高速公路機電系統(tǒng)防雷技術(shù)

上官燕洪

[摘 ? ?要]高速公路是不同地域之間實現(xiàn)文化交流、經(jīng)濟貿(mào)易等活動的主要連接載體，隨著社會快速發(fā)展，對高速公路也提出了較為嚴苛的新要求，強調(diào)必須進一步提升高速公路應(yīng)用價值。在此背景下，以降低高速公路危害角度為著力點，探究高速公路機電系統(tǒng)防雷技術(shù)，以期對高速公路進行有效保護。

[關(guān)鍵詞]高速公路;機電系統(tǒng);防雷技術(shù)

[中圖分類號]U418.7 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2022）05–00–03

Lightning Protection Technology of Expressway Electromechanical System

ShangGuan Yan-hong

[Abstract]Expressway is the main connecting carrier of cultural exchanges， economic and trade activities between different regions. With the rapid development of society， it also puts forward more stringent new requirements for expressway， emphasizing the need to further improve the application value of expressway. In this context， from the perspective of reducing the harm of expressway， this paper will mainly explore the lightning protection technology of expressway electromechanical system， in order to effectively protect the expressway.

[Keywords]high road; electromechanical system; lightning protection technology

通信、監(jiān)控、收費、照明等是高速公路主要機電系統(tǒng)構(gòu)成內(nèi)容，如若未做好防雷措施，將會在雷電天氣下導(dǎo)致相關(guān)機電設(shè)備遭到雷電損壞或干擾，進而影響高速公路整體應(yīng)用成效并帶來較大的經(jīng)濟損失?；诖耍胗行崿F(xiàn)高速公路機電系統(tǒng)防雷，應(yīng)以通信、監(jiān)控、收費、照明為切入點，減輕雷電帶來的危害。

1 工程概況

重慶市忠縣至萬州高速公路是重慶市“三環(huán)十射三聯(lián)線”高速公路網(wǎng)規(guī)劃中“十射”的一段。項目起點位于忠縣磨子鄉(xiāng)，通過豐忠高速的羅家灣樞紐互通與豐忠高速、墊利高速相接;終點位于萬州區(qū)長嶺鎮(zhèn)，與萬利高速相接;沿線主要經(jīng)過西沱、鹽井等地。路線沿長江南岸布設(shè)，距江2.6～7.8 km走廊順江而下，總體走向為西南-東北向，設(shè)計高程184～624 m。

本項目按照雙向四車道高速公路標準建設(shè)，路線總長78.175667km，設(shè)計速度80km/h，路基寬度24.5米，最小平曲線半徑700m，最大縱坡4.13%。其中特大橋1座，總長1 698m、大中橋52座，總長11 536.215m，長隧道7座，總長12 694.97m，中短隧道5座，總長3 368.395m，互通7座（其中樞紐互通1座），服務(wù)區(qū)2處，停車區(qū)1處。全線隧道內(nèi)輪廓拱頂凈高7.05 m，凈寬10.66 m，內(nèi)凈空面積64.28 m2。

2 高速公路機電系統(tǒng)防雷技術(shù)設(shè)計

2.1 設(shè)計方案依據(jù)

高速公路是城市現(xiàn)代化建設(shè)進程中的主要規(guī)劃內(nèi)容，為切實保證高速公路價值功效，應(yīng)做好高速公路機電系統(tǒng)防雷技術(shù)設(shè)計[1]。高速公路防雷設(shè)計參考標準：IEC61024《建筑物防雷》，IEC61312《雷電電磁脈沖的防護》，GB50057（1994）《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》（2000年局部修改版本），GB50174（1993）《電子計算機機房設(shè)計規(guī)范》，GB/T50311（2000）《建筑與建筑群落綜合布線系統(tǒng)工程設(shè)計規(guī)范》，YD5078（1998）《通信工程電源系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》，QX3（2000）《氣象信息系統(tǒng)雷擊電磁脈沖防護規(guī)范》。

