探析公路机电设备防雷措施

探析公路机电设备防雷措施

史根超

史根超

（江苏纬信工程咨询有限公司，江苏南京214000）

摘要：雷电是一种出现频率较高的放电现象，对于建筑和机电设备均会产生巨大危害。雷击事故轻则导致设备损坏，重则造成人员伤亡，破坏力不容忽视。对于公路来讲，机电设备发挥着十分关键的作用，数量十分庞大，但是，由于其很容易因为遭受雷击而出现损坏，对其的保护也就显得格外重要，而防雷就是保护机电设备安全与系统正常运行的首要工作。本文着重探讨了公路机电设备防雷措施。

关键词：公路；机电设备；防雷措施

前言

当前，随着公路机电系统趋于完善，其中应用的新设备种类也越来越丰富。电子设备在机电系统中已经推广开来，应用的相当普遍，但是，此类设备有一个固有的缺陷，就是绝缘性太差，对于雷击的抵御能力弱，很容易被雷电损坏。本文以山区公路为例，对其机电设备防雷中的问题与对策进行了分析，并提出了适用范围广的防雷新策略。

1公路机电设备防雷措施分析

传统的山区公路设计过程中，对于设备防雷并没有真正重视起来，由于措施不完善，设备被雷击损坏的事故层出不穷，由此造成了巨大的经济损失，在部分特别严重的事故中，甚至出现过机电系统整体崩溃的情况，对公路安全形成了巨大威胁。

1.1问题

经济发展在一定程度上推动了公路设计水平的提高，机电系统也有了新发展。然而，在传统设计模式下，山区公路往往对机电设备防雷比较疏忽，没有采取真正有效的避雷措施，设备的使用安全和系统的运行稳定无法得到可靠保障，雷击事故多发。经过分析和研究，本文认为，山区公路设备防雷中的主要问题在于：

（1）接地方面。对于机电设备来讲，保护的要点是确保合理接地。接地效果在很大程度上是由电阻率决定的，而电阻率与土壤有关。山区公路土壤往往存在很高的电阻率，与接地电阻的实际要求不相符，因此，对其的改良是关键，但这一点恰恰是传统公路设计中普遍忽视的问题。由于传统模式下没有实行有效的土壤改良办法，接地系统的功能很难真正发挥出来。

（2）施工方面。接地系统相对比较特殊，因此，施工过程中如果将其视作一般工程，施工方法不作调整，就会导致施工难度过大、成本过高。在这样的情况下，施工过程中极易出现违规操作的情况。并且，很多工程管理工作也没有做好，疏于管理间接导致雷害事故频发。

所以，在山区公路设备防雷方面，应适当提高保护要求，在具体实施中，应尊重其土壤电阻率过高的事实，注意结合当地实际情况和具体要求，对电阻进行合理的控制，使其尽量符合设计标准，防止造成浪费。

1.2对策

为了解决上述问题，具体项目中可以采取下述方法，达到控制电阻的目的。

1.2.1深埋法。上文中提到的土壤电阻率过高的情况，实际上很不适宜直接进行接地，并且，常规作业不仅施工难度大，施工花费也比较高，经济效益相对较低。所以，为了节省开支，同时保证质量，可以采用深埋法进行改进。所谓深埋法，通俗来讲指的就是将接地体埋入地下比较深的地方。经过工程实践证明，此种方法是效果比较好的一种。深埋法的优势在于电阻率一般不会因为土壤冻结等原因出现变化，稳定性较高，且安全、可靠。

1.2.2深井法。部分路段的土壤条件比较特殊，深埋法并不适用。在这种情况下，可以采取深井法。深井法流程简单，实施起来比较容易，一般包括三个步骤：第一步，利用钻机将孔洞钻好；第二步，将钢管放至井内；第三步，将电阻率符合具体要求的泥浆灌到井里与钢管里，确保灌满。

1.2.3换土法。顾名思义，换土法指的就是使用电阻率符合具体要求的土壤代替不良土壤，一般来讲，黑土、粘土均符合上述要求。换土法使用过程中，应注意确保以接地体为圆心，半径0.5m的区域均要进行土壤移换。在条件允许的情况下，也可以适当扩大替换区域范围，但土壤更换要注意考虑经济因素和地质环境，确保合理性。另外，为了保证土壤特性，对于更换的土壤，应实行随取随买的办法。

