在没有电气连接的桥上建立连接网络。大桥内的钢筋相互交错，互相连通，很难分开，故：a.将供电系统工作接地、防雷装置接地、电子设备接地、防雷电感应接地、防雷电波侵入接地、总等电位联结作联合接地。b.利用大桥的桩基钢筋作接地体，利用50mm×5mm扁钢、150mm2铜芯软电缆作为引出线与各类接地连成一体，组成一个完整的联合接地系统，联合接地电阻≤1Ω。c.进出建筑物的电力电缆、通信电缆应采取防雷电波侵入措施，其避雷装置、过电压保护装置、电缆金属外皮、进出户穿线钢管都应可靠接地，与联合接地体作电气连接。d.建筑物内的电气设备外壳、监控设备外壳、各金属构件应作等电位联结，并与联合接地体作电气连接。e.室内计算机等电子设备布置时应远离防雷装置的接地引下线，其间距宜大于5m。4直北极的选择4.1引上线消筋利用基础变直径钻孔灌注桩内外边缘钢筋作为接地极，有利于雷电流的快速释放。利用大桥内的钢筋和桩基内的钢筋作为引上线，与避雷针和桥面的两侧路灯基础相连。利用钢筋混凝土基础作为接地极，其原理是在制造钢筋混凝土基础的过程中，会在混凝土周围存在着很多细小的毛细管，基础的混凝土与海水接触时，在水压的作用下使混凝土含较多的海水，从而降低了混凝土的电阻率，所以用基础变直径钻孔灌注桩内外边缘钢筋作为接地极是可行的。4.2地极条件不利于电弧流的释放如果基础变直径钻孔灌注桩内的钢筋经过环氧树脂防护，并且混凝土经过防水处理，钢筋几乎与海水不接触，接地电阻将会很大。其作为接地极，将不利于雷电流的快速释放。此时基础变直径钻孔灌注桩内置50mm×5mm扁钢（不用镀锌扁钢，它与混凝土结合不紧密，并且不好焊接）和150mm2铜芯软电缆通过铜接线端子用螺栓相连，其连接点埋在混凝土内，并将150mm2铜芯软电缆用铜接线端子与200mm×200mm×5mm铜板用螺栓相连，200mm×200mm×5mm铜板尽量放置在外侧与低潮海水接触。5接地分辨率的测定5.1接地极长度设计混凝土接地电阻率的精确测量方法是费朗克文纳的四电极法。分别将4根长150mm直径为32mm钢筋插入试桩混凝土承台100mm深做接地极，4根钢筋在一条直线上，相邻两根的间距为20倍插入深度，即a=2m。当第一根和第四根接地极两端分别接在220V电源的相线和中性线时，测得中间两根接地极间电压为0.41V，流过中性线的电流为115mA，则R=U/I=0.41/0.115=3.565Ω，混凝土在海水中的电阻率为ρ=2πRa=2×3.14×3.565×2=44.776Ω·m。5.2混凝土在海泥中的接地极利用以上方法测量混凝土在海泥中的电阻率。分别将4根长150mm直径为100mm混凝土插入混凝土大海滩边的泥土100mm深，其中直径为32mm钢筋做接地极，4根钢筋混凝土在一条直线上，相邻两根的间距为20倍插入深度，即a=2m，当第一根和第四根接地极两端分别接在220V电源的相线和中性线时，测得中间两根接地极间电压为0.53V，流过中性线的电流为6mA，则R=U/I=0.53/0.06=8.565Ω，混凝土在海泥中的电阻率为ρ=2πRa=2×3.14×8.565×2=107.576Ω·m。5.3土壤含水量5.4海水的分辨率利用以上方法测量海水的电阻率为ρ=4.210Ω·m。