高速公路機電工程系統(tǒng)防雷

【摘 要】文章主要對高速公路機電工程系統(tǒng)防雷問題進(jìn)行了論述。

【關(guān)鍵詞】高速公路；機電工程系統(tǒng)；防雷

1、主要雷擊危害和防措、原則

1.1 主要雷擊危害

(1)直擊雷。雷電直接擊在設(shè)備上(主要指外場設(shè)施) 因電效應(yīng)、熱效應(yīng)和機械效應(yīng)等造成構(gòu)造物、設(shè)備等損壞甚至人員傷亡。(2)雷擊電磁脈沖。閃電直接擊在建筑物防雷裝置和建筑物附近所引起的效應(yīng)。(3)地電位反擊。接閃器放電時，引起接地極地電位上升，對設(shè)備產(chǎn)生反擊。主要損害用金屬電纜與本建筑以外相連的成對設(shè)備。

1.2 通信站的防雷措施

通信站使用大樓建筑物的結(jié)構(gòu)鋼筋構(gòu)成等電位“法拉第”籠，并宜采用聯(lián)合接地避雷針、引下線、接地系統(tǒng)在大樓設(shè)計時統(tǒng)一考慮，接地電阻≤1歐姆(工頻)。

通信站所有的進(jìn)出局電纜在局前人并(或電纜引入室)內(nèi)作如下處理:所有進(jìn)出通信站的電纜和光纜的金屬嵌裝層(件)在井內(nèi)就近與大樓總接地排做可靠電氣連接。局前并向外所有電纜一律加鋼管防護(hù)鋼管長度≥15米所有鋼管作電氣連接并接地。前井內(nèi)的接地點用95mm2的多股絕緣銅絞線接到大樓內(nèi)的總接地排。這根導(dǎo)線不應(yīng)穿鋼管進(jìn)室，應(yīng)穿PVC管。

1.3 室內(nèi)配線的防護(hù)原則

金屬線垂直長度大于30米時，應(yīng)穿金屬管，金屬管兩端就近與樓層的接地網(wǎng)連接。室內(nèi)的配線在防靜電地板下敷設(shè)為防鼠咬須用金屬線槽或蛇管防護(hù)，金屬線槽或蛇管兩端接地形成磁屏蔽所以線槽內(nèi)其它的屏蔽線無論用于高頻或低頻，應(yīng)一端接地形成靜電屏蔽。同軸電纜除外，因同軸電纜屏蔽層上有工作電流。室內(nèi)配線在橋架上敷設(shè)無屏蔽防護(hù)。長度當(dāng)大于50米時一側(cè)的設(shè)備輸入口應(yīng)加避雷器:長度大于10米時兩側(cè)的設(shè)備輸入口均應(yīng)加避雷器。

2、電源系統(tǒng)的雷電過電壓保護(hù)技術(shù)

當(dāng)從建筑物外引接交流電源時應(yīng)采用三相五線制，低壓電纜埋地引入。在進(jìn)樓前加≥15米鋼管防護(hù)進(jìn)樓后應(yīng)就近將地線在大樓總接地排處重復(fù)接地在機房配電屏入口處相線和中性線分別對地加裝標(biāo)稱放電電流不小于20千伏SPD。上述配電屏可設(shè)在監(jiān)控機房也可設(shè)在通信機房當(dāng)其它機房從這個配電屏引接交流電源時。在機房內(nèi)應(yīng)設(shè)分配電箱，箱內(nèi)應(yīng)在相線及中性線上分別對地加裝標(biāo)稱放電電流為10千伏的SPD，作為第二級防護(hù)。在設(shè)配電屏的機房內(nèi)，對于主要的用電設(shè)備可以在機架內(nèi)加裝標(biāo)稱放電電流5千伏的第二級SPD。為了有效地延長SPD的使用壽命可以把標(biāo)稱放電電流加大一倍左右。

機房內(nèi)用于計算機及測試儀表的拖板式電源插座排內(nèi)應(yīng)具有標(biāo)稱放電電流為3千伏的SPD。程控交換機的總配線架側(cè)的48伏直流電源負(fù)極宜加裝70伏的SPD。監(jiān)控機房UPS輸出交流電源只提供本機房的設(shè)備用電時，中性線不接地(對地懸浮)，也不需加避雷器。但在UPS進(jìn)線端應(yīng)加裝匹配的SPD。

管理中心大樓內(nèi)(監(jiān)控中心、收費中心、通信中心)各機房的接地方式如下:

在大樓的總配電室的墻免設(shè)一塊總接地銅排上面有多個接地端子，從變電站來的三相五線制電源線的地線在此重復(fù)接地占用一個端子。三個機房各用一根35毫米的多股絕緣銅絞線把機房的接地銅排接到總接地銅排占用三個端子。通信也用35mm2多股絕緣銅絞線連到總接地排上占用一個端子凡是用直流電源的設(shè)備，電源“+”極(工作地)單獨用絕緣導(dǎo)線接到直流接地排上而設(shè)備的金屬殼則接本機房的接地網(wǎng)(保護(hù)地)。接地網(wǎng)的做法是用30X2(60mm2)的銅帶在防靜電地板下組成1-1.5米見方的方格各交叉點須焊接。與機房內(nèi)的接地銅排應(yīng)有兩條銅帶連接。當(dāng)室內(nèi)有吊頂安裝空調(diào)管道時，天花板上也宜做和地網(wǎng)類似的銅帶網(wǎng)，用兩根銅帶沿墻下敷與地網(wǎng)相連空調(diào)的金屬件就近與銅網(wǎng)相連。

