高速公路机电设备防雷技术探讨

高速公路机电设备防雷技术探讨

马建

山东华鉴工程检测有限公司 山东省济南市

摘要：在高速公路中应用很多电子设备，并且，高速公路系统通常都是在野外或者比较空旷区域，比如收费站、服务区及道路设施、设备都是孤立的建筑，很容易受到雷击。会导致高速公路设备设施有严重损失，并且会对高速公路系统的运行及人员、财物等安全有严重的影响。所以，要确保高速公路安全运行，过往车辆通行安全，一定要对机电设备防雷技术的应用进行高度重视，做好防雷处理，提高高速公路安全平稳运行能力。

关键词：高速公路；机电设备；防雷技术

引言

雷电是自然现象，是因为大气中冷热空气的磨擦而出现正负两种电荷云团，云团间、云团和大地间产生放电现象，这是高电压、高电流，很容易对地面的电子设备产生破坏，高速公路机电系统包括通讯、收费、监控、隧道通风、照明等系统，雷击会对其造成严重的伤害。所以必须重视和研究防雷技术。

1、高速公路机电设备遭遇

雷击后果随着互联网技术、数字化技术、通信技术的发展，收费系统、供电系统、监控系统、通信系统等已经被应用于高速公路中，为高速公路的运行效率提供了有力保障。然而，在实际的操作过程中，机电设备在高速公路系统中的应用也会出现一些问题，尤其遇到雷电天气，机电设备受损情况较为严重，引起火灾、事故的现象偶有发生。一般情况下，高速公路上的机电设备遇到雷击受损主要来源于感应雷与直击雷。直击雷的电压参数越高，其产生的电流值越强大，因此，机电设备会受到损坏。感应雷是通过雷电带来的电流导入大地产生磁场，而磁场范围内的机电设备就会在雷击的刹那间出现故障。因此，直击雷对机电设备造成的损害更为严重，在实际的防雷处理方面，技术人员往往注重直击雷的防范，而忽略了对感应雷的预防。

2、高速公路机电设备防雷技术措施

2.1防雷接地技术措施

无论是直击雷的防范，还是感应雷的防范，基本防雷工作的开展都必须要将电流或电压第一时间导入大地，这也是进行后续细化工作的重要基础。要想避免雷电危害，必须要构建一个良好的机电设备接地系统，规范相关的操作指标，以达到最为理想的防雷效果。防雷接地方式众多，最具代表性的防雷接地技术主要有以下四种类型:防雷接地、交流工作接地、直流工作接地以及安全保护接地。在实际工作中，具体选择哪种防雷基地技术，还要结合机电设备的实际需求进行妥善选择，如对高速公路收费系统而言，需要连接配电中心、监控中心以及收费站，为了确保地网系统能够呈现出均压等电位状态，可以采用扁钢带为介质进行可靠连接，以避免发生电位反击问题。借助等电位连接的方式，不仅能够提升高速公路机电设备的防雷效果，还能够起到适当放宽接地电阻参数，降低收费系统运行成本的作用。在交流电路中，变压器是不可或缺的重要组成部分，其在高速公路系统中也同样重要。高速公路机电设备中的变压器，大多安装在室内，与外部电网直接连接。一旦变压器遭受到雷电危害，在强大的感应电流作用下，变压器势必会发生不同程度的损坏，给整个机电系统带来巨大威胁。为了有效降低因变压器损坏而给整个机电系统造成的损失，可实施变压器接地工作。在变压器接地操作过程中，其中心点要直接与大地建立联系，以保证变压器在遭受雷电危害时能够直接跳闸，以实现对变压器本身以及高速公路机电设备的保护。高速公路机电设备本身属于带电体，极易受到外界因素干扰而削弱自身绝缘效果，造成绝缘层的损坏。一旦机电设备遭遇到雷电的袭击，极有可能在人、设备以及大地三者之间构成一个电流通路，造成触电等重大的安全事故。为了避免这种危险，应将机电设备的不带电部分实施接地保护，依靠接地装置将泄露电流引入大地中，以避免触电事故的发生。

