高大型电动游乐设备的防雷技术应用

花志雄 王晶

[摘    要]随着我国社会经济的快速发展，人们的生活水平得到了很大提高。全国各地都在兴建一些大型的户外游乐园，以丰富人们的业余生活。在游乐园中会集中安装各种类型的电动游乐设备，而且很多电动游乐设备都十分高大。在对大型电动游乐设备进行防雷设计的时候，还缺乏比较专业的防雷规范进行技术上的指导。文章对高大型电动游乐设备的防雷技术应用进行探究，希望可以给相关人员提供一定参考。

[关键词]游乐园;电动游乐设备;防雷技术;应用

[中图分类号]TM862 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2021）07–00–02

Explore the Application of Lightning Protection Technology for Tall and Large Electric Amusement Equipment

Hua Zhi-xiong，Wang Jing

[Abstract]With the rapid development of social economy， people's living standards have also been greatly improved. Some large outdoor amusement parks are being built successively throughout the country， and various types of amusement parks will be installed in a concentrated manner. Of electric amusement equipment， and many electric amusement equipment are very tall. In the lightning protection design of large electric amusement equipment， there is still a lack of professional lightning protection specifications for technical guidance. This article has conducted a certain research on the application of lightning protection technology for high- and large-scale electric amusement equipment， and hopes that it can provide a certain reference to relevant personnel.

[Keywords]amusement park; electric amusement equipment; lightning protection technology; application

随着人们的物质生活水平的不断提高，人们的精神文化需求方面也在逐渐增长。游乐场作为娱乐性的场所，很多人都喜欢去游乐场放松心情，尤其是小朋友。一些大型游乐场所正在全国各地兴建起来。而在建设大型游乐园时，对于一些大型的电动游乐设备的防雷设计还是存在着一定的不足，在使用这些电动游乐设备的时候就会存在一定的隐患。因此，必须重视对大型电动游乐设备的防雷设计。

1 高大型游乐设备采取防雷措施的必要性

随着城市娱乐业开发力度的不断加大，我国游乐场的数量还有种类也得到了明显的增加。在游乐场中高大型的游乐设备数量占据了较大的比例，如过山车、摩天轮等，运行这些游乐设备需要借助电力作为驱动。因此，必须要保证游乐设备处在标准的压力和速度下，还要确保游乐设备的位置足够合理，这样才可以将游乐设备的设立使用安全性提高上来。通过相关的新闻报道可以得知，一些游乐场的大型游乐设备在雷雨天气时出现了雷击现象，甚至还造成了人员的伤亡，为了避免此类问题的发生，必须要重视给游乐设备做好相应的防雷接地措施。

2 高大型游乐设备的防雷措施

在游乐园区中，不同类型的游乐设备都会进行集中的安裝，在这些游乐设备当中存在很多高大型的电动游乐设备，这些高大型的电动游乐设备的高度有的甚至超过了60 m。不同的电动游乐设备在造型或是游戏的功能上虽然存在着差异，但是也具有相同的特点。①这些电动游乐设备的主体基本上都是金属结构，并且是借助电力进行驱动的。②这些电动游乐设备都是通过计算机来进行控制的，而且在这些设备中也安装了较多的电子传感器，诸如压力传感器还有位置传感器。③游乐园中参与游戏的人群十分密集，并且在游戏的时候人体就会进接触到电动游乐设备的金属部分。④在电动游乐设备的场地还会配备相应的广播以及闭路电视监控，从而有效地管理游乐现场。综合以上几点，为了更好地确保电动游乐设备以及人员的安全，必须要周密地考虑防雷以及接地工作的开展。虽然说目前还没有报道过因为雷击导致人员伤亡的问题，但是由于雷击导致电动游乐设备的电气元器件损坏的情况却经常发生。

2.1 防直击雷

针对高度在15 m以上的游乐设施还有滑索的上下站，或者是在一些钢丝绳的位置都要适当地安装避雷装置，而且避雷装置的接地电阻不能超出10 Ω。就引下线而言，需要使用圆钢或者是扁钢，还要确保圆钢的直径大于8 mm，针对扁钢的截面宽度也不能小于48 mm，扁钢的厚度则要保证在4 mm以上。如果利用设备的金属架构来做引下线，其截面宽度以及厚度也能小于上述提到的条件要求，并且在分段机械的连接处需要使用可靠的电气连接。在引下线距离地面的30～180 cm，还需装设相应的断接卡，并且在上面做上一个明显的标志。针对避雷装置的接地电阻，必须要小于30 Ω。

2.2 防侧击雷

对于高度大于15 m的游乐设施以及滑索的上下站，以及钢丝绳等都需要装设避雷装置，对于高度超过了60 m的游乐设施还得增加相应的防侧向雷击的避雷装置。一旦游乐设备的高度超过60 m，考虑到设备的钢结构还有抗风等因素，可以采用金属结构当作引下线还有闪接器，主要的钢结构必须可靠地进行接地。

2.3 防雷电磁脉冲

当使用低压电缆进行供电的时候，必须要在低压电缆进户端的金属外皮以及金属线槽的位置做好接地工作，并且和防雷接地装置之间进行连接。如果是使用低压架空线进行供电，必须要在架空线进户端的位置装设一个避雷器，在进行接地的时候不得让接地电阻超过10 Ω。为了避免出现雷击瞬态电磁脉冲干扰以及破坏系统，必须要注重考虑游乐园的视频监控以及消防。另外，针对PLC控制系统以及DCS数据采集系统等也要进行综合的考虑。

