在高速公路機電系統(tǒng)中防雷

1、在高速公路機電系統(tǒng)中，雖然也設計和安裝冇各種型號的防雷器以及進行接地施工，但是, 強電和弱電系統(tǒng)的防雷問題一肓不被重視，接地的要求也不統(tǒng)一，弱電系統(tǒng)的接地處理更為 簡單。高速公路機電系統(tǒng)的防雷薄弱環(huán)節(jié)和對來說較多，易遭雷害，特別是感應雷害和反擊 雷害。因此，有必要不斷總結經(jīng)驗，完善高速公路機電系統(tǒng)的防雷抗災能力，更好的為高速 公路運營服務。高速公路機電系統(tǒng)的設備主耍分布在三個地方：收費站（變配電房、監(jiān)控室、收費 棚）、隧道（含隧道廣場）以及沿線外場監(jiān)控設備。實現(xiàn)防雷的方法主要為外部防雷、電源系統(tǒng)、 視頻監(jiān)控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)、網(wǎng)絡系統(tǒng)的防雷防護等五個方面。其屮高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的 防雷應該進行重

2、點分析和研究。監(jiān)控系統(tǒng)設備主要分布在高速公路隧道內、隧道廣場以及高速公路沿線。高速公路 隧道內設冇火災報警設施、電力監(jiān)控設施（電流、電壓、電量、通風照明控制設備等）、交通 監(jiān)控設施（車檢器、情報板、風速風向儀、co/vi檢測儀、照度檢測儀、緊急電話、隧道廣 播、車道指示燈等）和隧道視頻監(jiān)控設施等=隧道廣場設有亮度檢測儀、緊急電話、廣播、車 檢器、悄報板、攝像機等；道路沿線設冇車檢器、情報板、攝像機、能見度儀、氣象檢測器 等問題，使監(jiān)控系統(tǒng)成為最容易受雷擊的部分，設備眾多，地處空曠地帶、取電線路和信號 線路長，接地施工難等。經(jīng)過多年的摸索，我們總結出以下一些監(jiān)控設備的防雷經(jīng)驗，與同 行交流。主線

3、監(jiān)控設備數(shù)雖眾多，設備制造廠商對自己的產(chǎn)品情況最為了解，應首先要求設備制造 廠商隨機安裝配套電源防雷器、信號防雷器。在設備受雷擊案例屮，主要以感應雷危害為多, 越長的線纜越容易受到感應雷擊。采用隨機配套防雷設備，既可避免各類連接線（視頻線、 控制線、電源線等）引發(fā)的感應雷的侵擾，減少了丿施丄中繁瑣的接線丄作，同時也避免了因 接線產(chǎn)生的故障隱患，安裝過程更方便快捷。如在高速公路人量m用的某廠家生產(chǎn)的悄報板, 其防雷系統(tǒng)考慮得較為全面，在實踐應用中極少出現(xiàn)設備受雷擊的現(xiàn)象。外場供電電源一般都需從幾百米甚至幾公里外的低壓供電點引入，電源接地及防雷設備的 選擇和安裝就顯得尤為重要。通常，高速公路的供電

4、采川tns接地系統(tǒng)，除了考慮隔一定 距離進行重復接地外，采用鎧裝電纜埋地傳輸是一個很好的防雷辦法，規(guī)范要求入八電纜應 埋地15米以上的要求，也說明了此方法是合理的。此外，電纜埋地敷設對防止電纜被偷盜 也有很好的效果。電源防雷系統(tǒng)必須按照三級防雷耍求沒計施工，市于監(jiān)控外場設備的一、二級防靂通常由 供配電系統(tǒng)施工人員負責設計、施工，所以往往容易被忽視，因此，在監(jiān)控系統(tǒng)施工時，必 須對此進行復核，發(fā)現(xiàn)問題及時解決。我們在實際測試中，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)配電系統(tǒng)未安裝防雷設 備或者配套防雷器不滿足要求的情況。同時，監(jiān)控外場設備的供電線路較長，受感應雷的感 應電流較大，一般設備末端的防雷器的放電電流應為20ka以上

5、，若由廠家配套，應對此明 確提出要求；同時，應要求二級防雷器的放電電流為40ka以上，一級防雷器放電電流為80ka 以上。為保證信號傳輸?shù)目煽?，外場?shù)據(jù)利視頻監(jiān)控系統(tǒng)應全部采用光纖遠距離傳輸信號，同吋 采用光纖型緊急電話系統(tǒng)，有效防止信號被雷擊。如果大量采用光端機進行信號傳輸，対光 端機本身的防雷性能要求就捉岀更高的要求，而不僅僅是安裝壓敏電阻進行簡單防護。防雷工程的施工安裝工藝必須引起高度重視。施工安裝工藝主要存在以下幾個方曲問題:防雷器等接線端子安裝不牢固，導致雷電接地泄放不滿足耍求，電位抬鬲擊壞設備，設備 箱體和箱門應采用銅線連接防雷接地線誤接至電源保護地且電源保護地未與現(xiàn)場地連接；防雷

