高速公路機(jī)電系統(tǒng)防雷設(shè)計(jì)與施工

1、<p>　　高速公路機(jī)電系統(tǒng)防雷設(shè)計(jì)與施工</p><p>　　摘要：本文對(duì)高速公路收費(fèi)、通信、監(jiān)控三大機(jī)電系統(tǒng)的防雷裝置、等電位連接、共用接地體設(shè)計(jì)方案和施工技術(shù)要求等進(jìn)行分析探討，為高速公路機(jī)電系統(tǒng)防雷工程配置合理、性能優(yōu)良，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定可靠等提供理論參考。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：高速公路；機(jī)電系統(tǒng)；防雷工程；設(shè)計(jì)；施工 </p><p>

2、;　　中圖分類號(hào)：U412.36+6文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： </p><p><b>　　引言 </b></p><p>　　高速公路涉及地域廣、路線長(zhǎng)，多位于野外和空曠地帶，地形復(fù)雜，收費(fèi)站區(qū)、服務(wù)區(qū)和道路設(shè)施、設(shè)備均為道路上孤立建筑物，且供電、通信、監(jiān)控、收費(fèi)等公路機(jī)電系統(tǒng)融合了先進(jìn)的傳感技術(shù)、通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，為一個(gè)功能強(qiáng)大的電器、電子系統(tǒng)，極易遭受直

3、接雷擊和雷電電磁脈沖危害，一旦遭受雷電災(zāi)害，即可造成公路設(shè)備損壞和系統(tǒng)癱瘓。河南省3-10月多有雷電發(fā)生，境內(nèi)高速公路每年都有不同程度的雷擊事故，不僅使高速公路設(shè)施設(shè)備遭受巨大損失，而且直接影響高速公路系統(tǒng)的安全運(yùn)營(yíng)和人員生命、財(cái)產(chǎn)損失，2009年8月17日凌晨，寧洛高速公路平頂山南收費(fèi)站發(fā)生雷擊事故，收費(fèi)站設(shè)備遭雷擊癱瘓，經(jīng)過(guò)近14小時(shí)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備維修調(diào)試后，收費(fèi)站才逐漸恢復(fù)正常運(yùn)行，而在同一天的雷電天氣中，許平南高速公路多處收費(fèi)站遭遇

4、了不同程度的雷擊。因此，加強(qiáng)高速公路機(jī)電系統(tǒng)的綜合防雷設(shè)計(jì)和施工建設(shè)十分重要。 </p><p>　　1 高速公路機(jī)電系統(tǒng)易遭雷擊原因分析 </p><p>　　高速公路機(jī)電系統(tǒng)點(diǎn)多、面廣、線長(zhǎng)，系統(tǒng)設(shè)備主要分布在收費(fèi)站（收費(fèi)棚、監(jiān)控室、變配電房）、隧道（包含隧道廣場(chǎng)）和公路沿線外場(chǎng)監(jiān)控設(shè)備，兼有強(qiáng)電設(shè)備和大量的通信、監(jiān)控及傳感等弱電設(shè)備，但一直以來(lái)公路管理部門(mén)及工程建設(shè)部門(mén)都未重視高速公

5、路機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)和施工中的強(qiáng)電和弱電設(shè)備的防雷問(wèn)題，接地要求不高，接地處理更是簡(jiǎn)單，使公路機(jī)電系統(tǒng)易遭受雷擊的薄弱環(huán)節(jié)較多，尤其受感應(yīng)雷和反擊雷危害最大。高速公路所經(jīng)之地通常地勢(shì)平緩，因而收費(fèi)站建筑物就成為曠野區(qū)域的最高突出點(diǎn)，再加上收費(fèi)站周?chē)惭b的高桿燈，更易引雷；而且收費(fèi)站供電線路多采用架空電纜，在一定程度上加劇了雷電波經(jīng)供電線路入侵用電系統(tǒng)的機(jī)率。在一些復(fù)雜的地質(zhì)層面，敷設(shè)的傳輸和控制線路也是遭雷擊和雷電感應(yīng)的薄弱點(diǎn)，受公路路基、路

