高速公路機電設(shè)備的防雷措施探析

陸運軍，彭曉春

（廣西交通設(shè)計集團有限公司，廣西 南寧 530029）

0 引言

在大自然中存在許多的自然現(xiàn)象，其中雷電屬于最為常見的一種，一旦發(fā)生雷電就會給許多建筑物體造成一定的損害，尤其是處于戶外的機電設(shè)備所受到的威脅最大。當(dāng)前，高速公路中較為常見的機電設(shè)備不僅種類比較多，而且還有弱電和強電等相關(guān)設(shè)備，受到雷電的影響非常大。為了能夠充分保障這些機電設(shè)備正常運行，工作人員需要對高速公路中的各項機電設(shè)備做好防雷工作，防止其受到雷電所帶來的影響。本文主要分析高速公路運營中如何對機電設(shè)備做好防雷的工作，希望可以有效減少雷電對機電設(shè)備造成的不良影響。

1 案例概述

某地高速公路建設(shè)完成之后，在該路段中需要安裝電子網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其中安裝的機電設(shè)備主要有三種：第一種為自動監(jiān)控設(shè)備（如圖1所示），第二種為計算機的收費系統(tǒng)，第三種為稱重設(shè)備。這些機電設(shè)備都是高度集成化的，其中的一些機電設(shè)備中還存在著工作電壓低以及工作電流小等情況。雷雨季節(jié)時，雷電對高速公路中的微電子設(shè)備會產(chǎn)生較大的破壞作用，這對高速公路正常運營帶來的損害非常大。

高速公路中使用到的電子設(shè)備在遭受雷擊時難以正常工作，這就導(dǎo)致高速公路機電系統(tǒng)中的許多數(shù)據(jù)出現(xiàn)丟失的情況，甚至?xí)?dǎo)致收費處交通中斷等問題，不僅影響人們的順利出行，同時也影響高速公路正常的運營。為了能夠提升整個高速公路機電系統(tǒng)運行的可靠性，工作人員針對高速公路機電系統(tǒng)中受到雷擊所帶來的不良影響，需要采取具體措施防范雷電對高速公路中的機電設(shè)備帶來的不良影響。

圖1 自動監(jiān)控設(shè)備現(xiàn)場圖

2 高速公路中的防雷具體措施分析

在高速公路這一綜合體系中，防雷工作主要包含建筑物和相關(guān)的輔助設(shè)施，在本文中主要針對監(jiān)控、收費以及電源通訊這三個系統(tǒng)進行防雷工作策略分析。具體情況為：

2．1 監(jiān)控系統(tǒng)實施防雷策略分析

由于高速公路中的收費站會設(shè)計有許多監(jiān)控系統(tǒng)，通常情況下，結(jié)合車道的數(shù)量設(shè)計6～26路攝像機，可采取以下的防雷措施：

（1）前端設(shè)備的雷電防護：根據(jù)攝像機輸入線路的情況安裝對應(yīng)的二合一、三合一防雷器（型號：DK－DSX／m、DK－DS／m、DK－DW／m），防雷器的地線按就近原則，攝像機的外殼連接在接地匯集排后再一同接地；

（2）監(jiān)控機房的雷電防護：前端攝像頭的電線、控制線、視頻線路進入監(jiān)控機房后，應(yīng)根據(jù)線路的電壓、接口、電流大小情況，相應(yīng)安裝對應(yīng)的防雷器，如串聯(lián)電源防雷器（DK－20D30）、控制線路防雷器（DKDCM）、視頻線路防雷器（DK－10f／BNC）、網(wǎng)絡(luò)線路防雷器（DK－nDCt／RJ45）等；

（3）除了安裝防雷器，監(jiān)控前端設(shè)備和中心機房之間的信號線路應(yīng)做好屏蔽接地工作，如控制線路、視頻線路、網(wǎng)絡(luò)線路等都應(yīng)穿入金屬管，兩端接地，并進行深埋處理，從而充分保障攝像機電源盒的通訊正常，避免雷擊或雷電感應(yīng)過電壓對機電設(shè)備所造成的不良影響。具體情況見圖2。