2.2 設(shè)計內(nèi)容

本項目按照雙向四車道高速公路標準設(shè)計了與需求相符的監(jiān)控系統(tǒng)規(guī)模，監(jiān)控分中心1處，隧道12處，門架式可變情報板3套，外場高清攝像機38套，Ⅰ類交通調(diào)查設(shè)備2套，Ⅱ類交通調(diào)查設(shè)備10套，懸臂式可變情報板18套，氣象檢測器2套，嵌入式情報板6套，紅藍爆閃燈58套，IP廣播系統(tǒng)3套，固定測速系統(tǒng)6處。具體內(nèi)容：①大樹隧道。起點樁號、終點樁號、隧道長度（m）、監(jiān)控等級（2020年）、監(jiān)控等級（2034年）分別為ZK31+430—ZK32+096—666.00—B—A;K31+425.68—K32+091.14—665.46—B—A。②苦竹壩隧道。起點樁號、終點樁號、隧道長度（m）、監(jiān)控等級（2020年）、監(jiān)控等級（2034年）分別為ZK32+360—ZK33+310.1—950.10—B—A;K32+380—K33+310—930.00—B—A。③王家隧道起點樁號、終點樁號、隧道長度（m）、監(jiān)控等級（2020年）、監(jiān)控等級（2034年）分別為ZK34+056.70—ZK35+130—1073.30—B—A;K34+055—K35+100—1045.00—B—A。

④龍泉隧道。ZK34+056.70—ZK35+130—1073.30—A—A;K38+576-K39+580-1274.00—A—A。⑤白巖隧道ZK55+246—ZK57+295.27—2049.27—A—A+;

K55+246.30—K39+850—2043.70—A—A+。⑥龍隧道井，ZK62+025—ZK64+750—2725.00—A—A+;

K62+033.46—K64+738—2704.54—A—A+。⑦大坪道，ZK64+793—ZK65+193—400.00—B—B;K64+

776—K65+225—449.00—B—B。⑧廣成山，ZK65+

475—ZK66+965—1490.00—A—A+;K65+483—K66+946—1463.00—A—A+。⑨油沙隧道ZK67+

290—ZK68+233—943.00—B—A;K67+276.77—K68+204—927.23—B—A。⑩小嶺，ZK70+725—ZK73+090—2178.943—A—A+;K70+700—K73+115—2212.594—A—A+。東橋隧道，ZK73+

310—ZK75+261—1951.00—A—A+;K73+345—K75+240—1895.00—A—A+。羊河溝隧道，ZK75+

465—ZK75+865—400.00—B—B;K75+469

—K75+875—406.00—B—B。

3 高速公路機電系統(tǒng)防雷技術(shù)措施

3.1 高速公路機電系統(tǒng)應(yīng)用防雷技術(shù)的作用

（1）有助于降低故障發(fā)生率。在雷雨天氣高速公路機電系統(tǒng)遭受雷擊的概率較大，因此會提高高速公路機電系統(tǒng)設(shè)備故障率，影響高速公路整體功能效值。與此同時，在設(shè)備受到雷電破壞后還需要花費大量的時間與成本進行故障檢修，這無疑會給高速公路正常運行以及經(jīng)濟效益帶來嚴重影響。而防雷保護技術(shù)的切實應(yīng)用，能夠?qū)Ω咚俟窓C電系統(tǒng)進行全面保護，讓相關(guān)設(shè)備不受到雷電影響，進而降低設(shè)備故障發(fā)生率。

（二）有助于促進防雷技術(shù)發(fā)展。防雷保護技術(shù)是保障高速公路機電系統(tǒng)安全的重要手段，但隨著發(fā)設(shè)備規(guī)模與內(nèi)部設(shè)備技術(shù)快速發(fā)展，原有防雷保護技術(shù)已經(jīng)無法滿足新時期高速公路機電系統(tǒng)需求，為此防雷保護技術(shù)在不斷實踐中可以根據(jù)不同時期高速公路機電系統(tǒng)需求進行優(yōu)化與完善，有利于促進防雷技術(shù)發(fā)展，從而為高速公路機電系統(tǒng)提供更好地、更高效的保護。

3.2 針對電源系統(tǒng)采取的防雷技術(shù)