6、接地銅線截面積太小，根據(jù)經(jīng)驗，當防雷器打接地極距離小于1米時，應采用4ram2 以上銅線，當防雷器與接地極距離大于1米時，應按距離遠近采用6mm2以上銅線；所有與接地極連接的導線必須確保連接可靠牢固，盡可能涂上導電膏。保證線路連接可靠、 線纜面積足夠、雷電泄流通暢。 fi前監(jiān)控視頻攝像機通常采用光纖傳輸，有些單位認為光纜不受感應雷影響，可以不安裝 信號防雷器，冇些工程商為節(jié)約成木省去防雷器件。事實上，為方便維護，解碼器、光端機 等設施一般都集中在一個保護箱內，且安裝在攝像機桿離地1. 3米左右，在光端機與攝像 機之間有一段510米的電纜連接線，其視頻線和控制線很容易受到感應雷的壞，而攝像機 和

7、光端機上所配的浪涌保護電路防雷效果冇限，在實際運行中，就經(jīng)常出現(xiàn)由于這一原因而 使攝像機遭遇雷擊的現(xiàn)象。因此，需要在控制信號線的起始端和結束端加裝信號防雷器，視 頻線起始端和結朿端加裝視頻防雷器；在攝像機和光端機的電源輸入端也加上電源防雷器 件。當然，也可以采川內迸光端機的攝像機來減少靂害的發(fā)牛，口前已有廠家推出內置光端 機的一體化球機產(chǎn)品，采用光端機與球機一體化結構設計，光端機模塊與球機之間無線纜連 接，在球機外部僅冇一根光纖和一根經(jīng)變壓器隔離輸入的電源線，這樣可以避免傳統(tǒng)分體式 光端機與球機zi'可因為有各類連接線(如視頻線、控制線、電源線等)而引發(fā)的感應雷的侵擾, 也減少了施工中

8、繁瑣的接線工作。監(jiān)控外場設備要求有一個良好的接地系統(tǒng)，所有防雷設備都需要通過接地系統(tǒng)把雷電流泄 人人地。人們習慣單方面追求接地電阻的數(shù)值，認為接地電阻越小，防雷效果越好，被保護 的對彖就越安全。但是，為達到低的阻值，經(jīng)濟支出和施工難度都會增加。按照通常的設計 要求，機電外場設備應分別設置防雷接地極(10 q)和保護接地極(4q), h.兩地網(wǎng)z間金少要 有20n)的距離?；蛘咴O置共川接地極(1 q),如要完全達到以上要求，作為一個獨立外場設 備接地，困難較大。根據(jù)計算，接地電阻為10、土壤導電率為100 1，所需的接地網(wǎng)而積 為2500m2o這在施工中難度極大，為此，在實際運用中，一般采用一點

9、共用接地，接地電 阻為4 q,同吋，該接地極與從供電點引出的保護接地線并接，或者通過安裝地電位均衡器 等防雷設備，即可滿足要求。為避免土建施工單位不重視基礎接地工作，導致影響設備運行安全的情況發(fā)牛:，外場監(jiān)控 設備的基礎應交由機電施工單位負責施工，當設備棊礎開挖后，應先將接地扁鋼打入底下 1.5-2.0米麻再與設備基礎的鋼筋籠焊接，然示澆灌混凝土。由于設備基礎的混凝土在保持 與含水分的土壤接觸時，毛細管將水分吸到混凝土里，可降低混凝土的電阻率，鋼筋混凝土 基礎完全可以作為良好的接地裝置。從混凝土鋼筋籠引出接地極后，若測得接地電阻不滿足 要求，可在設備基礎周f同補打接地樁。同時盡竝利用人橋等構造

10、物的主體鋼筋作為設備接地 極，從橋墩鋼筋網(wǎng)內引出的鋼筋是良好接地極，其接地電阻通常遠遠小于10。隧道廣場必須專門設置接地網(wǎng)，一般與強電共用接地網(wǎng)，此it寸，接地電阻應01q。由于 隧道廣場的監(jiān)控設備相對集屮，且一般都采用鋼管做線纜的護管，因此，應盡量將保護鋼管 與建構筑物革礎的鋼筋以及接地網(wǎng)統(tǒng)一連接，鋼管和鋼管z間也必須用鋼筋焊接連通。這樣 的接地網(wǎng)可以便界面以內的電場分布比較均勻，減少跨步電壓對人的危害。隧道內的接地主干線過去通常采用扁鋼，經(jīng)計算4*40的扁鋼每一公.里電阻為1 如果 施工焊接不良，其電阻阻值將變的很人，對隧道內的機電設備的防雷不利，我們采用50mm2 的銅纜作為隧道接地主t

11、線與隧道洞口的接地網(wǎng)可靠連接，同時，將接地t線與隧道洞內的 預留洞室內的鋼筋作重復接地，使接地網(wǎng)更加可靠。隧道內機電設備的防雷保護工作同樣重耍，一些設計和施工單位認為隧道不在空曠地帶, 無需進行防雷，其實，隧道就如同一朋人型民用建筑，內部所有的通過金屬纜線連接的機電 設備都必須進行防雷保護，h金屬機箱（柜）應與接地系統(tǒng)可靠連接。隧道內安裝的co/vi 檢測器、車檢器以及火災報警系統(tǒng)，特別是火災報警器，冃前大部分使用tl本能美公司設備, 采用電纜進行信號傳輸，容易受到感應雷擊。在我省實際運行中，隧道光端機、co/vi檢 測器、火災報警系統(tǒng)都不同程度受到過雷擊，也應按照內部防雷的要求進行設計和施工。高速公路