文/張麗、嚴舟

1 前言

經(jīng)濟的快速發(fā)展以及科學技術(shù)的不斷進步使得高速公路的運行變得越來越高效，尤其是更多機電設(shè)備的有效應(yīng)用，例如機電信息系統(tǒng)和強電設(shè)備等配置，極大保障了公路運行的科學與高效。然而因電子設(shè)備絕緣性較差且過電壓耐力較低，因此也就極易受到雷電等破壞；加之，高速公路往往處在廣闊的地域內(nèi)，受到雷電等自然災害影響的可能性也就比較大。以往的高速公路設(shè)計過程中很少會涉及機電設(shè)備的防雷接地，而這也是機電系統(tǒng)防雷處理不當以及時有不良情況出現(xiàn)的一個主要原因。鑒于保障整個公路機電系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，對防雷技術(shù)應(yīng)用要點進行研究，總結(jié)出科學有效的技術(shù)控制策略意義重大。

2 雷電危害分析

在夏季雨水較多的時候經(jīng)常出現(xiàn)雷電，由于大氣中的熱空氣與冷空氣出現(xiàn)摩擦情況，繼而產(chǎn)生攜帶電荷的水滴，當水滴中的正負電荷達到相關(guān)參數(shù)時，即會在云團之間形成較大的電場，且還會伴隨著云團向大地放電的現(xiàn)象。在這樣條件下，高速公路上的電子設(shè)備也就成了最大“受害者”。以下是雷電對機電設(shè)備造成損害的兩種類型：直擊雷，這種情況下的電流最大，巨大的電位差極易造成地面人員的傷亡和電子設(shè)備等破壞；感應(yīng)雷，通過電流的侵入，直接影響通信線路，嚴重時還會出現(xiàn)火災等問題[1]。

3 高速公路機電設(shè)備接地技術(shù)

3.1 防雷接地

一般情況下，雷電襲擊會給高速公路機電系統(tǒng)的運行造成很大影響，相應(yīng)的其內(nèi)部的機電設(shè)備很大程度上會受到電擊的破壞。而要想在雷擊建筑物過程中不會對內(nèi)部的機電設(shè)備造成不良影響，就應(yīng)對內(nèi)部的機電設(shè)備等相關(guān)系統(tǒng)進行接地方面的處理，以最大程度保障設(shè)備運行的穩(wěn)定和高效。鑒于以上分析和現(xiàn)實情況，在防雷接地處理的過程中，需要考慮機電設(shè)備控制機房的弱電系統(tǒng)的綜合防雷布置方式，從而提升整體系統(tǒng)的安全運行穩(wěn)定性。

3.2 交流電源防雷接地

變壓器對于機電設(shè)備的電能獲得而言有著極為重要的作用，一般情況下主要是室外和上一級電網(wǎng)中連接。一旦出現(xiàn)雷擊問題時，需要考慮交流電防雷接地的要求，通過改變雷擊感應(yīng)電流的現(xiàn)狀，改變雷電造成的影響。鑒于此，相關(guān)人員應(yīng)對變壓器實施有效的接地處理，一般通過變壓器中性點直接接地進行。由此，處在穩(wěn)定正常工作環(huán)境時即能夠為機電設(shè)備提供相應(yīng)的電壓和電能，而一旦受到雷擊等突發(fā)情況又能隨時開啟跳閘保護。對于那些未裝隔離變壓器而直接采用就近供電電源的機電系統(tǒng)，要想有效規(guī)避雷電的侵襲，就應(yīng)對弱電設(shè)備電源系統(tǒng)等相關(guān)的部分施加電涌保護，從而為相關(guān)設(shè)備穩(wěn)定高效地運行提供切實保障[2]。

