陳琦龍

摘? 要：在高速公路中應(yīng)用很多電子設(shè)備，并且，高速公路系統(tǒng)通常都是在野外或者比較空曠區(qū)域，比如收費(fèi)站、服務(wù)區(qū)及道路設(shè)施、設(shè)備都是孤立的建筑，很容易受到雷擊。會(huì)導(dǎo)致高速公路設(shè)備設(shè)施有嚴(yán)重?fù)p失，并且會(huì)對(duì)高速公路系統(tǒng)的運(yùn)行及人員、財(cái)物等安全有嚴(yán)重的影響。所以，要確保高速公路安全運(yùn)行，過(guò)往車輛通行安全，一定要對(duì)機(jī)電設(shè)備防雷技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行高度重視，做好防雷處理，提高高速公路安全平穩(wěn)運(yùn)行能力。

關(guān)鍵詞：高速公路;機(jī)電設(shè)備;防雷技術(shù)

Abstract： A lot of electronic equipment is used in the expressway， and the expressway system is usually in the field or relatively open area， such as toll stations， service areas， road facilities and equipment are isolated buildings， which are easy to be struck by lightning. It will lead to serious loss of highway equipment and facilities， and will have a serious impact on the operation of the highway system， personnel， property and other safety. Therefore， in order to ensure the safe operation of expressway and the safety of passing vehicles， we must attach great importance to the application of lightning protection technology of mechanical and electrical equipment， do a good job in lightning protection treatment， and improve the safe and stable operation ability of expressway.

雷電是自然現(xiàn)象，是因?yàn)榇髿庵欣錈峥諝獾哪ゲ炼霈F(xiàn)正負(fù)兩種電荷云團(tuán)，云團(tuán)間、云團(tuán)和大地間產(chǎn)生放電現(xiàn)象，這是高電壓、高電流，很容易對(duì)地面的電子設(shè)備產(chǎn)生破壞，高速公路機(jī)電系統(tǒng)包括通訊、收費(fèi)、監(jiān)控、隧道通風(fēng)、照明等系統(tǒng)，雷擊會(huì)對(duì)其造成嚴(yán)重的傷害。所以必須重視和研究防雷技術(shù)。

1 雷電對(duì)于高速公路機(jī)電設(shè)備產(chǎn)生的危害和影響分析

如今，高速公路中應(yīng)用了很多機(jī)電設(shè)備，比如進(jìn)行外場(chǎng)的視頻監(jiān)控，應(yīng)用車輛檢測(cè)的系統(tǒng)，進(jìn)行信息發(fā)布的系統(tǒng)，通行隧道內(nèi)的火災(zāi)智能報(bào)警及照明系統(tǒng)，高速公路數(shù)據(jù)通信及收費(fèi)裝置等[1]。如果高速公路系統(tǒng)中的機(jī)電設(shè)備遭遇到雷電等，會(huì)導(dǎo)致機(jī)電設(shè)備受損，影響到設(shè)備及人員、財(cái)產(chǎn)等安全，比如，會(huì)有大面積圖像不能傳送到監(jiān)控室、出現(xiàn)隧道照明癱瘓、通信系統(tǒng)中的信息和通訊中斷、收費(fèi)車道設(shè)備受損癱瘓等，嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致火災(zāi)或爆炸，進(jìn)而會(huì)產(chǎn)生非常嚴(yán)重的不良后果。

