CN207530308U - 一种边坡锚索监测系统的避雷系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种边坡锚索监测系统的避雷系统，属于岩土工程技术领域。该避雷系统包括避雷针、钢筋引线、锚台、太阳能板、太阳能充电控制器、蓄电池、空开、采集机箱、机箱接线端子、避雷管、信号避雷器、数据线、锚索计、镀锌角铁、盐土混物、电线、镀锌扁铁和设备房，设备房顶的避雷针通过钢筋引线焊接到锚台上，锚索计通过数据线接入采集机箱，太阳能板对蓄电池充电，蓄电池持续给采集机箱供电。本系统采用避雷针来接受雷云放电，通过下引线接到边坡锚索导入大地。内部监测系统防雷防止电源电压电流异常对设备造成损坏；同时锚索计信号线接入监测系统前均安装信号线避雷器，避雷器和监测系统机箱金属外壳连接接地网引线做好接地保护。

Description

一种边坡锚索监测系统的避雷系统

技术领域

本实用新型涉及岩土工程技术领域，特别是指一种边坡锚索监测系统的避雷系统。

背景技术

边坡锚索监测系统综合防雷体系是通过构建外部防雷措施和内部防雷措施对危害监测系统的直击雷和感应雷进行科学有效的防护。该方法最大的优点在于充分考虑了直击雷和感应雷的成因和对监测系统造成损害的方式，有针对性地对不同的雷击损害进行有效的防护。同时避雷系统的构建过程合理简单，能够在边坡地质复杂，场地及设备受限等情况下开展实施。

诸多学者在信息设备及系统的防雷方面做了相应研究。

何山等提出信息设备及系统的防雷需从电源、接地、等电位连接、线路布置等多方面着手，不能孤立地、个别地处理(何山,武尚德.信息设备及系统的供电、接地和防雷[J].电力自动化设备,2001,21(8):57-61.)；

林永等根据雷电波通过电感器、电容器、避雷器时具有不同的行为表现,提出对电子信息设备的防雷采用分区保护的原则(林永,林兆水.电子信息设备防雷技术[J].煤炭科学技术,2005,33(4):22-25.)。

杨建章等从外部防雷措施和内部防雷措施两方面对隧道监控系统构建了一套综合防雷系统(杨建章,张玮,尚静国.隧道监控系统综合防雷设计与实践[J].隧道建设,2011,31(1):144-148.)

随着我国交通路网的不断发展，许多山区高陡路堑边坡的稳定性监测日趋重要，但是山区边坡往往又是受雷击影响的重灾区。因此在边坡监测现场构建一套完备的综合防雷系统，对于保障监测系统安全运行起到至关重要的作用。目前许多综合防雷系统大都用于城市建筑，而边坡监测系统布设于高陡路堑边坡现场，受场地和施工条件的限制，建立相应的避雷系统往往施工难度大，成本高。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种边坡锚索监测系统的避雷系统，对各类边坡、基坑锚索预应力监测项目进行全方位、多层次避雷保护，具体保护措施分为三个方面，分别是设备防直击雷保护、设备防感应雷保护以及电源防护，特别是在雷雨较多的沿海城市，此种组合装置可以较大程度降低监测设备受雷电的影响，较以往单一的避雷保护措施更为全面、实用。

该避雷系统包括避雷针、钢筋引线、锚台、太阳能板、太阳能充电控制器、蓄电池、空气开关、采集机箱、机箱接线端子、避雷管、信号避雷器、数据线、锚索计、镀锌角铁、盐土混物、电线、镀锌扁铁和设备房，设备房房顶的避雷针通过钢筋引线焊接到锚台上，设备房房顶的太阳能板与设备房内部的太阳能充电控制器相连，太阳能充电控制器通过电线连接蓄电池，太阳能板对蓄电池充电，蓄电池持续给采集机箱供电；太阳能充电控制器通过空气开关连接采集机箱，采集机箱位于设备房内，采集机箱内部设置机箱接线端子和避雷管，锚索计通过数据线与机箱接线端子相连，采集机箱外的数据线上设置信号避雷器；信号避雷器连接盐土混物中的镀锌角铁，镀锌角铁通过镀锌扁铁焊接相连。

锚台为未安装锚索计的6束钢绞线，多个锚台之间通过镀锌扁铁焊接相连，使锚台的接地电阻小于10欧姆。

锚索计为6束钢绞线。

镀锌角铁规格为40×40×4mm，镀锌角铁打入地面，镀锌角铁的顶端距离地面大于60cm，各镀锌角铁之间距离大于等于2m，各镀锌角铁之间采用40×4mm的镀锌扁铁进行焊接并联。

