跨海大橋綜合防雷技術

3接地及接地體獨立接地模式時，兩個接地網之間至少需要20km的距離。很難在沒有電氣連接的橋上建立連接網絡。大橋內的鋼筋相互交錯，互相連通，很難分開，故：a.將供電系統工作接地、防雷裝置接地、電子設備接地、防雷電感應接地、防雷電波侵入接地、總等電位聯結作聯合接地。b.利用大橋的樁基鋼筋作接地體，利用50mm×5mm扁鋼、150mm2銅芯軟電纜作為引出線與各類接地連成一體，組成一個完整的聯合接地系統，聯合接地電阻≤1Ω。c.進出建筑物的電力電纜、通信電纜應采取防雷電波侵入措施，其避雷裝置、過電壓保護裝置、電纜金屬外皮、進出戶穿線鋼管都應可靠接地，與聯合接地體作電氣連接。d.建筑物內的電氣設備外殼、監控設備外殼、各金屬構件應作等電位聯結，并與聯合接地體作電氣連接。e.室內計算機等電子設備布置時應遠離防雷裝置的接地引下線，其間距宜大于5m。4直北極的選擇4.1引上線消筋利用基礎變直徑鉆孔灌注樁內外邊緣鋼筋作為接地極，有利于雷電流的快速釋放。利用大橋內的鋼筋和樁基內的鋼筋作為引上線，與避雷針和橋面的兩側路燈基礎相連。利用鋼筋混凝土基礎作為接地極，其原理是在制造鋼筋混凝土基礎的過程中，會在混凝土周圍存在著很多細小的毛細管，基礎的混凝土與海水接觸時，在水壓的作用下使混凝土含較多的海水，從而降低了混凝土的電阻率，所以用基礎變直徑鉆孔灌注樁內外邊緣鋼筋作為接地極是可行的。4.2地極條件不利于電弧流的釋放如果基礎變直徑鉆孔灌注樁內的鋼筋經過環氧樹脂防護，并且混凝土經過防水處理，鋼筋幾乎與海水不接觸，接地電阻將會很大。其作為接地極，將不利于雷電流的快速釋放。此時基礎變直徑鉆孔灌注樁內置50mm×5mm扁鋼（不用鍍鋅扁鋼，它與混凝土結合不緊密，并且不好焊接）和150mm2銅芯軟電纜通過銅接線端子用螺栓相連，其連接點埋在混凝土內，并將150mm2銅芯軟電纜用銅接線端子與200mm×200mm×5mm銅板用螺栓相連，200mm×200mm×5mm銅板盡量放置在外側與低潮海水接觸。5接地分辨率的測定5.1接地極長度設計混凝土接地電阻率的精確測量方法是費朗克文納的四電極法。分別將4根長150mm直徑為32mm鋼筋插入試樁混凝土承臺100mm深做接地極，4根鋼筋在一條直線上，相鄰兩根的間距為20倍插入深度，即a=2m。當第一根和第四根接地極兩端分別接在220V電源的相線和中性線時，測得中間兩根接地極間電壓為0.41V，流過中性線的電流為115mA，則R=U/I=0.41/0.115=3.565Ω，混凝土在海水中的電阻率為ρ=2πRa=2×3.14×3.565×2=44.776Ω·m。5.2混凝土在海泥中的接地極利用以上方法測量混凝土在海泥中的電阻率。分別將4根長150mm直徑為100mm混凝土插入混凝土大海灘邊的泥土100mm深，其中直徑為32mm鋼筋做接地極，4根鋼筋混凝土在一條直線上，相鄰兩根的間距為20倍插入深度，即a=2m，當第一根和第四根接地極兩端分別接在220V電源的相線和中性線時，測得中間兩根接地極間電壓為0.53V，流過中性線的電流為6mA，則R=U/I=0.53/0.06=8.565Ω，混凝土在海泥中的電阻率為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測量海水的電阻率為ρ=4.210Ω·m。