高速公路機(jī)電系統(tǒng)綜合防雷措施研究

劉寶

摘要：高速公路的機(jī)電系統(tǒng)組成是比較復(fù)雜，其中包含的設(shè)備也比較多，而每個(gè)設(shè)備之間都有著十分密切的聯(lián)系，只有協(xié)調(diào)好各項(xiàng)設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)才能夠 為高速公路的正常運(yùn)行提供保障。但是，從實(shí)踐情況來(lái)看，高速公路的機(jī)電設(shè)備十分容易受到雷擊的破壞，這會(huì)對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)和人民人身財(cái)產(chǎn)安全造成一定 損害。因此，必須要做好相應(yīng)的防雷措施，以保證高速公路的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。本文就此展開(kāi)了論述，以供參閱。

關(guān)鍵詞：高速公路;機(jī)電系統(tǒng);綜合防雷

引言

雷電是一種不可避免的自然現(xiàn)象，雷擊會(huì)引起機(jī)電設(shè)備損壞、人員傷 亡等危害。高速公路機(jī)電系統(tǒng)是指高速公路上集照明、監(jiān)控、收費(fèi)、通信 等為一體的功能強(qiáng)大的電器電子系統(tǒng)，是維持高速公路正常、安全、穩(wěn)定 運(yùn)行的關(guān)鍵。有調(diào)查表明，從我國(guó)第一條高速公路投運(yùn)至今，所有高速公 路機(jī)電系統(tǒng)都不同程度地遭受過(guò)雷電侵害，這說(shuō)明了高速公路機(jī)電系統(tǒng)防 雷工作的必要性和重要性。但過(guò)去工程建設(shè)中對(duì)機(jī)電系統(tǒng)防雷缺乏足夠的 重視和統(tǒng)一的規(guī)劃，加上原有防雷設(shè)施老化失效，使機(jī)電系統(tǒng)經(jīng)常遭受雷 害困擾，因此要對(duì)機(jī)電系統(tǒng)防雷效能進(jìn)行評(píng)估和摸查，找出缺陷和薄弱環(huán) 節(jié)并進(jìn)行改造。

1 接地防雷

對(duì)于常用的高速公路收費(fèi)場(chǎng)站接地系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，獨(dú)立接地還在許多地方 中采用。但是，電氣、電子系統(tǒng)中的獨(dú)立接地問(wèn)題也比較容易受到雷擊的 影響，獨(dú)立接地系統(tǒng)相比于共用接地來(lái)說(shuō)，還存在以下幾個(gè)方賣(mài)弄的缺陷，第一，一個(gè)零電位點(diǎn)則是通過(guò)接地相應(yīng)的通信系統(tǒng)和交流電源系統(tǒng)來(lái)獲得，各系統(tǒng)的接地點(diǎn)的電位在分別接地的情況下，當(dāng)出現(xiàn)雷擊的時(shí)候，則會(huì)出 現(xiàn)比較大的差別。對(duì)于幾萬(wàn) V 乃至幾十萬(wàn) V 的雷電的瞬時(shí)電壓來(lái)說(shuō)，擊穿 同一臺(tái)電子設(shè)備的電路板的分別與電源、通信和外殼相接的各部分就成為 可能，各獨(dú)立接地的系統(tǒng)中的防雷、安全保護(hù)、邏輯和電源被損壞的幾率 就大大增加。第二，要想能夠?qū)崿F(xiàn)幾個(gè)互相沒(méi)有電氣聯(lián)系的地網(wǎng)，這點(diǎn)在 同一建筑物中具有比較大的困難。因?yàn)?，這需要具有足夠的距離來(lái)進(jìn)行相 應(yīng)的各大金屬構(gòu)件、電纜金屬屏蔽層、各種地下金屬管道等，一般要求幾 米乃至 20m 的距離則是各地網(wǎng)之間最小距離。

2 電源線路的防雷

高速公路的機(jī)電設(shè)備的電源裝置防雷一般可以分為三級(jí)保護(hù)：第一級(jí) 保護(hù)為直擊雷保護(hù)，高架設(shè)備，例如外場(chǎng)攝像槍、外場(chǎng)情報(bào)板，外場(chǎng) VD 采用獨(dú)立避雷針，把雷電引到地下。第二級(jí)保護(hù)為過(guò)電壓保護(hù)，10KV 高壓 線末端接入電源變壓器處，每相線安裝 1 只電源避雷器。在監(jiān)控樓內(nèi)的配 電箱里，安裝一套電源防雷器，每相容通電流為 40KA。第三級(jí)保護(hù)為浪涌 吸收保護(hù)，在每臺(tái)戶外攝像機(jī)（如廣場(chǎng)攝像機(jī)、車(chē)道攝像機(jī)）的電源輸人 端，安裝電源防雷器。在配電房的低壓配電屏上安裝三套電源避雷器，其 容通電流為 50KA，將電源線上出現(xiàn)的巨大浪涌電流吸收。