感應(yīng)雷擊及雷擊電磁脈沖是高速公路機電系統(tǒng)防雷技術(shù)應(yīng)用中側(cè)重的一大重點，因為其會給機電設(shè)備帶來永久性損壞，直接導(dǎo)致相關(guān)設(shè)備報廢。基于此為有效降低感應(yīng)雷擊及雷擊電磁脈沖的危害，應(yīng)基于其侵入的主要通道做好引導(dǎo)入地工作，以此實現(xiàn)高速公路機電系統(tǒng)保護。具體內(nèi)容為：位置共設(shè)置4處，分別為總配電盤（一級保護）、樓層分盤（二級保護）、UPS電源前（三級保護）、UPS電源后（四級保護）;設(shè)計的電源系統(tǒng)防雷技術(shù)分別為：三相電涌保護器（SPD1）、三相電涌保護器（SPD2）、三相電涌保護器（SPD3）、三相電涌保護器（SPD4）;技術(shù)應(yīng)用標準分別為：雷電通流量≤60 kA（波形8/20 μs）+標稱導(dǎo)通電壓≤4 UC（UC為最大工作電壓）+響應(yīng)時間≤100 ns、雷電通流量In≤40 kA（波形8/20 μs）、標稱導(dǎo)通電壓≤3 UC、響應(yīng)時間≤50 ns，雷電通流量≤20 kA（波形8/20 μs）、標稱導(dǎo)通電壓≤2.5 UC、響應(yīng)時間≤50 ns、雷電通流量≥10 kA（波形8/20 μs）、標稱導(dǎo)通電壓≤2.2 UC、響應(yīng)時間≤50 ns。

在此環(huán)節(jié)，應(yīng)根據(jù)不同雷區(qū)選擇適當?shù)牡燃壏雷o，詳見表1。與此同時還應(yīng)合理設(shè)置SPD導(dǎo)線，SPD導(dǎo)線必須短且直;長度應(yīng)控制在0.5 m，大于0.5 m時應(yīng)加粗線徑;線距：SPD1與SPD2線距應(yīng)<10 m，SPD2與SPD3線距應(yīng)<5 m，SPD3與SPD4線距應(yīng)<5 m。

3.3 收費亭、廣場攝像頭、公路沿線云臺攝像頭、電子顯示屏線路防電技術(shù)

收費亭的供電線路上應(yīng)各安裝單相電涌保護器SPD，因為收費亭內(nèi)設(shè)置了收費計算機、票據(jù)打印機、自動欄桿、語音系統(tǒng)等設(shè)備，所有設(shè)置均依靠電源線路提供電源，從而保持其相應(yīng)功能，因此為保證收費亭有序運轉(zhuǎn)，應(yīng)針對收費亭的電源線路進行有效防雷保護[4]。廣場攝像頭與公路沿線云臺攝像頭則是高速公路上對外來行駛車輛以及相關(guān)人員進行有效監(jiān)控的關(guān)鍵設(shè)備，是保證高速公路安全的有力手段，因此為避免其受雷電侵入影響其實際價值功能，應(yīng)做好其低壓電流供電線路安全。電子顯示屏則是進行相關(guān)信息呈現(xiàn)的主要載體，是高速公路的主要構(gòu)成物之一，對其線路進行保護能夠保障高速公路的整體功能[5]。上述設(shè)備所采用的線路防電技術(shù)具體為：收費亭采用單相電涌保護器，技術(shù)應(yīng)用標準設(shè)計為雷電通流量≤20 kA（波形8/20 μs），標稱導(dǎo)通電壓≤2.5 UC，響應(yīng)時間≤50 ns。廣場攝像頭采用低壓電涌保護器，技術(shù)應(yīng)用標準設(shè)計為雷電通流量≤5 kA（波形8/20 μs）+標稱導(dǎo)通電壓≤1.5 UC，響應(yīng)時間≤50 ns。電子顯示屏采用三相電涌保護器，技術(shù)應(yīng)用標準設(shè)計為雷電通流量≤40 kA（波形10/350），標稱導(dǎo)通電壓≤3 UC，響應(yīng)時間≤50 ns。

4 結(jié)束語

高速公路有序運轉(zhuǎn)需要投入大量的資源與成本，因此確保高速公路質(zhì)量以及使用成效尤為關(guān)鍵?；诖?，為確保高速公路應(yīng)用價值，應(yīng)做好雷電問題把控，應(yīng)用防雷技術(shù)保障高速公路整體功能成效。

參考文獻

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