6接地電阻計算6.1混凝土在海洋和海灘土壤中的接地電阻相當于將接地電阻分為兩個確定單元的同時接地電阻6.2直接埋在管道樁上時，銅板的接地電阻式中：ρ———海水的電阻率，4.210Ω·m;t———埋地深度，1m;計算得：7接地極的組成7.1地面下邊緣區域利用兩個索塔主墩基礎外邊緣變直徑鉆孔灌注樁（上段直徑2.85m，下段直徑2.5m），每隔一個鉆孔灌注樁選兩根相鄰，直徑為32mm（或截面積基本相等的鋼筋代替）邊緣鋼筋做接地極，這樣垂直接地極相互間屏蔽效應影響很小，可忽略。否則垂直接地極相互間距離太近，由于屏蔽作用會影響接地電阻值。每個索塔主墩基礎外邊緣4個角分別在變直徑鉆孔灌注樁內置50mm×5mm扁鋼做接地引線，外置200mm×200mm×5mm銅板作為接地極。將所有接地極匯總后沿索塔內四周邊緣8根直徑為32mm（或截面積基本相等的鋼筋代替）鋼筋做接地引線，與索塔塔頂的避雷針和下橫梁上方引出的設備工作接地點左右各一處相連。兩個索塔在標高60m以上，在其周圍每隔6m焊接一圈50mm×5mm扁鋼作防側擊雷用。7.2地下建筑地下主副構設計利用通航孔橋的橋墩基礎邊緣變直徑鉆孔灌注樁，每隔一個鉆孔灌注樁選一根直徑為32mm（或截面積基本相等的鋼筋代替）外邊緣鋼筋做接地極。使每個垂直接地極相距大于5m。每個橋墩基礎外邊緣4個角分別在變直徑鉆孔灌注樁內置50mm×5mm扁鋼做接地引線，外置200mm×200mm×5mm銅板作為接地極。將所有接地極匯總后沿樁基內四周邊緣4根直徑為32mm（或截面積基本相等的鋼筋代替）鋼筋做接地引線，分別與橋面的兩側路燈基礎相連。7.3橋墩與地面鋼筋連接利用預應力砼連續箱梁橋基礎外邊緣Φ1.5m鋼管樁和鉆孔灌注樁內直徑為32mm（或截面積基本相等的鋼筋代替）邊緣鋼筋做接地極。使每個橋墩至少有相距大于5m米接地極4根，4根直徑為32mm（或截面積基本相等的鋼筋代替）鋼筋做接地引線分別與橋面的兩側路燈基礎相連。大橋每隔1500m左右在其橋墩基礎外邊緣對角分別在變直徑鉆孔灌注樁內置50mm×5mm扁鋼做接地引線，外置200mm×200mm×5mm銅板作為接地極兩塊，并將50mm×5mm扁鋼做接地引線與直徑2.30m鋼管樁焊接，作為中央分隔帶的路燈變壓器工作接地點。7.4橋面與混凝土接地預應力混凝土箱梁是在預制廠預制后，再運至橋墩上安裝，預應力混凝土靠路燈側連續箱梁必須預埋或者利用其本身的兩根直徑為32mm鋼筋（或截面積基本相等的鋼筋代替），其接地線與兩側路燈基礎鋼筋相連，將鉆直徑10mm孔后的50mm×5mm接地扁鋼與橋面兩根直徑為32mm鋼筋（或截面積基本相等的鋼筋代替）焊接，再與50mm×5mm不銹鋼扁鋼或150mm2銅芯軟電纜通過銅接線端子用螺栓相連，其連接點埋在混凝土內，并安裝在其橋梁的兩端外側。墩身與預應力混凝土連續箱梁的連接，在墩身頂部各引兩根50mm×5mm不銹鋼扁鋼或150mm2銅芯軟電纜作為引出線，必須偏離橋梁支座，在墩身底部主鋼筋與橋墩的兩根直徑為32mm鋼筋（或截面積基本相等的鋼筋代替）焊在一起，橋面與混凝土接地極連成一體。所有的接地線均為等電位連接。8接地電阻檢測8.1接地體導電裝置電位為零的地方就是我們所說的電氣上的“地”，把電氣設備的金屬部分用導體與地作良好的連接即為接地，埋入地中并直接與大地接觸的導體稱為接地體，連接設備接地部分的導體為接地線，接地線和接地極的總和即為接地裝置。