高速公路防雷接地系統的檢測與維護

唐若森

摘要：高速公路變配電系統運行的安全性是保證整個高速公路機電系統運行穩定的保障，而防雷接地系統是對電氣設備的全面保護。在線檢測防雷接地系統對掌握防雷接地設備的實際運行狀態具有重要意義。

關鍵詞：高速公路;防雷接地系統;檢測維護

引言：

高速公路機電系統的防雷接地是一項系統工程，應重視全方位、立體化綜合防治，要做更多、更細致的工作，促進防雷接地系統的應用效能，保障機電系統的健康、穩定運行。

一、高速公路設備接地系統構成

一般來說，雷電對于設備設施的損壞方式有兩種，一種是直擊雷。對于此種雷電，現在常用的防護方式是通過使用接閃針、接閃帶、接閃線等作為接閃器，把雷電流接收下來后，通過接地裝置將其安全地送回大地。一種是感應雷，它的侵入主要途徑包括供電線、電話線、有線電視或者無線電視饋線、房屋的外墻或者柱子等方式，對于此種雷害，現在常用方式是通過等電位連接、屏蔽、正確可靠的接地等進行相應的防護。

1.等電位連接網絡

等電位連接網絡結構方式應采用S型、M型或它們的組合，將電氣和電子設備的金屬外殼、機柜、機架、金屬管、槽、屏蔽線纜金屬外層、電子設備防靜電接地、安全保護接地、功能性接地、浪涌保護器接地等均應以最短的距離與S型或M型結構的接地基準點連接，并與公共接地裝置可靠連接。

2.公共接地裝置

公共接地裝置由防雷接地、交流工作接地、直流工作接地、安全保護接地等接地構成。

（1）防雷接地

為了保證雷電擊中建筑物后，雷電能量能夠安全地泄入大地中，因此將裝有機電設備的公路建筑物、內部弱電設備、電源線路、網絡通信等系統均與防雷接地裝置作有效的防雷電氣連接。

（2）交流電源工作接地

為了增加高速公路沿線的電源傳輸距離，一般都采用高壓傳輸，再在每個站級配電室通過變壓器降為使用電源，為了保證系統變壓器和系統機電設備的安全，通常采用將變壓器中性點直接接地運行。在正常工作時，可以向機電設備提供220V相電壓電源，當發生線路雷擊事故時，可以有效地進行跳閘保護，保證高速公路機電設備的安全。同時在弱電設備電源系統和設備供電電源間加裝電涌保護器SPD，將雷擊電磁脈沖所帶來的瞬時過電壓通過分流方式降低到弱電設備允許的范圍內。

（3）直流電工作保護

隨著計算機控制技術在高速公路機電系統中的發展應用，目前ETC車道、自動發卡車道、MTC車道等使用的設備的控制系統綜合自動化程度已經非常高。各種電子集成電路、微電子等電子器件已成為高速公路機電設備控制系統的核心。而這些高度智能化設備投入使用的同時，也存在著自我保護相對脆弱的缺點，特別是對工作電源的要求高，受雷電影響大。電源的波動，有可能會給弱電設備帶來巨大的干擾，更有可能會燒毀弱電系統中的弱電設備。因此，需要將收費車道、監控機房、數據反饋屏及配電房等公路服務設施的所有機電設備良好接地，接地方式采用聯合接地系統。

（4）安全保護

機電設備都是有電運行的，也可以說，是一個帶電體。如果某個設備因各種原因導致設備絕緣損害時，如果維修人員或是使用工作人員與此設備金屬外殼直接接觸時，由于人體的導電性，可能會發生觸電危險。因此，機電設備正常運行時不帶電的金屬需要一個良好的接地。

二、防雷接地系統常見的故障

接地是整個防雷系統主要組成環節之一，為了降低防雷地網的接地電阻值，同時也為了將雷電流均勻地泄放入大地，不產生危險的過電壓，減少接閃桿在被雷擊時，由于泄放雷電流時地面電位梯度過大而容易對各機電系統機電設備產生高壓反擊的危險。因此，須對異常阻值的防雷接地網進行有效整改。

1.接地網出現故障

高速公路中，設置接地防雷系統是保證公路上所有機電設備運行正常的條件之一。在高速公路中，一般會設置變電所接地網、建筑物接地網、隧道接地網以及其他獨立的接地點等。在實際運行過程中，由于接地系統是在地下深埋，隨著時間的延長，金屬接地必然會受到腐蝕，導致接地網的接地電阻出現異常。當接地電阻增大到一定水平之后，就會影響電氣設備的安全性。當雷擊發生后，還可能導致雷擊電流不能完全按照設計方案要求經過接地網將其導入到大地中，進而導致高速公路中的電氣設備受到損壞，嚴重時甚至會導致高速公路電氣設備出現大面積故障。因此，需要定期檢測接地網的接地電阻，并進行動態監測，根據監測以及檢測得到的結果，采用合適的措施，消除系統中的安全隱患。這些工作對電氣設備運行的安全性以及操作人員的安全都具有重要作用。

2.強電系統避雷器出現故障

如今，金屬氧化物避雷器在高速公路配電系統中得到廣泛使用，常在10kv開關柜、0.4kv低壓開關柜、隧道內配電箱中得到廣泛使用。避雷器由于在實際使用過程中會受到多次雷擊的影響，長期工作會導致工頻電壓受高頻電壓的影響出現劣化。若不對其進行及時處理，就不能有效保護電氣設備。因此，需要及時監測系統中使用的各類避雷器。金屬氧化物避雷器出現的損壞問題一般集中在氧化鋅閥片老化以及閥片與外絕緣材料間出現界面閃絡兩個方面。具體情況有：（1）直流參考電壓出現異常升高。這主要是由于氧化鋅閥片的非線性出現降低，只需整只更換避雷器或更換氧化鋅閥片即可;（2）直流參考電壓出現異常降低。這主要是由于氧化鋅閥片出現老化，需要更換避雷器或氧化鋅閥片;（3）泄露電流出現異常增大。這主要是由于閥片與外絕緣材料的界面出現受潮，導致氧化鋅閥片質量受到影響，也需要更換避雷器。

結束語：

隨著人們出行對道路信息的需求提高，高速公路與信息技術緊密結合的機電系統在高速公路上的應用也越來越重要，信息采集、信息交換與公告、視頻監控、通訊、收費等所有的集成電子信息系統都成為高速公路對外服務的最主要的手段。如何在現有的技術條件下，更有效地抵御雷電，這個戶外電子設備最可怕的自然敵人，就顯得尤為重要了。

參考文獻：

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