2 高速公路機(jī)電設(shè)備防雷技術(shù)及應(yīng)對(duì)方法

2.1 視頻監(jiān)控系統(tǒng)的防雷技術(shù)及對(duì)策

對(duì)于高速公路的視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用防雷技術(shù)主要是安裝防雷器對(duì)外界突然出現(xiàn)的尖峰雷電干擾在極短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行導(dǎo)通分流，進(jìn)而防止浪涌對(duì)相應(yīng)設(shè)備產(chǎn)生損害。通常情況下，高速公路會(huì)結(jié)合道路的具體情況對(duì)各種不同監(jiān)控設(shè)備設(shè)置實(shí)施相應(yīng)的防雷處理，對(duì)每臺(tái)監(jiān)控設(shè)備的信號(hào)線、電源線安裝相應(yīng)的防雷器，防雷器要安裝在監(jiān)控設(shè)備外殼上，也可以直接接地。在監(jiān)控系統(tǒng)當(dāng)中，根據(jù)道路監(jiān)控及收費(fèi)站監(jiān)控系統(tǒng)的前段、傳輸、終端三部分組成情況，設(shè)計(jì)應(yīng)用基本相同的防雷技術(shù)，道路交通監(jiān)控系統(tǒng)是要對(duì)前端和傳輸兩個(gè)部分進(jìn)行防雷保護(hù)，應(yīng)用接地防雷技術(shù)：在前端的攝像機(jī)和云臺(tái)立桿頂部分別安裝避雷針，設(shè)計(jì)的避雷針長(zhǎng)度大約是2m，其頂端設(shè)計(jì)成尖形，引線應(yīng)用的是25mm2接地銅線，進(jìn)行和接地系統(tǒng)連接。各個(gè)監(jiān)控點(diǎn)進(jìn)行獨(dú)立地網(wǎng)設(shè)計(jì)，對(duì)于土壤電阻率較大的地區(qū)，設(shè)計(jì)應(yīng)用接地模塊及接地體聯(lián)合應(yīng)用，進(jìn)而確保接地電阻要不大于4Ω。設(shè)備防雷技術(shù)的應(yīng)用是根據(jù)攝像機(jī)輸出相應(yīng)的視頻信號(hào)，在傳入傳輸設(shè)備中安裝相應(yīng)的視頻防雷器，利用視頻防雷器進(jìn)行視頻信號(hào)輸入進(jìn)入傳輸設(shè)備，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)防雷效果;攝像機(jī)電源及控制信號(hào)所應(yīng)用的防雷技術(shù)同樣是進(jìn)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(hào)線的輸入端安裝信號(hào)防雷器，然后把相應(yīng)信號(hào)輸入進(jìn)入到上端的攝像機(jī)中。這樣的設(shè)計(jì)和安裝能夠?qū)讚綦娏鬟M(jìn)行阻止，避免其進(jìn)入到攝像機(jī)的視頻線、電源線及控制線當(dāng)中，防止對(duì)整個(gè)攝像機(jī)的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生影響和破壞。

2.2 公路收費(fèi)車道的防雷技術(shù)和方法

高速公路收費(fèi)車道設(shè)備的防雷通常應(yīng)用的是接地防雷技術(shù)，以達(dá)到雷電電流的分流，保證高速公路整體通行安全。收費(fèi)車道通常有入口發(fā)卡、出口收費(fèi)、ETC等不同車道。對(duì)于收費(fèi)車道進(jìn)行的防雷技術(shù)應(yīng)用的接地處理方式：收費(fèi)車道設(shè)備的防雷處理應(yīng)用的是綜合接地方式，進(jìn)行的技術(shù)設(shè)計(jì)是每個(gè)車道都設(shè)置接地排，并把這些每接地排接入到綜合接地網(wǎng)當(dāng)中，實(shí)施綜合接地，要求接地電阻值一定不大于1Ω，每個(gè)車道的電源地端要接入到接地排中，收費(fèi)島的設(shè)備金屬外殼也一定要接入到接地排，比如發(fā)卡機(jī)、欄桿機(jī)、霧燈、廣場(chǎng)機(jī)柜、工控機(jī)、雨棚信號(hào)燈等各設(shè)備。而對(duì)于機(jī)電設(shè)備實(shí)施的防雷技術(shù)以防雷器應(yīng)用為主：先進(jìn)行收費(fèi)車道電源的防雷處理，收費(fèi)車道總電源的輸入是UPS室進(jìn)行輸出進(jìn)入到車道，在UPS輸入進(jìn)入車道時(shí)先設(shè)置電源防雷器，接著輸入進(jìn)入總空開，再進(jìn)行分配進(jìn)入到各個(gè)車道空開，然后輸入進(jìn)入相應(yīng)車道，在每個(gè)車道的UPS輸入端也要進(jìn)行安裝電源防雷器。對(duì)于機(jī)電設(shè)備信號(hào)應(yīng)用的防雷技術(shù)在串口或者并口位置安裝信號(hào)防雷器、光電耦合器等，在信號(hào)傳輸線路中安裝串聯(lián)信號(hào)防雷器，也或者安裝防浪涌保護(hù)器等方式進(jìn)行設(shè)備防雷保護(hù)，對(duì)產(chǎn)生的瞬間電壓、電流干擾和分流，防止遭到雷擊。

