高速公路機電系統防雷技術

上官燕洪

[摘 ? ?要]高速公路是不同地域之間實現文化交流、經濟貿易等活動的主要連接載體，隨著社會快速發展，對高速公路也提出了較為嚴苛的新要求，強調必須進一步提升高速公路應用價值。在此背景下，以降低高速公路危害角度為著力點，探究高速公路機電系統防雷技術，以期對高速公路進行有效保護。

[關鍵詞]高速公路;機電系統;防雷技術

[中圖分類號]U418.7 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2022）05–00–03

Lightning Protection Technology of Expressway Electromechanical System

ShangGuan Yan-hong

[Abstract]Expressway is the main connecting carrier of cultural exchanges， economic and trade activities between different regions. With the rapid development of society， it also puts forward more stringent new requirements for expressway， emphasizing the need to further improve the application value of expressway. In this context， from the perspective of reducing the harm of expressway， this paper will mainly explore the lightning protection technology of expressway electromechanical system， in order to effectively protect the expressway.

[Keywords]high road; electromechanical system; lightning protection technology

通信、監控、收費、照明等是高速公路主要機電系統構成內容，如若未做好防雷措施，將會在雷電天氣下導致相關機電設備遭到雷電損壞或干擾，進而影響高速公路整體應用成效并帶來較大的經濟損失。基于此，要想有效實現高速公路機電系統防雷，應以通信、監控、收費、照明為切入點，減輕雷電帶來的危害。

1 工程概況

重慶市忠縣至萬州高速公路是重慶市“三環十射三聯線”高速公路網規劃中“十射”的一段。項目起點位于忠縣磨子鄉，通過豐忠高速的羅家灣樞紐互通與豐忠高速、墊利高速相接;終點位于萬州區長嶺鎮，與萬利高速相接;沿線主要經過西沱、鹽井等地。路線沿長江南岸布設，距江2.6～7.8 km走廊順江而下，總體走向為西南-東北向，設計高程184～624 m。

本項目按照雙向四車道高速公路標準建設，路線總長78.175667km，設計速度80km/h，路基寬度24.5米，最小平曲線半徑700m，最大縱坡4.13%。其中特大橋1座，總長1 698m、大中橋52座，總長11 536.215m，長隧道7座，總長12 694.97m，中短隧道5座，總長3 368.395m，互通7座（其中樞紐互通1座），服務區2處，停車區1處。全線隧道內輪廓拱頂凈高7.05 m，凈寬10.66 m，內凈空面積64.28 m2。

2 高速公路機電系統防雷技術設計

2.1 設計方案依據

高速公路是城市現代化建設進程中的主要規劃內容，為切實保證高速公路價值功效，應做好高速公路機電系統防雷技術設計[1]。高速公路防雷設計參考標準：IEC61024《建筑物防雷》，IEC61312《雷電電磁脈沖的防護》，GB50057（1994）《建筑物防雷設計規范》（2000年局部修改版本），GB50174（1993）《電子計算機機房設計規范》，GB/T50311（2000）《建筑與建筑群落綜合布線系統工程設計規范》，YD5078（1998）《通信工程電源系統防雷技術規范》，QX3（2000）《氣象信息系統雷擊電磁脈沖防護規范》。

2.2 設計內容

本項目按照雙向四車道高速公路標準設計了與需求相符的監控系統規模，監控分中心1處，隧道12處，門架式可變情報板3套，外場高清攝像機38套，Ⅰ類交通調查設備2套，Ⅱ類交通調查設備10套，懸臂式可變情報板18套，氣象檢測器2套，嵌入式情報板6套，紅藍爆閃燈58套，IP廣播系統3套，固定測速系統6處。具體內容：①大樹隧道。起點樁號、終點樁號、隧道長度（m）、監控等級（2020年）、監控等級（2034年）分別為ZK31+430—ZK32+096—666.00—B—A;K31+425.68—K32+091.14—665.46—B—A。②苦竹壩隧道。起點樁號、終點樁號、隧道長度（m）、監控等級（2020年）、監控等級（2034年）分別為ZK32+360—ZK33+310.1—950.10—B—A;K32+380—K33+310—930.00—B—A。③王家隧道起點樁號、終點樁號、隧道長度（m）、監控等級（2020年）、監控等級（2034年）分別為ZK34+056.70—ZK35+130—1073.30—B—A;K34+055—K35+100—1045.00—B—A。

④龍泉隧道。ZK34+056.70—ZK35+130—1073.30—A—A;K38+576-K39+580-1274.00—A—A。⑤白巖隧道ZK55+246—ZK57+295.27—2049.27—A—A+;

K55+246.30—K39+850—2043.70—A—A+。⑥龍隧道井，ZK62+025—ZK64+750—2725.00—A—A+;

K62+033.46—K64+738—2704.54—A—A+。⑦大坪道，ZK64+793—ZK65+193—400.00—B—B;K64+

776—K65+225—449.00—B—B。⑧廣成山，ZK65+

475—ZK66+965—1490.00—A—A+;K65+483—K66+946—1463.00—A—A+。⑨油沙隧道ZK67+

290—ZK68+233—943.00—B—A;K67+276.77—K68+204—927.23—B—A。⑩小嶺，ZK70+725—ZK73+090—2178.943—A—A+;K70+700—K73+115—2212.594—A—A+。東橋隧道，ZK73+

