高速公路機(jī)電設(shè)備的防雷技術(shù)研究

任永航

摘要：雷電是自然現(xiàn)象，是因?yàn)榇髿庵欣錈峥諝獾哪ゲ炼霈F(xiàn)正負(fù)兩種電荷云團(tuán)，云團(tuán)間、云團(tuán)和大地間產(chǎn)生放電現(xiàn)象，這是高電壓、高電流，很容易對(duì)地面的電子設(shè)備產(chǎn)生破壞，高速公路機(jī)電系統(tǒng)包括通信、收費(fèi)、監(jiān)控、隧道通風(fēng)、照明、消防火災(zāi)報(bào)警等系統(tǒng)，雷擊會(huì)對(duì)其造成嚴(yán)重的傷害。所以必須重視和研究防雷技術(shù)。

關(guān)鍵詞：高速公路;機(jī)電設(shè)備;防雷技術(shù)

引言

近年來(lái)，高速公路上安裝的機(jī)電設(shè)備數(shù)量、種類越來(lái) 越多，系統(tǒng)功能也越來(lái)越強(qiáng)大，不僅包括一些強(qiáng)電設(shè)備， 還包括大量的弱電設(shè)備。雖然實(shí)現(xiàn)了功能全面，但容易受到雷電天氣的干擾損壞。機(jī)電設(shè)備在絕緣與接地處理上具有一定弱勢(shì)，電壓受力相對(duì)較差，遇到雷電天氣容易導(dǎo)致較高的 事故發(fā)生率。因此，為了更好地保障高速公路過(guò)往車輛運(yùn)行的安全性、暢通性、平穩(wěn)性，必須加強(qiáng)機(jī)電設(shè)備防雷技術(shù)的應(yīng)用，有效地做好防雷措施，加強(qiáng)機(jī)電設(shè)備的絕緣與接地處理，從根本上達(dá)到防雷效果。

一、高速公路機(jī)電設(shè)備遭遇雷擊的嚴(yán)重后果

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、數(shù)字化技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展，收費(fèi)系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、通信系統(tǒng)等已經(jīng)被應(yīng)用于高速公路中，為高速公路的運(yùn)行效率提供了有力保障。然而，在實(shí)際的操作過(guò)程中，機(jī)電設(shè)備在高速公路系統(tǒng)中的應(yīng)用也會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題，尤其遇到雷電天氣，機(jī)電設(shè)備受損情況較為嚴(yán)重，引起火災(zāi)、事故的現(xiàn)象偶有發(fā)生。一般情況下，高速公路上的機(jī)電設(shè)備遇到雷擊受損主要來(lái)源于感應(yīng)雷與直擊雷。直擊雷的電壓參數(shù)越高，其產(chǎn)生的電流值越強(qiáng)大，因此，機(jī)電設(shè)備會(huì)受到損壞。感應(yīng)雷是通過(guò)雷電帶來(lái)的電流導(dǎo)入大地產(chǎn)生磁場(chǎng)，而磁場(chǎng)范圍內(nèi)的機(jī)電設(shè)備就會(huì)在雷擊的剎那間出現(xiàn)故障。

二、高速公路機(jī)電設(shè)備防雷技術(shù)及應(yīng)對(duì)方法

（一）視頻監(jiān)控系統(tǒng)的防雷技術(shù)及對(duì)策

對(duì)于高速公路的視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用防雷技術(shù)主要是安裝防雷器對(duì)外界突然出現(xiàn)的尖峰雷電干擾在極短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行導(dǎo)通分流，進(jìn)而防止浪涌對(duì)相應(yīng)設(shè)備產(chǎn)生損害。通常情況下，高速公路會(huì)結(jié)合道路的具體情況對(duì)各種不同監(jiān)控設(shè)備設(shè)置實(shí)施相應(yīng)的防雷處理，對(duì)每臺(tái)監(jiān)控設(shè)備的信號(hào)線、電源線安裝相應(yīng)的防雷器，防雷器要安裝在監(jiān)控設(shè)備外殼上，也可以直接接地。在監(jiān)控系統(tǒng)當(dāng)中，根據(jù)道路監(jiān)控及收費(fèi)站監(jiān)控系統(tǒng)的前段、傳輸、終端三部分組成情況，設(shè)計(jì)應(yīng)用基本相同的防雷技術(shù)，道路交通監(jiān)控系統(tǒng)是要對(duì)前端和傳輸兩個(gè)部分進(jìn)行防雷保護(hù)，應(yīng)用接地防雷技術(shù)：在前端的攝像機(jī)和云臺(tái)立桿頂部分別安裝避雷針，設(shè)計(jì)的避雷針長(zhǎng)度大約是2m，其頂端設(shè)計(jì)成尖形，引線應(yīng)用的是25mm2接地銅線，進(jìn)行和接地系統(tǒng)連接。各個(gè)監(jiān)控點(diǎn)進(jìn)行獨(dú)立地網(wǎng)設(shè)計(jì)，對(duì)于土壤電阻率較大的地區(qū)，設(shè)計(jì)應(yīng)用接地模塊及接地體聯(lián)合應(yīng)用，進(jìn)而確保接地電阻要不大于4Ω。火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)接地裝置的接地電阻值應(yīng)采用共用接地裝置時(shí)，接地電阻值必須按接入設(shè)備中要求的最小值確定;采用專用接地裝置時(shí)，接地電阻值不應(yīng)大于4Ω。設(shè)備防雷技術(shù)的應(yīng)用是根據(jù)攝像機(jī)輸出相應(yīng)的視頻信號(hào)，在傳入傳輸設(shè)備中安裝相應(yīng)的視頻防雷器，利用視頻防雷器進(jìn)行視頻信號(hào)輸入進(jìn)入傳輸設(shè)備，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)防雷效果;攝像機(jī)電源及控制信號(hào)所應(yīng)用的防雷技術(shù)同樣是進(jìn)行安裝防雷器，其安裝連接方式是串聯(lián)方式，是在電源線的輸入端安裝電源防雷器，在控制信號(hào)線的輸入端安裝信號(hào)防雷器，然后把相應(yīng)信號(hào)輸入進(jìn)入到上端的攝像機(jī)中。這樣的設(shè)計(jì)和安裝能夠?qū)讚綦娏鬟M(jìn)行阻止，避免其進(jìn)入到攝像機(jī)的視頻線、電源線及控制線當(dāng)中，防止對(duì)整個(gè)攝像機(jī)的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生影響和破壞。

