马岭河大桥方案A.doc

汕昆高速公路马岭河特大桥 综合防雷设计与施工方案编制：曾学敏复核：审核：株洲普天华信防雷技术有限公司2006年12月18日目 录一、雷电防护的的原理2二、现场勘察报告3三、防雷意识的误导5四、设计的方案 依据的规范6方案的组成部分6方案的具体内容7防雷箱主要性能和参数11五、防雷常用名词注释12六、附图14七、施工人员配置17八、施工质量要求17雷电防护的原理1、 电的危害自然界的雷击分为直击雷、雷电感应高电压及雷击电磁脉冲辐射（LEMP）两大类；1）、直击雷是雷雨云对大地和建筑物的放电现象。它以强大的冲击电流、炽热的高温、猛烈的冲击波、强烈的电磁辐射损坏放电通道上的建筑物、输电线、室外设备，击中人畜造成人、畜伤亡。2）、雷电感应高电压和雷击电磁脉冲（LEMP），是由于雷雨云之间和雷雨云与大地之间放电时，在放电通道周围产生的电磁感应、雷击电磁脉冲辐射以及雷云电场的静电感应，使建筑物上的金属部件，如管道、钢筋、电源线、信号传输线、天馈线等感应出雷电高电压，沿这些线路通过室内的管道、电缆、走线桥架进入各种电子、电气设备，从而放电并损坏这些设备。3）、因为直击雷和雷电感应高电压及雷击电磁脉冲的侵害渠道不同，其次是由于被保护系统的屏蔽差，没有采取等电位连接措施，综合布线不合理，接地不规范，没有安装浪涌保护器SPD或者安装的浪涌保护器SPD不符合规范的要求等，使雷电感应高电压和雷击电磁脉冲入侵概率很高，损坏电子、电气设备。全国年因雷电造成的损失高达数十亿元，因此雷电灾害必须防治。2、 雷电灾害防治的基本方法1）、直击雷和雷电感应高电压及雷击电磁脉冲（LEMP）的侵害渠道不同，防护措施也就不一样。防直击雷主要采用避雷针、避雷带（网、线）等传统装置，只要设计规范、安装合理，这些设施是能够对直击雷进行有效防御的。2）、但是无论多么完善的防直击雷装置，对雷电感应和雷击电磁脉冲的防护都无能为力；因为其破坏性是雷电感应和雷击电磁脉冲沿电子、电气设备的电源线、信号线、天馈线和其它金属管道进入所致。3）、在富兰克林发明避雷针时及以后的270多年间，电子设备并不多，雷击电磁脉冲的危害现象也不明显，人们自然想不到要对它进行防御，只要能防止直击雷就足够了。然而，当今社会电子设备大量应用，特别是电子计算机技术、通信技术的高速发展和日益普及，雷电感应高电压和雷击电磁脉冲的危害明显增加，仅靠避雷针防雷已远远不能满足电子、通信、微电子设备和航空设施防雷的实际需要。为了确保电子信息设备正常工作，近年来雷电防护也由富兰克林式避雷针防雷发展到综合防雷工程的新阶段。4）、综合防雷工程是一个系统工程，它包括直击雷的防护措施、等电位连接措施、屏蔽措施、规范的综合布线、设计安装SPD和完善合理的接地系统六个组成部分。在一个完善的防雷系统工程中，特别是微电子设备的防雷工程中缺一不可。如果某一个环节考虑不周，即使进行了防雷方面的工作也起不到很好的防雷作用，还有可能引雷入室而造成电子设备失灵或永久性损坏。5）、雷电感应高电压以及雷击电磁脉冲的防护是在入侵通道上将雷电过电压、过电流泄放入地，从而达到保护电子设备的目的。其主要方法是采用隔离、钳位、均压、滤波、屏蔽、过压与过流保护、接地等方法将雷电过电压、过电流和雷击电磁脉冲消除在设备外围从而达到保护各类设备的目的。