镀锌角铁周围撒上工业盐，并浇水，形成盐土混物；镀锌角铁的数量及盐土混物的面积保证接地网电阻降至4欧姆以下。

本实用新型的上述技术方案的有益效果如下：

本实用新型施工简单、可操作性强，分析雷击的成因和对设备的损害方式，针对性的建立了防护直击雷和感应雷的外部防雷措施和内部防雷措施，可广泛应用于水利水电、矿山、道路等监测信息的防雷保护。

附图说明

图1为本实用新型的边坡锚索监测系统的避雷系统结构示意图。

其中：1—避雷针；2—钢筋引线；3—锚台；4—太阳能板；5—太阳能充电控制器；6—蓄电池；7—空气开关；8—采集机箱；9—机箱接线端子；10—避雷管；11—信号避雷器；12—数据线；13—锚索计；14—镀锌角铁；15—盐土混物；16—电线；17—镀锌扁铁；18—设备房。

具体实施方式

为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本实用新型提供一种边坡锚索监测系统的避雷系统。

如图1所示，该系统包括避雷针1、钢筋引线2、锚台3、太阳能板4、太阳能充电控制器5、蓄电池6、空气开关7、采集机箱8、机箱接线端子9、避雷管10、信号避雷器11、数据线12、锚索计13、镀锌角铁14、盐土混物15、电线16、镀锌扁铁17和设备房18，设备房18房顶的避雷针1通过钢筋引线2焊接到锚台3上，设备房18房顶的太阳能板4与设备房18内部的太阳能充电控制器5相连，太阳能充电控制器5通过电线16连接蓄电池6，太阳能板4对蓄电池6充电，蓄电池6持续给采集机箱8供电；太阳能充电控制器5通过空气开关7连接采集机箱8，采集机箱8位于设备房18内，采集机箱8内部设置机箱接线端子9和避雷管10，锚索计13通过数据线12与机箱接线端子9相连，采集机箱8外的数据线12上设置信号避雷器11；信号避雷器11连接盐土混物15中的镀锌角铁14，镀锌角铁14通过镀锌扁铁17焊接相连。

上述避雷针1的用途主要在于防止设备房遭受直击雷的破坏，保护所有设备的安全。其特点：对设备房整体进行保护。采用镀锌扁铁并联锚台，形成接地网，用于山坡高处设备(房)避雷针的接地简单可靠，充分发挥锚索除了锚固边坡的力学作用之外的良好导电性。

由于信号避雷管10和采集机箱8的外壳是一体的，故信号避雷器10及金属采集机箱8均要做好接地。鉴于对电气设备的接地要求更高，故需要做另一个接地网。此接地网采用间隔2m长、40×40×4mm的镀锌角铁14打入地面，镀锌角铁14的顶端需距离地面60cm以下，各角铁之间距离需大于等于2m，并采用40×4mm的镀锌扁铁17进行焊接并联，一般16根扁铁即可满足要求，视各地区土质不同而有所波动，之后在扁钢所处周围撒上工业盐，并浇水，形成盐土混物15，此举更利于降低地阻。增加镀锌角铁14数量及盐土混物15面积直至接地网电阻降至4欧姆以下。

其特点为：对锚索计及采集机箱正常工作进行保护。避雷器的存在，可以将数十米甚至上百米的数据线在雷雨天形成的感应电流导至接地网中，降低感应雷电对锚索计和采集机箱的影响，进而保护设备正常工作。避雷管属于采集机箱的内部零件，其存在可对感应电流进行二次防护，更好的保护采集机箱。此处的接地网结构简单，降阻效果较为明显，便于现场的施工。

太阳能板4、蓄电池6、采集机箱8电源处三者通过太阳能充电控制器5协调工作。其特点为：对采集机箱电源端进行双层保护。充电控制器可以将太阳能板传递过来的一定范围内变化的电压转成稳压，给蓄电池供电，亦给采集机箱供电。此处提到的变化的电压包括：太阳能充电产生的电压、采集机箱以外范围在雷电作用时感应电流形成的电压(充电控制器可置于采集机箱内部，专利示意图为放置在采集机箱外部。采集机箱为纯金属封闭外壳，具有屏蔽雷电的作用，故只需考虑在机箱以外形成、通过太阳能板充电线及蓄电池供电线等传递进来的感应电流)等。空开的作用在于机箱工作电流突变一个较大值时，及时断开电路，形成对采集机箱供电的二层防护。此处空开额定电流规格可设置成机箱正常工作的电流，避免空开未断电而电流已超过机箱所能负荷最大值的情况。

在具体实施过程中，步骤如下：

1)避雷针1和太阳能板4采用足量的水泥砂浆固定在设备房18顶，避雷针1和设备房18中间采用20cm厚的绝缘材料隔开，防止直击雷的电流导至设备房周围。

2)将钢筋引线2一端焊接在避雷针1上，焊接长度需不小于20cm。通过钢筋引线2焊接到附近坡面上未安装锚索计的钢绞线锚台3上，焊接长度不小于10cm，且不影响封锚。此时，锚台3为避雷针1的接地极，可采用避雷接地测阻仪对其接地电阻进行测量，若其接地电阻没达到要求，可以用40×4mm的镀锌扁铁17焊接多处锚台3，形成并联的接地网，直到电阻降到10欧姆以下。

