Un breve análisis del diseño de protección contra rayos y puesta a tierra de equipos electromecánicos en túneles de carreteras | Ingeniería de protección contra rayos y puesta a tierra |
Resumen: Este artículo analiza la particularidad de la puesta a tierra de protección contra rayos de túneles de carreteras, y propone que las varillas de anclaje de soporte iniciales del túnel sean conducidas a través de hierros planos en múltiples puntos para formar un cuerpo básico de puesta a tierra, y luego se combina con el dispositivo de puesta a tierra repetido de la abertura del túnel y la deformación del túnel. El dispositivo de puesta a tierra de la central eléctrica se conecta de manera confiable para formar un dispositivo de puesta a tierra especial y soluciones integrales de protección contra rayos como interceptación, blindaje, ecualización de voltaje (conexión de igual potencial) , se adoptan pararrayos especiales y sistemas de puesta a tierra especiales. La práctica ha demostrado que es eficaz y tiene importancia práctica para el diseño y la construcción de protección contra rayos en túneles de carreteras.
Palabras clave: túnel de carretera; puesta a tierra de protección contra rayos; *** cuerpo de puesta a tierra
Número de clasificación chino: U459.2 Código de identificación del documento: A
El túnel de carretera Está ubicado en una zona montañosa con terreno complejo y un área grande. El sistema electromecánico del túnel se caracteriza por muchos puntos, un área amplia y largas líneas de equipos de corriente fuerte y débil se distribuyen por todo el túnel, y su estructura de subestación es a menudo la. punto más alto cercano. Todos estos son puntos débiles para la caída de rayos o la inducción de rayos. En vista de esto, este artículo propone que las varillas de anclaje para el soporte inicial del túnel sean conducidas a través de múltiples puntos de hierro plano para formar un cuerpo de puesta a tierra, y luego conectadas de manera confiable al dispositivo de puesta a tierra repetido en la entrada del túnel y la puesta a tierra. El dispositivo de la subestación del túnel para formar un dispositivo de puesta a tierra especial, y las soluciones integrales de protección contra rayos, como la interceptación, el blindaje, la ecualización de voltaje (unión equipotencial), la instalación de pararrayos especiales y sistemas de puesta a tierra especiales, tienen una buena importancia como guía para el futuro diseño y construcción de ingeniería de protección contra rayos. de túneles de carreteras.
1 Red de puesta a tierra útil
Para proteger los equipos mecánicos y eléctricos de los túneles de carreteras de los rayos y eliminar los efectos de diversas interferencias, se debe proporcionar un buen dispositivo de puesta a tierra para formar una red especial red de puesta a tierra.
1.1 Dispositivo de puesta a tierra en el túnel
Según las disposiciones pertinentes del "Código de diseño para ventilación e iluminación de túneles de carreteras" (-JTJ 026.1-1999), los túneles de más de 100 Los medidores deben estar equipados con iluminación eléctrica, es decir, los túneles de más de 100 metros deben estar equipados con dispositivos de puesta a tierra. El método tradicional consiste en instalar un cuerpo de puesta a tierra en la entrada del túnel, conectarlo con acero plano galvanizado e introducirlo en el interior. Túnel para puesta a tierra de equipos electromecánicos. Este método es difícil de lograr mejores resultados para túneles largos y túneles extralargos.
Debido a la particularidad de la construcción de túneles de carreteras, se puede colocar un acero plano conectado a tierra de 50*5 en el fondo de la zanja para cables en los lados izquierdo y derecho del túnel, y se puede colocar una barra de acero de Φ22. Soldar cada 50 metros con al menos 5 varillas de anclaje y malla de acero primaria en el soporte inicial del túnel (ver Figura 1), y barras de acero de plomo cada 50 metros y al lado de la zanja de cables en el túnel transversal como punto de puesta a tierra. para que los equipos electromecánicos formen la puesta a tierra de la red del cuerpo del túnel. Varios equipos mecánicos y eléctricos en el túnel (como ventiladores de chorro, cajas de distribución de iluminación, canales para cables, etc.) se pueden preincrustar con una plancha de 40*4 durante la construcción civil del túnel de acuerdo con sus posiciones de instalación específicas más adelante. Luego, la plancha se combina con dos La rejilla de puesta a tierra del cuerpo del túnel en la parte inferior de la zanja de cables lateral se suelda firmemente para formar una conexión a tierra confiable. Después de excavar el túnel, se debe medir la resistencia de la red de puesta a tierra del cuerpo del túnel. Si la resistencia de puesta a tierra medida no cumple con el requisito de ≤1 ohmio, se debe agregar un conjunto de dispositivos de puesta a tierra repetidos fuera de la entrada y salida del túnel. el túnel. El dispositivo de conexión a tierra repetida puede utilizar un cuerpo de conexión a tierra compuesto, es decir, una combinación de un cuerpo de conexión a tierra horizontal y un cuerpo de conexión a tierra vertical, y se rellena un agente reductor de resistencia de larga duración alrededor del electrodo de conexión a tierra. La ventaja del cuerpo de tierra vertical es que puede acumular una cierta cantidad de agua de montaña durante las temporadas de tormentas, lo que es beneficioso para mejorar la resistividad del suelo alrededor del electrodo de tierra y reducir la resistencia del suelo. El cuerpo de puesta a tierra horizontal puede ampliar el área de puesta a tierra de la red de puesta a tierra, haciendo del túnel un cuerpo ecualizador de voltaje grande, reduciendo la posibilidad de descarga de rayos y mejorando la capacidad de descargar la corriente del rayo.