6）、目前防雷器件主要由压敏电阻、气体放电管、空气间隙、高频二极管、瞬态二极管、晶闸管、高低通滤波器等元件根据不同频率、功率、传输速率、阻抗、驻波、插损、带宽、电压、电流等要求组合成电源线、信号线、天馈线系列浪涌保护器（SPD）并安装在微电子设备的外连线路中，将雷电过电压、过电流泄放入地，从而真正起到保护设备的目的。只要设计合理、采取综合措施、安装合格浪涌保护器就能对雷电进行有效的防护。我们既要防止直击雷，依靠合格的避雷针、避雷带、避雷网、避雷线系统；也要防止雷电感应高电压及雷击电磁脉冲。二者有机结合，相互补充，构成一个完整的现代综合防雷体系，才能有效的防止雷击事故，减少雷击灾害，保护建筑物、设备和人身安全。现场勘察报告1. 汕昆公路马岭河特大桥基本情况汕昆公路马岭河特大桥位于贵州省兴义市附近的大山之中，其海拔高度在1000米以上，该地区属于多雷区。大桥全长1000多米，而且8号、9号斜拉塔柱高出桥面88.5多米比周围的山顶都要高，大桥使用的近万吨钢材和其相对的高度使其成为直击雷电闪击的主要目标，同时其周围较强的电磁辐射将在桥上的各种电气线路上产生几十万伏，甚至上百万伏的浪涌电压，对电气线路上的设备产生破坏。所以，该大桥加强防雷设施建设，防止大桥建筑物、大桥上的设备、车辆、人员免遭雷击事故发生很有必要。2. 汕昆公路马岭河特大桥对防雷的要求防直击雷部分：8号、9号斜拉塔柱顶部安装提前放电避雷针、避雷带，同时利用斜拉索系统、金属路灯杆作为接闪器，以桥体、桥面设施、车辆、人员进行直击雷防护。防雷电感应部分：在电力线路上安装防雷器防止雷击浪涌电流对电气设备产生破坏，如损坏航空灯系统、路灯系统等。防雷意识的误导 1、建筑物已有防雷器（避雷塔、避雷针、避雷带），电脑、通讯设备等不用再保护。建筑物的防雷器只是对直击雷接闪，保护建筑物不被直击雷损坏，而不能保护建筑物内部的电子电器设备免遭感应雷损坏。 2、电源已安装地线，防雷没有问题。建筑物内部电源装有地线是电源本身应具有的接线要求，它能起到在遭受雷击时，雷电通过防雷装置泄放到大地的通道作用，而不能起到保护作用。要能起保护作用，则必须安装防雷装置。3、建筑物内的电源无地线，无法用防雷设备。 为了保护建筑物内的电子电器设备不被雷击所损坏，电源布线时必须连接地线。要清醒的认识到，电源无地线是十分不安全的。 4、机房有保护地线，不用再安装防雷设备。 保护地线的作用：保证工作人员的人身安全，预防设备外箱及操作台架带电，而影响工作人员的安全。保护与工作地连接的设备不被损坏，预防工作地电位的升高而对设备及设备的正常运行产生影响。 保护地线只是一条泄放能量的渠道，而不能真正防雷。防雷器安装在线路上，不影响设备正常工作，只有当线路上有过电压或雷电流时，防雷器迅速动作，与大地导通，消除过电压及雷电流对设备的影响。 5、安装了电源防雷器，就不必安装信号防雷器。 电源防雷器与信号防雷器是不同的两种线路上的防雷，安装了电源防雷器，确实能减免电源设备，因雷击的损害，但信号线路对雷电的感应，而造成对信号网络的损坏，电源防雷器是无能为力的。6、安装了一级防雷器就不用再安装别的防雷设备了。电脑、通讯设备等精密电子电器，大部分都是采用大规模集成电路芯片，抗干扰能力有一定的限制。要彻底保护设备的安全，应该采用多级防护，按照国家及国际标准，电源防护和信号防护一般均应采用三级防护：电源防护即总电源处采用第一级防护，楼层电源处或UPS前采用第二级防护，用电设备前采用第三级防护；信号防护一般在外线接口处采用第一级防护，交换机路由器处采用第二级防护，终端设备处采用第三级防护。