高速公路机电设备防雷探析

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摘要：自取消全国高速公路省界收费站后，全国大力建设收费门架，切换联网收费系统，正式开始实施全国“一张网”运营，实行门架收费系统。在这种新收费模式下，高速会路的机电设备较多，包含了强弱电，综合了电力、监控、通讯和收费等各个不同的系统，现又新增门架系统，这对高速公路机电防雷有了更高的要求。防雷措施到位与否，直接影响着机电设备是否能正常运行。防雷如果没有做到位，不但可能导致设备的损坏，还可能致使整个高速公路的系统崩溃。本文结合高速公路的现状与新收费模式门架系统实际，针对防雷的相关要求和措施等进行探究。

关键词：高速公路；机电设备；门架；防雷

近年，高速公路雷击事件频发，机电设备遭受了不同程度上的雷电破坏，雷电破坏性强，可以导致整个系统崩溃和瘫痪’给高速公路带来较大经济损失。2019年高速公路运营模式迎来了大变革——取消全国高速公路省界收费站，实施“一张网”运营，并建设发展门架收费系统。但高速公路大多建设在较偏远的山区，属于雷击事件多发地区，在此架设门架，且安装各式电子设备，这使高速公路防雷工作遇到新的挑战。

一、高速公路机电设备防雷工作现状分析

（一）前期设计规范不足高速公路碁本上建设在偏远山区，拥有相对平坦的地形，而高速公路的收费站地势往往隆起，其设备由于本身特点，与引雷装置相当，容易导致雷击，比如高杆灯、钢构收费棚、新建设的门架。高速公路建设范围广，然而不管是以前的收费站建设，还是新建的门架，在设计时往往对防雷方面缺乏严格要求，通常按照正常的一般建筑物的规范标准来设计；在防雷设计方面也缺乏一套完整的工作模式；在施工过程中，．强弱电设备的设计和安装防雷链接关注不足，还停留在防雷设计的基本单位。事实证明，在高速公路上高强度破坏电气设备的雷电中，闪电电磁脉冲占较大的比例。同时，在设计过程中，需要对地区性雷击有效地进行系统评估，不可按部就班，比如像在我国南方地区雷击事件较多，这就需要对防雷设计提出更高要求和进行更严格防雷措施建设。另外，防雷工作需要实现相互合作，还需注意整体防雷措施。质量监督现场检查工作中，往往只注意路基和路面施工质量，忽视支持强弱电的质量控制。针对这一点，设计单位应加强对高速公路防雷工作的关注，提出关于防雷技术指数的具体要求；质量管理和监督部门应加强高速公路线路设备质量监督。只有这样，把每一个细节都做好，才能达到更好的整体防雷效果。

（二）雷电防护研究缺乏虽然我国雷电防护方面的研究取得了一定成果，但在高速公路行业中，这方面的硏究还较少，从整套的雷电防护设计到雷电防护措施，都还不够完善。这就导致高速公路防雷技术水平较低，细节上的设计和施工大都存在缺陷，加上现场质量管理和监督的不到位，不管是防雷建设还是防雷设备，多方面达不到要求，从而不能有效地预防雷电电磁脉冲的攻击。

（三）后期维护不到位在现阶段高速公路运营过程中，不管是新建路段还是老路段，从建设完成至今，大都没有做好防雷措施的后期检査和维护工作。防雷措施建设后为避免遭受破坏，需要持续维护，比如，某地区的建筑物在后期需要重新改造，这可能破坏原有防雷的接地或皇影响了防雷的效果；其它安装防雷设备的地方，可能在后期的工作中被拆除或是已经损坏。而这些都需要一个完整的检查和维护计划，定期进行检查，及时发现并处理，这样才能使防雷措施保持有效。

（四）档案管理数据不全雷击事件后，虽然相关人员上报了设备更换或改造申请，但往往忽略了雷电数据，没有将雷电进行专门记录、归档，对于造成损失相对较小的雷击事件更是忽略不计。由于对雷击事件不够重视，造成完整档案记录的缺失，针对地区雷电的统计分析工作无法推进，并且无法按雷电程度划分各地的雷区，避雷防雷工作没有得到基础数据有力支撑，工作人员分析判断困难。因此在档案管理方面，应设置专门的雷电档案管理，将每次大小雷电都记录在案，以便对数据进行统计分析，这对避雷防雷工作顺利进行起到至关重要的作用。

二、防雷接地

（一）雷电种类雷击，主要分为直击雷和感应雷直击雷较少见，是一种严重的、雷电直接击中物体的雷击。比如，房子被雷击落一角、树木被雷击劈分成两半等等。这种严重的被雷劈的事件属于直击雷。感应雷则是指设备被雷电击破，电子元件被雷电击穿烧掉，这些属于感应雷的现象。生活中主要因雷击遭受损失的大部分是感应雷，往往可以使设备受到严重损失，甚至导致系统的崩溃和瘫痪。