1.2 Dispositivo de puesta a tierra de subestaciones de túnel
Las subestaciones de túnel generalmente adoptan estructuras de estructura de hormigón armado. Se requiere un conjunto de dispositivos de puesta a tierra para la puesta a tierra de edificios y equipos eléctricos. ≤1 ohmio, y el dispositivo de puesta a tierra se coloca en un cuerpo de puesta a tierra cerrado en forma de anillo alrededor del edificio de la subestación, y se requiere que el cuerpo de puesta a tierra esté enterrado a una profundidad no inferior a 0,8 metros, y luego se coloca una barra de puesta a tierra cerrada en forma de anillo a lo largo de la pared de la subestación. Las cubiertas metálicas de varios cables de la subestación, las carcasas de los equipos, las piezas metálicas no energizadas y varios tubos metálicos deben conectarse al bus de puesta a tierra del anillo a la distancia más corta.
Debe haber al menos 4 cables de conexión que conecten el bus de puesta a tierra del anillo interior con el cinturón del anillo de puesta a tierra cerrado exterior y el cinturón de protección contra rayos en el techo de la subestación. La distancia entre los cables de conexión adyacentes no debe exceder los 18 metros. Las líneas eléctricas y de comunicación que conducen a la subestación deben tener revestimientos metálicos o capas protectoras metálicas o estar tendidas en tuberías metálicas y, según sea necesario, deben tenderse bajo tierra. Los ventiladores, cables de iluminación u otras tuberías y cables que van desde la subestación al túnel también deben enterrarse, y el entierro fuera de la subestación no debe ser inferior a 10 metros.
1.3 ***Rejilla de puesta a tierra
Conecte la rejilla de puesta a tierra de la subestación, la rejilla de puesta a tierra del cuerpo del túnel y los dispositivos de puesta a tierra de equipos exteriores, como cámaras y paneles de información variable, entre sí para forma a* **Cuando se utiliza una rejilla de conexión a tierra, se requiere que la resistencia de conexión a tierra sea ≤1 ohmio.
2 Protección integral contra rayos
El diseño de protección contra rayos de túneles de autopistas debe considerar factores ambientales, patrones de actividad de rayos, la importancia de los equipos del sistema y la gravedad de las consecuencias de los desastres causados por rayos, y adoptar medidas integrales de interceptación Medidas integrales de protección contra rayos como blindaje, ecualización de voltaje (unión equipotencial), instalación de pararrayos especiales y dispositivos especiales de puesta a tierra.
2.1 Intercepción
Para subestaciones y equipos de campo como cámaras y paneles de información variable, se pueden instalar en la parte superior redes de protección contra rayos (cinturones), pararrayos o una combinación de ellos. El dispositivo captador recibe la caída del rayo y distribuye la corriente del rayo uniformemente al suelo. Se recomienda utilizar como conductor de bajada las columnas de acero del edificio, las barras de acero soldadas y conectadas en la estructura de hormigón armado o la malla de acero atada para la conexión eléctrica.
2.2 Blindaje
El blindaje consiste en utilizar malla metálica, lámina, carcasa, tubo, etc. para rodear los objetos que necesitan ser protegidos. Según el principio del efecto piel, el blindaje. El pulso electromagnético generado por un rayo está protegido. El propósito del bloqueo es proteger los equipos y circuitos de información electrónicos que son susceptibles a los riesgos de rayos. Hay tres formas principales de interferencia electromagnética externa en los equipos eléctricos en los túneles: pulsos electromagnéticos de rayos; diversas sobretensiones operativas en el sistema eléctrico y descargas electrostáticas. Dado que las ondas del rayo pasan principalmente a través de inducción electromagnética e inducción electrostática, se generan ondas de sobretensión en las líneas eléctricas y de señal del túnel, y el impacto se propaga a ambos extremos a lo largo de los cables, provocando daños en los equipos eléctricos del túnel. el rayo pasa por la entrada del túnel. La posibilidad de sortear el agujero es muy pequeña. Por lo tanto, el blindaje se centra únicamente en el blindaje de varios cables fuera del túnel y cerca de la abertura, es decir, las líneas eléctricas y las líneas de señal se colocan por separado en tubos de acero soldados y galvanizados. Los tubos de acero se conectan a tierra según las normas a determinadas distancias. que los rayos pueden actuar como fuente de interferencias. El impacto se reduce considerablemente.
