高速公路防雷接地系統(tǒng)的檢測(cè)與維護(hù)

唐若森

摘要：高速公路變配電系統(tǒng)運(yùn)行的安全性是保證整個(gè)高速公路機(jī)電系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定的保障，而防雷接地系統(tǒng)是對(duì)電氣設(shè)備的全面保護(hù)。在線檢測(cè)防雷接地系統(tǒng)對(duì)掌握防雷接地設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)具有重要意義。

關(guān)鍵詞：高速公路;防雷接地系統(tǒng);檢測(cè)維護(hù)

引言：

高速公路機(jī)電系統(tǒng)的防雷接地是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，應(yīng)重視全方位、立體化綜合防治，要做更多、更細(xì)致的工作，促進(jìn)防雷接地系統(tǒng)的應(yīng)用效能，保障機(jī)電系統(tǒng)的健康、穩(wěn)定運(yùn)行。

一、高速公路設(shè)備接地系統(tǒng)構(gòu)成

一般來說，雷電對(duì)于設(shè)備設(shè)施的損壞方式有兩種，一種是直擊雷。對(duì)于此種雷電，現(xiàn)在常用的防護(hù)方式是通過使用接閃針、接閃帶、接閃線等作為接閃器，把雷電流接收下來后，通過接地裝置將其安全地送回大地。一種是感應(yīng)雷，它的侵入主要途徑包括供電線、電話線、有線電視或者無線電視饋線、房屋的外墻或者柱子等方式，對(duì)于此種雷害，現(xiàn)在常用方式是通過等電位連接、屏蔽、正確可靠的接地等進(jìn)行相應(yīng)的防護(hù)。

1.等電位連接網(wǎng)絡(luò)

等電位連接網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)方式應(yīng)采用S型、M型或它們的組合，將電氣和電子設(shè)備的金屬外殼、機(jī)柜、機(jī)架、金屬管、槽、屏蔽線纜金屬外層、電子設(shè)備防靜電接地、安全保護(hù)接地、功能性接地、浪涌保護(hù)器接地等均應(yīng)以最短的距離與S型或M型結(jié)構(gòu)的接地基準(zhǔn)點(diǎn)連接，并與公共接地裝置可靠連接。

2.公共接地裝置

公共接地裝置由防雷接地、交流工作接地、直流工作接地、安全保護(hù)接地等接地構(gòu)成。

（1）防雷接地

為了保證雷電擊中建筑物后，雷電能量能夠安全地泄入大地中，因此將裝有機(jī)電設(shè)備的公路建筑物、內(nèi)部弱電設(shè)備、電源線路、網(wǎng)絡(luò)通信等系統(tǒng)均與防雷接地裝置作有效的防雷電氣連接。

（2）交流電源工作接地

為了增加高速公路沿線的電源傳輸距離，一般都采用高壓傳輸，再在每個(gè)站級(jí)配電室通過變壓器降為使用電源，為了保證系統(tǒng)變壓器和系統(tǒng)機(jī)電設(shè)備的安全，通常采用將變壓器中性點(diǎn)直接接地運(yùn)行。在正常工作時(shí)，可以向機(jī)電設(shè)備提供220V相電壓電源，當(dāng)發(fā)生線路雷擊事故時(shí)，可以有效地進(jìn)行跳閘保護(hù)，保證高速公路機(jī)電設(shè)備的安全。同時(shí)在弱電設(shè)備電源系統(tǒng)和設(shè)備供電電源間加裝電涌保護(hù)器SPD，將雷擊電磁脈沖所帶來的瞬時(shí)過電壓通過分流方式降低到弱電設(shè)備允許的范圍內(nèi)。

（3）直流電工作保護(hù)

隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)在高速公路機(jī)電系統(tǒng)中的發(fā)展應(yīng)用，目前ETC車道、自動(dòng)發(fā)卡車道、MTC車道等使用的設(shè)備的控制系統(tǒng)綜合自動(dòng)化程度已經(jīng)非常高。各種電子集成電路、微電子等電子器件已成為高速公路機(jī)電設(shè)備控制系統(tǒng)的核心。而這些高度智能化設(shè)備投入使用的同時(shí)，也存在著自我保護(hù)相對(duì)脆弱的缺點(diǎn)，特別是對(duì)工作電源的要求高，受雷電影響大。電源的波動(dòng)，有可能會(huì)給弱電設(shè)備帶來巨大的干擾，更有可能會(huì)燒毀弱電系統(tǒng)中的弱電設(shè)備。因此，需要將收費(fèi)車道、監(jiān)控機(jī)房、數(shù)據(jù)反饋屏及配電房等公路服務(wù)設(shè)施的所有機(jī)電設(shè)備良好接地，接地方式采用聯(lián)合接地系統(tǒng)。

（4）安全保護(hù)

