高速公路機(jī)電設(shè)備防雷技術(shù)分析

摘要：現(xiàn)如今，社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，對(duì)交通系統(tǒng)的需求量越來(lái)越高，人們出行、物流運(yùn)輸?shù)榷茧x不開(kāi)交通，為滿足社會(huì)的發(fā)展需求，多條高速公路項(xiàng)目正在如火如荼的開(kāi)展。相較于普通的公路工程，高速公路項(xiàng)目的規(guī)模更大，工期更長(zhǎng)，所應(yīng)用的機(jī)電設(shè)備類(lèi)型、數(shù)量也在不斷增加。文章對(duì)高速公路機(jī)電設(shè)備防雷技術(shù)進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：高速公路；機(jī)電設(shè)備；防雷技術(shù)；交通系統(tǒng)；物流運(yùn)輸 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類(lèi)號(hào)：TM862 文章編號(hào)：1009-2374（2017）05-0212-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.05.103

現(xiàn)如今，科學(xué)技術(shù)在不斷進(jìn)步，在高速公路上所安裝的機(jī)電設(shè)備不斷增多，功能在不斷增強(qiáng)，主要包含弱電設(shè)備與強(qiáng)電設(shè)備系統(tǒng)。機(jī)電設(shè)備在絕緣處理上較弱，過(guò)電壓受力較差，易受到雷電的襲擊而發(fā)生安全事故。因此，為保證高速公路運(yùn)行的安全性，保護(hù)過(guò)往車(chē)輛的安全，應(yīng)重視機(jī)電設(shè)備防雷技術(shù)的應(yīng)用，做好防雷接地處理，重視機(jī)電設(shè)備的絕緣處理，進(jìn)而達(dá)到理想的防雷效果，以增強(qiáng)高速公路運(yùn)行的安全性與平穩(wěn)性。

1 雷電對(duì)高速公路機(jī)電設(shè)備的危害性分析

在交通運(yùn)行系統(tǒng)中，高速公路的占有力在不斷增強(qiáng)，成為陸路交通體系的核心交通模式。伴隨著科學(xué)技術(shù)、數(shù)字化技術(shù)、通信技術(shù)等的不斷革新，諸多機(jī)電設(shè)備不斷被應(yīng)用到高速公路中，如電子監(jiān)控、信號(hào)塔、照明、收費(fèi)裝置等，都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)電子化，大大提高了高速公路的運(yùn)行效率，也為駕駛者提供了一些便利。但是，機(jī)電設(shè)備在高速公路系統(tǒng)中的應(yīng)用，也帶來(lái)了一定的困擾，一旦遭遇雷電等惡劣天氣，機(jī)電設(shè)備會(huì)受到嚴(yán)重?fù)p壞，甚至還會(huì)引起嚴(yán)重的火災(zāi)或爆炸事故，后果不堪設(shè)想。

通常來(lái)講，在高速公路上的機(jī)電設(shè)備遭遇雷擊，主要以直擊雷與感應(yīng)雷為主。直擊雷的電壓參數(shù)較高，會(huì)在瞬間產(chǎn)生強(qiáng)大的電流值，會(huì)對(duì)機(jī)電設(shè)備構(gòu)成嚴(yán)重的損壞。感應(yīng)雷常常發(fā)生在雷電電流導(dǎo)入大地之時(shí)，在雷擊位置會(huì)產(chǎn)生一個(gè)龐大的強(qiáng)磁場(chǎng)，在磁場(chǎng)內(nèi)的設(shè)備會(huì)與磁場(chǎng)相互切割，出現(xiàn)剎那間閃擊現(xiàn)象，進(jìn)而會(huì)損壞機(jī)電設(shè)備。相較于感應(yīng)雷，直擊雷所造成的危害性與影響更大，破壞性更強(qiáng)，因此，人們?cè)跈C(jī)電設(shè)備防雷上大都以防范直擊雷為主，對(duì)感應(yīng)雷的防范重視度不足。目前，應(yīng)用到高速公路上的機(jī)電設(shè)備在逐漸增多，感應(yīng)雷所造成的危害在不斷加重，進(jìn)而引起人們的重視。