6、面施工影響，沿路一線的土壤電阻率發(fā)生了改變，這也成為高速公路沿線區(qū)域易遭雷擊的原因之一。 </p><p>　　2 高速公路防雷工程設(shè)計(jì) </p><p>　　高速公路收費(fèi)、通信、監(jiān)控三大機(jī)電系統(tǒng)防雷工程建設(shè)較為復(fù)雜，不是僅依靠幾種先進(jìn)的防雷裝置和設(shè)備就可完全消除雷電影響、保障機(jī)電系統(tǒng)免受雷擊，必須采取科學(xué)的綜合防雷設(shè)計(jì)與施工，盡可能一一排除產(chǎn)生雷擊的各種可能因素，才能將高速公路機(jī)電系統(tǒng)的

7、雷擊災(zāi)害程度降至最低。據(jù)防雷技術(shù)工作人員通過(guò)大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和研究分析，要實(shí)現(xiàn)高速公路機(jī)電系統(tǒng)的防雷應(yīng)做好外部防雷、電源系統(tǒng)、數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)以及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的防雷保護(hù)工作。 </p><p>　　2.1 直擊雷防護(hù) </p><p>　　首先要做好高速公路建筑物直擊雷防護(hù)，通常采用避雷針、避雷帶相結(jié)合防雷模式。辦公樓頂部應(yīng)采用Φ8鍍鋅圓鋼的避雷帶，頂部四角加設(shè)短避雷針，中間安裝8~1

8、0m避雷針用于樓頂天線防護(hù)并增加避雷效果；收費(fèi)棚安裝1~2支裝飾性避雷針，運(yùn)用立柱鋼筋作引下線；配電房、發(fā)電機(jī)室、監(jiān)控室及通信房安裝避雷帶，其中在監(jiān)控室和通信房等玻璃窗外應(yīng)另加金屬屏蔽網(wǎng)，網(wǎng)格應(yīng)小于15cm×15cm，同時(shí)做好接地處理。 </p><p>　　2.2 電源線路防雷 </p><p>　　高速公路供電線路一般為10KV高壓供電線路，在線路末端應(yīng)采用外敷金屬等絕緣護(hù)套

9、的電纜穿鋼管后埋地經(jīng)電源變壓器后再引入配電房，線路末端在接入電源變壓器處要安裝氧化鋅避雷器進(jìn)行防護(hù)，電源變壓器機(jī)殼、電源低壓側(cè)零線以及線路的金屬護(hù)套和鋼管兩端要分別就近作可靠接地；電源變壓器進(jìn)入配電房的低壓輸電線長(zhǎng)度應(yīng)大于15m，線路要作埋地敷設(shè)；配電房低壓配電屏上需安裝ZS150E-400：100KA電源防雷箱，可吸收雷擊時(shí)電源線產(chǎn)生的巨大浪涌電流。配電房進(jìn)入監(jiān)控樓內(nèi)的供電電纜屏蔽并埋地引入，電纜兩端屏蔽層要就近進(jìn)行接地處理，樓內(nèi)配電

10、箱應(yīng)安裝自帶遠(yuǎn)程告警干節(jié)點(diǎn)的PRAC-380B：40KA電源防雷箱。配電房進(jìn)入收費(fèi)棚內(nèi)的供電線纜應(yīng)埋地布線并屏蔽，在監(jiān)控機(jī)房UPS輸出配電箱及收費(fèi)車(chē)道內(nèi)配電箱兩處分別安裝ZSPD TT20KC單相電源防雷器。所有戶外攝像機(jī)電源輸入端都要串聯(lián)安裝ZSPD TT20KC電源防雷器。 </p><p>　　2.3 監(jiān)控系統(tǒng)防雷 </p><p>　　高速公路收費(fèi)站處監(jiān)控系統(tǒng)通常有6~8路攝像機(jī)，