6接地电阻计算6.1混凝土在海洋和海滩土壤中的接地电阻相当于将接地电阻分为两个确定单元的同时接地电阻6.2直接埋在管道桩上时，铜板的接地电阻式中：ρ———海水的电阻率，4.210Ω·m;t———埋地深度，1m;计算得：7接地极的组成7.1地面下边缘区域利用两个索塔主墩基础外边缘变直径钻孔灌注桩（上段直径2.85m，下段直径2.5m），每隔一个钻孔灌注桩选两根相邻，直径为32mm（或截面积基本相等的钢筋代替）边缘钢筋做接地极，这样垂直接地极相互间屏蔽效应影响很小，可忽略。否则垂直接地极相互间距离太近，由于屏蔽作用会影响接地电阻值。每个索塔主墩基础外边缘4个角分别在变直径钻孔灌注桩内置50mm×5mm扁钢做接地引线，外置200mm×200mm×5mm铜板作为接地极。将所有接地极汇总后沿索塔内四周边缘8根直径为32mm（或截面积基本相等的钢筋代替）钢筋做接地引线，与索塔塔顶的避雷针和下横梁上方引出的设备工作接地点左右各一处相连。两个索塔在标高60m以上，在其周围每隔6m焊接一圈50mm×5mm扁钢作防侧击雷用。7.2地下建筑地下主副构设计利用通航孔桥的桥墩基础边缘变直径钻孔灌注桩，每隔一个钻孔灌注桩选一根直径为32mm（或截面积基本相等的钢筋代替）外边缘钢筋做接地极。使每个垂直接地极相距大于5m。每个桥墩基础外边缘4个角分别在变直径钻孔灌注桩内置50mm×5mm扁钢做接地引线，外置200mm×200mm×5mm铜板作为接地极。将所有接地极汇总后沿桩基内四周边缘4根直径为32mm（或截面积基本相等的钢筋代替）钢筋做接地引线，分别与桥面的两侧路灯基础相连。7.3桥墩与地面钢筋连接利用预应力砼连续箱梁桥基础外边缘Φ1.5m钢管桩和钻孔灌注桩内直径为32mm（或截面积基本相等的钢筋代替）边缘钢筋做接地极。使每个桥墩至少有相距大于5m米接地极4根，4根直径为32mm（或截面积基本相等的钢筋代替）钢筋做接地引线分别与桥面的两侧路灯基础相连。大桥每隔1500m左右在其桥墩基础外边缘对角分别在变直径钻孔灌注桩内置50mm×5mm扁钢做接地引线，外置200mm×200mm×5mm铜板作为接地极两块，并将50mm×5mm扁钢做接地引线与直径2.30m钢管桩焊接，作为中央分隔带的路灯变压器工作接地点。7.4桥面与混凝土接地预应力混凝土箱梁是在预制厂预制后，再运至桥墩上安装，预应力混凝土靠路灯侧连续箱梁必须预埋或者利用其本身的两根直径为32mm钢筋（或截面积基本相等的钢筋代替），其接地线与两侧路灯基础钢筋相连，将钻直径10mm孔后的50mm×5mm接地扁钢与桥面两根直径为32mm钢筋（或截面积基本相等的钢筋代替）焊接，再与50mm×5mm不锈钢扁钢或150mm2铜芯软电缆通过铜接线端子用螺栓相连，其连接点埋在混凝土内，并安装在其桥梁的两端外侧。墩身与预应力混凝土连续箱梁的连接，在墩身顶部各引两根50mm×5mm不锈钢扁钢或150mm2铜芯软电缆作为引出线，必须偏离桥梁支座，在墩身底部主钢筋与桥墩的两根直径为32mm钢筋（或截面积基本相等的钢筋代替）焊在一起，桥面与混凝土接地极连成一体。所有的接地线均为等电位连接。8接地电阻检测8.1接地体导电装置电位为零的地方就是我们所说的电气上的“地”，把电气设备的金属部分用导体与地作良好的连接即为接地，埋入地中并直接与大地接触的导体称为接地体，连接设备接地部分的导体为接地线，接地线和接地极的总和即为接地装置。