3)锚索计13接上延长数据线12，数据线在连接的过程中，需要对芯线进行拧接、上锡、芯线外套小口径热缩管、数据线外围套大口径热缩管等加固措施。数据线在接入数据采集机箱8之前，安装信号避雷器11；

4)穿过信号避雷器11的芯线接入采集机箱8，机箱每个机箱接线端子9内均设有信号避雷管10。由于信号避雷管10和采集机箱8的外壳是一体的，故信号避雷管10及金属采集机箱8均要做好接地。鉴于对电气设备的接地要求更高，故需要做除避雷针接地极之外的另一个接地网。

5)信号避雷管及采集机箱的接地网采用间隔2m长、40×40×4mm的镀锌角铁14打入地面，镀锌角铁14的顶端需距离地面60cm以下，各角铁之间距离需大于等于2m，并采用40×4mm的镀锌扁铁17进行焊接并联，之后在扁铁所处周围撒上工业盐，并浇水，形成盐土混物15，此举更利于降低地阻。

6)不断增加镀锌角铁14数量及盐土混物15面积，期间采用避雷接地测阻仪对其接地电阻进行多次测量，一般16根镀锌角铁即可满足要求，视各地区土质不同而角铁数量有所波动，直至接地网电阻降至4欧姆以下。

7)采用合适的电线，连接太阳能板-太阳能充电控制器、蓄电池-太阳能充电控制器、采集机箱-太阳能充电控制器。实现太阳能板4对蓄电池6充电，蓄电池持续给采集机箱8供电，太阳能板4、蓄电池6、采集机箱8电源处三者通过太阳能充电控制器5协调工作。

8)空气开关7接于给采集机箱8供电的前端。

本实用新型施工简单、可操作性强，分析雷击的成因和对设备的损害方式，针对性的建立了防护直击雷和感应雷的外部防雷措施和内部防雷措施，可广泛应用于水利水电、矿山、道路等监测信息的防雷保护。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种边坡锚索监测系统的避雷系统，其特征在于：包括避雷针(1)、钢筋引线(2)、锚台(3)、太阳能板(4)、太阳能充电控制器(5)、蓄电池(6)、空气开关(7)、采集机箱(8)、机箱接线端子(9)、避雷管(10)、信号避雷器(11)、数据线(12)、锚索计(13)、镀锌角铁(14)、盐土混物(15)、电线(16)、镀锌扁铁(17)和设备房(18)，设备房(18)房顶的避雷针(1)通过钢筋引线(2)焊接到锚台(3)上，设备房(18)房顶的太阳能板(4)与设备房(18)内部的太阳能充电控制器(5)相连，太阳能充电控制器(5)通过电线(16)连接蓄电池(6)，太阳能板(4)对蓄电池(6)充电，蓄电池(6)持续给采集机箱(8)供电；太阳能充电控制器(5)通过空气开关(7)连接采集机箱(8)，采集机箱(8)位于设备房(18)内，采集机箱(8)内部设置机箱接线端子(9)和避雷管(10)，锚索计(13)通过数据线(12)与机箱接线端子(9)相连，采集机箱(8)外的数据线(12)上设置信号避雷器(11)；信号避雷器(11)连接盐土混物(15)中的镀锌角铁(14)，镀锌角铁(14)通过镀锌扁铁(17)焊接相连。

2.根据权利要求1所述的边坡锚索监测系统的避雷系统，其特征在于：所述锚台(3)为未安装锚索计的6束钢绞线，多个锚台(3)之间通过镀锌扁铁(17)焊接相连，使锚台(3)的接地电阻小于10欧姆。

3.根据权利要求1所述的边坡锚索监测系统的避雷系统，其特征在于：所述锚索计(13)为6束钢绞线。

4.根据权利要求1所述的边坡锚索监测系统的避雷系统，其特征在于：所述镀锌角铁(14)规格为40×40×4mm，镀锌角铁(14)打入地面，镀锌角铁(14)的顶端距离地面大于60cm，各镀锌角铁(14)之间距离大于等于2m，各镀锌角铁(14)之间采用40×4mm的镀锌扁铁(17)进行焊接并联。

5.根据权利要求4所述的边坡锚索监测系统的避雷系统，其特征在于：所述镀锌角铁(14)周围撒上工业盐，并浇水，形成盐土混物(15)；镀锌角铁(14)的数量及盐土混物(15)的面积保证接地网电阻降至4欧姆以下。