2.2电源线路的防雷处理

在高速公路电源线路的防雷处理中，将变压器与大地进行接地操作处理，在其外壳上安装避雷器，最好选择氧化锌材料的避雷器。另外，无论是哪个端口安装避雷器，都要选择就近原则。配电房的低电压与变压器连接的防雷处理中，最有效的方法是采用地下敷设线路法，先将电线置入金属管内，然后再埋设于地下，这样避雷最有效。另外，从监控系统到配电系统间的线路要做好屏蔽工作，实施地下敷设处理方法，避雷器的安装都要遵循就近原则，采用接地操作法，可以起到更好的避雷效果。

2.3通信装置的防雷处理

通信系统在高速公路机电设备系统中必不可少，对信息的传输、信号的传递十分重要，通信服务的质量直接影响了高速公路车辆的出行安全。可以说，通信系统拓展的范围较广，通信系统能否具有高效性、稳定性、安全性，取决于防雷接地是否处理得当。在传输设备机柜上，至少要备好两个接地口，1条为工作线，1条为保护电路的地线。在交流配电系统运行过程中，设立独立、安全的交流环境，并切断保护接地，如果无法执行此操作，也可以与接线表的防雷底座配合使用。

2.4隧道内机电设备的防雷设计和措施

因为隧道内有交叉界面，其内部应用金属线缆进行连接的机电设备都需要进行防雷保护，并对金属机箱（柜）进行接地连接。主要的防雷技术就是以接地方式进行防雷。隧道当中安装有CO/VI检测器、火灾报警系统、车检器，对其进行雷电预防，可以对各电缆电线实施接地处理。在隧道接地主干线和隧道口的接地网，应用50mm2铜缆进行连接，并对接地干线和隧道洞当中预留洞室钢筋进行重复接地，以这样的方式进行防雷。

2.5外场设备的雷电防护措施

高速公路的外场设备接线复杂，应用的防雷技术是进行相应接地系统的有效设计。因为可变情报板、车检器、气象检测器等外场机电设备分布在整个路段，点多、面广、线长，电力线、信号线会穿越各种复杂地质层面，所以外场设备的防雷设计中需要有良好的接地系统，一切的防雷设备都要利用接地系统进行雷电电流泄入地下，机电外场设备要设置4Ω的保护接地极、10Ω的防雷接地极，两地网间需要距离20m，也可以设置1Ω的共用接地极。

2.6机房及配电房的防雷方法

高速公路中的机房安装有各种机电设备，配电房中有机电设施，因此，要严格根据建筑物防雷等级进行相应防雷设计，所进行的防雷技术设计外部内部相结合，分别进行有针对性的设计。建筑物内，安装电涌保护器，进行雷电泄流，避免电缆线路受到雷击，破坏电源。电子信息的系统当中，进行均压等电位、泻流分流、屏蔽防雷。同层或相同部位不同金属设备、外壳、管道、电缆外皮等处要进行等电位连接，达到电位均衡，防止建筑物当中出现反击或者是跨步电压，进而使雷电电磁脉冲产生的电子设备干扰和人员伤亡的有效减少。泻流分流是利用引下线、接闪器、接地把雷电进行分流引入到地下，进而保护设备、部件免受雷击及对设备的反击。以法拉第屏蔽笼、屏蔽电缆、屏蔽箱盒等方式，应用自然屏蔽体，进行绕击雷、侧击、球雷袭击的有效避免，做到进行雷电电磁脉冲的有效防御，对设备上的电压能量进行有效衰减和阻挡施。

结束语

综上所述，随着科学信息技术的发展，高速公路普遍应用信息及机电技术，因为高速公路的本身的特点，很容易受到雷电影响。所以，对于高速公路机电设备的防雷技术，要进行高度重视，并合理应用，进而有效保护高速公路机电设备，更好地提高高速公路机电设备运行和工作稳定性，保证高速公路运行、人身、财产等安全，促进高速公路系统稳定持续发展。

参考文献

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