高速公路机电系统综合防雷措施研究

高速公路机电系统综合防雷措施研究

刘宝

辽宁大通公路工程有限公司    辽宁沈阳    110000

摘要：高速公路的机电系统组成是比较复杂，其中包含的设备也比较多，而每个设备之间都有着十分密切的联系，只有协调好各项设备的运转才能够为高速公路的正常运行提供保障。但是，从实践情况来看，高速公路的机电设备十分容易受到雷击的破坏，这会对社会经济和人民人身财产安全造成一定损害。因此，必须要做好相应的防雷措施，以保证高速公路的正常运转。本文就此展开了论述，以供参阅。

关键词：高速公路；机电系统；综合防雷

引言

雷电是一种不可避免的自然现象，雷击会引起机电设备损坏、人员伤亡等危害。高速公路机电系统是指高速公路上集照明、监控、收费、通信等为一体的功能强大的电器电子系统,是维持高速公路正常、安全、稳定运行的关键。有调查表明,从我国第一条高速公路投运至今,所有高速公路机电系统都不同程度地遭受过雷电侵害,这说明了高速公路机电系统防雷工作的必要性和重要性。但过去工程建设中对机电系统防雷缺乏足够的重视和统一的规划,加上原有防雷设施老化失效,使机电系统经常遭受雷害困扰,因此要对机电系统防雷效能进行评估和摸查,找出缺陷和薄弱环节并进行改造。

1接地防雷

对于常用的高速公路收费场站接地系统来说，独立接地还在许多地方中采用。但是，电气、电子系统中的独立接地问题也比较容易受到雷击的影响，独立接地系统相比于共用接地来说，还存在以下几个方卖弄的缺陷，第一，一个零电位点则是通过接地相应的通信系统和交流电源系统来获得，各系统的接地点的电位在分别接地的情况下，当出现雷击的时候，则会出现比较大的差别。对于几万V乃至几十万V的雷电的瞬时电压来说，击穿同一台电子设备的电路板的分别与电源、通信和外壳相接的各部分就成为可能，各独立接地的系统中的防雷、安全保护、逻辑和电源被损坏的几率就大大增加。第二，要想能够实现几个互相没有电气联系的地网，这点在同一建筑物中具有比较大的困难。因为，这需要具有足够的距离来进行相应的各大金属构件、电缆金属屏蔽层、各种地下金属管道等，一般要求几米乃至20m的距离则是各地网之间最小距离。

2电源线路的防雷

高速公路的机电设备的电源装置防雷一般可以分为三级保护：第一级保护为直击雷保护，高架设备，例如外场摄像枪、外场情报板，外场VD采用独立避雷针，把雷电引到地下。第二级保护为过电压保护，10KV高压线末端接入电源变压器处，每相线安装1只电源避雷器。在监控楼内的配电箱里，安装一套电源防雷器，每相容通电流为40KA。第三级保护为浪涌吸收保护，在每台户外摄像机(如广场摄像机、车道摄像机)的电源输人端，安装电源防雷器。在配电房的低压配电屏上安装三套电源避雷器，其容通电流为50KA，将电源线上出现的巨大浪涌电流吸收。

3等电位连接

等电位连接是防雷工作中的重要环节，应做好以下等电位连接措施。(1)建筑物内的金属桥架应用金属软线做好跨接，全程保持电气贯通。金属桥架两端在穿越不同防雷区交界处时，要做好接地。进出机房的金属管道、管槽、线缆的屏蔽层，机房的防静电地板，机房设备的金属外壳、机架等外露可导电部分应与等电位连接排相连，做好等电位连接。(2)收费广场应预留等电位接地端子板供收费亭、收费、监控、通信等机电设备使用，并与等电位连接网络连接。收费广场的等电位均压环应电气连通，并与收费棚地网可靠电气连接，组成共用接地系统。隧道两侧需要布置两条贯穿隧道的等电位连接带，并与隧道的结构钢筋进行可靠连接。隧道内各区域的控制器、机电设备都要与等电位端子板相连，等电位端子板应与两侧等电位连接带可靠连接。引入隧道的信号和电源线路宜穿金属桥架敷设，金属桥架与等电位连接带相连，连接点要大于两点。隧道外的金属指示牌、信号灯、摄像头的金属支撑杆应与隧道等电位连接带连接。(3)桥梁伸缩缝间应通过金属软线实现电气连接。桥梁长跨距的金属物应保证电气连通，如桥梁上的金属栏杆、护栏等金属物件应做等电位跨接处理，以实现桥梁整体等电位。桥梁上部结构与桥墩之间应通过多股铜芯线缆进行跨接。桥面上的金属物应与防雷装置就近可靠连接。

4建筑物直击雷防护措施

(1)监控分中心大楼一般设置在高速公路的出入端或控制管理区域的中心位置。由于周围地形比较空旷，楼层一般都在三层以上，由于楼内有大量运行的电子、微电子设备，又是整个公路的调度中心，根据《建筑物防雷设计规范》GB50057--94(2000)的规定．监控分中心大楼、收费亭、大型显示屏一般都属于预计雷击次数大于0．06次，年的重要或人员密集的建筑物。按滚求法(滚球半径45m)来计算设计直击雷防护避雷针。(2)为了减少避雷针的维护，防止酸雨对避雷针的腐蚀，应在监控分中心大楼楼顶安装不锈钢避雷针，高度和数量根据滚球法计算器保护范围能覆盖整幢中心大楼的天面和各类天线，使其能有效防止直击雷击以保护大楼和楼顶的各类通信天线的安全。(3)在公路沿线安装监控摄像头的云台杆顶和收费站广场云台杆顶各安装一套不锈钢避雷针，以保护云台摄像头等设备免遭受直击雷危害。(4)在高速公路收费站钢架屋顶上和大型室外电子显示屏顶端左右对称各安装一套不锈钢避雷针，以保护收费站钢架屋顶和电子显示屏框架结构免遭受直击雷危害。

结束语

综上所述，高速公路机电系统的防雷是—项系统工程，要做好高速公路机电系统防雷工作，必须建立合理的防雷接地网，确保畅通的雷电泄放通道，采取良好的雷电屏蔽措施，安装合理的避雷器，就可以将雷电对机电系统的影响和危害成最低程度。提高机电系统运行的稳定性和安全性，从而降低系统维护成本，为高速公路收费管理和营运管理提供保障。

参考文献

[1]柯婷娴,蔡智敏.高速公路机电系统防雷措施探讨[J].工程技术研究.2020(17):92-93

[2]王志兵.高速公路机电系统防雷措施研究[J].中华建设.2020(27):0277-0278

[3]刘东朝.高速公路机电系统防雷措施解析[J].电子乐园.2019(27):0253-0253