（二）防雷接地无论是直击雷还是感应雷，都可以造成巨大损失，因此需进行有效防护。防雷措施中有效又关键的就是接地。防雷接地是把来自闪电的能量通过防雷设施吸收再释放进入大地，以达到电位补偿的方法，同时很好地分散雷电电磁干扰能量和释放直击雷能量，因此防雷接地至关重要。同时需对接地有着严格要求，不同的防雷对象也有不同的技术参数要求。接地使雷电流迅速向大地扩散，如果防雷接地达不到要求、不够完善，或者防雷设施存在缺陷，5P将带来严重后果，可能不但没有起到防雷的保护作用，还相反地变成招惹雷电的罪魁祸首。因此只有严格防雷接地，加上完整的防雷措施，才能有效地进行防雷。

三、高速公路各系统及门架系统防雷措施

（一）高速公路各系统防雷措施1、供配电防雷高压电接入三相电源变压器时，每一相都应安装上避雷器，且避雷器的材质应是氧化锌材料，电源低电压一侧的零线和变压器的外壳、电缆的金属外套等都应该取最近距离接到地上。由配电房到电源变压器之间的低电压电缆电路和监控室到配电房的输电电路，都应该尽量在地下布线，且应采用相应的屏蔽措施。配电箱电路两头的屏蔽部分应采用就近原则进彳亍接地。监控室内的配电箱应安装B380／40K型电源防雷箱，该防雷琯自带远程自动防御报警操作系统，它有利于远程监控；在低压电屏上应安装B380／80KA防雷箱，可有效地吸收电源线上所产生的高强度浪涌电流，从而起到保护系统安全的作用。电源电缆两端应安装B220／20KA电源防雷器，户外设备应安装2P型电源防雷器，并采用串联的方法联接。2、监控系统防雷在每个摄像机的视频连接处需安装BNC防雷器，且外场云台还需在控制线处加装485防雷器。每台摄像机的外壳都应就近进行有效接地，接地电陳领达到技术规范要求。3、收费系统防雷收费系统是高速公路系统中的重要组成部分，承担着收费应用和收费数据的传输等工作。因此在收费系统的防雷措施上不能含糊，需要在车道工控机的网口端安装R〗45型防雷器，在联接站级系统和省中心网口端都应安装RJ45型防雷器，同时各设备的电源端要安装电源防雷器。各设备的外壳和电源零线都有效地进行接地。

（二）高速公路门架系统防雷措施门架系统是取消高速公路省界收费站后重要收费系统，是新型收费模式下的主要收费方式，由于门架系统建设的特殊性，防雷工作是重中之重。首先，门架基本建设在高速公路道路中间，相当于在平坦、偏僻的山区建立起隆起建筑，可以视为一座引雷装置。其次，门架的主要材料为锕铁。再者，门架上集成了各种主要设备，有工控机、摄像机、车牌识别、天线RSU、交换机、和电源机柜等等，都是敏感的电子设备，缺一不可，因此在防雷方面要求全面有效。针对门架的特殊性，应当有特殊的要求，以机房、电子设备、配电箱等一级的防雷要求为标准，进行设计和建设。门架接地一定要达到要求，各个设备的防雷措施拒绝偷工减料，各设备的电源部分都应接上电源防雷器，视频、控制线、网络端口等都应装上相应的BNC、485和RJ45防雷器，并且这些防雷器必须是国家认证猶检测合格的产品。

（三）其他防雷条件高速公路的机电设备基本上处于24小时不间断运行状态，有效保持设备稳定性不仅取决于设备本身性能和防雷设备安装，还需要高素质的维护队伍、高水平的综合素质、较强的防雷意识、定期检查，以及定期检测防雷措施和防雷设备的完好。每次雷击过后，都应做好雷击后的检查检测工作，记录并归档。

四、结束语

随着交通行业的迅速发展，高速公路的通行需求越来越高，机电设备趋向一体化、智能化，更加复杂多样，且各种设备保持不间断工作。然而雷电发生是随机的，无法根本消除，因此需要提高对雷电危害的警惕，完善防雷措施，尽可能减少雷电伤害。在防雷设施配置中，必须从实际出发，理性、效率、灵活且因地制宜，做好日常维护管理工作，有效防雷，最大程度减少设备损坏。

参考文献：

［1］江军．基于髙速公路机电设备防雷措旌．工程抆术．2016（H）．

作者：林孔文 单位：福建省高速公路集团有限公司漳州管理分公司