摘要：高速公路机电系统是一个功能强大，设备种类繁多的电子系统。由于高速公路一般在远离市区的郊外，所涉地域广、距离长、穿越地形复杂，既有强电设备又有大量弱点设备，极易遭受雷击，造成整个系统或部分设备损坏，给高速公路运营管理带来极大的不便，而且会带来巨大的直接经济损失和间接经济损失，因此机电系统的防雷问题应受到广泛的重视。
关键词：机电系统防雷高速公路
高速公路机电系统主要有供配电、通信、收费、监控系统，为了保障机电设备稳定可靠运行以及保障工作人员有安全的工作环境，除了要有直击雷的防护措施外，还要对感应雷的危害性有足够的重视。
1主要雷击危害和防措、原则
1.1 主要雷击危害
(1)直击雷。雷电直接击在设备上(主要指外场设施) 因电效应、热效应和机械效应等造成构造物、设备等损坏甚至人员伤亡。(2)雷击电磁脉冲。闪电直接击在建筑物防雷装置和建筑物附近所引起的效应。(3)地电位反击。接闪器放电时，引起接地极地电位上升，对设备产生反击。主要损害用金属电缆与本建筑以外相连的成对设备。
1.2 通信站的防雷措施
通信站使用大楼建筑物的结构钢筋构成等电位“法拉第”笼，并宜采用联合接地避雷针、引下线、接地系统在大楼设计时统一考虑，接地电阻≤1欧姆(工频)。
通信站所有的进出局电缆在局前人并(或电缆引入室)内作如下处理:所有进出通信站的电缆和光缆的金属嵌装层(件)在井内就近与大楼总接地排做可靠电气连接。局前并向外所有电缆一律加钢管防护钢管长度≥15米所有钢管作电气连接并接地。前井内的接地点用95mm2的多股绝缘铜绞线接到大楼内的总接地排。这根导线不应穿钢管进室,应穿PVC管。
1.3 室内配线的防护原则
金属线垂直长度大于30米时，应穿金属管，金属管两端就近与楼层的接地网连接。室内的配线在防静电地板下敷设为防鼠咬须用金属线槽或蛇管防护，金属线槽或蛇管两端接地形成磁屏蔽所以线槽内其它的屏蔽线无论用于高频或低频,应一端接地形成静电屏蔽。同轴电缆除外，因同轴电缆屏蔽层上有工作电流。室内配线在桥架上敷设无屏蔽防护。长度当大于50米时一侧的设备输入口应加避雷器:长度大于10米时两侧的设备输入口均应加避雷器。
2电源系统的雷电过电压保护技术
当从建筑物外引接交流电源时应采用三相五线制，低压电缆埋地引入。在进楼前加≥15米钢管防护进楼后应就近将地线在大楼总接地排处重复接地在机房配电屏入口处相线和中性线分别对地加装标称放电电流不小于20千伏SPD。上述配电屏可设在监控机房也可设在通信机房当其它机房从这个配电屏引接交流电源时。在机房内应设分配电箱,箱内应在相线及中性线上分别对地加装标称放电电流为10千伏的SPD，作为第二级防护。在设配电屏的机房内,对于主要的用电设备可以在机架内加装标称放电电流5千伏的第二级SPD。为了有效地延长SPD的使用寿命可以把标称放电电流加大一倍左右。
机房内用于计算机及测试仪表的拖板式电源插座排内应具有标称放电电流为3千伏的SPD。程控交换机的总配线架侧的48伏直流电源负极宜加装70伏的SPD。监控机房UPS输出交流电源只提供本机房的设备用电时,中性线不接地(对地悬浮),也不需加避雷器。但在UPS进线端应加装匹配的SPD。
管理中心大楼内(监控中心、收费中心、通信中心)各机房的接地方式如下:
在大楼的总配电室的墙免设一块总接地铜排上面有多个接地端子,从变电站来的三相五线制电源线的地线在此重复接地占用一个端子。三个机房各用一根35毫米的多股绝缘铜绞线把机房的接地铜排接到总接地铜排占用三个端子。通信也用35mm2多股绝缘铜绞线连到总接地排上占用一个端子凡是用直流电源的设备,电源“+”极(工作地)单独用绝缘导线接到直流接地排上而设备的金属壳则接本机房的接地网(保护地)。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆接地网的做法是用30X2(60mm2)的铜带在防静电地板下组成1-1.5米见方的方格各交叉点须焊接。与机房内的接地铜排应有两条铜带连接。当室内有吊顶安装空调管道时,天花板上也宜做和地网类似的铜带网,用两根铜带沿墙下敷与地网相连空调的金属件就近与铜网相连。