防雷的安全性与采用的防雷级数成正比，因此多一级防雷装置，防雷效果更安全更可靠。在防雷问题上的投资和认识还比较薄弱的阶段，采用经济实用的综合防雷措施尤其重要。设计的方案及施工要求一、依据的规范1.GB50057-94建筑物防雷设计规范2.国际电工委员会IEC60364-5-534建筑物的电气设施规范3. IEC60364-5-534建筑物的电气设施过电压保护器件4. IEC61024-1-1建筑物防雷防雷装置保护、级别的选择5.GB7450-87电子设备雷击保护导则6. IEC6063SPD电源防雷器7.GB12158-90防止静电事故通用导则8. 行业标准MH5001-2000民用机场飞行区技术标准9. 国发200129号文国务院、中央军委关于军用机场关于净空规定的通知10.马岭河特大桥施工图设计二、方案组成本方案包括四大部分：第一部分：建筑物直击雷防护，其目的是保护建筑物不被直击雷击坏，保障电器设备和人员的安全。第二部分：防雷地网的制作，地网是避雷针、避雷带、避雷器、等电位连接、屏蔽等设施有效发挥作用的保障。第三部分：等电位处理、屏蔽：等电位处理也可称共地处理，即工作地、防雷地、保护地均进行等电位连接，消除各点之间的电位差。金属线管的屏蔽，其目的是阻止线管上已感应的电磁干扰进入设备并疏导入地。第四部分：设备防雷，即安装电源防雷箱。三、方案达到的目的保障马岭河特大桥建筑设施、设备的安全和正常运作，保障车辆人员安全。四、方案的具体内容1直击雷防护A防雷措施按照GB50057-94建筑物防雷设计规范要求，对建筑物和室外设备进行直击雷防护。即，在8号、9号塔柱顶部分别安装一根高8米的提前放电避雷针，该避雷针在同等条件下能提前先导60uS，比普通避雷针保护范围大，大大提高了落雷的准确度，减少雷电落于建筑物其它部位的概率。同时在塔顶四周安装避雷带，并利用斜拉索和金属路灯杆作为辅助引雷装置。B施工要求避雷针：避雷针与支撑杆、支撑杆与支撑杆之间用电焊焊接；避雷针的法兰盘与支撑杆采用电焊，并用4块三角形加强肋固定，以增强避雷针的抗风能力；避雷针法兰盘用螺母与塔柱上的预埋件固定；法兰盘分别与对称方向的两根接地引出线进行焊接。 所有焊接均为无缝焊接，并做防腐处理。避雷针的相关尺寸、安装位置、接地连接参照防雷施工图设计。避雷带：避雷带高度200cm，离塔柱边沿距离为5-10cm，采用12的热镀锌圆钢制作，分别与对称方向的两根接地引出线进行焊接，同时与四角塔内主钢筋焊接。斜拉索：在主塔顶部，拉索入口上0.5米处预埋的人工接地点与伸出塔顶部的引下线焊接，用作拉索接地。金属路灯杆：主桥和引桥上所有灯杆法兰盘都应与主体路面两边的接地干线进行焊接，使它们形成良好的电气通路。所有焊接均做防腐处理，焊接要求参照防雷施工图设计。2地网的制作标准地网是为防雷提供雷电流的最终去处，地网的好坏直接影响到防雷的效果，该大桥要求制作4以下的地网。该大桥接地分为两部分，即以大桥桩基作为接地体的自然接地体，和以角钢或钢管与扁钢埋地制作的人工接地体。大桥桩基接地：8号墩的承台下面有24根直径为2.8米，深20-32米不等的大型钢筋混凝土灌注桩，埋地深与大地接触面积和范围都很大，本身就是很好的接地体，利用承台内钢筋与柱内钢筋进行多点焊接即可。根据以往做地网的经验，其接地电阻应小于4。