圖2 監(jiān)控系統(tǒng)實施防雷示意圖

2．2 收費計算機中的網(wǎng)絡(luò)防雷策略分析

關(guān)于高速公路中收費網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的防雷措施，可以結(jié)合防雷實際，采取以下的措施：

（1）收費的電腦與HUB之間的連接方式一般采用的是RS485雙絞線，則線路兩端應(yīng)安裝網(wǎng)絡(luò)信號防雷器（DK－nDCt／RJ45）；

（2）聯(lián)接于收費站中的HUB以及監(jiān)控機房中相關(guān)的視頻同軸線，線路兩端安裝對應(yīng)的同軸信號防雷器（DK－10f／BNC）；

（3）各防雷器的接地原則上和被保護設(shè)備的外殼接地就近連接，減少雷電浪涌過電壓對對收費系統(tǒng)帶來危害。

表1是收費站中各個機房所需的防雷設(shè)備以及方案：

表1 收費站防雷設(shè)備一覽表

2．3 電源線路通訊中的防雷策略分析

高速公路上的電力傳輸一般從配電變壓器引出。配電變壓器的高壓側(cè)裝設(shè)高壓避雷器。但大量研究和運行經(jīng)驗均表明，僅在高壓側(cè)采用避雷器保護時，在雷電波作用下仍有損壞現(xiàn)象。一般地區(qū)年損壞率為1%，在多雷區(qū)可達5%左右，個別100個雷暴日的雷電活動特殊強烈地區(qū)年損壞率高達50%。運行經(jīng)驗和試驗研究表明，對絕緣良好的配電變壓器，僅在高壓側(cè)裝設(shè)避雷器雷，仍會發(fā)生由于正、逆變換過電壓造成的雷害事故。低壓側(cè)加裝防雷器，則可以將正逆變換過電壓限制在一定范圍之內(nèi)。變壓器低壓側(cè)的防雷器在材質(zhì)方面還需要謹(jǐn)慎選擇，通常情況下，選擇氧化鋅材料比較好。此外，電源低電壓中的另一側(cè)是零線以及電源變壓器，其外殼以及電纜金屬的外套需要控制器和地面之間實現(xiàn)接觸，可以通過配電房以及電源中的變壓器位置進行綜合處理，其中的低電壓電纜在布置方面就需要保持其可以接地，主要的長度需要控制好對應(yīng)的長度，即大約15m。根據(jù)監(jiān)控室的情況，將配電房位置中的輸電電路埋入地下，即做好屏蔽措施。電路兩頭對應(yīng)的屏蔽部分還可以通過就近原則充分進行接地，其中在電源位置安裝電源防雷箱（型號是：DK－50GBS），同時該防雷箱還可以接入自帶遠(yuǎn)程控制，從而可以有效進行主動防御，方便工作人員實施遠(yuǎn)程控制。

2．4 提升人員防雷的專業(yè)素養(yǎng)

在防雷工作中，由于人們對雷電破壞的研究不斷深入，逐漸發(fā)展形成一個系統(tǒng)性的學(xué)科，涉及許多的專業(yè)知識，例如電工專業(yè)、電子專業(yè)以及建筑專業(yè)等，人們應(yīng)掌握雷電傳播具體的方式，提升對防雷知識的認(rèn)知能力。除此之外，工作人員在實施防雷的工作中還需要逐漸提升自己專業(yè)的素養(yǎng)。在今后的工作中，工作人員應(yīng)加強學(xué)習(xí)相關(guān)的技術(shù)，從而在高速公路的防雷工作中發(fā)揮積極作用，進而減少雷電對機電設(shè)備造成的危害。

3 結(jié)語

由于高速公路中的各種機電設(shè)備基本處于戶外，在運行過程中比較容易受到雷電的影響，危及高速公路中各項設(shè)備的正常運行。高速公路中較為常見的機電設(shè)備不僅種類比較多，而且還有弱電和強電等相關(guān)設(shè)備，受到雷電的影響非常大，工作人員就需要對高速公路中的機電設(shè)備做好防雷工作，防止其受到雷電的影響。為了保證高速公路中的各種機電設(shè)備可以正常運行，工作人員需要加強對機電設(shè)備的保護，同時逐漸提升自己的專業(yè)知識，進而做好防雷工作，為充分保障高速公路正常運行提供更好的服務(wù)。