高速公路機電設備防雷探析

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摘要：自取消全國高速公路省界收費站后，全國大力建設收費門架，切換聯網收費系統，正式開始實施全國“一張網”運營，實行門架收費系統。在這種新收費模式下，高速會路的機電設備較多，包含了強弱電，綜合了電力、監(jiān)控、通訊和收費等各個不同的系統，現又新增門架系統，這對高速公路機電防雷有了更高的要求。防雷措施到位與否，直接影響著機電設備是否能正常運行。防雷如果沒有做到位，不但可能導致設備的損壞，還可能致使整個高速公路的系統崩潰。本文結合高速公路的現狀與新收費模式門架系統實際，針對防雷的相關要求和措施等進行探究。

關鍵詞：高速公路；機電設備；門架；防雷

近年，高速公路雷擊事件頻發(fā)，機電設備遭受了不同程度上的雷電破壞，雷電破壞性強，可以導致整個系統崩潰和癱瘓’給高速公路帶來較大經濟損失。2019年高速公路運營模式迎來了大變革——取消全國高速公路省界收費站，實施“一張網”運營，并建設發(fā)展門架收費系統。但高速公路大多建設在較偏遠的山區(qū)，屬于雷擊事件多發(fā)地區(qū)，在此架設門架，且安裝各式電子設備，這使高速公路防雷工作遇到新的挑戰(zhàn)。

一、高速公路機電設備防雷工作現狀分析

（一）前期設計規(guī)范不足高速公路碁本上建設在偏遠山區(qū)，擁有相對平坦的地形，而高速公路的收費站地勢往往隆起，其設備由于本身特點，與引雷裝置相當，容易導致雷擊，比如高桿燈、鋼構收費棚、新建設的門架。高速公路建設范圍廣，然而不管是以前的收費站建設，還是新建的門架，在設計時往往對防雷方面缺乏嚴格要求，通常按照正常的一般建筑物的規(guī)范標準來設計；在防雷設計方面也缺乏一套完整的工作模式；在施工過程中，．強弱電設備的設計和安裝防雷鏈接關注不足，還停留在防雷設計的基本單位。事實證明，在高速公路上高強度破壞電氣設備的雷電中，閃電電磁脈沖占較大的比例。同時，在設計過程中，需要對地區(qū)性雷擊有效地進行系統評估，不可按部就班，比如像在我國南方地區(qū)雷擊事件較多，這就需要對防雷設計提出更高要求和進行更嚴格防雷措施建設。另外，防雷工作需要實現相互合作，還需注意整體防雷措施。質量監(jiān)督現場檢查工作中，往往只注意路基和路面施工質量，忽視支持強弱電的質量控制。針對這一點，設計單位應加強對高速公路防雷工作的關注，提出關于防雷技術指數的具體要求；質量管理和監(jiān)督部門應加強高速公路線路設備質量監(jiān)督。只有這樣，把每一個細節(jié)都做好，才能達到更好的整體防雷效果。

（二）雷電防護研究缺乏雖然我國雷電防護方面的研究取得了一定成果，但在高速公路行業(yè)中，這方面的硏究還較少，從整套的雷電防護設計到雷電防護措施，都還不夠完善。這就導致高速公路防雷技術水平較低，細節(jié)上的設計和施工大都存在缺陷，加上現場質量管理和監(jiān)督的不到位，不管是防雷建設還是防雷設備，多方面達不到要求，從而不能有效地預防雷電電磁脈沖的攻擊。

（三）后期維護不到位在現階段高速公路運營過程中，不管是新建路段還是老路段，從建設完成至今，大都沒有做好防雷措施的后期檢査和維護工作。防雷措施建設后為避免遭受破壞，需要持續(xù)維護，比如，某地區(qū)的建筑物在后期需要重新改造，這可能破壞原有防雷的接地或皇影響了防雷的效果；其它安裝防雷設備的地方，可能在后期的工作中被拆除或是已經損壞。而這些都需要一個完整的檢查和維護計劃，定期進行檢查，及時發(fā)現并處理，這樣才能使防雷措施保持有效。

（四）檔案管理數據不全雷擊事件后，雖然相關人員上報了設備更換或改造申請，但往往忽略了雷電數據，沒有將雷電進行專門記錄、歸檔，對于造成損失相對較小的雷擊事件更是忽略不計。由于對雷擊事件不夠重視，造成完整檔案記錄的缺失，針對地區(qū)雷電的統計分析工作無法推進，并且無法按雷電程度劃分各地的雷區(qū)，避雷防雷工作沒有得到基礎數據有力支撐，工作人員分析判斷困難。因此在檔案管理方面，應設置專門的雷電檔案管理，將每次大小雷電都記錄在案，以便對數據進行統計分析，這對避雷防雷工作順利進行起到至關重要的作用。