3.3 機電設(shè)備保護接地

由于機電設(shè)備在運行過程中是一個帶電體的狀態(tài)，且還需要人實施操作，盡管其有絕緣方面的一些處理，但是設(shè)備運輸以及管理中任何不當情況的出現(xiàn)都會對這方面的性能造成不良影響，且極易造成人員傷亡，因此這方面的觸電防護等務(wù)必要引起高度的重視。另外，要想有效規(guī)避以上可能出現(xiàn)的觸電等危險問題，在保護接地處理時需要對不帶電的金屬位置進行處理，這樣就能有效防范可能存在的觸電等不良情況。此外，設(shè)備絕緣方面的處理務(wù)必要高度重視，切忌漏電等不良情況的出現(xiàn)，這樣整個的設(shè)備操作以及整體運行才會更為穩(wěn)定高效。

3.4 直流工作接地

電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展以及計算機技術(shù)應(yīng)用的持續(xù)推廣，極大便利了高速公路控制系統(tǒng)等綜合化運行。如今來看，高速公路機電系統(tǒng)中越來越多的電子信息技術(shù)應(yīng)用于其中，而這也是時代發(fā)展的必然趨勢。但是這樣的形勢條件下也帶來了一些問題和我們應(yīng)關(guān)注的情況，由于弱電系統(tǒng)工作電壓都是直流類型的電源，所以在該方面控制上需要做好全面控制工作。需要注意的是，一旦供電電源出現(xiàn)波動比較大的情況時，就會對弱電設(shè)備等造成嚴重干擾，甚至還會出現(xiàn)設(shè)備燒壞等更為嚴重的情況[3]。

對于弱電系統(tǒng)而言，通過對其的接地處理，能夠切實保障所有微電子設(shè)備處在同一低壓直流的系統(tǒng)運行之下，對于穩(wěn)定電路電位以及規(guī)避外來不良影響等都有著顯著功效。與此同時，弱電設(shè)備處在統(tǒng)一接地系統(tǒng)的維護之下，信號傳輸?shù)冗^程中的準確性也都能得到切實的保障，而一些常見的電磁干擾或是系統(tǒng)數(shù)據(jù)信號等也都能得到顯著規(guī)避和改善。另外，要想切實保障現(xiàn)代高速機電弱電設(shè)備穩(wěn)定高效運行，就應(yīng)落實好聯(lián)合接地系統(tǒng)的構(gòu)建和穩(wěn)定運行。對于高速收費站而言，數(shù)據(jù)信號的統(tǒng)一無疑是極為重要的一個方面，基于此，收費車道以及監(jiān)控機房等所有機電設(shè)備接地系統(tǒng)就能處在一個聯(lián)合運行的條件之下。而要想最大程度保障具體接地的穩(wěn)定和高效，還應(yīng)對機電設(shè)備進行不少于兩處的金屬接地，通常應(yīng)達到4～40mm 扁鋼帶的有效程度，以此有效規(guī)避雷擊等帶來的不良影響。通常情況下，當接地防雷系統(tǒng)構(gòu)建完成后，需要按照測定要求進行相關(guān)試壓，測試電阻是否達到標準需求，若達不到需求時，就應(yīng)通過人工接地等方面的處理，構(gòu)建較為完善的可靠性較高的聯(lián)合接地網(wǎng)絡(luò)。

4 高速公路機電設(shè)備防雷技術(shù)措施

在防雷技術(shù)應(yīng)用的過程中，為了提高整體技術(shù)的應(yīng)用水平，需要從以下幾個方面入手做好防雷技術(shù)的控制工作：

4.1 直擊雷防護

針對高速公路收費車道與監(jiān)控機房的數(shù)據(jù)反饋系統(tǒng)，由于相關(guān)硬件設(shè)施處于露天狀態(tài)下，很容易受到雷電直擊的影響出現(xiàn)故障問題，因此在直擊雷防護上需要合理選擇避雷線與避雷針進行接閃處理。具體布置上，可將建筑結(jié)構(gòu)的樓板鋼筋作為避雷針引導線，將直接雷電引入大地內(nèi)，由此就能切實保障機電設(shè)備等對直擊雷等的有效防控和高效處理。值得注意的是，在雷擊防護的階段中為了提高整體機電設(shè)備系統(tǒng)的運行效率，還需要結(jié)合各種新技術(shù)進行防雷保護，使其滿足實際要求。