2.3 電源線路防雷設(shè)計(jì)和方法

高速公路進(jìn)行高壓電線應(yīng)用時(shí)，接入三相電源變壓器的位置應(yīng)用的是避雷器安裝技術(shù)，是在各相接地的位置設(shè)置避雷器。選擇的避雷器材質(zhì)要盡量是氧化鋅的材料。電源變壓器及電纜金屬的外殼、電源低電壓端零線要依據(jù)就近原則進(jìn)行接地。電源變壓器及配電房間的低電壓電纜電路要應(yīng)用地下布線方法，把電纜電線穿入到金屬管當(dāng)中，在地下深埋，防止地面雷擊。配電房進(jìn)入到監(jiān)控機(jī)房的輸電電路也需要進(jìn)行深埋地下，同時(shí)進(jìn)行屏蔽。收費(fèi)站各建筑當(dāng)中的配電箱電路的兩端屏蔽部分需要進(jìn)行就近接地。收費(fèi)站是弱電，電纜兩端安裝的單相電源防雷器是B220/20KA型的，實(shí)施電纜屏蔽，同時(shí)深埋地下。監(jiān)控室配電箱中安裝電源防雷箱其型號(hào)是B380/40K型，利用遠(yuǎn)程主動(dòng)防御報(bào)警設(shè)置，進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。配電室低壓配電屏安裝的是B380/80KA型電源防雷箱，進(jìn)行電源線中的高強(qiáng)度浪涌電流吸收，防止雷擊機(jī)電設(shè)備受損。

2.4 機(jī)房及配電房的防雷方法

高速公路中的機(jī)房安裝有各種機(jī)電設(shè)備，配電房中有機(jī)電設(shè)施，因此，要嚴(yán)格根據(jù)建筑物防雷等級(jí)進(jìn)行相應(yīng)防雷設(shè)計(jì)，所進(jìn)行的防雷技術(shù)設(shè)計(jì)外部?jī)?nèi)部相結(jié)合，分別進(jìn)行有針對(duì)性的設(shè)計(jì)[3]。建筑物內(nèi)，安裝電涌保護(hù)器，進(jìn)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(dāng)中，進(jìn)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(shè)備、外殼、管道、電纜外皮等處要進(jìn)行等電位連接，達(dá)到電位均衡，防止建筑物當(dāng)中出現(xiàn)反擊或者是跨步電壓，進(jìn)而使雷電電磁脈沖產(chǎn)生的電子設(shè)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(jìn)行分流引入到地下，進(jìn)而保護(hù)設(shè)備、部件免受雷擊及對(duì)設(shè)備的反擊。以法拉第屏蔽籠、屏蔽電纜、屏蔽箱盒等方式，應(yīng)用自然屏蔽體，進(jìn)行繞擊雷、側(cè)擊、球雷襲擊的有效避免，做到進(jìn)行雷電電磁脈沖的有效防御，對(duì)設(shè)備上的電壓能量進(jìn)行有效衰減和阻擋施。