3通信电缆线路的防护
光缆在每个接头处应将金属件作电气阻断。并保持金属件对地悬浮。作电气阻断的原因是防止感应电动势累加对地悬浮的原因是防止产生电流,因热效应损伤纤芯。金属电缆的铠装层或非铠装电缆的屏蔽层在接头处要作电气连接并接地相邻接地点的间距应≤4千米。当4千米之内有多个接头时,不需每个都接地只做电气连接特殊场所(或环境)增加接地点。
4收费站的整体防雷措施
4.1 收费站夭棚的防雳
收费站天棚棚顶设避雷针时，其高度应使整个天棚处于保护范围之内。当天棚用金属架构时可不设针式避雷针,金属架构与立柱有良好的电气连接。棚顶的金属板为防水而垫有橡胶垫时金属板相互间均须做电气连接。
收费站人员较多必须设法解决跨步电压因此收费站天棚的投影面积和到收费站建筑物人行便道的地面之下都须做等电位连接,即在每个收费岛的内沿以天棚的投影为界用40×5毫米的扁钢做一个闭环,把岛内的预埋钢管和收费亭基础的钢筋都和扁钢环做电气连接。相邻收费岛的扁钢环间用前、中、后三根直径12毫米的圆钢做电气连接。离收费站最近的收费岛从扁钢环上引出三根圆钢埋在去收费站人行便道路面下一直延伸到收费站和地网相接。这三根纵向圆钢之间每隔25米做一次横向连接。
天棚的立柱相当于避雷针的引下线和接地极由于立柱间距已大于引下线的最大间距整个地网应视为有多个接地极的地网落雷时各接地极上的电位是不相等的这也是要做等位连接的原因之一。
4.2 车道设备的防雷措施
由于地网面积较大,落雷时虽然能起均压作用,但在地网上两点间距较大时。仍然有相当大的电位差。当收费亭内的设备外壳在亭内就近接地网以保证收费员人身安全时而收费站的设备和每个收费亭的设备又用金属电缆互联的条件下必须采取防护措施。由于弱电设备的抗雷性能较差,初步考虑弱电系统的视频、数据、话音均用光纤传送,这样就可免除地电位反击的危害只剩下电源线上加防雷器件就成了。每个收费亭内有配电板.其上有不间断电源和一般电源两种,不间断电源来自收费站UPS一般电源来自人行通道一端的交流配电箱。所以在亭内配电板上不间断电源和一般电源的进线侧各加一组SPD,在UPS的输出端也加SPD而且SPO的接地宜和收费站交流配电盘的SPD共地人行通道交流配电箱的输出端也加SPO就近接地网。SPD的标称放电电流为10千伏。
5外场设施的防雷(主要指摄像机和可变情报板)
基础内的钢筋应和接地极相连接地极的引烹线用30×4毫米扁钢或12mm圆钢引出基础面.与立柱或门架的底法兰焊接,不宜麟地脚螺栓作接地引线、接地极的冲击接地电阻≤10欧姆,在山区士壤条件差的情况下，冲击接地电阻可放宽到≤30欧姆。
摄像机的云台和设备箱应与金属立柱牢靠连接。当采用混凝土立柱时，宜用直径12毫米的基钢作接闪器的引下线，云台和设备箱就近与引下线连接设备箱中视频光端机的同轴电缆外屏蔽层,即光端机的外壳应与设备箱有良好的连接。交流电源线进入设备箱后应加装标称放电电流20千伏的SPD。可变情报板的金属电缆的防护措施与通信站的防护措施第4条相同。
其它外场设施虽属非防雷设施,似由于耀金属电缆与通信站相连因而受到影响减祥须拨通信站防护第4条采取措施。
6结束语
高速公路机电工程系统防雷是重要工作，从设计、施工、养护各个阶段都应该做好防护，为高速公路机电工程系统提供一个更好的运行环境，促进交通事业的正常运行发展。
参考文献
[1]塘宽厚．雷电对高速公路机电系统的预防[Z].
[2]陈建丈．关于高速公路机电工程防雷系统介绍[Z].
论文作者:孙大永
论文发表刊物:《新材料.新装饰》2019年2月上
论文发表时间:2019/7/19
标签：设备论文; 防雷论文; 收费站论文; 机房论文; 防护论文; 金属论文; 电缆论文; 《新材料.新装饰》2019年2月上论文;