為提升高速公路運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性，必須重視高速公路機(jī)電設(shè)備的防雷處理，以直擊雷與感應(yīng)雷為防范對(duì)象，及時(shí)做好雷擊防護(hù)工作，以降低雷擊損壞程度，也能防止造成人員傷亡。防雷技術(shù)的應(yīng)用應(yīng)從防雷接地處理與機(jī)電設(shè)備防雷處理兩個(gè)層面著手，進(jìn)而營(yíng)造安全、穩(wěn)定、和諧的高速公路運(yùn)行環(huán)境。

2 高速公路機(jī)電設(shè)備防雷技術(shù)

高速公路是現(xiàn)代交通系統(tǒng)的重要表現(xiàn)形式，其在交通運(yùn)輸、人們生活中的地位是不可替代的。高速公路是為人們出行、物流運(yùn)輸提供交通服務(wù)的，為保證人們出行安全，必須要加強(qiáng)對(duì)公路系統(tǒng)的保護(hù)，應(yīng)用先進(jìn)、可靠的防雷技術(shù)，以避免安全事故的滋生。

2.1 高速公路機(jī)電設(shè)備防雷接地技術(shù)

開(kāi)展高速公路機(jī)電設(shè)備防雷工作，接地處理很是關(guān)鍵，不管是直擊雷還是感應(yīng)雷，都要求將電流或電壓及時(shí)導(dǎo)入到大地之中。若想增強(qiáng)整個(gè)高速公路機(jī)電設(shè)備運(yùn)行的安全性，防止雷電的攻擊，必須重視接地系統(tǒng)的構(gòu)建，嚴(yán)格規(guī)范各項(xiàng)操作指標(biāo)與參數(shù)，進(jìn)而達(dá)到理想的防雷處理效果，以保護(hù)人員的安全。

防雷接地處理技術(shù)有多種方式，具體選擇哪種防雷接地技術(shù)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際需求與防雷效果來(lái)進(jìn)行選擇。一般來(lái)講，常見(jiàn)的防雷接地技術(shù)有防雷接地、交流工作接地、直流工作接地與安全保護(hù)接地四種類(lèi)型。在高速公路的收費(fèi)站系統(tǒng)中，應(yīng)將監(jiān)控中心、收費(fèi)站與配電中心等進(jìn)行連接，以扁鋼帶為介質(zhì)進(jìn)行連接，讓地網(wǎng)系統(tǒng)呈現(xiàn)均壓等電位的狀態(tài)，旨在防止發(fā)生電位反擊現(xiàn)象。運(yùn)用等電位連接方法，能大大提高機(jī)電設(shè)備防雷與避雷效果，還能適度將接地電阻的參數(shù)予以放寬，利于降低收費(fèi)站的運(yùn)行成本。

在交流電路中，變壓器是必不可少的組成部分，對(duì)于高速公路機(jī)電設(shè)備的交流電路也同樣受用。機(jī)電設(shè)備中的變壓器主要與外部大電網(wǎng)環(huán)境建立連接，大都安裝到室外，一旦遭遇雷擊，在強(qiáng)大感應(yīng)電流的壓力下，變壓器極易被損壞。變壓器一旦被損壞，整個(gè)機(jī)電系統(tǒng)都會(huì)受到影響，主要是由于變壓器是連接在供電線路中的，雷擊之后無(wú)法正常工作，勢(shì)必會(huì)對(duì)機(jī)電系統(tǒng)構(gòu)成威脅。為避免變壓器被損壞后影響機(jī)電系統(tǒng)的正常運(yùn)行，應(yīng)對(duì)變壓器開(kāi)展接地操作，在實(shí)際的基地處理時(shí)，可將變壓器的中性點(diǎn)和大地建立直接性的聯(lián)系，這樣當(dāng)變壓器受到損壞時(shí)，會(huì)直接跳閘，既可保護(hù)變壓器，也能保護(hù)機(jī)電設(shè)備。在正常狀態(tài)下，機(jī)電設(shè)備屬于帶電體，但是由于受到運(yùn)輸、撞擊等的影響，機(jī)電設(shè)備的絕緣效果會(huì)大大減弱，絕緣層會(huì)受到損壞，當(dāng)遭遇雷擊時(shí)，會(huì)導(dǎo)致人、設(shè)備與大地間形成一個(gè)電流通路，極易引發(fā)觸電事故。為降低此類(lèi)安全事故的發(fā)生概率，大都會(huì)將設(shè)備不帶電金屬部分實(shí)施接地保護(hù)措施，一旦發(fā)生絕緣層破損，可借助接地裝置來(lái)將所泄漏出的電流引入到大地中，能有效避免觸電風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 高速公路機(jī)電設(shè)備防雷的具體措施

