高速公路機電設備的防雷技術研究

任永航

摘要：雷電是自然現(xiàn)象，是因為大氣中冷熱空氣的磨擦而出現(xiàn)正負兩種電荷云團，云團間、云團和大地間產(chǎn)生放電現(xiàn)象，這是高電壓、高電流，很容易對地面的電子設備產(chǎn)生破壞，高速公路機電系統(tǒng)包括通信、收費、監(jiān)控、隧道通風、照明、消防火災報警等系統(tǒng)，雷擊會對其造成嚴重的傷害。所以必須重視和研究防雷技術。

關鍵詞：高速公路;機電設備;防雷技術

引言

近年來，高速公路上安裝的機電設備數(shù)量、種類越來 越多，系統(tǒng)功能也越來越強大，不僅包括一些強電設備， 還包括大量的弱電設備。雖然實現(xiàn)了功能全面，但容易受到雷電天氣的干擾損壞。機電設備在絕緣與接地處理上具有一定弱勢，電壓受力相對較差，遇到雷電天氣容易導致較高的 事故發(fā)生率。因此，為了更好地保障高速公路過往車輛運行的安全性、暢通性、平穩(wěn)性，必須加強機電設備防雷技術的應用，有效地做好防雷措施，加強機電設備的絕緣與接地處理，從根本上達到防雷效果。

一、高速公路機電設備遭遇雷擊的嚴重后果

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術、數(shù)字化技術、通信技術的發(fā)展，收費系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、通信系統(tǒng)等已經(jīng)被應用于高速公路中，為高速公路的運行效率提供了有力保障。然而，在實際的操作過程中，機電設備在高速公路系統(tǒng)中的應用也會出現(xiàn)一些問題，尤其遇到雷電天氣，機電設備受損情況較為嚴重，引起火災、事故的現(xiàn)象偶有發(fā)生。一般情況下，高速公路上的機電設備遇到雷擊受損主要來源于感應雷與直擊雷。直擊雷的電壓參數(shù)越高，其產(chǎn)生的電流值越強大，因此，機電設備會受到損壞。感應雷是通過雷電帶來的電流導入大地產(chǎn)生磁場，而磁場范圍內(nèi)的機電設備就會在雷擊的剎那間出現(xiàn)故障。

二、高速公路機電設備防雷技術及應對方法

（一）視頻監(jiān)控系統(tǒng)的防雷技術及對策

對于高速公路的視頻監(jiān)控系統(tǒng)應用防雷技術主要是安裝防雷器對外界突然出現(xiàn)的尖峰雷電干擾在極短時間內(nèi)進行導通分流，進而防止浪涌對相應設備產(chǎn)生損害。通常情況下，高速公路會結合道路的具體情況對各種不同監(jiān)控設備設置實施相應的防雷處理，對每臺監(jiān)控設備的信號線、電源線安裝相應的防雷器，防雷器要安裝在監(jiān)控設備外殼上，也可以直接接地。在監(jiān)控系統(tǒng)當中，根據(jù)道路監(jiān)控及收費站監(jiān)控系統(tǒng)的前段、傳輸、終端三部分組成情況，設計應用基本相同的防雷技術，道路交通監(jiān)控系統(tǒng)是要對前端和傳輸兩個部分進行防雷保護，應用接地防雷技術：在前端的攝像機和云臺立桿頂部分別安裝避雷針，設計的避雷針長度大約是2m，其頂端設計成尖形，引線應用的是25mm2接地銅線，進行和接地系統(tǒng)連接。各個監(jiān)控點進行獨立地網(wǎng)設計，對于土壤電阻率較大的地區(qū)，設計應用接地模塊及接地體聯(lián)合應用，進而確保接地電阻要不大于4Ω。火災自動報警系統(tǒng)接地裝置的接地電阻值應采用共用接地裝置時，接地電阻值必須按接入設備中要求的最小值確定;采用專用接地裝置時，接地電阻值不應大于4Ω。設備防雷技術的應用是根據(jù)攝像機輸出相應的視頻信號，在傳入傳輸設備中安裝相應的視頻防雷器，利用視頻防雷器進行視頻信號輸入進入傳輸設備，進而實現(xiàn)防雷效果;攝像機電源及控制信號所應用的防雷技術同樣是進行安裝防雷器，其安裝連接方式是串聯(lián)方式，是在電源線的輸入端安裝電源防雷器，在控制信號線的輸入端安裝信號防雷器，然后把相應信號輸入進入到上端的攝像機中。這樣的設計和安裝能夠?qū)讚綦娏鬟M行阻止，避免其進入到攝像機的視頻線、電源線及控制線當中，防止對整個攝像機的監(jiān)控網(wǎng)絡產(chǎn)生影響和破壞。