2.5 隧道內(nèi)機(jī)電設(shè)備的防雷設(shè)計(jì)和措施

因?yàn)樗淼纼?nèi)有交叉界面，其內(nèi)部應(yīng)用金屬線纜進(jìn)行連接的機(jī)電設(shè)備都需要進(jìn)行防雷保護(hù)，并對(duì)金屬機(jī)箱（柜）進(jìn)行接地連接。主要的防雷技術(shù)就是以接地方式進(jìn)行防雷。隧道當(dāng)中安裝有CO/VI檢測(cè)器、火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)、車檢器，對(duì)其進(jìn)行雷電預(yù)防，可以對(duì)各電纜電線實(shí)施接地處理。在隧道接地主干線和隧道口的接地網(wǎng)，應(yīng)用50mm2銅纜進(jìn)行連接，并對(duì)接地干線和隧道洞當(dāng)中預(yù)留洞室鋼筋進(jìn)行重復(fù)接地，以這樣的方式進(jìn)行防雷。

2.6 外場(chǎng)設(shè)備的雷電防護(hù)措施

高速公路的外場(chǎng)設(shè)備接線復(fù)雜，應(yīng)用的防雷技術(shù)是進(jìn)行相應(yīng)接地系統(tǒng)的有效設(shè)計(jì)[4]。因?yàn)榭勺兦閳?bào)板、車檢器、氣象檢測(cè)器等外場(chǎng)機(jī)電設(shè)備分布在整個(gè)路段，點(diǎn)多、面廣、線長(zhǎng)，電力線、信號(hào)線會(huì)穿越各種復(fù)雜地質(zhì)層面，所以外場(chǎng)設(shè)備的防雷設(shè)計(jì)中需要有良好的接地系統(tǒng)，一切的防雷設(shè)備都要利用接地系統(tǒng)進(jìn)行雷電電流泄入地下，機(jī)電外場(chǎng)設(shè)備要設(shè)置4Ω的保護(hù)接地極、10Ω的防雷接地極，兩地網(wǎng)間需要距離20m，也可以設(shè)置1Ω的共用接地極。

2.7 通信設(shè)備的防雷處理

高速公路的通信系統(tǒng)應(yīng)用的防雷技術(shù)是接地或者和防雷器結(jié)合。主要是對(duì)相應(yīng)的通信機(jī)房設(shè)備的防雷處理，需要在傳輸設(shè)備機(jī)柜上安裝兩個(gè)接地螺栓，以單點(diǎn)接線的形式進(jìn)行接地，其中一條是工作地線;另一條是進(jìn)行二次保護(hù)電路的地線。交流配電系統(tǒng)在實(shí)際的運(yùn)行中，要設(shè)計(jì)安全、獨(dú)立的交流環(huán)境，并斷開保護(hù)地線，這項(xiàng)操作如果不能很好地進(jìn)行，可以和配線架防雷基地相互配合，這要求進(jìn)行電源防雷器的安裝，防止交流電網(wǎng)當(dāng)中產(chǎn)生干擾信號(hào)。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，隨著科學(xué)信息技術(shù)的發(fā)展，高速公路普遍應(yīng)用信息及機(jī)電技術(shù)，因?yàn)楦咚俟返谋旧淼奶攸c(diǎn)，很容易受到雷電影響。所以，對(duì)于高速公路機(jī)電設(shè)備的防雷技術(shù)，要進(jìn)行高度重視，并合理應(yīng)用，進(jìn)而有效保護(hù)高速公路機(jī)電設(shè)備，更好地提高高速公路機(jī)電設(shè)備運(yùn)行和工作穩(wěn)定性，保證高速公路運(yùn)行、人身、財(cái)產(chǎn)等安全，促進(jìn)高速公路系統(tǒng)穩(wěn)定持續(xù)發(fā)展。

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