高速公路机电设备的防雷技术研究

任永航

摘要：雷电是自然现象，是因为大气中冷热空气的磨擦而出现正负两种电荷云团，云团间、云团和大地间产生放电现象，这是高电压、高电流，很容易对地面的电子设备产生破坏，高速公路机电系统包括通信、收费、监控、隧道通风、照明、消防火灾报警等系统，雷击会对其造成严重的伤害。所以必须重视和研究防雷技术。

关键词：高速公路;机电设备;防雷技术

引言

近年来，高速公路上安装的机电设备数量、种类越来 越多，系统功能也越来越强大，不仅包括一些强电设备， 还包括大量的弱电设备。虽然实现了功能全面，但容易受到雷电天气的干扰损坏。机电设备在绝缘与接地处理上具有一定弱势，电压受力相对较差，遇到雷电天气容易导致较高的 事故发生率。因此，为了更好地保障高速公路过往车辆运行的安全性、畅通性、平稳性，必须加强机电设备防雷技术的应用，有效地做好防雷措施，加强机电设备的绝缘与接地处理，从根本上達到防雷效果。

一、高速公路机电设备遭遇雷击的严重后果

随着互联网技术、数字化技术、通信技术的发展，收费系统、供电系统、监控系统、通信系统等已经被应用于高速公路中，为高速公路的运行效率提供了有力保障。然而，在实际的操作过程中，机电设备在高速公路系统中的应用也会出现一些问题，尤其遇到雷电天气，机电设备受损情况较为严重，引起火灾、事故的现象偶有发生。一般情况下，高速公路上的机电设备遇到雷击受损主要来源于感应雷与直击雷。直击雷的电压参数越高，其产生的电流值越强大，因此，机电设备会受到损坏。感应雷是通过雷电带来的电流导入大地产生磁场，而磁场范围内的机电设备就会在雷击的刹那间出现故障。

二、高速公路机电设备防雷技术及应对方法

（一）视频监控系统的防雷技术及对策

对于高速公路的视频监控系统应用防雷技术主要是安装防雷器对外界突然出现的尖峰雷电干扰在极短时间内进行导通分流，进而防止浪涌对相应设备产生损害。通常情况下，高速公路会结合道路的具体情况对各种不同监控设备设置实施相应的防雷处理，对每台监控设备的信号线、电源线安装相应的防雷器，防雷器要安装在监控设备外壳上，也可以直接接地。在监控系统当中，根据道路监控及收费站监控系统的前段、传输、终端三部分组成情况，设计应用基本相同的防雷技术，道路交通监控系统是要对前端和传输两个部分进行防雷保护，应用接地防雷技术：在前端的摄像机和云台立杆顶部分别安装避雷针，设计的避雷针长度大约是2m，其顶端设计成尖形，引线应用的是25mm2接地铜线，进行和接地系统连接。各个监控点进行独立地网设计，对于土壤电阻率较大的地区，设计应用接地模块及接地体联合应用，进而确保接地电阻要不大于4Ω。火灾自动报警系统接地装置的接地电阻值应采用共用接地装置时，接地电阻值必须按接入设备中要求的最小值确定;采用专用接地装置时，接地电阻值不应大于4Ω。设备防雷技术的应用是根据摄像机输出相应的视频信号，在传入传输设备中安装相应的视频防雷器，利用视频防雷器进行视频信号输入进入传输设备，进而实现防雷效果;摄像机电源及控制信号所应用的防雷技术同样是进行安装防雷器，其安装连接方式是串联方式，是在电源线的输入端安装电源防雷器，在控制信号线的输入端安装信号防雷器，然后把相应信号输入进入到上端的摄像机中。这样的设计和安装能够对雷击电流进行阻止，避免其进入到摄像机的视频线、电源线及控制线当中，防止对整个摄像机的监控网络产生影响和破坏。

（二）监控装置的防雷处理

在高速公路上安装监控装置必不可少，尤其在收费站区 域，监控系统可以起到很好的作用。监控装置的数量取决于 车道的数量，一般情况下在6台摄像机以上，以确保收费监 控效果，观察车辆行驶情况。加强对监控装置的保护十分重 要，以避免雷击造成的破坏。将型号为485的防雷器进行接 地连接，安装在摄像机的控制线路外壳上，再将型号为NBC 的避雷器连接在每台机械视频输出端口或者是杆顶处安装一 个长度约为2m的避雷针，避雷针采用接地铜线连接，铜线 长度约为25mm2，另外，接地电阻要保证小于4Ω，以避免雷击破坏。

（三）机房及配电房的防雷方法

高速公路中的机房安装有各种机电设备，配电房中有机电设施，因此，要严格根据建筑物防雷等级进行相应防雷设计，所进行的防雷技术设计外部内部相结合，分别进行有针对性的设计。建筑物内，安装电涌保护器，进行雷电泄流，避免电缆线路受到雷击，破坏电源。电子信息的系统当中，进行均压等电位、泻流分流、屏蔽防雷。同层或相同部位不同金属设备、外壳、管道、电缆外皮等处要进行等电位连接，达到电位均衡，防止建筑物当中出现反击或者是跨步电压，进而使雷电电磁脉冲产生的电子设备干扰和人员伤亡的有效减少。泻流分流是利用引下线、接闪器、接地把雷电进行分流引入到地下，进而保护设备、部件免受雷击及对设备的反击。以法拉第屏蔽笼、屏蔽电缆、屏蔽箱盒等方式，应用自然屏蔽体，进行绕击雷、侧击、球雷袭击的有效避免，做到进行雷电电磁脉冲的有效防御，对设备上的电压能量进行有效衰减和阻挡施。

（四）防雷接地技术措施

无论是直击雷的防范，还是感应雷的防范，基本防雷工作的开展都必须要将电流或电压第一时间导入大地，这也是进行后续细化工作的重要基础。要想避免雷电危害，必须要构建一个良好的机电设备接地系统，规范相关的操作指标，以达到最为理想的防雷效果。防雷接地方式众多，最具代表性的防雷接地技术主要有以下四种类型：防雷接地、交流工作接地、直流工作接地以及安全保护接地。在实际工作中，具体选择哪种防雷基地技术，还要结合机电设备的实际需求进行妥善选择，如对高速公路收费系统而言，需要连接配电中心、监控中心以及收费站，为了确保地网系统能够呈现出均压等电位状态。

三、结束语

总而言之，高速公路已经成为现代交通系统的重要组成部分，具有无可替代的位置和价值。高速公路为人们出行带来了方便，缩短了地区间的路程，带动了区域经济的发展。为方便车辆运行，高速公路必须设置机电设备装置，包括收费装置、监控装置、通信装置等，但电子系统在遇到雷雨天气时机电设备极易受到损害，因此，为了更好地处理好雷击造成的问题，应不断加强机电设备防雷处理，提前预测风险，提前解决，做好设备接地与防雷技术操作，降低事故发生率。

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（作者单位：贵州高速公路集团有限公司营运事业部遵义中心）