11、每臺(tái)攝像機(jī)視頻輸出端口都要安裝COAXB-CCTV防雷器并就近進(jìn)行接地，視頻線應(yīng)穿金屬管后埋地敷設(shè)；攝像機(jī)控制線處應(yīng)安裝RS485/422防雷器并接地；進(jìn)入監(jiān)控機(jī)房的視頻線和控制線輸入端口分別安裝COAXB-CCTV和RS485/422防雷器并就近接地。 </p><p>　　2.4 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)防雷 </p><p>　　高速公路收費(fèi)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)防雷設(shè)計(jì)中要在連接監(jiān)控機(jī)房和收費(fèi)車(chē)道HUB

12、間同軸電纜兩端分別安裝RJ45接口和RJ45-E100防雷器，在HUB通向收費(fèi)計(jì)算機(jī)雙絞線上以及計(jì)算機(jī)網(wǎng)卡端口處應(yīng)分別安裝上述兩種防雷器，各防雷器均應(yīng)就近進(jìn)行接地處理。 </p><p>　　2.5 等電位連接和共用接地體 </p><p>　　作好等電位連接是高速公路防雷技術(shù)措施之一，公路建筑設(shè)施、系統(tǒng)設(shè)備各類管線、設(shè)備安裝防雷裝置后均應(yīng)作等電位連接并接地，最后利用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)將建筑物

13、內(nèi)所有金屬構(gòu)件的多重連接建立成三維連接網(wǎng)絡(luò)，從而減少建筑物金屬構(gòu)件與設(shè)備、設(shè)備與設(shè)備之間因雷擊產(chǎn)生電位差，造成雷電電磁脈入侵并干擾、損壞微電子設(shè)備。高速公路共用接地系統(tǒng)大多采用建筑物基礎(chǔ)鋼筋地網(wǎng)，接地體接地電阻應(yīng)≤4Ω。 </p><p>　　3 高速公路防雷工程施工安裝 </p><p>　　防雷工程應(yīng)由具有相當(dāng)資質(zhì)的工程隊(duì)進(jìn)行施工建設(shè)，保證工程建設(shè)的科學(xué)合理和安全可靠。在施工過(guò)程中應(yīng)注

14、意以下幾個(gè)問(wèn)題：一是防雷器等接線端子應(yīng)牢固安裝，否則易造成雷電接地泄放達(dá)不到要求、電位抬高擊壞設(shè)備等；二是要確保防雷接地線的正確鏈接，電源保護(hù)地與現(xiàn)場(chǎng)地連接好；三是如果遇防雷器與接地極距離＜1m時(shí)可采用4mm&sup2;以上銅線，距離＞1m時(shí)應(yīng)依照距離的遠(yuǎn)近選用6mm&sup2;以上銅線；四是確保與接地極相連的所有導(dǎo)線連接牢固可靠，并在導(dǎo)線上涂導(dǎo)電膏，以使線路安全連接、線纜面積足夠和雷電泄流的通暢。 </p>

15、<p><b>　　4 結(jié)語(yǔ) </b></p><p>　　高速公路防雷工程是較為負(fù)責(zé)的系統(tǒng)工程，因此，在工程設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中，因地制宜、周密細(xì)致的進(jìn)行防雷方案設(shè)計(jì)，加強(qiáng)防雷結(jié)構(gòu)方案優(yōu)化、技術(shù)參數(shù)確定、防雷產(chǎn)品選型和施工材料選取、施工工藝考究、防雷裝置安裝技巧等方面的深入研究探討，確保高速公路機(jī)電系統(tǒng)防雷工程配置合理、性能優(yōu)良，起到全面防護(hù)作用，并實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定可靠，且投資

16、小、維護(hù)方便。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1] 王昆. 高速公路系統(tǒng)防雷現(xiàn)狀分析[J]. 科技與企業(yè)，2011（11） </p><p>　　[2] 付宏博，姚騰飛. 淺談高速公路機(jī)電系統(tǒng)防雷設(shè)計(jì)[J]. 黑龍江交通科技，2003（2）：90-91 </p><p>　　[3