4.2 感應(yīng)雷及雷電波侵入防護

感應(yīng)雷是防雷系統(tǒng)中極為重要且操作比較繁瑣的一種，所以在感應(yīng)雷以及雷電表波侵入防護時，可以采用電源線纜以及通信線路等方面把線路接入機電設(shè)備房中，通過電線路規(guī)避減少感應(yīng)雷帶來的影響。

4.2.1 電源部分防護

在電源防護的過程中，弱電設(shè)備運行需要用到的電源一般是通過電源逆變系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為直流電源的方式。一般情況下，要想有效規(guī)避感應(yīng)雷等對電子設(shè)備等造成的沖擊，就需要在逆變器位置前端安裝隔離變壓器，并且按照實際情況對電源落地位置進行控制。另外，針對電源部分的防護要考慮電子元件耐壓水平，將其控制在額定電壓的2 倍以內(nèi)。若產(chǎn)生雷擊瞬時電壓，電涌保護器就能起到一定的降壓和限值，以達到對電子設(shè)備的安全防護[4]。

4.2.2 設(shè)備接地

對機電設(shè)備系統(tǒng)而言，在開展設(shè)備接地工程時可以采取相應(yīng)的接地處理方式，以提升設(shè)備的安全性、穩(wěn)定性。例如，通過設(shè)置聯(lián)合接地系統(tǒng)方式提高設(shè)備抗干擾性能，從而為其各個方面穩(wěn)定高效的運行提供切實保障。

5 高速公路機電設(shè)備防雷系統(tǒng)施工要點

5.1 機電設(shè)備布置

在高速公路機電設(shè)備防雷系統(tǒng)中，機電設(shè)備布置是非常關(guān)鍵的一項內(nèi)容，合理布置機電設(shè)備對提升綜合防雷系統(tǒng)的作用具有積極影響。由于雷電電流主要通過梁中的主鋼筋進行接地方面的處理，這樣的情況下雷電電流也就主要集中在外墻中。因此，為了提升公路機電設(shè)備的信號，就應(yīng)落實好機電設(shè)備的安裝，且其與外墻以及立柱的距離需要按照需求進行設(shè)計。

5.2 避雷器的選擇

在高速公路機電設(shè)備防雷系統(tǒng)中，避雷器是重要設(shè)備之一，在避雷器選擇時需要按照既定的需求選擇。另外，還應(yīng)加強設(shè)備防干擾等方面的精細處理，從而為機電設(shè)備以及其他弱電線路的高效運行提供切實的保障。值得注意的是，在避雷器選擇的過程中，還可以根據(jù)公路機電設(shè)備的類型、綜合性選擇避雷器的形式，使其達到防雷要求。

5.3 接地系統(tǒng)設(shè)計

在機電設(shè)備防雷階段中，接地系統(tǒng)設(shè)計非常關(guān)鍵。因此，在進行接地系統(tǒng)處理時，相關(guān)人員需要考慮接地聯(lián)合網(wǎng)的應(yīng)用能力，做好設(shè)備腐蝕、老化導致電阻升高原因分析；在進行具體操作的過程中，務(wù)必要落實好各個方面的處理，尤其是接地焊接部位的防腐方面，以此為相關(guān)接地的高效運行提供切實保障。

6 結(jié)語

高速公路機房是高速公路運行等各方面功能呈現(xiàn)極為重要的基礎(chǔ)，但由于其受到雷擊等外來不良影響的可能性比較高，因此對于其中涉及的防雷接地系統(tǒng)的設(shè)計和處理我們務(wù)必要高度重視，為高速公路穩(wěn)定高效的運行提供切實保障。