7号墩的承台下面有6个直径为2.8米，深大于8米的大型钢筋混凝土灌注桩，其接地电阻应在4以下。 由于该大桥所处地理位置的地质条件很差，当接地电阻达不到设计要求时，应将地网向有机质土壤方向延伸增加一定数量的垂直和水平接地体，并可适当采取增加回填土、使用降阻剂、接地模块等方式，以保证其接地电阻达到设计要求，其做法相同。自然接地体：自然接地体制作的地网距建筑物出入口或人行道小于3m时，应将水平接地体局部深埋不小于1m以上（该大桥地网不受其限制）。地网上端深度为70厘米。其中7号墩垂直接地体采用5502000热镀锌角钢，水平接地体采用550热镀锌扁钢，垂直接地体与水平接地体的连接采用双面焊接，水平接地体与水平接地体的搭接采用双面焊接，焊接长度不小于4b（b为扁钢宽度），水平接地体与垂直接地体采用三面焊接，焊接处做防腐处理。8号墩的垂直接地体分别在桥墩的三个方向打孔（直径130mm，深12000mm）, 50的热镀锌钢管插入孔底，上端用热镀锌扁钢引出500mm，水平接地体采用550热镀锌扁钢，垂直接地体与水平接地体的连接采用三面焊接，水平接地体与水平接地体的搭接采用双面焊接，焊接长度不小于4b（b为扁钢宽度），扁钢与圆钢为双面焊接，焊接长度不小于6b（b为圆钢直径）。自然接地体应用550热镀锌扁钢就近焊接到承台上的预留接地点上。引下线与接地线：根据建筑物防雷设计规范要求，利用承台、基座、塔身内外侧的垂直钢筋作为引下线，从塔顶到塔底，塔周围每隔20米选取一根作为引下线，上下焊接即可作为直击雷装置的接地引下线，但不少于两根。而该大桥的塔墩根据大桥设计要求，很多垂直钢筋都已从上而下进行了焊接，并进行了横向捆扎焊接其泄流横截面远远大于规范所要求的100mm2，同时再用扁钢作引下线。作为感应雷接地的引下线，应从桥面高度的塔身内部并上下贯通的垂直扁钢上用550热镀锌扁钢引出。因为，电流基本上是从导体表面流过的，当避雷针等接闪装置遭受直击雷时，雷电流通过塔身外侧钢筋向大地泄流，对感应雷防雷部分不会产生反击。如果，作为感应雷接地的引下线，也从桥面处塔身内外侧的垂直钢筋上用550热镀锌扁钢引出，则避雷针等接闪装置一旦遭受直击雷，雷电流就会通过电源防雷器的接地线使防雷器导通，从而径电力线进入设备，对用电设备产生破坏，这就是通常说的雷电反击现象。3等电位处理和屏蔽首先，整个大桥内的钢筋结构都应进行电气连接，如大桥塔墩各部分之间的焊接，以及每间隔6米高度的横向焊接（在实际施工过程中，还没有6米），桥面与塔墩、桥面伸缩缝处的连接、桥面两边接地干线每隔18米进行的横向连接、防直击雷与防感应雷的共地处理等都有是等电位处理。伸缩缝处的钢筋或扁钢与编织铜带之间的焊接应采用氧焊。其次，由于从联闪控制箱到塔顶的距离有100多米，连接联闪控制箱和航空灯之间的导线感应的雷电流、雷电压将很大，足以损坏联闪控制箱和航空灯，因此，该线缆应做屏蔽处理，即按防雷施工图设计的要求，采用屏蔽槽布线。屏蔽槽与屏蔽槽应做电气连接（用螺丝拧紧即可），并两端接地。4安装防雷器根据防雷器“雷电通流”与“雷电残压”的关系，电源线路一般采用三级防雷保护。由于联闪控制箱和航空障碍灯之间做了屏蔽处理，雷电流经过该屏蔽处理过的电缆线时将有很大的衰减，同时不同于以集成电路芯片为主要电路的精密仪器设备，航空障碍灯的抗雷电脉冲能力要好得多。因此对航空灯进行安装两级防器就行了。