广东广乐高速公路有限公司建设管理处 广东韶关 510109
摘要：高速公路中广泛地应用了各种电子设备，其机电信息系统既包括有大量通信、收费、监控设备的弱电设备系统，还包括包含供配电照明等设备的强电设备系统，同时，高速公路系统多位于野外和较为空旷的地带，其收费站区、服务区和道路设施、设备属于较为孤立的建（构）筑物，易于遭受雷击。这不但使高速公路设施设备遭受巨大的损失，而且直接影响高速公路系统的安全运营和人员、财物高速运输工作的安全运行。因此，本文试就如何加强对高速公路机电设备的自动防雷保护技术予以探讨。
关键词：高速公路；机电设备；防雷措施
引言
高速公路机电系统是高速公路管理的核心部分，其包括收费系统、通信系统、监控系统、供配电系统。由于高速公路所涉地域广、距离长、穿越地形复杂，如果在工程施工程忽略了防雷设备的加装以及对地网地线质量检测，高速公路的机电系统及其容易受到雷电的影响，导致机电设备损坏，严重威胁收费营运的安全及正常工作。
1 系统防雷接地的重要性
防雷接地是让已经纳入防雷系统的闪电能量释放入大地，是分流和释放直击雷和雷电电磁干扰能量的最有效的手段之一，也是电位均衡补偿系统的基础。接地的目的是使雷电流通过低阻抗接地系统向大地释放，从而保护收费建筑物、电子设备和人员的安全。没有良好的接地系统或者避雷设施，接地不良都会成为引雷入室的祸患，同时还提供了雷电电磁脉冲对电气和电子设备产生电感性、电容性耦合干扰的机会，只有良好的接地，才能有效地降低引下线上的电压，避免发生反击。电子设备的防雷接地是机电设备安全稳定进行的重要保证。
2 接地的分类
接地的种类按作用主要分为两类：一是为保护操作人员人身安全及设备不受损害的接地，称为保护接地；二是为保障设备正常运行的接地，称为工作接地。
2.1 保护接地
保护接地主要指防雷接地和设备机壳安全接地。防雷接地是指当受到雷电袭击（直击雷、感应雷、静电感应雷、电磁感应雷、雷电波引入）时为防止造成损害而采用的接地系统。防雷接地常有信号（弱电）防雷地和电源（强电）防雷地之分，区分的原因不仅是因为接地的电阻不同，而且在工程实践中信号防雷地常接在信号独立地上，和电源防雷地分开建设。
2.2 工作接地
工作接地是为了使系统以及与之相连的电子设备均能可靠运行，并保证测量和控制精度而设的接地。
3 系统防雷措施
高速公路上主要受雷电影响的主要有以下几个地方，监控系统、收费计算机网络以及电源线路
（1）监控系统的防雷。高速公路收费站的监控系统一般根据车道数量的多少都有6-28路摄像机，所以应采取以下防雷电的措施：在每台摄像机控制线路处安装485防雷器，防雷器应就采取就近原则接在摄像机外壳上或直接接地。在每台摄像机的视频输出端口安装BNC型号的防雷器，把它就近接机壳或接地。电线进入监控机房后，在每个控制、视频线输入端口处安装BNC防雷器和485防雷器，录像视频线路的铺设应采用穿过金属管后深埋于地下的这种布线的方式。再在每个摄像机的电源输入端安装一个电源防雷器（如前面所述）。
（2）收费计算机网络防雷
收费计算机网络系统的防雷措施有如下几点：
由收费电脑到HUB间的双绞电线上，在计算机的网卡端口处各安装RJ45型防雷器和RJ45型防雷器；在联接收费站HUB和监控机房之间的同轴电线两侧，分别安装RJ45防雷器和RJ45型接口；最后各防雷器就近接在机器外壳上或直接接地。
（3）电源线路防雷。10KV以上高压电线在接入三相电电源变压器处时，在每一相对地上都应该安装上避雷器，且这种避雷器的材质应该是氧化锌材料的；电源低电压一侧的零线、电源变压器的外壳、电缆的金属外套都应该取最近距离接到地上；由配电房到电源变压器之间的低电压电缆电路应该都尽量在地下布线，其长度最好在15米以上；由监控室到配电房的输电电路也应埋入地下且应采用屏蔽措施。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆楼内配电箱的零线不用再如此操作了，电路两头的屏蔽部分也应取就近原则接地；B380/40K型电源防雷箱安在监控室内的配电箱内，该防雷箱自带远程主动防御报警操作系统，它有利于远程监控；在配电室内的低压配电屏上安装B380/80KA型电源防雷箱，这样在电源线上产生的高强度的浪涌电流就会基本上被吸收掉。从而起到保护系统安全的作用；收费系统内使用的是弱点，电缆两端均安装B220/20KA型单相电源防雷器，而且一般都是采用屏蔽式电缆并深埋于地下布线的方式；在所有户外摄像机（如路口摄像机，停车场摄像机等）的电源输入端，都要安装2P型电源防雷器，而且要采用串联的方法联接；采用有绝缘护套或金属护套电缆穿入钢管埋入地下将10KV电压供电线路的末端接入配电室，金属护套和钢管两端同样采取就近原则牢固接地。