接地电阻是接地体周围土壤对接地电流呈现的阻碍作用，是指接地电流从接地体流向周围土壤时，接地体与大地远处的电位差与该电流之比。接地故障电流（或接地短路电流、接地电流）在大地中由接地体作半球形散开，在相当远处（有关实验证明为20m）趋近于零。8.2接地电阻检测检测主桥的接地电阻，利用桥梁已经焊接在护栏里的接地钢筋作为检测导线，通过连接桥梁路灯或者桥梁伸缩缝处的接地引线，在离检测点5km外检测，这样才是真实的接地电阻。9大桥的防雷设计节省人力和物力，把接地连接体埋在混凝土内，美观并且经久耐用。金塘大桥架设在东海开阔的洋面上,容易遭受雷击,在防雷方面比普通建筑物要求高,大桥防雷设计应按一类设防。下面就金塘大桥防雷接地进行一些探讨。1索塔结构及锚索桥金塘大桥由东向西横跨沥港水道、灰鳖洋18.27km海面,是连接舟山市的金塘岛和宁波市镇海区的跨海特大桥。大桥主通航孔桥采用主跨620m,孔跨组合、双塔双索面半漂浮式、扁平钢箱梁斜拉桥,钻石型索塔塔顶标高210.6m,主墩基础采用变直径钻孔灌注桩;东通航孔桥采用主跨216m的三跨连续钢构桥,主墩基础采用变直径钻孔灌注桩;西通航孔桥采用主跨156m,孔跨组合的三跨连续梁桥;主墩基础采用变直径钻孔灌注桩,非通航孔桥采用预应力混凝土连续箱梁及连续梁桥,预应力砼连续箱梁桥基础采用钢管桩,其余为钻孔灌注桩。2预防疾病2.1防水剂的选择对管理中心、办公楼、高杆灯等高耸建筑或物体应进行直击雷防护,可选用响应快、保护范围大、无需维护的专用避雷针(如预放电型避雷针)。对外场监控设备小范围的物体应进行直击雷防护,可选用常规的富兰克林避雷针。管理大楼防雷由房建设计单位统一考虑,大桥总体防雷系统在主体工程中统一设计。2.2侧击雷保护桥面以上每隔6m用50mm×5mm扁钢在主塔周围焊接一周。2.3电源室进线端变电站低压出线入总配电柜前每路加装通流量为65～100kA的三相过电压保护器作为首级防护;在监控、通信等电源室总进线端每路加装通流量为40～65kA的三相过电压保护器;在电源室出线、UPS出线端(引至室外)每路加装通流量为40kA各种型号的过电压保护器,具体应根据实际情况进行配置;按现场实际情况可在外场设备电源进线口加装通流量为15～40kA的单相过电压保护器。2.4海泥接地体摄像机的馈线安装信号过电压保护器及同轴视频信号过电压保护器;外场监控设备的数据信号线两端安装双绞线信号过电压保护器。利用以上方法测量海泥的电阻率。分别将4根长150mm直径为32mm钢筋插入大海滩边的泥土100mm深做接地极,4根钢筋在一条直线上,相邻两根的间距为20倍插入深度,即a=2m,当第一根和第四根接地极两端分别接在220V电源的相线和中性线时,测得中间两根接地极间电压为0.31V,流过中性线的电流为146mA,则R=U/I=0.31/0.146=2.123Ω,海泥的电阻率为ρ=2πRa=2×3.14×2.123×2=26.665Ω·m。R=R1×R2/(R1+R2)在均匀土壤中的电阻:R1=[ρln4l/d+(ρ-ρ1)ln4l/d1]/(2πl1)R2=[ρ2ln4l/d+(ρ3-ρ2)ln4l/d1]/[2π(l-l1)]式中:ρ———海水的电阻率,4.210Ω·m;ρ3———海泥电阻率,26.665Ω·m;ρ1———混凝土在海水中的电阻率,44.776Ω·m;ρ2——