淺談高速公路機電設備的防雷

趙新華

（合肥工業(yè)大學電氣與自動化工程學院，安徽 合肥 230009）

淺談高速公路機電設備的防雷

趙新華

（合肥工業(yè)大學電氣與自動化工程學院，安徽 合肥 230009）

文章針對雷電對高速公路機電系統(tǒng)的危害，提出了加強對機電系統(tǒng)的防雷措施，從而有效地降低雷電對機電設備的威脅。

雷電；防雷措施；接地系統(tǒng)

一、概述

高速公路各收費站機電系統(tǒng)由收費、通信、監(jiān)控及供電四個系統(tǒng)組成。它涉及到電子技術、自動控制、通信技術、計算機技術等多門學科。很多高速公路的收費站地處偏遠地帶，穿越地形復雜，極易遭受雷擊，造成整個系統(tǒng)或部分設備的損壞，給高速公路的正常營運帶來極大的不便。

雷擊事故會給高速公路運營公司帶來巨大的直接與間接的經(jīng)濟損失，因此機電系統(tǒng)的防雷問題應受到廣泛的重視。

二、雷電的產(chǎn)生

雷電是自然界中一種常見的放電現(xiàn)象。關于雷電產(chǎn)生的原因有多種多樣，通常我們認為由于大氣中熱空氣上升，與高空冷空氣產(chǎn)生摩擦，從而形成了帶有正負電荷的小水滴。當正負電荷累積達到一定的電荷值時，會在帶有不同極性的云團之間以及云團對地之間形成強大的電場，從而產(chǎn)生云團對云團和云團對地的放電過程。具體來說，冰晶的摩擦、雨滴的破碎、水滴的凍結、云體的碰撞等均可使云粒子起電。一般云的頂部帶正電，底部帶負電，兩種極性不同的電荷會使得云的內部或云與地之間形成強電場，瞬間劇烈放電爆發(fā)出強大的電火花及空氣劇烈膨脹，從而形成閃電和響雷。

三、受雷擊的方式

高速公路受雷擊的方式主要分為感應雷和直擊雷。

感應雷是雷電電流被導入大地時，瞬間自上而下產(chǎn)生了一個強力磁場，處在這個強力磁場的所有電器、信號、電源及它們的傳輸線路都切割了磁力線，產(chǎn)生閃擊現(xiàn)象。直擊雷是指雷云對大地某點發(fā)生的強烈放電，它具有高電壓、大電流的特點，其破壞性極大。

過去人們對雷電的防護大多是局限于直擊雷的防護，隨著各種電子設備的普遍應用，感應雷造成的損失越來越大，它無孔不入，涉及的空間很大。高速公路機電設備比較先進，其能耗小、靈敏度高則受感應雷的危害越大。

四、防雷的措施

高速公路的防雷措施包括以下兩方面：

第一方面，防雷的接地技術。接地是防雷技術的重要環(huán)節(jié)，不管是直擊雷還是感應雷，最終都把雷電引入大地。一個良好的接地系統(tǒng)是人身安全、設備安全、系統(tǒng)穩(wěn)定工作的重要保證，它能降低引下線上的電壓，避免發(fā)生反擊。如果接地系統(tǒng)做得不好，不但會引起設備故障，燒壞元器件，嚴重的還將危害工作人員的生命安全。另外還有防干擾的屏蔽問題和防靜電問題都需要通過建立一個良好的接地系統(tǒng)來解決。

接地系統(tǒng)分為：1、接地裝置（與土壤相接觸）。它的主要任務是盡可能多地將雷電流導入土壤中（50%或以上）同時不在接地裝置上產(chǎn)生危險的電位差,此一任務由建筑物底下和周圍的網(wǎng)格狀網(wǎng)絡來完成。為了避免產(chǎn)生接觸電壓和跨步電壓，接地裝置應有合適的結構形狀和尺寸，同時還要考慮土壤電阻率。2、等電位連接網(wǎng)絡（與土壤不接觸）。它的主要任務是消除建筑物上及建筑內所有設備間危險的電位差并減少建筑物內部的磁場強度，此任務通過將建筑物上及建筑物內所有金屬部件多重聯(lián)結，從而建立一個三維的、網(wǎng)格形的等電位連接網(wǎng)絡實現(xiàn)的。

將接地裝置與等電位連接網(wǎng)絡組合起來，就形成了收費站的接地系統(tǒng)，其主要任務是保持裝置和設備中任意兩點之間的電位差盡可能低。各收費站可采用電氣設備接地和防雷接地共用基礎作為接地系統(tǒng)，因而要求接地電阻應小于或等于1Ω。這種以自然接地物作為基礎輔以人工接地體補充，使建設技術投資減少，節(jié)約投資成本，應該值得推廣。

第二方面，增設防雷裝置。機電設備電源的防雷可分為三級保護，第一級為直擊雷保護，第二級為過電壓保護，第三級為浪涌吸收保護。防雷設施是屬于預防性的投資，在雷擊事故發(fā)生前人們會覺得這些設施可有可無，可少則少。等到事故發(fā)生后才發(fā)現(xiàn)得不償失，后悔莫及。

五、結束語

雷電的災害被國際電工委員會[IEC]稱為“電子化時代的公害”，從某種意義上說，科技越發(fā)達，雷擊對人們的威脅就越大。為了避免雷電對高速公路機電系統(tǒng)的侵害，必須加強機電技術人員的防雷意識，雷雨后的檢查和日常維護，增加防雷設備的投入，并定期由專業(yè)防雷公司檢測防雷設施，才能大大降低雷電災害給高速公路運營公司帶來的損失。

[1]廣東省防雷中心編譯.國際防雷技術標準規(guī)范匯編[S].2001年.

[2]蘇文成.工廠供電[M].機械工業(yè)出版社

P427.23+1 < class="emphasis_bold">文獻標識碼：A

A

1671-5993（2011）04-0070-02

2011-10-10

趙新華（1978-），女，山西運城人，安徽省滁州職業(yè)技術學院機電系助理講師，合肥工業(yè)大學在讀碩士。