高速公路機(jī)電設(shè)備防雷探析

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摘要：自取消全國(guó)高速公路省界收費(fèi)站后，全國(guó)大力建設(shè)收費(fèi)門架，切換聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)系統(tǒng)，正式開(kāi)始實(shí)施全國(guó)“一張網(wǎng)”運(yùn)營(yíng)，實(shí)行門架收費(fèi)系統(tǒng)。在這種新收費(fèi)模式下，高速會(huì)路的機(jī)電設(shè)備較多，包含了強(qiáng)弱電，綜合了電力、監(jiān)控、通訊和收費(fèi)等各個(gè)不同的系統(tǒng)，現(xiàn)又新增門架系統(tǒng)，這對(duì)高速公路機(jī)電防雷有了更高的要求。防雷措施到位與否，直接影響著機(jī)電設(shè)備是否能正常運(yùn)行。防雷如果沒(méi)有做到位，不但可能導(dǎo)致設(shè)備的損壞，還可能致使整個(gè)高速公路的系統(tǒng)崩潰。本文結(jié)合高速公路的現(xiàn)狀與新收費(fèi)模式門架系統(tǒng)實(shí)際，針對(duì)防雷的相關(guān)要求和措施等進(jìn)行探究。

關(guān)鍵詞：高速公路；機(jī)電設(shè)備；門架；防雷

近年，高速公路雷擊事件頻發(fā)，機(jī)電設(shè)備遭受了不同程度上的雷電破壞，雷電破壞性強(qiáng)，可以導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)崩潰和癱瘓’給高速公路帶來(lái)較大經(jīng)濟(jì)損失。2019年高速公路運(yùn)營(yíng)模式迎來(lái)了大變革——取消全國(guó)高速公路省界收費(fèi)站，實(shí)施“一張網(wǎng)”運(yùn)營(yíng)，并建設(shè)發(fā)展門架收費(fèi)系統(tǒng)。但高速公路大多建設(shè)在較偏遠(yuǎn)的山區(qū)，屬于雷擊事件多發(fā)地區(qū)，在此架設(shè)門架，且安裝各式電子設(shè)備，這使高速公路防雷工作遇到新的挑戰(zhàn)。

一、高速公路機(jī)電設(shè)備防雷工作現(xiàn)狀分析

（一）前期設(shè)計(jì)規(guī)范不足高速公路碁本上建設(shè)在偏遠(yuǎn)山區(qū)，擁有相對(duì)平坦的地形，而高速公路的收費(fèi)站地勢(shì)往往隆起，其設(shè)備由于本身特點(diǎn)，與引雷裝置相當(dāng)，容易導(dǎo)致雷擊，比如高桿燈、鋼構(gòu)收費(fèi)棚、新建設(shè)的門架。高速公路建設(shè)范圍廣，然而不管是以前的收費(fèi)站建設(shè)，還是新建的門架，在設(shè)計(jì)時(shí)往往對(duì)防雷方面缺乏嚴(yán)格要求，通常按照正常的一般建筑物的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)來(lái)設(shè)計(jì)；在防雷設(shè)計(jì)方面也缺乏一套完整的工作模式；在施工過(guò)程中，．強(qiáng)弱電設(shè)備的設(shè)計(jì)和安裝防雷鏈接關(guān)注不足，還停留在防雷設(shè)計(jì)的基本單位。事實(shí)證明，在高速公路上高強(qiáng)度破壞電氣設(shè)備的雷電中，閃電電磁脈沖占較大的比例。同時(shí)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要對(duì)地區(qū)性雷擊有效地進(jìn)行系統(tǒng)評(píng)估，不可按部就班，比如像在我國(guó)南方地區(qū)雷擊事件較多，這就需要對(duì)防雷設(shè)計(jì)提出更高要求和進(jìn)行更嚴(yán)格防雷措施建設(shè)。另外，防雷工作需要實(shí)現(xiàn)相互合作，還需注意整體防雷措施。質(zhì)量監(jiān)督現(xiàn)場(chǎng)檢查工作中，往往只注意路基和路面施工質(zhì)量，忽視支持強(qiáng)弱電的質(zhì)量控制。針對(duì)這一點(diǎn)，設(shè)計(jì)單位應(yīng)加強(qiáng)對(duì)高速公路防雷工作的關(guān)注，提出關(guān)于防雷技術(shù)指數(shù)的具體要求；質(zhì)量管理和監(jiān)督部門應(yīng)加強(qiáng)高速公路線路設(shè)備質(zhì)量監(jiān)督。只有這樣，把每一個(gè)細(xì)節(jié)都做好，才能達(dá)到更好的整體防雷效果。

