高速公路机电设备的防雷措施探析

陆运军，彭晓春

（广西交通设计集团有限公司，广西 南宁 530029）

0 引言

在大自然中存在许多的自然现象，其中雷电属于最为常见的一种，一旦发生雷电就会给许多建筑物体造成一定的损害，尤其是处于户外的机电设备所受到的威胁最大。当前，高速公路中较为常见的机电设备不仅种类比较多，而且还有弱电和强电等相关设备，受到雷电的影响非常大。为了能够充分保障这些机电设备正常运行，工作人员需要对高速公路中的各项机电设备做好防雷工作，防止其受到雷电所带来的影响。本文主要分析高速公路运营中如何对机电设备做好防雷的工作，希望可以有效减少雷电对机电设备造成的不良影响。

1 案例概述

某地高速公路建设完成之后，在该路段中需要安装电子网络系统，其中安装的机电设备主要有三种：第一种为自动监控设备（如图1所示），第二种为计算机的收费系统，第三种为称重设备。这些机电设备都是高度集成化的，其中的一些机电设备中还存在着工作电压低以及工作电流小等情况。雷雨季节时，雷电对高速公路中的微电子设备会产生较大的破坏作用，这对高速公路正常运营带来的损害非常大。

高速公路中使用到的电子设备在遭受雷击时难以正常工作，这就导致高速公路机电系统中的许多数据出现丢失的情况，甚至会导致收费处交通中断等问题，不仅影响人们的顺利出行，同时也影响高速公路正常的运营。为了能够提升整个高速公路机电系统运行的可靠性，工作人员针对高速公路机电系统中受到雷击所带来的不良影响，需要采取具体措施防范雷电对高速公路中的机电设备带来的不良影响。

图1 自动监控设备现场图

2 高速公路中的防雷具体措施分析

在高速公路这一综合体系中，防雷工作主要包含建筑物和相关的辅助设施，在本文中主要针对监控、收费以及电源通讯这三个系统进行防雷工作策略分析。具体情况为：

2．1 监控系统实施防雷策略分析

由于高速公路中的收费站会设计有许多监控系统，通常情况下，结合车道的数量设计6～26路摄像机，可采取以下的防雷措施：

（1）前端设备的雷电防护：根据摄像机输入线路的情况安装对应的二合一、三合一防雷器（型号：DK－DSX／m、DK－DS／m、DK－DW／m），防雷器的地线按就近原则，摄像机的外壳连接在接地汇集排后再一同接地；

（2）监控机房的雷电防护：前端摄像头的电线、控制线、视频线路进入监控机房后，应根据线路的电压、接口、电流大小情况，相应安装对应的防雷器，如串联电源防雷器（DK－20D30）、控制线路防雷器（DKDCM）、视频线路防雷器（DK－10f／BNC）、网络线路防雷器（DK－nDCt／RJ45）等；

（3）除了安装防雷器，监控前端设备和中心机房之间的信号线路应做好屏蔽接地工作，如控制线路、视频线路、网络线路等都应穿入金属管，两端接地，并进行深埋处理，从而充分保障摄像机电源盒的通讯正常，避免雷击或雷电感应过电压对机电设备所造成的不良影响。具体情况见图2。

图2 监控系统实施防雷示意图

2．2 收费计算机中的网络防雷策略分析

关于高速公路中收费网络系统的防雷措施，可以结合防雷实际，采取以下的措施：

（1）收费的电脑与HUB之间的连接方式一般采用的是RS485双绞线，则线路两端应安装网络信号防雷器（DK－nDCt／RJ45）；

（2）联接于收费站中的HUB以及监控机房中相关的视频同轴线，线路两端安装对应的同轴信号防雷器（DK－10f／BNC）；

（3）各防雷器的接地原则上和被保护设备的外壳接地就近连接，减少雷电浪涌过电压对对收费系统带来危害。

表1是收费站中各个机房所需的防雷设备以及方案：

表1 收费站防雷设备一览表

2．3 电源线路通讯中的防雷策略分析

高速公路上的电力传输一般从配电变压器引出。配电变压器的高压侧装设高压避雷器。但大量研究和运行经验均表明，仅在高压侧采用避雷器保护时，在雷电波作用下仍有损坏现象。一般地区年损坏率为1%，在多雷区可达5%左右，个别100个雷暴日的雷电活动特殊强烈地区年损坏率高达50%。运行经验和试验研究表明，对绝缘良好的配电变压器，仅在高压侧装设避雷器雷，仍会发生由于正、逆变换过电压造成的雷害事故。低压侧加装防雷器，则可以将正逆变换过电压限制在一定范围之内。变压器低压侧的防雷器在材质方面还需要谨慎选择，通常情况下，选择氧化锌材料比较好。此外，电源低电压中的另一侧是零线以及电源变压器，其外壳以及电缆金属的外套需要控制器和地面之间实现接触，可以通过配电房以及电源中的变压器位置进行综合处理，其中的低电压电缆在布置方面就需要保持其可以接地，主要的长度需要控制好对应的长度，即大约15m。根据监控室的情况，将配电房位置中的输电电路埋入地下，即做好屏蔽措施。电路两头对应的屏蔽部分还可以通过就近原则充分进行接地，其中在电源位置安装电源防雷箱（型号是：DK－50GBS），同时该防雷箱还可以接入自带远程控制，从而可以有效进行主动防御，方便工作人员实施远程控制。

2．4 提升人员防雷的专业素养

在防雷工作中，由于人们对雷电破坏的研究不断深入，逐渐发展形成一个系统性的学科，涉及许多的专业知识，例如电工专业、电子专业以及建筑专业等，人们应掌握雷电传播具体的方式，提升对防雷知识的认知能力。除此之外，工作人员在实施防雷的工作中还需要逐渐提升自己专业的素养。在今后的工作中，工作人员应加强学习相关的技术，从而在高速公路的防雷工作中发挥积极作用，进而减少雷电对机电设备造成的危害。

3 结语

由于高速公路中的各种机电设备基本处于户外，在运行过程中比较容易受到雷电的影响，危及高速公路中各项设备的正常运行。高速公路中较为常见的机电设备不仅种类比较多，而且还有弱电和强电等相关设备，受到雷电的影响非常大，工作人员就需要对高速公路中的机电设备做好防雷工作，防止其受到雷电的影响。为了保证高速公路中的各种机电设备可以正常运行，工作人员需要加强对机电设备的保护，同时逐渐提升自己的专业知识，进而做好防雷工作，为充分保障高速公路正常运行提供更好的服务。