310—ZK75+261—1951.00—A—A+;K73+345—K75+240—1895.00—A—A+。羊河溝隧道，ZK75+

465—ZK75+865—400.00—B—B;K75+469

—K75+875—406.00—B—B。

3 高速公路機電系統防雷技術措施

3.1 高速公路機電系統應用防雷技術的作用

（1）有助于降低故障發生率。在雷雨天氣高速公路機電系統遭受雷擊的概率較大，因此會提高高速公路機電系統設備故障率，影響高速公路整體功能效值。與此同時，在設備受到雷電破壞后還需要花費大量的時間與成本進行故障檢修，這無疑會給高速公路正常運行以及經濟效益帶來嚴重影響。而防雷保護技術的切實應用，能夠對高速公路機電系統進行全面保護，讓相關設備不受到雷電影響，進而降低設備故障發生率。

（二）有助于促進防雷技術發展。防雷保護技術是保障高速公路機電系統安全的重要手段，但隨著發設備規模與內部設備技術快速發展，原有防雷保護技術已經無法滿足新時期高速公路機電系統需求，為此防雷保護技術在不斷實踐中可以根據不同時期高速公路機電系統需求進行優化與完善，有利于促進防雷技術發展，從而為高速公路機電系統提供更好地、更高效的保護。

3.2 針對電源系統采取的防雷技術

感應雷擊及雷擊電磁脈沖是高速公路機電系統防雷技術應用中側重的一大重點，因為其會給機電設備帶來永久性損壞，直接導致相關設備報廢?；诖藶橛行Ы档透袘讚艏袄讚綦姶琶}沖的危害，應基于其侵入的主要通道做好引導入地工作，以此實現高速公路機電系統保護。具體內容為：位置共設置4處，分別為總配電盤（一級保護）、樓層分盤（二級保護）、UPS電源前（三級保護）、UPS電源后（四級保護）;設計的電源系統防雷技術分別為：三相電涌保護器（SPD1）、三相電涌保護器（SPD2）、三相電涌保護器（SPD3）、三相電涌保護器（SPD4）;技術應用標準分別為：雷電通流量≤60 kA（波形8/20 μs）+標稱導通電壓≤4 UC（UC為最大工作電壓）+響應時間≤100 ns、雷電通流量In≤40 kA（波形8/20 μs）、標稱導通電壓≤3 UC、響應時間≤50 ns，雷電通流量≤20 kA（波形8/20 μs）、標稱導通電壓≤2.5 UC、響應時間≤50 ns、雷電通流量≥10 kA（波形8/20 μs）、標稱導通電壓≤2.2 UC、響應時間≤50 ns。

在此環節，應根據不同雷區選擇適當的等級防護，詳見表1。與此同時還應合理設置SPD導線，SPD導線必須短且直;長度應控制在0.5 m，大于0.5 m時應加粗線徑;線距：SPD1與SPD2線距應<10 m，SPD2與SPD3線距應<5 m，SPD3與SPD4線距應<5 m。

3.3 收費亭、廣場攝像頭、公路沿線云臺攝像頭、電子顯示屏線路防電技術

收費亭的供電線路上應各安裝單相電涌保護器SPD，因為收費亭內設置了收費計算機、票據打印機、自動欄桿、語音系統等設備，所有設置均依靠電源線路提供電源，從而保持其相應功能，因此為保證收費亭有序運轉，應針對收費亭的電源線路進行有效防雷保護[4]。廣場攝像頭與公路沿線云臺攝像頭則是高速公路上對外來行駛車輛以及相關人員進行有效監控的關鍵設備，是保證高速公路安全的有力手段，因此為避免其受雷電侵入影響其實際價值功能，應做好其低壓電流供電線路安全。電子顯示屏則是進行相關信息呈現的主要載體，是高速公路的主要構成物之一，對其線路進行保護能夠保障高速公路的整體功能[5]。上述設備所采用的線路防電技術具體為：收費亭采用單相電涌保護器，技術應用標準設計為雷電通流量≤20 kA（波形8/20 μs），標稱導通電壓≤2.5 UC，響應時間≤50 ns。廣場攝像頭采用低壓電涌保護器，技術應用標準設計為雷電通流量≤5 kA（波形8/20 μs）+標稱導通電壓≤1.5 UC，響應時間≤50 ns。電子顯示屏采用三相電涌保護器，技術應用標準設計為雷電通流量≤40 kA（波形10/350），標稱導通電壓≤3 UC，響應時間≤50 ns。

4 結束語

高速公路有序運轉需要投入大量的資源與成本，因此確保高速公路質量以及使用成效尤為關鍵。基于此，為確保高速公路應用價值，應做好雷電問題把控，應用防雷技術保障高速公路整體功能成效。

參考文獻

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[2] 邢健.高速公路隧道機電系統防雷措施研究[J].交通世界，2021（30）：154-155.

[3] 李燦.高速公路機電系統過電壓保護與防雷接地設計[J].電子世界，2020（13）：136-137.

[4] 胡曉光.高速公路機電系統防雷裝置檢測方案探討[J].中國交通信息化，2020（3）：127-129.

[5] 歐軼陽.論如何做好高速公路機電系統防雷措施[J].居舍，2019（16）：181-182.