（二）監(jiān)控裝置的防雷處理

在高速公路上安裝監(jiān)控裝置必不可少，尤其在收費(fèi)站區(qū) 域，監(jiān)控系統(tǒng)可以起到很好的作用。監(jiān)控裝置的數(shù)量取決于 車道的數(shù)量，一般情況下在6臺(tái)攝像機(jī)以上，以確保收費(fèi)監(jiān) 控效果，觀察車輛行駛情況。加強(qiáng)對(duì)監(jiān)控裝置的保護(hù)十分重 要，以避免雷擊造成的破壞。將型號(hào)為485的防雷器進(jìn)行接 地連接，安裝在攝像機(jī)的控制線路外殼上，再將型號(hào)為NBC 的避雷器連接在每臺(tái)機(jī)械視頻輸出端口或者是桿頂處安裝一 個(gè)長(zhǎng)度約為2m的避雷針，避雷針采用接地銅線連接，銅線 長(zhǎng)度約為25mm2，另外，接地電阻要保證小于4Ω，以避免雷擊破壞。

（三）機(jī)房及配電房的防雷方法

高速公路中的機(jī)房安裝有各種機(jī)電設(shè)備，配電房中有機(jī)電設(shè)施，因此，要嚴(yán)格根據(jù)建筑物防雷等級(jí)進(jìn)行相應(yīng)防雷設(shè)計(jì)，所進(jìn)行的防雷技術(shù)設(shè)計(jì)外部?jī)?nèi)部相結(jié)合，分別進(jìn)行有針對(duì)性的設(shè)計(jì)。建筑物內(nèi)，安裝電涌保護(hù)器，進(jìn)行雷電泄流，避免電纜線路受到雷擊，破壞電源。電子信息的系統(tǒng)當(dāng)中，進(jìn)行均壓等電位、瀉流分流、屏蔽防雷。同層或相同部位不同金屬設(shè)備、外殼、管道、電纜外皮等處要進(jìn)行等電位連接，達(dá)到電位均衡，防止建筑物當(dāng)中出現(xiàn)反擊或者是跨步電壓，進(jìn)而使雷電電磁脈沖產(chǎn)生的電子設(shè)備干擾和人員傷亡的有效減少。瀉流分流是利用引下線、接閃器、接地把雷電進(jìn)行分流引入到地下，進(jìn)而保護(hù)設(shè)備、部件免受雷擊及對(duì)設(shè)備的反擊。以法拉第屏蔽籠、屏蔽電纜、屏蔽箱盒等方式，應(yīng)用自然屏蔽體，進(jìn)行繞擊雷、側(cè)擊、球雷襲擊的有效避免，做到進(jìn)行雷電電磁脈沖的有效防御，對(duì)設(shè)備上的電壓能量進(jìn)行有效衰減和阻擋施。

（四）防雷接地技術(shù)措施

無(wú)論是直擊雷的防范，還是感應(yīng)雷的防范，基本防雷工作的開展都必須要將電流或電壓第一時(shí)間導(dǎo)入大地，這也是進(jìn)行后續(xù)細(xì)化工作的重要基礎(chǔ)。要想避免雷電危害，必須要構(gòu)建一個(gè)良好的機(jī)電設(shè)備接地系統(tǒng)，規(guī)范相關(guān)的操作指標(biāo)，以達(dá)到最為理想的防雷效果。防雷接地方式眾多，最具代表性的防雷接地技術(shù)主要有以下四種類型：防雷接地、交流工作接地、直流工作接地以及安全保護(hù)接地。在實(shí)際工作中，具體選擇哪種防雷基地技術(shù)，還要結(jié)合機(jī)電設(shè)備的實(shí)際需求進(jìn)行妥善選擇，如對(duì)高速公路收費(fèi)系統(tǒng)而言，需要連接配電中心、監(jiān)控中心以及收費(fèi)站，為了確保地網(wǎng)系統(tǒng)能夠呈現(xiàn)出均壓等電位狀態(tài)。

三、結(jié)束語(yǔ)

總而言之，高速公路已經(jīng)成為現(xiàn)代交通系統(tǒng)的重要組成部分，具有無(wú)可替代的位置和價(jià)值。高速公路為人們出行帶來(lái)了方便，縮短了地區(qū)間的路程，帶動(dòng)了區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。為方便車輛運(yùn)行，高速公路必須設(shè)置機(jī)電設(shè)備裝置，包括收費(fèi)裝置、監(jiān)控裝置、通信裝置等，但電子系統(tǒng)在遇到雷雨天氣時(shí)機(jī)電設(shè)備極易受到損害，因此，為了更好地處理好雷擊造成的問(wèn)題，應(yīng)不斷加強(qiáng)機(jī)電設(shè)備防雷處理，提前預(yù)測(cè)風(fēng)險(xiǎn)，提前解決，做好設(shè)備接地與防雷技術(shù)操作，降低事故發(fā)生率。

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（作者單位：貴州高速公路集團(tuán)有限公司營(yíng)運(yùn)事業(yè)部遵義中心）