（二）雷電防護(hù)研究缺乏雖然我國(guó)雷電防護(hù)方面的研究取得了一定成果，但在高速公路行業(yè)中，這方面的硏究還較少，從整套的雷電防護(hù)設(shè)計(jì)到雷電防護(hù)措施，都還不夠完善。這就導(dǎo)致高速公路防雷技術(shù)水平較低，細(xì)節(jié)上的設(shè)計(jì)和施工大都存在缺陷，加上現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量管理和監(jiān)督的不到位，不管是防雷建設(shè)還是防雷設(shè)備，多方面達(dá)不到要求，從而不能有效地預(yù)防雷電電磁脈沖的攻擊。

（三）后期維護(hù)不到位在現(xiàn)階段高速公路運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，不管是新建路段還是老路段，從建設(shè)完成至今，大都沒(méi)有做好防雷措施的后期檢査和維護(hù)工作。防雷措施建設(shè)后為避免遭受破壞，需要持續(xù)維護(hù)，比如，某地區(qū)的建筑物在后期需要重新改造，這可能破壞原有防雷的接地或皇影響了防雷的效果；其它安裝防雷設(shè)備的地方，可能在后期的工作中被拆除或是已經(jīng)損壞。而這些都需要一個(gè)完整的檢查和維護(hù)計(jì)劃，定期進(jìn)行檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理，這樣才能使防雷措施保持有效。

（四）檔案管理數(shù)據(jù)不全雷擊事件后，雖然相關(guān)人員上報(bào)了設(shè)備更換或改造申請(qǐng)，但往往忽略了雷電數(shù)據(jù)，沒(méi)有將雷電進(jìn)行專門記錄、歸檔，對(duì)于造成損失相對(duì)較小的雷擊事件更是忽略不計(jì)。由于對(duì)雷擊事件不夠重視，造成完整檔案記錄的缺失，針對(duì)地區(qū)雷電的統(tǒng)計(jì)分析工作無(wú)法推進(jìn)，并且無(wú)法按雷電程度劃分各地的雷區(qū)，避雷防雷工作沒(méi)有得到基礎(chǔ)數(shù)據(jù)有力支撐，工作人員分析判斷困難。因此在檔案管理方面，應(yīng)設(shè)置專門的雷電檔案管理，將每次大小雷電都記錄在案，以便對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，這對(duì)避雷防雷工作順利進(jìn)行起到至關(guān)重要的作用。

二、防雷接地

（一）雷電種類雷擊，主要分為直擊雷和感應(yīng)雷直擊雷較少見(jiàn)，是一種嚴(yán)重的、雷電直接擊中物體的雷擊。比如，房子被雷擊落一角、樹(shù)木被雷擊劈分成兩半等等。這種嚴(yán)重的被雷劈的事件屬于直擊雷。感應(yīng)雷則是指設(shè)備被雷電擊破，電子元件被雷電擊穿燒掉，這些屬于感應(yīng)雷的現(xiàn)象。生活中主要因雷擊遭受損失的大部分是感應(yīng)雷，往往可以使設(shè)備受到嚴(yán)重?fù)p失，甚至導(dǎo)致系統(tǒng)的崩潰和癱瘓。

（二）防雷接地?zé)o論是直擊雷還是感應(yīng)雷，都可以造成巨大損失，因此需進(jìn)行有效防護(hù)。防雷措施中有效又關(guān)鍵的就是接地。防雷接地是把來(lái)自閃電的能量通過(guò)防雷設(shè)施吸收再釋放進(jìn)入大地，以達(dá)到電位補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ瑫r(shí)很好地分散雷電電磁干擾能量和釋放直擊雷能量，因此防雷接地至關(guān)重要。同時(shí)需對(duì)接地有著嚴(yán)格要求，不同的防雷對(duì)象也有不同的技術(shù)參數(shù)要求。接地使雷電流迅速向大地?cái)U(kuò)散，如果防雷接地達(dá)不到要求、不夠完善，或者防雷設(shè)施存在缺陷，5P將帶來(lái)嚴(yán)重后果，可能不但沒(méi)有起到防雷的保護(hù)作用，還相反地變成招惹雷電的罪魁禍?zhǔn)?。因此只有?yán)格防雷接地，加上完整的防雷措施，才能有效地進(jìn)行防雷。

