高速公路机电系统防雷措施探讨

高速公路机电系统防雷措施探讨

籍文明

山东高速临沂发展有限公司 山东临沂 276000

摘要：公路机电工程的维护工作相当重要，正确的、恰当的维护工作可以延长设备寿命，保障设备工作精度，减少系统故障，随着高速公路网的逐渐完善和交通需求的不断增长，公路机电工程的建设管理作为交通管理的重要方面，越来越受到人们的重视。本文简要分析了高速公路机电工程现状，并提出了建设管理建议。

关键词：高速公路；机电工程系统；防雷措施

1 雷电对高速公路的危害

众所周知，雷电是人们生活中常见的自然现象。当大气中的冷空气和热空气相遇，会有一些带有正电荷以及负电荷的水珠产生，当这些正负电荷超过了既定的阀值，云端就会有电场出现，大地同样也会出现电场，但是因为云团的电极性与云团不相同，所以就会产生雷电现象。当出现雷电的时候，电压与电流都非常大，故其对机电设备有很严重的破坏力。

目前，我国多数地区高速公路机电系统的组成部分如下：供配电系统、收费、监控、通信系统等。当雷电发生时，这些系统就可能被破坏，造成很多不利的影响。主要影响有3个方面：设备的损坏，人员的伤亡，系统无法运转；损害设备使用寿命；一些数据的丢失以及一些信号被干扰。由于雷电的破坏力极强，产生的电压和电流很大，所以国际电工委员会已经将其作为危害电子系统的重点公害。雷电主要通过以下两种方式入侵：第一种是直击雷。雷电经过地管线或金属管线来损坏相关设备；第二种是感应雷。疏流通道以及闪电通道的雷电电脉和电磁利用电磁场、电容性、电感性或是电阻性等方式接收到地线产生浪涌或金属管线造成设备受损（大多数雷电损失都是通过这种感应发生的）。

2 机电系统防雷接地技术要求

防雷技术的一个重要环节是接地，不管雷击是直击雷还是感应雷，其最终都需要把传递的电流和电压引入大地。因此，有一个良好的接地系统能够最大限度的保证工作人员和机电设备的安全，这对机电系统的稳定运行起到了不可或缺的作用。

接地也有多种类型，根据防护雷击所需要的作用和要求，主要可以将之分成几个类型，主要有防雷接地、交流工作接地、安全保护接地和直流工作接地这四大类。由于目前在大规模集成电路技术方面的突破，对于滤波器分辨率的需要，已经完美的解决，因而现代电子技术无需对共地时信号的互扰问题再次担忧，因此，联合接地也成为了可能，基于此，共地技术得到了迅速的推广和发展。在收费站中，应当将收费车道、监控机房、配电房的地网连为一体，并用扁钢带互相连接，使得地网均压等电位，以防止地电位反击。如此一来，建筑物以及建筑物内的诸多设备的电位差也会被消除，同时建筑物内部的磁场强度也会被削弱不少。

由于采取了等电位连接，这种连接方式不仅仅将建筑物与其内部设备的防雷、避雷能力大大提高，且由于采用这种连接方式，使得建筑物的接地电阻要求放宽不少，这也使得建筑设计后的建筑投资减少不少，施工的难度也被降低，从而节约了投资的成本。

3高速公路机电系统的防雷具体措施

3.1收费车道监控和外场监控系统的防雷

目前，在高速收费站和外场监控系统摄像机数目众多，为了保障摄像机和云台不受雷电干扰及伤害，技术人员需要将485防雷器设置在每个摄像机的控制系统当中，其设置方式大多数为直接安装在摄像机外壳，少部分也会直接与地相连。将BNC型的防雷设备在每一台摄像机的视频输出端口进行安装，无论是安装在摄像机外壳还是接地，均为就近安装原则。将机房的监控系统与摄像机的视频顺利连接后，BNC型防雷器与485型防雷器就需要安装在各个视频输出端口及控制端口。