與通信站用金屬電纜連接的對方設(shè)施的防護(hù)(對方設(shè)施分:對方通信站、附近建筑物內(nèi)的通信/數(shù)據(jù)設(shè)備、監(jiān)控外場設(shè)施三類盡管對方是非防雷建筑物或設(shè)施，也要作以下防護(hù)：金屬電纜進(jìn)入對方建筑物前用≥15米鋼管防護(hù)，從地下引入，監(jiān)控外場設(shè)施也作同樣處理；電纜芯線在接設(shè)備前加裝避雷器，空線對接地。

3、通信電纜線路的防護(hù)

光纜在每個接頭處應(yīng)將金屬件作電氣阻斷。并保持金屬件對地懸浮。作電氣阻斷的原因是防止感應(yīng)電動勢累加對地懸浮的原因是防止產(chǎn)生電流，因熱效應(yīng)損傷纖芯。金屬電纜的鎧裝層或非鎧裝電纜的屏蔽層在接頭處要作電氣連接并接地相鄰接地點的間距應(yīng)≤4千米。當(dāng)4千米之內(nèi)有多個接頭時，不需每個都接地只做電氣連接特殊場所(或環(huán)境)增加接地點。

4、收費站的整體防雷措施

4.1 收費站夭棚的防靂

收費站天棚棚頂設(shè)避雷針時，其高度應(yīng)使整個天棚處于保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)天棚用金屬架構(gòu)時可不設(shè)針式避雷針，金屬架構(gòu)與立柱有良好的電氣連接。棚頂?shù)慕饘侔鍨榉浪鴫|有橡膠墊時金屬板相互間均須做電氣連接。

收費站人員較多必須設(shè)法解決跨步電壓因此收費站天棚的投影面積和到收費站建筑物人行便道的地面之下都須做等電位連接，即在每個收費島的內(nèi)沿以天棚的投影為界用40×5毫米的扁鋼做一個閉環(huán)，把島內(nèi)的預(yù)埋鋼管和收費亭基礎(chǔ)的鋼筋都和扁鋼環(huán)做電氣連接。相鄰收費島的扁鋼環(huán)間用前、中、后三根直徑12毫米的圓鋼做電氣連接。離收費站最近的收費島從扁鋼環(huán)上引出三根圓鋼埋在去收費站人行便道路面下一直延伸到收費站和地網(wǎng)相接。這三根縱向圓鋼之間每隔25米做一次橫向連接。

天棚的立柱相當(dāng)于避雷針的引下線和接地極由于立柱間距已大于引下線的最大間距整個地網(wǎng)應(yīng)視為有多個接地極的地網(wǎng)落雷時各接地極上的電位是不相等的這也是要做等位連接的原因之一。

4.2 車道設(shè)備的防雷措施

由于地網(wǎng)面積較大，落雷時雖然能起均壓作用，但在地網(wǎng)上兩點間距較大時。仍然有相當(dāng)大的電位差。當(dāng)收費亭內(nèi)的設(shè)備外殼在亭內(nèi)就近接地網(wǎng)以保證收費員人身安全時而收費站的設(shè)備和每個收費亭的設(shè)備又用金屬電纜互聯(lián)的條件下必須采取防護(hù)措施。由于弱電設(shè)備的抗雷性能較差，初步考慮弱電系統(tǒng)的視頻、數(shù)據(jù)、話音均用光纖傳送，這樣就可免除地電位反擊的危害只剩下電源線上加防雷器件就成了。每個收費亭內(nèi)有配電板.其上有不間斷電源和一般電源兩種，不間斷電源來自收費站UPS一般電源來自人行通道一端的交流配電箱。所以在亭內(nèi)配電板上不間斷電源和一般電源的進(jìn)線側(cè)各加一組SPD，在UPS的輸出端也加SPD而且SPO的接地宜和收費站交流配電盤的SPD共地人行通道交流配電箱的輸出端也加SPO就近接地網(wǎng)。SPD的標(biāo)稱放電電流為10千伏。

5、外場設(shè)施的防雷(主要指攝像機和可變情報板)

基礎(chǔ)內(nèi)的鋼筋應(yīng)和接地極相連接地極的引烹線用30×4毫米扁鋼或12mm圓鋼引出基礎(chǔ)面.與立柱或門架的底法蘭焊接，不宜麟地腳螺栓作接地引線、接地極的沖擊接地電阻≤10歐姆，在山區(qū)士壤條件差的情況下，沖擊接地電阻可放寬到≤30歐姆。

攝像機的云臺和設(shè)備箱應(yīng)與金屬立柱牢靠連接。當(dāng)采用混凝土立柱時，宜用直徑12毫米的基鋼作接閃器的引下線，云臺和設(shè)備箱就近與引下線連接設(shè)備箱中視頻光端機的同軸電纜外屏蔽層，即光端機的外殼應(yīng)與設(shè)備箱有良好的連接。交流電源線進(jìn)入設(shè)備箱后應(yīng)加裝標(biāo)稱放電電流20千伏的SPD。可變情報板的金屬電纜的防護(hù)措施與通信站的防護(hù)措施第4條相同。

其它外場設(shè)施雖屬非防雷設(shè)施，似由于耀金屬電纜與通信站相連因而受到影響減祥須撥通信站防護(hù)第4條采取措施。

6、結(jié)束語

高速公路機電工程系統(tǒng)防雷是重要工作，從設(shè)計、施工、養(yǎng)護(hù)各個階段都應(yīng)該做好防護(hù)，為高速公路機電工程系統(tǒng)提供一個更好的運行環(huán)境，促進(jìn)交通事業(yè)的正常運行發(fā)展。