三、高速公路各系統(tǒng)及門架系統(tǒng)防雷措施

（一）高速公路各系統(tǒng)防雷措施1、供配電防雷高壓電接入三相電源變壓器時(shí)，每一相都應(yīng)安裝上避雷器，且避雷器的材質(zhì)應(yīng)是氧化鋅材料，電源低電壓一側(cè)的零線和變壓器的外殼、電纜的金屬外套等都應(yīng)該取最近距離接到地上。由配電房到電源變壓器之間的低電壓電纜電路和監(jiān)控室到配電房的輸電電路，都應(yīng)該盡量在地下布線，且應(yīng)采用相應(yīng)的屏蔽措施。配電箱電路兩頭的屏蔽部分應(yīng)采用就近原則進(jìn)彳亍接地。監(jiān)控室內(nèi)的配電箱應(yīng)安裝B380／40K型電源防雷箱，該防雷琯自帶遠(yuǎn)程自動(dòng)防御報(bào)警操作系統(tǒng)，它有利于遠(yuǎn)程監(jiān)控；在低壓電屏上應(yīng)安裝B380／80KA防雷箱，可有效地吸收電源線上所產(chǎn)生的高強(qiáng)度浪涌電流，從而起到保護(hù)系統(tǒng)安全的作用。電源電纜兩端應(yīng)安裝B220／20KA電源防雷器，戶外設(shè)備應(yīng)安裝2P型電源防雷器，并采用串聯(lián)的方法聯(lián)接。2、監(jiān)控系統(tǒng)防雷在每個(gè)攝像機(jī)的視頻連接處需安裝BNC防雷器，且外場(chǎng)云臺(tái)還需在控制線處加裝485防雷器。每臺(tái)攝像機(jī)的外殼都應(yīng)就近進(jìn)行有效接地，接地電陳領(lǐng)達(dá)到技術(shù)規(guī)范要求。3、收費(fèi)系統(tǒng)防雷收費(fèi)系統(tǒng)是高速公路系統(tǒng)中的重要組成部分，承擔(dān)著收費(fèi)應(yīng)用和收費(fèi)數(shù)據(jù)的傳輸?shù)裙ぷ鳌Ｒ虼嗽谑召M(fèi)系統(tǒng)的防雷措施上不能含糊，需要在車道工控機(jī)的網(wǎng)口端安裝R〗45型防雷器，在聯(lián)接站級(jí)系統(tǒng)和省中心網(wǎng)口端都應(yīng)安裝RJ45型防雷器，同時(shí)各設(shè)備的電源端要安裝電源防雷器。各設(shè)備的外殼和電源零線都有效地進(jìn)行接地。

（二）高速公路門架系統(tǒng)防雷措施門架系統(tǒng)是取消高速公路省界收費(fèi)站后重要收費(fèi)系統(tǒng)，是新型收費(fèi)模式下的主要收費(fèi)方式，由于門架系統(tǒng)建設(shè)的特殊性，防雷工作是重中之重。首先，門架基本建設(shè)在高速公路道路中間，相當(dāng)于在平坦、偏僻的山區(qū)建立起隆起建筑，可以視為一座引雷裝置。其次，門架的主要材料為錒鐵。再者，門架上集成了各種主要設(shè)備，有工控機(jī)、攝像機(jī)、車牌識(shí)別、天線RSU、交換機(jī)、和電源機(jī)柜等等，都是敏感的電子設(shè)備，缺一不可，因此在防雷方面要求全面有效。針對(duì)門架的特殊性，應(yīng)當(dāng)有特殊的要求，以機(jī)房、電子設(shè)備、配電箱等一級(jí)的防雷要求為標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行設(shè)計(jì)和建設(shè)。門架接地一定要達(dá)到要求，各個(gè)設(shè)備的防雷措施拒絕偷工減料，各設(shè)備的電源部分都應(yīng)接上電源防雷器，視頻、控制線、網(wǎng)絡(luò)端口等都應(yīng)裝上相應(yīng)的BNC、485和RJ45防雷器，并且這些防雷器必須是國(guó)家認(rèn)證猶檢測(cè)合格的產(chǎn)品。

（三）其他防雷條件高速公路的機(jī)電設(shè)備基本上處于24小時(shí)不間斷運(yùn)行狀態(tài)，有效保持設(shè)備穩(wěn)定性不僅取決于設(shè)備本身性能和防雷設(shè)備安裝，還需要高素質(zhì)的維護(hù)隊(duì)伍、高水平的綜合素質(zhì)、較強(qiáng)的防雷意識(shí)、定期檢查，以及定期檢測(cè)防雷措施和防雷設(shè)備的完好。每次雷擊過(guò)后，都應(yīng)做好雷擊后的檢查檢測(cè)工作，記錄并歸檔。

四、結(jié)束語(yǔ)

隨著交通行業(yè)的迅速發(fā)展，高速公路的通行需求越來(lái)越高，機(jī)電設(shè)備趨向一體化、智能化，更加復(fù)雜多樣，且各種設(shè)備保持不間斷工作。然而雷電發(fā)生是隨機(jī)的，無(wú)法根本消除，因此需要提高對(duì)雷電危害的警惕，完善防雷措施，盡可能減少雷電傷害。在防雷設(shè)施配置中，必須從實(shí)際出發(fā)，理性、效率、靈活且因地制宜，做好日常維護(hù)管理工作，有效防雷，最大程度減少設(shè)備損壞。

參考文獻(xiàn)：

［1］江軍．基于髙速公路機(jī)電設(shè)備防雷措旌．工程抆術(shù)．2016（H）．

作者：林孔文 單位：福建省高速公路集團(tuán)有限公司漳州管理分公司