4 机电系统的防雷保护方法
4.1 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，例如外场摄像机、外场清报板，外场车辆检测器等采用独立避雷针，把雷电引到地下。
第二级保护为过电压保护，10 kV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40 KA。
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）m电源输入端，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50 KA，将电源线上出现的巨大浪涌电流吸收。
4.2 信号防雷
视频信号防雷：防雷在广场摄像头到控制中心和收费亭的监控摄像头到控制中心的视频传输电缆两端安装视频信号防雷器各一只，以保护摄像头。在公路沿线云台的摄像头上各安装一只视频信号电涌保护器以保护摄像头。
数据信号防雷：在监控中心计算机网络服务器至交换机间安装一个数据线防雷器，以保护服务器。在车道交换机进线及交换机至各个收费亭的工控机之间安装一个数据防雷器，以保护交换机与收费工控机。在程控电话和紧急电话传输线端安装程控电话电涌保护器。
4.3 外围收费设备防雷
外围收费设备容易受雷击的是费额显示器，在收费工控机至费额显示器一端加装一对光电隔离器，大大减低了设备的损坏几率，加装光电隔离器对大部分通过232串口传输信号的设备都是适用的。
4.4 接地
接地是防雷系统中重要的一环，在施工中，将配电房与收费岛所有的外墙柱筋作引下线使用，均匀对称布置，尽量采用基础内的钢筋和自然金属接地物统一连接起来作为接地网，并辅以人工接地体补充。高速公路收费车道的供电采用屏蔽电缆并埋地布线，电缆两端均安装电源防雷器接地方式采用多级保用接地，接地电阻小于4 Ω（欧姆），电源变压器的机壳、电源低压侧零线、电缆的金属护套均就近接地。由配电房到监控楼的供电电缆采用屏蔽电缆埋地引入。室内配电箱的零线不作重复接地，电缆两端的屏蔽层就近接地。
4.5 屏蔽与等电位处理
屏蔽是一个重要的措施，对通过空间传播的雷电电磁千扰有很好的防护作用。机电设备的工作地，保护地及房建的防雷地共同使用一个地网，形成一个均匀的电位体，将多组地网采用扁钢连接共地处理，可消除地网之间的电位差，保证设备不因雷电的反击而损坏。在机房室内静电地板下设金属线槽，设备的金属外壳和金属走线架通过连接线连接到接地汇流排，起到屏蔽作用，也形成一个等电位。
5 防雷器的选择
防雷器的选择上面，因根据传输线种类不同，采用不同的避雷器。避雷器应该具有兼容性（即不对所有的设备或线路造成任何干扰和中断）、承受高电压、地通过电压、全面保护（即提供每线对地的保护及提供线间保护）等特点。在实际工程中，要根据不同环境、不同设备的抗雷击性，采用不同级别的防护措施，并联安装不同的避雷器，将沿导线传入的过电压波分流入地，保证所有设备都受到保护，避免因一台设备受到损坏而造成系统内其他设备损坏的“链式反应”。
6 结束语
总而言之，高速公路机电系统的防雷是一项复杂而系统的工程，不管如何复杂，都离不开良好的防雷接地效果。要做好高速公路机电系统防雷工作，应重视全方位、立体化综合防治，对发生的实例探讨研究，针对性地采取适当的防雷接地措施，并加强日常的防雷接地检测，有效地预防雷击对机电系统的损坏，以期达到良好的防雷保护效果。
参考文献
[1]花铁森.建筑弱电工程安装施工手册[M].北京:中国建筑工业出版社.
[2]林雪花.刍议高速公路机电工程防雷[J].关注.2011，
[3]梁正才.浅谈高速公路机电系统中的防雷接地技术[J].甘肃科技纵横.2011，
论文作者:古明
论文发表刊物:《基层建设》2016年18期
论文发表时间:2016/11/29
标签：防雷论文; 电源论文; 高速公路论文; 系统论文; 防雷器论文; 设备论文; 雷电论文; 《基层建设》2016年18期论文;