3.2监控装置的防雷处理

在高速公路上，收费站区域都会设置一定的监控系统，监控装置的数量取决于车道的数量，一般都多于6台摄像机。为保证行车与收费监控效果，必须加强对监控装置的有效保护，禁止摄像机受到雷击，否则会导致监控系统瘫痪。因此，要在摄像机的控制线路上安装型号为485的防雷器械，遵循就近原则，把防雷器进行接地连接或连接到摄像机的外壳上。还要在每台机器视频输出端口安装型号为BNC的防雷器。在敷设视频线路时，要把视频线从金属管中穿过，然后再埋入地下，禁止将其放在地面上，那样容易受到雷击。

3.3机电设备防雷措施

高速公路系统中的一部分机电设备统一安装在房屋建筑以外的机房内，机房内机电设备分布集中，如忽视机房设备的防雷设计，将可能造成严重的影响。机房受到的雷击危害主要分为直击雷和感应雷两种，在防雷设计中也要分别进行科学的防雷设计。

对于直击雷的防控，与房屋建筑防雷设计较为相近，主要也是做好避雷设施的设置以及接地系统建设，应在机房相应位置安装避雷针、避雷带等设备，通过将雷击电流导入地下来减少对机房内部设备的影响，机房内部各类机电设备的电源都应严格做好接地，确保接地可靠性。对于感应雷的防控，主要应针对感应雷侵入的基本原理和主要途径，做好防护措施。如将机电设备外部所有金属外露部分与附近接地干线可靠连接，同时将弱电系统的各类金属部件完整连接起来，形成法拉第笼，在不同地网间安装地位均衡器，通过以上措施有效配合，减少感应雷侵入的几率，提高防雷有效性。

户外机电设备运行环境较为恶劣，且缺乏外部保护结构，一旦受到雷击，容易直接造成设备故障损坏，或引发其他人事故。对于户外机电设备的防雷设计，一方面，要在设备上或人造支撑结构的高点设置避雷针，以吸引直击雷，减少设备受损的几率。避雷针引导线下部可接入独立的接地结构或与周边区域已有的地线连接在一起，以达到疏导电流的目的。同时，为防止避雷针引雷时形成电磁场在耦合作用下，造成户外机电设备的线路电压过高，造成设备损坏，还需要对相关线路做好避雷保护，仍未线路安装金属外套管，并与设备外壳等能做好接地处理，提高对户外机电设备防雷保护的有效性。

3.4通信系统和交流配电系统防雷接地措施

通信设备对于高速公路机电系统非常重要，其正常运行关系到整个高速公路工作的服务状况，通信设备对传输设备的安全性影响很大，而且通信系统涉及面非常广泛，因此防雷接地工作非常重要。可将两个接地螺栓安装在传输设备机柜上，其安装方式为单点接地，两条分别为传输设备工作地线（GND）和二次保护电路地线（PGND）。第一条线的作用是将不同的直流工作电源的地线连接起来，第二条线的作用是泄放接入大地后剩余的电荷。这样来说，其交流场所相对安全并且独立，同时可以将部分保护地线进行切断，对于交流配电系统而言这是十分重要的。如果不能实现这个功能，还有一种选择就是和配线架组合起来进行防雷，但需要安装电源防雷设备，以防止交流网产生干扰信号。

4结语

综上所述，作为现代交通系统的重要组成部分，高速公路的地位与价值是不可替代的。高速公路的使用频率高，为方便车辆运行，会在公路两旁设置一定的机电设备，如通信装置、照明装置、电子收费与监控装置等，但是电子系统较为敏感，极易遭受雷击，为处理好该项问题，应加强对机电设备的防雷处理，做好设备接地与防雷技术操作，还应提前进行风险评估，一旦遭遇雷击，应启动应急装置或方案，以降低安全事故的发生概率，减少损失。

参考文献：

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[2] 陈忠，李洁玮．关于高速公路机电设备防雷措施探讨[J]．科技创新与应用，2016，（20）．

[3] 倪明．探讨高速公路机电设备防雷技术[J]．科技与企业，2015，（20）．

[4] 张亢．新时期公路机电设备防雷技术分析[J]．交通世界（工程技术），2015，（7）．