接地電阻是接地體周圍土壤對接地電流呈現的阻礙作用，是指接地電流從接地體流向周圍土壤時，接地體與大地遠處的電位差與該電流之比。接地故障電流（或接地短路電流、接地電流）在大地中由接地體作半球形散開，在相當遠處（有關實驗證明為20m）趨近于零。8.2接地電阻檢測檢測主橋的接地電阻，利用橋梁已經焊接在護欄里的接地鋼筋作為檢測導線，通過連接橋梁路燈或者橋梁伸縮縫處的接地引線，在離檢測點5km外檢測，這樣才是真實的接地電阻。9大橋的防雷設計節省人力和物力，把接地連接體埋在混凝土內，美觀并且經久耐用。金塘大橋架設在東海開闊的洋面上,容易遭受雷擊,在防雷方面比普通建筑物要求高,大橋防雷設計應按一類設防。下面就金塘大橋防雷接地進行一些探討。1索塔結構及錨索橋金塘大橋由東向西橫跨瀝港水道、灰鱉洋18.27km海面,是連接舟山市的金塘島和寧波市鎮海區的跨海特大橋。大橋主通航孔橋采用主跨620m,孔跨組合、雙塔雙索面半漂浮式、扁平鋼箱梁斜拉橋,鉆石型索塔塔頂標高210.6m,主墩基礎采用變直徑鉆孔灌注樁;東通航孔橋采用主跨216m的三跨連續鋼構橋,主墩基礎采用變直徑鉆孔灌注樁;西通航孔橋采用主跨156m,孔跨組合的三跨連續梁橋;主墩基礎采用變直徑鉆孔灌注樁,非通航孔橋采用預應力混凝土連續箱梁及連續梁橋,預應力砼連續箱梁橋基礎采用鋼管樁,其余為鉆孔灌注樁。2預防疾病2.1防水劑的選擇對管理中心、辦公樓、高桿燈等高聳建筑或物體應進行直擊雷防護,可選用響應快、保護范圍大、無需維護的專用避雷針(如預放電型避雷針)。對外場監控設備小范圍的物體應進行直擊雷防護,可選用常規的富蘭克林避雷針。管理大樓防雷由房建設計單位統一考慮,大橋總體防雷系統在主體工程中統一設計。2.2側擊雷保護橋面以上每隔6m用50mm×5mm扁鋼在主塔周圍焊接一周。2.3電源室進線端變電站低壓出線入總配電柜前每路加裝通流量為65～100kA的三相過電壓保護器作為首級防護;在監控、通信等電源室總進線端每路加裝通流量為40～65kA的三相過電壓保護器;在電源室出線、UPS出線端(引至室外)每路加裝通流量為40kA各種型號的過電壓保護器,具體應根據實際情況進行配置;按現場實際情況可在外場設備電源進線口加裝通流量為15～40kA的單相過電壓保護器。2.4海泥接地體攝像機的饋線安裝信號過電壓保護器及同軸視頻信號過電壓保護器;外場監控設備的數據信號線兩端安裝雙絞線信號過電壓保護器。利用以上方法測量海泥的電阻率。分別將4根長150mm直徑為32mm鋼筋插入大海灘邊的泥土100mm深做接地極,4根鋼筋在一條直線上,相鄰兩根的間距為20倍插入深度,即a=2m,當第一根和第四根接地極兩端分別接在220V電源的相線和中性線時,測得中間兩根接地極間電壓為0.31V,流過中性線的電流為146mA,則R=U/I=0.31/0.146=2.123Ω,海泥的電阻率為ρ=2πRa=2×3.14×2.123×2=26.665Ω·m。R=R1×R2/(R1+R2)在均勻土壤中的電阻:R1=[ρln4l/d+(ρ-ρ1)ln4l/d1]/(2πl1)R2=[ρ2ln4l/d+(ρ3-ρ2)ln4l/d1]/[2π(l-l1)]式中:ρ———海水的電阻率,4.210Ω·m;ρ3———海泥電阻率,26.665Ω·m;ρ1———混凝土在海水中的電阻率,44.776Ω·m;ρ2——