機(jī)電設(shè)備都是有電運(yùn)行的，也可以說，是一個(gè)帶電體。如果某個(gè)設(shè)備因各種原因?qū)е略O(shè)備絕緣損害時(shí)，如果維修人員或是使用工作人員與此設(shè)備金屬外殼直接接觸時(shí)，由于人體的導(dǎo)電性，可能會(huì)發(fā)生觸電危險(xiǎn)。因此，機(jī)電設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)不帶電的金屬需要一個(gè)良好的接地。

二、防雷接地系統(tǒng)常見的故障

接地是整個(gè)防雷系統(tǒng)主要組成環(huán)節(jié)之一，為了降低防雷地網(wǎng)的接地電阻值，同時(shí)也為了將雷電流均勻地泄放入大地，不產(chǎn)生危險(xiǎn)的過電壓，減少接閃桿在被雷擊時(shí)，由于泄放雷電流時(shí)地面電位梯度過大而容易對(duì)各機(jī)電系統(tǒng)機(jī)電設(shè)備產(chǎn)生高壓反擊的危險(xiǎn)。因此，須對(duì)異常阻值的防雷接地網(wǎng)進(jìn)行有效整改。

1.接地網(wǎng)出現(xiàn)故障

高速公路中，設(shè)置接地防雷系統(tǒng)是保證公路上所有機(jī)電設(shè)備運(yùn)行正常的條件之一。在高速公路中，一般會(huì)設(shè)置變電所接地網(wǎng)、建筑物接地網(wǎng)、隧道接地網(wǎng)以及其他獨(dú)立的接地點(diǎn)等。在實(shí)際運(yùn)行過程中，由于接地系統(tǒng)是在地下深埋，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，金屬接地必然會(huì)受到腐蝕，導(dǎo)致接地網(wǎng)的接地電阻出現(xiàn)異常。當(dāng)接地電阻增大到一定水平之后，就會(huì)影響電氣設(shè)備的安全性。當(dāng)雷擊發(fā)生后，還可能導(dǎo)致雷擊電流不能完全按照設(shè)計(jì)方案要求經(jīng)過接地網(wǎng)將其導(dǎo)入到大地中，進(jìn)而導(dǎo)致高速公路中的電氣設(shè)備受到損壞，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?dǎo)致高速公路電氣設(shè)備出現(xiàn)大面積故障。因此，需要定期檢測(cè)接地網(wǎng)的接地電阻，并進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，根據(jù)監(jiān)測(cè)以及檢測(cè)得到的結(jié)果，采用合適的措施，消除系統(tǒng)中的安全隱患。這些工作對(duì)電氣設(shè)備運(yùn)行的安全性以及操作人員的安全都具有重要作用。

2.強(qiáng)電系統(tǒng)避雷器出現(xiàn)故障

如今，金屬氧化物避雷器在高速公路配電系統(tǒng)中得到廣泛使用，常在10kv開關(guān)柜、0.4kv低壓開關(guān)柜、隧道內(nèi)配電箱中得到廣泛使用。避雷器由于在實(shí)際使用過程中會(huì)受到多次雷擊的影響，長(zhǎng)期工作會(huì)導(dǎo)致工頻電壓受高頻電壓的影響出現(xiàn)劣化。若不對(duì)其進(jìn)行及時(shí)處理，就不能有效保護(hù)電氣設(shè)備。因此，需要及時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中使用的各類避雷器。金屬氧化物避雷器出現(xiàn)的損壞問題一般集中在氧化鋅閥片老化以及閥片與外絕緣材料間出現(xiàn)界面閃絡(luò)兩個(gè)方面。具體情況有：（1）直流參考電壓出現(xiàn)異常升高。這主要是由于氧化鋅閥片的非線性出現(xiàn)降低，只需整只更換避雷器或更換氧化鋅閥片即可;（2）直流參考電壓出現(xiàn)異常降低。這主要是由于氧化鋅閥片出現(xiàn)老化，需要更換避雷器或氧化鋅閥片;（3）泄露電流出現(xiàn)異常增大。這主要是由于閥片與外絕緣材料的界面出現(xiàn)受潮，導(dǎo)致氧化鋅閥片質(zhì)量受到影響，也需要更換避雷器。

結(jié)束語：

隨著人們出行對(duì)道路信息的需求提高，高速公路與信息技術(shù)緊密結(jié)合的機(jī)電系統(tǒng)在高速公路上的應(yīng)用也越來越重要，信息采集、信息交換與公告、視頻監(jiān)控、通訊、收費(fèi)等所有的集成電子信息系統(tǒng)都成為高速公路對(duì)外服務(wù)的最主要的手段。如何在現(xiàn)有的技術(shù)條件下，更有效地抵御雷電，這個(gè)戶外電子設(shè)備最可怕的自然敵人，就顯得尤為重要了。

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