高速公路机电设备防雷技术探讨

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　　摘  要：在高速公路中应用很多电子设备，并且，高速公路系统通常都是在野外或者比较空旷区域，比如收费站、服务区及道路设施、设备都是孤立的建筑，很容易受到雷击。会导致高速公路设备设施有严重损失，并且会对高速公路系统的运行及人员、财物等安全有严重的影响。所以，要确保高速公路安全运行，过往车辆通行安全，一定要对机电设备防雷技术的应用进行高度重视，做好防雷处理，提高高速公路安全平稳运行能力。
　　关键词：高速公路;机电设备;防雷技术
　　Abstract： A lot of electronic equipment is used in the expressway， and the expressway system is usually in the field or relatively open area， such as toll stations， service areas， road facilities and equipment are isolated buildings， which are easy to be struck by lightning. It will lead to serious loss of highway equipment and facilities， and will have a serious impact on the operation of the highway system， personnel， property and other safety. Therefore， in order to ensure the safe operation of expressway and the safety of passing vehicles， we must attach great importance to the application of lightning protection technology of mechanical and electrical equipment， do a good job in lightning protection treatment， and improve the safe and stable operation ability of expressway.
　　雷電是自然现象，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讯、收费、监控、隧道通风、照明等系统，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。
　　1 雷电对于高速公路机电设备产生的危害和影响分析
　　如今，高速公路中应用了很多机电设备，比如进行外场的视频监控，应用车辆检测的系统，进行信息发布的系统，通行隧道内的火灾智能报警及照明系统，高速公路数据通信及收费装置等[1]。如果高速公路系统中的机电设备遭遇到雷电等，会导致机电设备受损，影响到设备及人员、财产等安全，比如，会有大面积图像不能传送到监控室、出现隧道照明瘫痪、通信系统中的信息和通讯中断、收费车道设备受损瘫痪等，严重的会导致火灾或爆炸，进而会产生非常严重的不良后果。
　　2 高速公路机电设备防雷技术及应对方法
　　2.1 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。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。
　　2.2 公路收费车道的防雷技术和方法
　　高速公路收费车道设备的防雷通常应用的是接地防雷技术，以达到雷电电流的分流，保证高速公路整体通行安全。收费车道通常有入口发卡、出口收费、ETC等不同车道。对于收费车道进行的防雷技术应用的接地处理方式：收费车道设备的防雷处理应用的是综合接地方式，进行的技术设计是每个车道都设置接地排，并把这些每接地排接入到综合接地网当中，实施综合接地，要求接地电阻值一定不大于1Ω，每个车道的电源地端要接入到接地排中，收费岛的设备金属外壳也一定要接入到接地排，比如发卡机、栏杆机、雾灯、广场机柜、工控机、雨棚信号灯等各设备。而对于机电设备实施的防雷技术以防雷器应用为主：先进行收费车道电源的防雷处理，收费车道总电源的输入是UPS室进行输出进入到车道，在UPS输入进入车道时先设置电源防雷器，接着输入进入总空开，再进行分配进入到各个车道空开，然后输入进入相应车道，在每个车道的UPS输入端也要进行安装电源防雷器。对于机电设备信号应用的防雷技术在串口或者并口位置安装信号防雷器、光电耦合器等，在信号传输线路中安装串联信号防雷器，也或者安装防浪涌保护器等方式进行设备防雷保护，对产生的瞬间电压、电流干扰和分流，防止遭到雷击。 　　2.3 电源线路防雷设计和方法
　　 高速公路进行高压电线应用时，接入三相电源变压器的位置应用的是避雷器安装技术，是在各相接地的位置设置避雷器。选择的避雷器材质要尽量是氧化锌的材料。电源变压器及电缆金属的外壳、电源低电压端零线要依据就近原则进行接地。电源变压器及配电房间的低电压电缆电路要应用地下布线方法，把电缆电线穿入到金属管当中，在地下深埋，防止地面雷击。配电房进入到监控机房的输电电路也需要进行深埋地下，同时进行屏蔽。收费站各建筑当中的配电箱电路的两端屏蔽部分需要进行就近接地。收费站是弱电，电缆两端安装的单相电源防雷器是B220/20KA型的，实施电缆屏蔽，同时深埋地下。监控室配电箱中安装电源防雷箱其型号是B380/40K型，利用远程主动防御报警设置，进行远程监控。配电室低压配电屏安装的是B380/80KA型电源防雷箱，进行电源线中的高强度浪涌电流吸收，防止雷击机电设备受损。
　　2.4 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[3]。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。
　　2.5 隧道内机电设备的防雷设计和措施
　　 因为隧道内有交叉界面，其内部应用金属线缆进行连接的机电设备都需要进行防雷保护，并对金属机箱（柜）进行接地连接。主要的防雷技术就是以接地方式进行防雷。隧道当中安装有CO/VI检测器、火灾报警系统、车检器，对其进行雷电预防，可以对各电缆电线实施接地处理。在隧道接地主干线和隧道口的接地网，应用50mm2铜缆进行连接，并对接地干线和隧道洞当中预留洞室钢筋进行重复接地，以这样的方式进行防雷。
　　2.6 外场设备的雷电防护措施
　　 高速公路的外场设备接线复杂，应用的防雷技术是进行相应接地系统的有效设计[4]。因为可变情报板、车检器、气象检测器等外场机电设备分布在整个路段，点多、面广、线长，电力线、信号线会穿越各种复杂地质层面，所以外场设备的防雷设计中需要有良好的接地系统，一切的防雷设备都要利用接地系统进行雷电电流泄入地下，机电外场设备要设置4Ω的保护接地极、10Ω的防雷接地极，两地网间需要距离20m，也可以设置1Ω的共用接地极。
　　2.7 通信设备的防雷处理
　　 高速公路的通信系统应用的防雷技术是接地或者和防雷器结合。主要是对相应的通信机房设备的防雷处理，需要在传输设备机柜上安装两个接地螺栓，以單点接线的形式进行接地，其中一条是工作地线;另一条是进行二次保护电路的地线。交流配电系统在实际的运行中，要设计安全、独立的交流环境，并断开保护地线，这项操作如果不能很好地进行，可以和配线架防雷基地相互配合，这要求进行电源防雷器的安装，防止交流电网当中产生干扰信号。
　　3 结束语
　　 综上所述，随着科学信息技术的发展，高速公路普遍应用信息及机电技术，因为高速公路的本身的特点，很容易受到雷电影响。所以，对于高速公路机电设备的防雷技术，要进行高度重视，并合理应用，进而有效保护高速公路机电设备，更好地提高高速公路机电设备运行和工作稳定性，保证高速公路运行、人身、财产等安全，促进高速公路系统稳定持续发展。
　　参考文献：
　　[1]冯兴林，杨智淇.基于云平台的高速公路机电设备管理系统研究与实际应用[J].通讯世界，2019（6）：251-252.
　　[2]伯汉.高速公路机电设备管理系统的研究[J].包装世界，2018（7）：82-82.
　　[3]唐东华.高速公路机电工程设备管理中二维码的应用[J].交通世界，2019（19）：138-139.
　　[4]陈敬进.高速公路机电工程的优化及发展措施[J].中国高新科技，2019（11）：90-92.
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