2.3 Ecualización de voltaje (unión equipotencial)
El valor máximo de la corriente del rayo es muy grande y se generará un alto potencial de tierra dondequiera que fluya, por lo que el área circundante aún está al potencial de tierra. El equipo eléctrico producirá una descarga disruptiva lateral. Establezca una zona de conexión equipotencial en la zanja de cables del túnel y la subestación, superponga de manera confiable las carcasas del equipo y las estructuras metálicas y conéctelas a tierra cerca para formar una zona de compensación de voltaje en un área determinada para evitar rayos entre el potencial A del equipo protegido. La diferencia se forma instantáneamente, provocando rayos secundarios y fenómenos de descarga eléctrica, lo que provoca daños.
2.4 Pararrayos especial
Un blindaje razonable, una conexión equipotencial y un sistema de conexión a tierra especial pueden reducir el impacto de las sobretensiones (sobretensión de rayos, sobretensión de funcionamiento, etc.) en el cuerpo humano y el Premisa fundamental y método de daño al equipo. Para evitar el impacto de rayos inducidos en algunos equipos eléctricos importantes, se debe instalar un pararrayos especial en su extremo de alimentación o entrada de señal. Según el análisis teórico y la experiencia práctica, se deben instalar pararrayos especiales frente a los siguientes equipos eléctricos que son susceptibles a la inducción de rayos:
(1) Instalar en cada grupo de barras colectoras y en cada grupo de líneas aéreas entrantes. Líneas en el lado de alto voltaje de 10 KV. Para los pararrayos tipo válvula, el pararrayos debe conectarse a la red de tierra principal de la subestación con el cable de tierra más corto. Esta configuración se utiliza principalmente para proteger el transformador y evitar que las ondas de rayos invadan la subestación a lo largo de las líneas de alta tensión.
(2) Instale un pararrayos tipo válvula o un espacio protector en el lado de bajo voltaje de 0,4 KV para evitar que las ondas de rayos invadan a lo largo de la línea de bajo voltaje y dañen el equipo de la subestación.
(3) Instale un pararrayos de señal de control en los extremos de entrada y salida del decodificador de la cámara del túnel para evitar que los rayos dañen el decodificador de la cámara a través de la línea de señal de control.
(4) Instale un pararrayos de cable coaxial en los extremos de entrada y salida de señal de vídeo de la cámara.
(5) Instale pararrayos en el cableado del interruptor en el marco del cableado de la sala de comunicaciones.
2.5 Puesta a tierra
La puesta a tierra es la base de la protección contra rayos. El diseño y construcción del sistema de puesta a tierra afecta directamente al efecto de la protección contra rayos. Sólo una buena conexión a tierra puede proporcionar un canal de descarga suave para la corriente intrusa del rayo a tierra y, al mismo tiempo, se puede garantizar el efecto de blindaje. El túnel está conectado a tierra mediante un sistema de puesta a tierra especial.
Conclusión
Existen muchos tipos y cantidades de equipos electromecánicos en los túneles de carreteras. Hay tanto equipos de corriente fuerte como una gran cantidad de equipos de corriente débil que son vulnerables a los ataques de rayos. lo que puede causar daños a múltiples sistemas o algunos equipos traerá grandes inconvenientes para la operación y gestión de los túneles de carreteras, y también traerá enormes pérdidas económicas directas e indirectas. Por lo tanto, el problema de la protección contra rayos y la puesta a tierra de los túneles de carreteras debe recibir una gran atención. atención durante las etapas de diseño y construcción.
Referencias
[1] Especificaciones de diseño de iluminación y ventilación de túneles de carreteras JTJ 026.1-1999.
[2] Ingeniería electromecánica de túneles de carreteras [M] Beijing: People's Communications Press
[3] Zhong Hanshu, Zhang Yi, Li Weimin, Jiang Fan. Investigación sobre el sistema de puesta a tierra de protección contra rayos en túneles de carreteras [J]. 170-172.
[4] Xia Qingchuan. Ingeniería de protección contra rayos de equipos eléctricos en túneles de carreteras [J].
[5] Feng Xuyu, Liu Xiaodong, Lu Shiqing, Zhang Rui. Diseño de puesta a tierra de protección contra sobretensiones y protección contra rayos de sistemas mecánicos y eléctricos de carreteras [J]. Seguridad industrial y protección ambiental. 41.