2.2.1 監(jiān)控裝置的防雷處理。在高速公路上，收費(fèi)站區(qū)域都會(huì)設(shè)置一定的監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控裝置的數(shù)量取決于車(chē)道的數(shù)量，一般都多于6臺(tái)攝像機(jī)。為保證行車(chē)與收費(fèi)監(jiān)控效果，必須加強(qiáng)對(duì)監(jiān)控裝置的有效保護(hù)，禁止攝像機(jī)受到雷擊，否則會(huì)導(dǎo)致監(jiān)控系統(tǒng)癱瘓。因此，要在攝像機(jī)的控制線路上安裝型號(hào)為485的防雷器械，遵循就近原則，把防雷器進(jìn)行接地連接或連接到攝像機(jī)的外殼上。還要在每臺(tái)機(jī)器視頻輸出端口安裝型號(hào)為BNC的防雷器。在敷設(shè)視頻線路時(shí)，要把視頻線從金屬管中穿過(guò)，然后再埋入地下，禁止將其放在地面上，那樣容易受到雷擊。

2.2.2 收費(fèi)裝置的防雷處理。伴隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，高速公路系統(tǒng)中的電子技術(shù)得到不斷革新，網(wǎng)絡(luò)機(jī)電設(shè)備類(lèi)型在不斷增多，收費(fèi)裝置的精密性、精確性與清晰度等都在不斷增強(qiáng)，但是設(shè)備增多，所拓展的面較寬，極易受到雷擊。為保證收費(fèi)裝置運(yùn)行的安全性，必須做好防雷處理工作，需要在的網(wǎng)線位置、網(wǎng)卡端口處等安裝型號(hào)為RJ45的防雷器，以實(shí)現(xiàn)對(duì)雷擊電流的隔斷與控制，保證整個(gè)計(jì)算機(jī)與設(shè)備的正常運(yùn)行。與此同時(shí)，還要在監(jiān)控中心與路由器同軸線的兩端安裝型號(hào)為RJ45的接口與防雷器，與監(jiān)控裝置的防雷處理相同，安裝端口防雷器時(shí)，應(yīng)遵循就近原則，將防雷器安裝到設(shè)備的外殼或直接進(jìn)行接地操作。

2.2.3 電源線路的防雷處理。在公路電源線路的防雷處理方面，應(yīng)在三相電源的變壓器區(qū)域接地位置上安裝避雷裝置。工作人員在選擇避雷器時(shí)，要保證避雷器的材料為氧化鋅。此外，在電源位置低電壓端口的零線位置、變壓器外殼與電纜的金屬外殼處都應(yīng)安裝防雷器，安裝時(shí)應(yīng)遵循就近原則，實(shí)施接地操作或外殼安裝。變壓器與配電房處的低電壓線路應(yīng)實(shí)施地下敷設(shè)線路的方法，可將電線通入到金屬管內(nèi)，然后將該線路埋設(shè)在地下，能有效避免雷擊現(xiàn)象。此外，從監(jiān)控部分到配電系統(tǒng)間的線路應(yīng)實(shí)施地下埋設(shè)，且還要進(jìn)行屏蔽處理，配電箱中線路的兩端屏蔽的區(qū)域也要遵循就近的接地方法。通常情況下，收費(fèi)站運(yùn)行所應(yīng)用的是弱電系統(tǒng)，此時(shí)可在兩個(gè)端口安裝型號(hào)為20KA與B220的單相電源防雷裝置，且要使用屏蔽性質(zhì)的電纜，還要將其埋設(shè)在地下。

2.2.4 通信裝置的防雷處理。在高速公路機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)中，通信設(shè)備占據(jù)著重要的地位，其主要負(fù)責(zé)傳輸與運(yùn)送信號(hào)，為高速公路運(yùn)行提供一系列的通信服務(wù)。一般來(lái)講，通信系統(tǒng)的跨度較大，若想保證通信系統(tǒng)運(yùn)行的安全性與高效性，需要做好防雷接地處理。在傳輸設(shè)備的機(jī)柜上，應(yīng)準(zhǔn)備好2個(gè)接地用的螺栓，運(yùn)用單點(diǎn)接地的方法來(lái)接入到大地之中：1條為工作地線；1條為二次保護(hù)電路的地線。在交流配電系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，應(yīng)設(shè)計(jì)出相對(duì)獨(dú)立、安全的交流環(huán)境，還要將保護(hù)地線予以斷開(kāi)，若無(wú)法執(zhí)行此項(xiàng)操作，還可與配線架防雷基地進(jìn)行配合使用，前提是需要安裝一定的電源防雷器，避免在交流電網(wǎng)內(nèi)出現(xiàn)一系列的干擾信號(hào)。