3 等電位連接

等電位連接是防雷工作中的重要環(huán)節(jié)，應(yīng)做好以下等電位連接措施。（1） 建筑物內(nèi)的金屬橋架應(yīng)用金屬軟線做好跨接，全程保持電氣貫通。金 屬橋架兩端在穿越不同防雷區(qū)交界處時(shí)，要做好接地。進(jìn)出機(jī)房的金屬管 道、管槽、線纜的屏蔽層，機(jī)房的防靜電地板，機(jī)房設(shè)備的金屬外殼、機(jī) 架等外露可導(dǎo)電部分應(yīng)與等電位連接排相連，做好等電位連接。（2）收費(fèi) 廣場(chǎng)應(yīng)預(yù)留等電位接地端子板供收費(fèi)亭、收費(fèi)、監(jiān)控、通信等機(jī)電設(shè)備使用，并與等電位連接網(wǎng)絡(luò)連接。收費(fèi)廣場(chǎng)的等電位均壓環(huán)應(yīng)電氣連通，并?與收費(fèi)棚地網(wǎng)可靠電氣連接，組成共用接地系統(tǒng)。隧道兩側(cè)需要布置兩條?貫穿隧道的等電位連接帶，并與隧道的結(jié)構(gòu)鋼筋進(jìn)行可靠連接。隧道內(nèi)各?區(qū)域的控制器、機(jī)電設(shè)備都要與等電位端子板相連，等電位端子板應(yīng)與兩?側(cè)等電位連接帶可靠連接。引入隧道的信號(hào)和電源線路宜穿金屬橋架敷設(shè)，金屬橋架與等電位連接帶相連，連接點(diǎn)要大于兩點(diǎn)。隧道外的金屬指示牌、 信號(hào)燈、攝像頭的金屬支撐桿應(yīng)與隧道等電位連接帶連接。（3）橋梁伸縮?縫間應(yīng)通過(guò)金屬軟線實(shí)現(xiàn)電氣連接。橋梁長(zhǎng)跨距的金屬物應(yīng)保證電氣連通，如橋梁上的金屬欄桿、護(hù)欄等金屬物件應(yīng)做等電位跨接處理，以實(shí)現(xiàn)橋梁?整體等電位。橋梁上部結(jié)構(gòu)與橋墩之間應(yīng)通過(guò)多股銅芯線纜進(jìn)行跨接。橋?面上的金屬物應(yīng)與防雷裝置就近可靠連接。

4 建筑物直擊雷防護(hù)措施

（1）監(jiān)控分中心大樓一般設(shè)置在高速公路的出入端或控制管理區(qū)域的?中心位置。由于周?chē)匦伪容^空曠，樓層一般都在三層以上，由于樓內(nèi)有?大量運(yùn)行的電子、微電子設(shè)備，又是整個(gè)公路的調(diào)度中心，根據(jù)《建筑物?防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057--94（2000） 的規(guī)定.監(jiān)控分中心大樓、收費(fèi)亭、 大型顯示屏一般都屬于預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)大于 0.06 次，年的重要或人員密集?的建筑物。按滾求法（滾球半徑 45m） 來(lái)計(jì)算設(shè)計(jì)直擊雷防護(hù)避雷針。（2） 為了減少避雷針的維護(hù)，防止酸雨對(duì)避雷針的腐蝕，應(yīng)在監(jiān)控分中心大樓?樓頂安裝不銹鋼避雷針，高度和數(shù)量根據(jù)滾球法計(jì)算器保護(hù)范圍能覆蓋整?幢中心大樓的天面和各類天線，使其能有效防止直擊雷擊以保護(hù)大樓和樓?頂?shù)母黝愅ㄐ盘炀€的安全。（3）在公路沿線安裝監(jiān)控?cái)z像頭的云臺(tái)桿頂和?收費(fèi)站廣場(chǎng)云臺(tái)桿頂各安裝一套不銹鋼避雷針，以保護(hù)云臺(tái)攝像頭等設(shè)備?免遭受直擊雷危害。（4）在高速公路收費(fèi)站鋼架屋頂上和大型室外電子顯?示屏頂端左右對(duì)稱各安裝一套不銹鋼避雷針，以保護(hù)收費(fèi)站鋼架屋頂和電?子顯示屏框架結(jié)構(gòu)免遭受直擊雷危害。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，高速公路機(jī)電系統(tǒng)的防雷是—項(xiàng)系統(tǒng)工程，要做好高速公 路機(jī)電系統(tǒng)防雷工作，必須建立合理的防雷接地網(wǎng)，確保暢通的雷電泄放 通道，采取良好的雷電屏蔽措施，安裝合理的避雷器，就可以將雷電對(duì)機(jī) 電系統(tǒng)的影響和危害成最低程度。提高機(jī)電系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性，從而降低系統(tǒng)維護(hù)成本，為高速公路收費(fèi)管理和營(yíng)運(yùn)管理提供保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]柯婷嫻，蔡智敏.高速公路機(jī)電系統(tǒng)防雷措施探討[J].工程技術(shù)研究.2020（17）：92-93

[2]王志兵.高速公路機(jī)電系統(tǒng)防雷措施研究[J].中華建設(shè).2020（27）：0277-0278

[3]劉東朝.高速公路機(jī)電系統(tǒng)防雷措施解析[J].電子樂(lè)園.2019（27）：0253-0253