二、防雷接地

（一）雷電種類雷擊，主要分為直擊雷和感應雷直擊雷較少見，是一種嚴重的、雷電直接擊中物體的雷擊。比如，房子被雷擊落一角、樹木被雷擊劈分成兩半等等。這種嚴重的被雷劈的事件屬于直擊雷。感應雷則是指設備被雷電擊破，電子元件被雷電擊穿燒掉，這些屬于感應雷的現象。生活中主要因雷擊遭受損失的大部分是感應雷，往往可以使設備受到嚴重損失，甚至導致系統的崩潰和癱瘓。

（二）防雷接地無論是直擊雷還是感應雷，都可以造成巨大損失，因此需進行有效防護。防雷措施中有效又關鍵的就是接地。防雷接地是把來自閃電的能量通過防雷設施吸收再釋放進入大地，以達到電位補償的方法，同時很好地分散雷電電磁干擾能量和釋放直擊雷能量，因此防雷接地至關重要。同時需對接地有著嚴格要求，不同的防雷對象也有不同的技術參數要求。接地使雷電流迅速向大地擴散，如果防雷接地達不到要求、不夠完善，或者防雷設施存在缺陷，5P將帶來嚴重后果，可能不但沒有起到防雷的保護作用，還相反地變成招惹雷電的罪魁禍首。因此只有嚴格防雷接地，加上完整的防雷措施，才能有效地進行防雷。

三、高速公路各系統及門架系統防雷措施

（一）高速公路各系統防雷措施1、供配電防雷高壓電接入三相電源變壓器時，每一相都應安裝上避雷器，且避雷器的材質應是氧化鋅材料，電源低電壓一側的零線和變壓器的外殼、電纜的金屬外套等都應該取最近距離接到地上。由配電房到電源變壓器之間的低電壓電纜電路和監(jiān)控室到配電房的輸電電路，都應該盡量在地下布線，且應采用相應的屏蔽措施。配電箱電路兩頭的屏蔽部分應采用就近原則進彳亍接地。監(jiān)控室內的配電箱應安裝B380／40K型電源防雷箱，該防雷琯自帶遠程自動防御報警操作系統，它有利于遠程監(jiān)控；在低壓電屏上應安裝B380／80KA防雷箱，可有效地吸收電源線上所產生的高強度浪涌電流，從而起到保護系統安全的作用。電源電纜兩端應安裝B220／20KA電源防雷器，戶外設備應安裝2P型電源防雷器，并采用串聯的方法聯接。2、監(jiān)控系統防雷在每個攝像機的視頻連接處需安裝BNC防雷器，且外場云臺還需在控制線處加裝485防雷器。每臺攝像機的外殼都應就近進行有效接地，接地電陳領達到技術規(guī)范要求。3、收費系統防雷收費系統是高速公路系統中的重要組成部分，承擔著收費應用和收費數據的傳輸等工作。因此在收費系統的防雷措施上不能含糊，需要在車道工控機的網口端安裝R〗45型防雷器，在聯接站級系統和省中心網口端都應安裝RJ45型防雷器，同時各設備的電源端要安裝電源防雷器。各設備的外殼和電源零線都有效地進行接地。

（二）高速公路門架系統防雷措施門架系統是取消高速公路省界收費站后重要收費系統，是新型收費模式下的主要收費方式，由于門架系統建設的特殊性，防雷工作是重中之重。首先，門架基本建設在高速公路道路中間，相當于在平坦、偏僻的山區(qū)建立起隆起建筑，可以視為一座引雷裝置。其次，門架的主要材料為錒鐵。再者，門架上集成了各種主要設備，有工控機、攝像機、車牌識別、天線RSU、交換機、和電源機柜等等，都是敏感的電子設備，缺一不可，因此在防雷方面要求全面有效。針對門架的特殊性，應當有特殊的要求，以機房、電子設備、配電箱等一級的防雷要求為標準，進行設計和建設。門架接地一定要達到要求，各個設備的防雷措施拒絕偷工減料，各設備的電源部分都應接上電源防雷器，視頻、控制線、網絡端口等都應裝上相應的BNC、485和RJ45防雷器，并且這些防雷器必須是國家認證猶檢測合格的產品。

（三）其他防雷條件高速公路的機電設備基本上處于24小時不間斷運行狀態(tài)，有效保持設備穩(wěn)定性不僅取決于設備本身性能和防雷設備安裝，還需要高素質的維護隊伍、高水平的綜合素質、較強的防雷意識、定期檢查，以及定期檢測防雷措施和防雷設備的完好。每次雷擊過后，都應做好雷擊后的檢查檢測工作，記錄并歸檔。

四、結束語

隨著交通行業(yè)的迅速發(fā)展，高速公路的通行需求越來越高，機電設備趨向一體化、智能化，更加復雜多樣，且各種設備保持不間斷工作。然而雷電發(fā)生是隨機的，無法根本消除，因此需要提高對雷電危害的警惕，完善防雷措施，盡可能減少雷電傷害。在防雷設施配置中，必須從實際出發(fā)，理性、效率、靈活且因地制宜，做好日常維護管理工作，有效防雷，最大程度減少設備損壞。

參考文獻：

［1］江軍．基于髙速公路機電設備防雷措旌．工程抆術．2016（H）．

作者：林孔文 單位：福建省高速公路集團有限公司漳州管理分公司