2.4 接地系统

针对高大型电动游乐设备的接地系统，必须要注意以下问题。

（1）高大型的电动游乐设备的低压配电需要采用TN—S系统接地型式，还需在所有插座的回路专放位置处接上地线，并且针对剩余电流设置相应的保护开关。在一般情况下，电气设备中不带电的金属管槽、金属外壳，或者是电缆金属的保护层等，都需要与电源线的地线间进行可靠的连接。针对低压配电系统的保护重复接地来说，其电阻也不能大于10 Ω。

（2）对于高大型的电动游乐设备，对于那些正常情况下不带电的金属结构还有金属外壳等都得进行可靠的接地。如果条件允许的话，还应该设置相应的联合接地系统。在变压器中心点工作位置进行接地还有防雷接地，而且电动游乐设备也需要进行保护接地，针对电动游乐设备以及其他控制系统来说，在进行接地的时候必须要使用同一个接地体，并且接地的电阻也不能超过1 Ω。

（3）针对在正常情况下不带电的金属管道，诸如电动游乐设备的外壳以及电缆的金属外皮，也要注意电位联结线的可靠连接。另外，针对金属扶手以及防火门等，也都需要进行等电位的连接。

3 高大型电动游乐设备的防雷设计

3.1 防雷设计的具体做法

这里以太空梭组合塔作为例子来进行防雷设计的说明。

太空梭组合塔属于一种高空滑行类的高大型游乐设施，其外形是一组高达60 m的钢结构塔架，基座是用钢筋混凝土进行固定的，基座的长度为4 m，宽度也是4 m。在塔的一侧分布的是客舱，客舱里一共有两排座位，每次可以承载10余人，在塔的底部是通过电动—空压进行驱动的。太空梭组合塔安装在游乐园当中的一处开阔的平地上。通过对其高度以及所处地的气象情况进行分析，对其防雷设计应按照第二类防雷建筑物的要求进行。

（1）接闪器。太空梭组合塔这一高大型电动游乐设备厂商已经配供了避雷针，就安装在钢构架的顶部，安装避雷针可以让整个塔以及安装在钢构架上的传感器件还有电气设备等都处在了被保护的范围之内。对于机电设备间，应该离太空梭组合的塔钢构架比较远的距离，可以在机电设备间的屋顶采用直径为2mm的镀锌圆钢当做避雷带。

（2）引下线。可以把游乐设备的钢构架当做是引下线，并且在钢架构的上端将镀锌扁钢以及顶部的避雷器有效地焊接在一起，然后在架构的下端以及游乐设备底座桩基中的主钢筋可靠地进行焊接。针对机电设备间的引下线，可以使用两根直径为16 mm的钢筋。在连接机电设备间的顶部四角以及避雷带的时候，也需要使用两根直径为16 mm的钢筋进行可靠的连接。

（3）接地装置的做法。由于太空梭组合塔的钢构架以及各类竖向的金属管道都已经与塔的基础还有地粱中的钢筋连为了一体，所以可以同时使用多组扁钢以及机电设备间的地梁钢筋开展连接工作，这样就构成了一个接地装置。此外，在游客等候位置的钢护栏处，也要与接地装置之间连接成为一体，这样整个游乐场地才可以形成一个完整的等电位接地网。针对机电设备间，在墙上也需要设置等电位的接地板，这样能够给游乐设备的动力配电箱、控制箱还有弱电设备作为接地使用，然后采用扁钢来连接机电设备间的金属水管还有电缆金属的保护管，以及等电位的接地板。需要采用TN—S这种配电系统将PE导体还有接地装置之间进行多处连接。为了有效地防止雷击瞬态电磁脉冲波干扰到控制系统还有通信广播，以及监控系统，在机电设备间的电源配电箱还应该设置相应的SPD，而且需要按照二级保护配置来设置其同流的能力。另外，在太空梭组合塔的塔顶需要安装照明装置，在灯饰的位置也需要设置相应的SPD进行保护。

3.2 接地网技术的要求

为了有效节省材料，并且方便施工，在开展接地体安装工作的时候需要选择三角形排列的方式。如果是在靠近大型电动游乐设备的机架以及控制室的位置安装接地体，接地耳必须要在靠近控制室的时候引出地面，这样才可以更好地进行电气控制箱的接地连接。在埋设接地网之前，必须要在高大电动设备周围选择一些土壤比较潮湿的地方进行埋设，而且接地的电阻不能大于10 Ω。此外，埋设接地网的深度必须要超过50 cm，并且需要确保接地体与地平面间的垂直。在焊接接地网的时候，需要双面焊接接地体还有连接带，接地線以及接地设备的机架间也要通过电弧焊做好双面的焊接工作，还要确保焊缝的高度大于5 mm，焊缝的长度也需要大于150 mm。在开展接地工作的时候，针对可以进行焊接的金属。必须要在机架中选择一个合适的位置焊接接地线，还需要在机架没有切割面的周围安装一个接地的接线板，确保每个接点都有4 mm2以上的绝缘铜芯线，这样能够更好地将其接引到接地的接线板上。

4 结束语

针对一些大型游乐园集中安装的高大型电动游乐设备，在发生雷击之前需要将这些游乐设备及时地进行关闭，这是一种非常必要的防雷措施。不过有时即便是已经关闭了这些电动游乐设备，还是可能会遭受到雷击，从而使得电动游乐设备被损坏。在游乐园当中电动游乐设备附近场地都会存在人员密集的现象，这些场地外露的金属物都非常多，所以在进行防雷接地以及电气安全接地的过程中需要综合进行考虑，只有对防雷设计进行重视，采取有效的防雷措施，游客的人身安全以及电动游乐设备的安全才能得到保障。

参考文献

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