（二）監(jiān)控裝置的防雷處理

在高速公路上安裝監(jiān)控裝置必不可少，尤其在收費站區(qū) 域，監(jiān)控系統(tǒng)可以起到很好的作用。監(jiān)控裝置的數(shù)量取決于 車道的數(shù)量，一般情況下在6臺攝像機以上，以確保收費監(jiān) 控效果，觀察車輛行駛情況。加強對監(jiān)控裝置的保護十分重 要，以避免雷擊造成的破壞。將型號為485的防雷器進行接 地連接，安裝在攝像機的控制線路外殼上，再將型號為NBC 的避雷器連接在每臺機械視頻輸出端口或者是桿頂處安裝一 個長度約為2m的避雷針，避雷針采用接地銅線連接，銅線 長度約為25mm2，另外，接地電阻要保證小于4Ω，以避免雷擊破壞。

（三）機房及配電房的防雷方法

高速公路中的機房安裝有各種機電設備，配電房中有機電設施，因此，要嚴格根據(jù)建筑物防雷等級進行相應防雷設計，所進行的防雷技術設計外部內(nèi)部相結合，分別進行有針對性的設計。建筑物內(nèi)，安裝電涌保護器，進行雷電泄流，避免電纜線路受到雷擊，破壞電源。電子信息的系統(tǒng)當中，進行均壓等電位、瀉流分流、屏蔽防雷。同層或相同部位不同金屬設備、外殼、管道、電纜外皮等處要進行等電位連接，達到電位均衡，防止建筑物當中出現(xiàn)反擊或者是跨步電壓，進而使雷電電磁脈沖產(chǎn)生的電子設備干擾和人員傷亡的有效減少。瀉流分流是利用引下線、接閃器、接地把雷電進行分流引入到地下，進而保護設備、部件免受雷擊及對設備的反擊。以法拉第屏蔽籠、屏蔽電纜、屏蔽箱盒等方式，應用自然屏蔽體，進行繞擊雷、側擊、球雷襲擊的有效避免，做到進行雷電電磁脈沖的有效防御，對設備上的電壓能量進行有效衰減和阻擋施。

（四）防雷接地技術措施

無論是直擊雷的防范，還是感應雷的防范，基本防雷工作的開展都必須要將電流或電壓第一時間導入大地，這也是進行后續(xù)細化工作的重要基礎。要想避免雷電危害，必須要構建一個良好的機電設備接地系統(tǒng)，規(guī)范相關的操作指標，以達到最為理想的防雷效果。防雷接地方式眾多，最具代表性的防雷接地技術主要有以下四種類型：防雷接地、交流工作接地、直流工作接地以及安全保護接地。在實際工作中，具體選擇哪種防雷基地技術，還要結合機電設備的實際需求進行妥善選擇，如對高速公路收費系統(tǒng)而言，需要連接配電中心、監(jiān)控中心以及收費站，為了確保地網(wǎng)系統(tǒng)能夠呈現(xiàn)出均壓等電位狀態(tài)。

三、結束語

總而言之，高速公路已經(jīng)成為現(xiàn)代交通系統(tǒng)的重要組成部分，具有無可替代的位置和價值。高速公路為人們出行帶來了方便，縮短了地區(qū)間的路程，帶動了區(qū)域經(jīng)濟的發(fā)展。為方便車輛運行，高速公路必須設置機電設備裝置，包括收費裝置、監(jiān)控裝置、通信裝置等，但電子系統(tǒng)在遇到雷雨天氣時機電設備極易受到損害，因此，為了更好地處理好雷擊造成的問題，應不斷加強機電設備防雷處理，提前預測風險，提前解決，做好設備接地與防雷技術操作，降低事故發(fā)生率。

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（作者單位：貴州高速公路集團有限公司營運事業(yè)部遵義中心）