高速公路机电设备防雷技术分析

摘要：现如今，社会经济的不断发展，对交通系统的需求量越来越高，人们出行、物流运输等都离不开交通，为满足社会的发展需求，多条高速公路项目正在如火如荼的开展。相较于普通的公路工程，高速公路项目的规模更大，工期更长，所应用的机电设备类型、数量也在不断增加。文章对高速公路机电设备防雷技术进行了分析。

关键词：高速公路；机电设备；防雷技术；交通系统；物流运输 文献标识码：A

中图分类号：TM862 文章编号：1009-2374（2017）05-0212-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.05.103

现如今，科学技术在不断进步，在高速公路上所安装的机电设备不断增多，功能在不断增强，主要包含弱电设备与强电设备系统。机电设备在绝缘处理上较弱，过电压受力较差，易受到雷电的袭击而发生安全事故。因此，为保证高速公路运行的安全性，保护过往车辆的安全，应重视机电设备防雷技术的应用，做好防雷接地处理，重视机电设备的绝缘处理，进而达到理想的防雷效果，以增强高速公路运行的安全性与平稳性。

1 雷电对高速公路机电设备的危害性分析

在交通運行系统中，高速公路的占有力在不断增强，成为陆路交通体系的核心交通模式。伴随着科学技术、数字化技术、通信技术等的不断革新，诸多机电设备不断被应用到高速公路中，如电子监控、信号塔、照明、收费装置等，都已经实现电子化，大大提高了高速公路的运行效率，也为驾驶者提供了一些便利。但是，机电设备在高速公路系统中的应用，也带来了一定的困扰，一旦遭遇雷电等恶劣天气，机电设备会受到严重损坏，甚至还会引起严重的火灾或爆炸事故，后果不堪设想。

通常来讲，在高速公路上的机电设备遭遇雷击，主要以直击雷与感应雷为主。直击雷的电压参数较高，会在瞬间产生强大的电流值，会对机电设备构成严重的损坏。感应雷常常发生在雷电电流导入大地之时，在雷击位置会产生一个庞大的强磁场，在磁场内的设备会与磁场相互切割，出现刹那间闪击现象，进而会损坏机电设备。相较于感应雷，直击雷所造成的危害性与影响更大，破坏性更强，因此，人们在机电设备防雷上大都以防范直击雷为主，对感应雷的防范重视度不足。目前，应用到高速公路上的机电设备在逐渐增多，感应雷所造成的危害在不断加重，进而引起人们的重视。

为提升高速公路运行的安全性与稳定性，必须重视高速公路机电设备的防雷处理，以直击雷与感应雷为防范对象，及时做好雷击防护工作，以降低雷击损坏程度，也能防止造成人员伤亡。防雷技术的应用应从防雷接地处理与机电设备防雷处理两个层面着手，进而营造安全、稳定、和谐的高速公路运行环境。

2 高速公路机电设备防雷技术

高速公路是现代交通系统的重要表现形式，其在交通运输、人们生活中的地位是不可替代的。高速公路是为人们出行、物流运输提供交通服务的，为保证人们出行安全，必须要加强对公路系统的保护，应用先进、可靠的防雷技术，以避免安全事故的滋生。

2.1 高速公路机电设备防雷接地技术

开展高速公路机电设备防雷工作，接地处理很是关键，不管是直击雷还是感应雷，都要求将电流或电压及时导入到大地之中。若想增强整个高速公路机电设备运行的安全性，防止雷电的攻击，必须重视接地系统的构建，严格规范各项操作指标与参数，进而达到理想的防雷处理效果，以保护人员的安全。

防雷接地处理技术有多种方式，具体选择哪种防雷接地技术，应根据实际需求与防雷效果来进行选择。一般来讲，常见的防雷接地技术有防雷接地、交流工作接地、直流工作接地与安全保护接地四种类型。在高速公路的收费站系统中，应将监控中心、收费站与配电中心等进行连接，以扁钢带为介质进行连接，让地网系统呈现均压等电位的状态，旨在防止发生电位反击现象。运用等电位连接方法，能大大提高机电设备防雷与避雷效果，还能适度将接地电阻的参数予以放宽，利于降低收费站的运行成本。

在交流电路中，变压器是必不可少的组成部分，对于高速公路机电设备的交流电路也同样受用。机电设备中的变压器主要与外部大电网环境建立连接，大都安装到室外，一旦遭遇雷击，在强大感应电流的压力下，变压器极易被损坏。变压器一旦被损坏，整个机电系统都会受到影响，主要是由于变压器是连接在供电线路中的，雷击之后无法正常工作，势必会对机电系统构成威胁。为避免变压器被损坏后影响机电系统的正常运行，应对变压器开展接地操作，在实际的基地处理时，可将变压器的中性点和大地建立直接性的联系，这样当变压器受到损坏时，会直接跳闸，既可保护变压器，也能保护机电设备。在正常状态下，机电设备属于带电体，但是由于受到运输、撞击等的影响，机电设备的绝缘效果会大大减弱，绝缘层会受到损坏，当遭遇雷击时，会导致人、设备与大地间形成一个电流通路，极易引发触电事故。为降低此类安全事故的发生概率，大都会将设备不带电金属部分实施接地保护措施，一旦发生绝缘层破损，可借助接地装置来将所泄漏出的电流引入到大地中，能有效避免触电风险。