总电源配电柜前安装一台KBT-380BJ/60KA的三相电源防雷箱“HX01-380AJ/100”作为一级防雷，在8号塔墩的配电盒和航空障碍灯的联闪控制器上分别安装一台HX01-380B/40KA的三相电源防雷箱作为第二级防护。防雷器安装注意事项：a.防雷箱应按照防雷施工图设计的要求并联在电源线路上；电源连接线、接地线不小于10mm2,并且越短越好，电源连接线一般不超过1米；不准带电操作；安装完后应对照使用说明书检查防雷箱是否正常工作。b.安装人员应具有电工证或电气工程师资格，并接受具有防雷设计、施工资质人员的培训和指导。防雷器性能参数HX01-380BJ/60KA并联式电源防雷箱：用途：主要用于邮电、气象、交通、计算机网络、铁路、电力、住宅等领域电源的第一、二级防雷、防浪涌保护。适用于三相四线制低压电源系统。结构：由空开，KBT型防雷器，工作状态指示器所组成。安装方式：壁挂式安装。特点：1）过热过流保护，避免火灾发生；2）有工作状态指示，便于了解每相防雷器的工作状态；3）安装方便，直接并联于电源进线中；4）通流容量：60KA；5）响应时间：25uS；6）保护水平：2000VHX01-380B/40KA并联式电源防雷箱：用途：主要用于邮电、气象、交通、计算机网络、铁路、电力、住宅等领域电源的第一、二级防雷、防浪涌保护。适用于三相四线制低压电源系统。结构：由空开，KBT型防雷器，工作状态指示器所组成。安装方式：壁挂式安装。特点：1）过热过流保护，避免火灾发生；2）有工作状态指示，便于了解每相防雷器的工作状态；3）安装方便，直接并联于电源进线中；4）通流容量：40KA；5）响应时间：25uS；6）保护水平：1800V防雷常用名词注释接闪器：直接截受雷击的避雷针、避雷带（线）、避雷网，以及用作接闪的金属屋面和金属构件等。引下线：连接接闪器与接地装置的金属导体。接地装置：接地体和接地线的总合。接地体：埋入土壤中或混凝土基础中作散流用的导体。接地线：从引下线断接卡或换线外至接地体的连接导体：防雷装置：接闪器、引下线、接地装置、过电压保护器及其它连接导体的总合。均压等电位：消除导体之间的电位差使每点具有几乎相同的电位。汇流排：用于将保护接地线，均压等电位线，防雷地线与防雷地网的连接排。直击雷：雷电直接击在建筑 上，产生电效应、热效应和机械力者。雷电感应：雷电放电时，在附近导体上产生的静电感应和电磁感应，它可能使金属部件之间产生火花。静电感应：由于雷云先导的作用，使附近导体上感应出与先导通道符号相反的电荷，雷云主放电时，先导通道中的电荷迅速中和，在导体上的感应电荷得以释放，如不就近泄入地中就会产生很高的电位。电磁感应：由于雷电流迅速变化在其周围空间产生瞬变的强电磁场，使附近导体上感应出很高的电动势。雷电波侵入：由于雷电对架空线路或金属管道的作用，雷电波可能沿着这些管线侵入屋内，危及人员安全或损坏设备。横向过电压及横向保护：横向过电压指由于某种原因，使平衡电路的线间，或不平衡电路和线与地间出现的超过容许的电压。用来抑制此过电压的保护称横向保护。纵向过电压及纵向保护：纵向过电压指由于某种原因，使平衡电路上某点与地间出现的超过容许的电压。用来抑制此种过电压的保护称纵向保护。过电压：导线之间或者导线与大地之间长时间或者短暂出现的电压，它会危及人员安全以及损坏线路和线路上连接的电子电器设备。过电压保护器：用来限制存在于某两物体之间的冲击电压的一种设备，如放电间隙、避雷器或半