浅谈高速公路机电设备的防雷

赵新华

（合肥工业大学电气与自动化工程学院，安徽 合肥 230009）

浅谈高速公路机电设备的防雷

赵新华

（合肥工业大学电气与自动化工程学院，安徽 合肥 230009）

文章针对雷电对高速公路机电系统的危害，提出了加强对机电系统的防雷措施，从而有效地降低雷电对机电设备的威胁。

雷电；防雷措施；接地系统

一、概述

高速公路各收费站机电系统由收费、通信、监控及供电四个系统组成。它涉及到电子技术、自动控制、通信技术、计算机技术等多门学科。很多高速公路的收费站地处偏远地带，穿越地形复杂，极易遭受雷击，造成整个系统或部分设备的损坏，给高速公路的正常营运带来极大的不便。

雷击事故会给高速公路运营公司带来巨大的直接与间接的经济损失，因此机电系统的防雷问题应受到广泛的重视。

二、雷电的产生

雷电是自然界中一种常见的放电现象。关于雷电产生的原因有多种多样，通常我们认为由于大气中热空气上升，与高空冷空气产生摩擦，从而形成了带有正负电荷的小水滴。当正负电荷累积达到一定的电荷值时，会在带有不同极性的云团之间以及云团对地之间形成强大的电场，从而产生云团对云团和云团对地的放电过程。具体来说，冰晶的摩擦、雨滴的破碎、水滴的冻结、云体的碰撞等均可使云粒子起电。一般云的顶部带正电，底部带负电，两种极性不同的电荷会使得云的内部或云与地之间形成强电场，瞬间剧烈放电爆发出强大的电火花及空气剧烈膨胀，从而形成闪电和响雷。

三、受雷击的方式

高速公路受雷击的方式主要分为感应雷和直击雷。

感应雷是雷电电流被导入大地时，瞬间自上而下产生了一个强力磁场，处在这个强力磁场的所有电器、信号、电源及它们的传输线路都切割了磁力线，产生闪击现象。直击雷是指雷云对大地某点发生的强烈放电，它具有高电压、大电流的特点，其破坏性极大。

过去人们对雷电的防护大多是局限于直击雷的防护，随着各种电子设备的普遍应用，感应雷造成的损失越来越大，它无孔不入，涉及的空间很大。高速公路机电设备比较先进，其能耗小、灵敏度高则受感应雷的危害越大。

四、防雷的措施

高速公路的防雷措施包括以下两方面：

第一方面，防雷的接地技术。接地是防雷技术的重要环节，不管是直击雷还是感应雷，最终都把雷电引入大地。一个良好的接地系统是人身安全、设备安全、系统稳定工作的重要保证，它能降低引下线上的电压，避免发生反击。如果接地系统做得不好，不但会引起设备故障，烧坏元器件，严重的还将危害工作人员的生命安全。另外还有防干扰的屏蔽问题和防静电问题都需要通过建立一个良好的接地系统来解决。

接地系统分为：1、接地装置（与土壤相接触）。它的主要任务是尽可能多地将雷电流导入土壤中（50%或以上）同时不在接地装置上产生危险的电位差,此一任务由建筑物底下和周围的网格状网络来完成。为了避免产生接触电压和跨步电压，接地装置应有合适的结构形状和尺寸，同时还要考虑土壤电阻率。2、等电位连接网络（与土壤不接触）。它的主要任务是消除建筑物上及建筑内所有设备间危险的电位差并减少建筑物内部的磁场強度，此任务通过将建筑物上及建筑物内所有金属部件多重联结，从而建立一个三维的、网格形的等电位连接网络实现的。

将接地装置与等电位连接网络组合起来，就形成了收费站的接地系统，其主要任务是保持装置和设备中任意两点之间的电位差尽可能低。各收费站可采用电气设备接地和防雷接地共用基础作为接地系统，因而要求接地电阻应小于或等于1Ω。这种以自然接地物作为基础辅以人工接地体补充，使建设技术投资减少，节约投资成本，应该值得推广。

第二方面，增设防雷装置。机电设备电源的防雷可分为三级保护，第一级为直击雷保护，第二级为过电压保护，第三级为浪涌吸收保护。防雷设施是属于预防性的投资，在雷击事故发生前人们会觉得这些设施可有可无，可少则少。等到事故发生后才发现得不偿失，后悔莫及。

五、结束语

雷电的灾害被国际电工委员会[IEC]称为“电子化时代的公害”，从某种意义上说，科技越发达，雷击对人们的威胁就越大。为了避免雷电对高速公路机电系统的侵害，必须加强机电技术人员的防雷意识，雷雨后的检查和日常维护，增加防雷设备的投入，并定期由专业防雷公司检测防雷设施，才能大大降低雷电灾害给高速公路运营公司带来的损失。

[1]广东省防雷中心编译.国际防雷技术标准规范汇编[S].2001年.

[2]苏文成.工厂供电[M].机械工业出版社

P427.23+1 < class="emphasis_bold">文献标识码：A

A

1671-5993（2011）04-0070-02

2011-10-10

赵新华（1978-），女，山西运城人，安徽省滁州职业技术学院机电系助理讲师，合肥工业大学在读硕士。