2.2.5 照明系統(tǒng)的防雷處理。當(dāng)前，諸多綠色材料被廣泛的應(yīng)用到照明領(lǐng)域，是科技進(jìn)步的表現(xiàn)。在高速公路系統(tǒng)中需要一定的照明裝置，為提高資源的利用率，節(jié)約電能，太陽(yáng)能技術(shù)不斷被應(yīng)用，進(jìn)而使得以太陽(yáng)能技術(shù)為基礎(chǔ)的LED燈具問(wèn)世?；谔?yáng)能的LED燈具具有耗能少、熱輻射弱與光亮度高等特點(diǎn)，尤其值得一提的是其具有節(jié)能、安全與環(huán)保等優(yōu)勢(shì)，屬于一種新型的照明技術(shù)。然而，此類(lèi)燈具中含有多種太陽(yáng)能充電與放電系統(tǒng)，還涉及到諸多電氣設(shè)備，這兩種都屬于弱電設(shè)備，極怕遭受雷擊。而一般的LED燈具，其外部一層為導(dǎo)體材料，自身屬于避雷針，可使用燈柱的頂部來(lái)做接閃器，還要保證光伏板、燈具等都在接閃器的保護(hù)圈內(nèi)，還要做好燈桿的防雷接地操作，以增強(qiáng)整個(gè)LED照明系統(tǒng)的防雷效果。此外，在電源線路位置上，常常受到電磁感應(yīng)或靜電反應(yīng)等的影響，而產(chǎn)生突峰電流或電壓，會(huì)對(duì)LED燈具產(chǎn)生嚴(yán)重的損壞，為避免LED燈具被損壞，可安裝LED燈具專(zhuān)用的浪涌保護(hù)器，以實(shí)現(xiàn)對(duì)過(guò)電壓的保護(hù)，保證照明系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，作為現(xiàn)代交通系統(tǒng)的重要組成部分，高速公路的地位與價(jià)值是不可替代的。高速公路的使用頻率高，為方便車(chē)輛運(yùn)行，會(huì)在公路兩旁設(shè)置一定的機(jī)電設(shè)備，如通信裝置、照明裝置、電子收費(fèi)與監(jiān)控裝置等，但是電子系統(tǒng)較為敏感，極易遭受雷擊，為處理好該項(xiàng)問(wèn)題，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)機(jī)電設(shè)備的防雷處理，做好設(shè)備接地與防雷技術(shù)操作，還應(yīng)提前進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，一旦遭遇雷擊，應(yīng)啟動(dòng)應(yīng)急裝置或方案，以降低安全事故的發(fā)生概率，減少損失。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳翔.高速公路機(jī)電設(shè)備防雷技術(shù)探討[J].交通世界，2016，（25）.

[2] 陳忠，李潔瑋.關(guān)于高速公路機(jī)電設(shè)備防雷措施探討[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016，（20）.

[3] 倪明.探討高速公路機(jī)電設(shè)備防雷技術(shù)[J].科技與企業(yè)，2015，（20）.

[4] 張亢.新時(shí)期公路機(jī)電設(shè)備防雷技術(shù)分析[J].交通世界（工程技術(shù)），2015，（7）.

[5] 江訸.高速公路機(jī)電設(shè)備防雷措施研究[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2014，（13）.

[6] 高星.綜合防雷技術(shù)在高速公路機(jī)電系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].硅谷，2012，（4）.

[7] 米鐵強(qiáng).基于高速公路機(jī)電設(shè)備防雷措施新探[J].計(jì)算機(jī)光盤(pán)軟件與應(yīng)用，2013，（20）.

作者簡(jiǎn)介：陳云生（1973-），男，吉林長(zhǎng)春人，吉林省高速公路管理局長(zhǎng)春管理分局副高級(jí)工程師，研究方向：管理信息系統(tǒng)。

（責(zé)任編輯：小 燕）