2.2 高速公路机电设备防雷的具体措施

2.2.1 监控装置的防雷处理。在高速公路上，收费站区域都会设置一定的监控系统，监控装置的数量取决于车道的数量，一般都多于6台摄像机。为保证行车与收费监控效果，必须加强对监控装置的有效保护，禁止摄像机受到雷击，否则会导致监控系统瘫痪。因此，要在摄像机的控制线路上安装型号为485的防雷器械，遵循就近原则，把防雷器进行接地连接或连接到摄像机的外壳上。还要在每台机器视频输出端口安装型号为BNC的防雷器。在敷设视频线路时，要把视频线从金属管中穿过，然后再埋入地下，禁止将其放在地面上，那样容易受到雷击。

2.2.2 收费装置的防雷处理。伴随着科学技术的不断发展，高速公路系统中的电子技术得到不断革新，网络机电设备类型在不断增多，收费装置的精密性、精确性与清晰度等都在不断增强，但是设备增多，所拓展的面较宽，极易受到雷击。为保证收费装置运行的安全性，必须做好防雷处理工作，需要在的网线位置、网卡端口处等安装型号为RJ45的防雷器，以实现对雷击电流的隔断与控制，保证整个计算机与设备的正常运行。与此同时，还要在监控中心与路由器同轴线的两端安装型号为RJ45的接口与防雷器，与监控装置的防雷处理相同，安装端口防雷器时，应遵循就近原则，将防雷器安装到设备的外壳或直接进行接地操作。

2.2.3 电源线路的防雷处理。在公路电源线路的防雷处理方面，应在三相电源的变压器区域接地位置上安装避雷装置。工作人员在选择避雷器时，要保证避雷器的材料为氧化锌。此外，在电源位置低电压端口的零线位置、变压器外壳与电缆的金属外壳处都应安装防雷器，安装时应遵循就近原则，实施接地操作或外壳安装。变压器与配电房处的低电压线路应实施地下敷设线路的方法，可将电线通入到金属管内，然后将该线路埋设在地下，能有效避免雷击现象。此外，从监控部分到配电系统间的线路应实施地下埋设，且还要进行屏蔽处理，配电箱中线路的两端屏蔽的区域也要遵循就近的接地方法。通常情况下，收费站运行所应用的是弱电系统，此时可在两个端口安装型号为20KA与B220的单相电源防雷装置，且要使用屏蔽性质的电缆，还要将其埋设在地下。

2.2.4 通信装置的防雷处理。在高速公路机电设备系统中，通信设备占据着重要的地位，其主要负责传输与运送信号，为高速公路运行提供一系列的通信服务。一般来讲，通信系统的跨度较大，若想保证通信系统运行的安全性与高效性，需要做好防雷接地处理。在传输设备的机柜上，应准备好2个接地用的螺栓，运用单点接地的方法来接入到大地之中：1条为工作地线；1条为二次保护电路的地线。在交流配电系统运行过程中，应设计出相对独立、安全的交流环境，还要将保护地线予以断开，若无法执行此项操作，还可与配线架防雷基地进行配合使用，前提是需要安装一定的电源防雷器，避免在交流電网内出现一系列的干扰信号。

2.2.5 照明系统的防雷处理。当前，诸多绿色材料被广泛的应用到照明领域，是科技进步的表现。在高速公路系统中需要一定的照明装置，为提高资源的利用率，节约电能，太阳能技术不断被应用，进而使得以太阳能技术为基础的LED灯具问世。基于太阳能的LED灯具具有耗能少、热辐射弱与光亮度高等特点，尤其值得一提的是其具有节能、安全与环保等优势，属于一种新型的照明技术。然而，此类灯具中含有多种太阳能充电与放电系统，还涉及到诸多电气设备，这两种都属于弱电设备，极怕遭受雷击。而一般的LED灯具，其外部一层为导体材料，自身属于避雷针，可使用灯柱的顶部来做接闪器，还要保证光伏板、灯具等都在接闪器的保护圈内，还要做好灯杆的防雷接地操作，以增强整个LED照明系统的防雷效果。此外，在电源线路位置上，常常受到电磁感应或静电反应等的影响，而产生突峰电流或电压，会对LED灯具产生严重的损坏，为避免LED灯具被损坏，可安装LED灯具专用的浪涌保护器，以实现对过电压的保护，保证照明系统的安全运行。

3 结语

综上所述，作为现代交通系统的重要组成部分，高速公路的地位与价值是不可替代的。高速公路的使用频率高，为方便车辆运行，会在公路两旁设置一定的机电设备，如通信装置、照明装置、电子收费与监控装置等，但是电子系统较为敏感，极易遭受雷击，为处理好该项问题，应加强对机电设备的防雷处理，做好设备接地与防雷技术操作，还应提前进行风险评估，一旦遭遇雷击，应启动应急装置或方案，以降低安全事故的发生概率，减少损失。

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作者简介：陈云生（1973-），男，吉林长春人，吉林省高速公路管理局长春管理分局副高级工程师，研究方向：管理信息系统。

（责任编辑：小 燕）