1.2.4引水法。上述几种方法可以应对一般情况，但是，也不排除部分特殊情况并不适用。对于一些特殊情况，可以采取引水法。引水法的具体做法就是将污水引至接地体埋设区域，以达到降低其电阻率的目的。对于使用的污水，应保证其没有腐蚀性，防止危害接地体。

1.2.5人工法。此种方法指的是人为的将一些稳定性佳、电阻率低、吸水性强、低腐蚀性的材料放置在接地体旁边。人工法控制电阻的过程中，使用效果比较好的有氯化钠（NaCl）、硫酸镁（MgSO4）等盐类。此种处理方式能够显著降低电阻率，但是也存在局限性：不持久。因此，这种方法并不经常使用。

1.2.6降阻剂法。该项办法需要将降阻剂浇注在接地体上，因此，使用的降阻剂本身电阻必须足够低。

1.2.7非金属法。此种方法与上述方法存在显著区别。上面介绍的几种方法发挥作用会受到地质环境、水利条件的限制，且施工难度较高，降阻剂法还会随着时间变化而失效。在这种背景下，可以考虑选用非金属法。以山西省某变电站为例，由于其所处地势比较高，且下方土质以砂石为主，因此，其电阻率非常高，在20Ω以上，无法实施深井开凿。依照一般设计对其进行推算，其达不到接地要求标准。在综合考虑经济因素以及实际技术之后，该变电站建设中共使用了一百块接地模块，整体分布呈网格状，敷设采用垂直式。后经专业测量，其电阻为0.46Ω，与设计要求的小于等于0.5Ω相符。

上述几种方法都有工程实例可以证明切实有效，但是，具体实施中应根据项目实况，遵循因地制宜的原则灵活采用。

2公路机电设备防雷整体思路

对于山区公路来讲，其设备点通常比较突出，且线路经过区域地形往往比较复杂，存在巨大的安全威胁。本该引起重视的情况，却往往处于被忽视的局面。从整体上来讲，机电设备防雷应注意下述几个方面。

2.1拦截

收费站等处的拦截应遵循有关规定要求，进行合理的设计，其中，接闪器应确保分布均匀。引下线与接闪器能够对雷电起到拦截作用，同时，还能够实现均匀分流，降低了雷电的破坏力。对于外场设备也要注意采取必要的防护措施。

2.2接地

当前，比较常见的一项问题是办公区等位置的接地系统和机电系统无法实现顺利衔接，这主要是因为这些区域的负责单位是项目施工单位。对于这种情况，应结合实际条件，在能够实现的范围内，机电系统与建筑之间最好实行联合接地。但是，要注意确保自然接地体符合下述要求：（1）接地电阻符合具体要求。（2）在基础方面，应确保外表面没有绝缘防水层、钢筋形成电气通路，且闭合环与地面间距大于等于0.7m，这个时候无需再设接地体。

2.3光电隔离

科技一直都是推动设备更新的重要动力，随着生产力水平的提升，光纤设备也从最初的高价设备变成了比较经济的设备，所以，考虑到光纤设备的优势，在合理的范围内，可以尽量使用此类设备。以收费广场区域为例，其中的机房、收费亭等均可以适当引入光纤设备，以提高收费数据和图像的传输效率，同时，这样做还能够有效避免过电波导致的危害。

2.4均压、分流

在这方面，可以将机房设备与电缆外皮等合理接到保护装置上，以达到防雷效果。电子设备之所以会在雷击事故中发生损坏，主要是由雷电感应过电压导致的。为了避免此类事故发生，在防雷措施中应注意将过电压波的破坏性降至最低。具体实施方面，应注意在设备输入端与电缆的连接位置合理装设避雷设备，比如避雷器等。

3结语

公路机电设备防雷是一项十分复杂的系统工作，也正是因为如此，在防雷措施方面，更要注意接地方式的合理选择。电阻率是影响机电系统安全的重要因素，因此，对于土壤条件特殊、电阻率与现实要求不符的情况，应注意采取措施降低电阻率。

参考文献：

[1]高原．高速公路机电设备故障的预防及控制[J]．交通世界，2015（05）

[2]朱彦姣．高速公路机电设备的维护与管理相关探讨[J]．科技创新与应用，2015（23）

[3]赵淑娟．高速公路机电设备防雷施工的几点思考[J]．中国交通信息化，2014（11）

[4]朱云波．高速公路机电设备防雷技术探讨[J]．城市建筑，2014（06）