高速公路低壓配電系統(tǒng)防雷方案

高速公路低壓配電系統(tǒng)防雷方案高速公路低壓配電系統(tǒng)防雷方案目錄概述設(shè)計(jì)方案依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)第三節(jié)高速公路通信、監(jiān)控、收費(fèi)系統(tǒng)的基本組成高速公路防雷原則高速公路建筑物直擊雷防護(hù)低壓配電系統(tǒng)的防護(hù)措施屏蔽措施等電位連接與共用接地防雷設(shè)施的管理與維護(hù)概述直擊雷聲光并發(fā)，電閃雷鳴，老少皆知。它以強(qiáng)大的沖擊電流、熾熱的高溫、猛烈的沖擊波、強(qiáng)烈的電磁輻射損壞放電通道上的建筑物、輸電線、擊死擊傷人、畜等。而雷擊電磁脈沖則悄然發(fā)生，不易察覺，后果嚴(yán)重。它是由于雷雨云的靜電感應(yīng)或放電時(shí)的電磁感應(yīng)以及雷電電磁脈沖輻射的作用，使建筑物上的金屬部件，如管道、鋼筋、電源線、信號傳輸線、天饋線等感應(yīng)出與雷雨云電荷相反的電荷，通過電源線、信號線、天饋線以及進(jìn)入室內(nèi)的管道、電纜等引入室內(nèi)造成放電，破壞電子設(shè)備。既然直擊雷和雷擊電磁脈沖（LEMP）的侵害渠道不同，防護(hù)措施也就不同。防直擊雷主要采用避雷針、避雷帶（網(wǎng)）等傳統(tǒng)避雷裝置，只要設(shè)計(jì)規(guī)范，安裝合理，這些避雷設(shè)施便能對直擊雷進(jìn)行有效的防御。但是無論多么完善的避雷針（帶），對雷擊電磁脈沖的防護(hù)都無能為力，因?yàn)槔讚綦姶琶}沖是由于電子、電氣設(shè)備的電源線、信號線、天饋線和進(jìn)入室內(nèi)的管道等招引而致，加之有的系統(tǒng)屏蔽差以及沒有采取等電位連接措施、綜合布線不合理、接地不規(guī)范等，使雷擊電磁脈沖的入侵很容易損壞相應(yīng)的電子、電氣設(shè)備。而當(dāng)富蘭克林發(fā)明避雷針時(shí)及以后250多年間，電子設(shè)備并不多，雷擊電磁脈沖的危害現(xiàn)象也不明顯，人們自然就想不到要對它進(jìn)行防御，只要能防護(hù)直擊雷就足夠了。然而，當(dāng)今社會(huì)電子設(shè)備大量應(yīng)用，特別是電子計(jì)算機(jī)技術(shù)、微波通信技術(shù)日益普及以及其航空航天技術(shù)的發(fā)展，雷擊電磁脈沖的危害明顯增加，僅靠避雷針防雷已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足電子、通信、微電子設(shè)備和高速公路通信、監(jiān)控收費(fèi)系統(tǒng)的實(shí)際需求。二、為了適應(yīng)這種需要，近年來防雷也由簡易避雷針防直擊雷發(fā)展到綜合防雷工程的新階段。防雷工程是一個(gè)系統(tǒng)工程，它包括直擊雷的防護(hù)、等電位連接措施、屏蔽措施、規(guī)范的綜合布線、安裝防感應(yīng)雷擊的電涌保護(hù)器（SPD）、完善合理的接地及共用接地系統(tǒng)六個(gè)部分組成。在一個(gè)完善的防雷系統(tǒng)工程中（特別是微電子設(shè)備的防雷工程）缺一不可。如果某一個(gè)環(huán)節(jié)考慮不周，即使進(jìn)行了防雷方面的工作也起不到防雷作用，還有可能引雷入室而損壞設(shè)備。三、雷擊電磁脈沖（LEMP）是由于雷云間放電和雷云對大地間放電產(chǎn)生的雷電電磁脈沖感應(yīng)到附近的導(dǎo)體中形成過電壓，這種過電壓可高達(dá)幾千伏，對微電子設(shè)備的危害最大。它的主要侵入通道是通過電源線路、各類信號傳輸線路、天饋路線和進(jìn)入系統(tǒng)的管、纜、橋架等導(dǎo)體侵入設(shè)備系統(tǒng)，造成電子設(shè)備失靈或永久性損壞。因此雷擊電磁脈沖的防護(hù)是在以上入侵通道上將雷電過電壓、電流泄放入地，從而達(dá)到保護(hù)電子設(shè)備的目的。其主要方法是采用隔離、等位、鉗位、均壓、濾波、屏蔽、過壓過流保護(hù)、接地等方法將雷電過電壓、過電流及雷擊電磁脈沖消除在設(shè)備外圍，從而有效的保護(hù)各類設(shè)備。目前主要由氣體放電管、放電間隙、高頻二極管、壓敏電阻、瞬態(tài)二極管、晶閘管、高低通濾波器等元件根據(jù)不同頻率、功率、傳輸速率、阻抗、駐波、插損、帶寬、電壓、電流等要求，組合成電源線、天饋線、信號線系列電涌保護(hù)器（SPD）安裝在微電子設(shè)備的外連線路中，將地線按聯(lián)合接地原則接入系統(tǒng)的地線，才不至于造成地電位反擊，從而真正起到綜合保護(hù)的目的。只要設(shè)計(jì)合理、安裝合格、電涌保護(hù)器就能對雷電進(jìn)行有效的防護(hù)。因此，我們既要防止直擊雷：依靠合格的避雷針（帶）系統(tǒng)；也要防止感應(yīng)雷擊及雷擊電磁脈沖：采用完善的綜合防雷手段和安裝電涌保護(hù)器（SPD）系統(tǒng)，二者有機(jī)結(jié)合，相互補(bǔ)充，構(gòu)成一套完整的防雷體系，這就是現(xiàn)代防雷的新理論：綜合防雷技術(shù)。只有這樣，才能有效地防止雷擊事故，減少雷擊災(zāi)害。四、目前高速公路建設(shè)發(fā)展迅速，為了使高速公路暢通無阻，保證高速公路通信、監(jiān)控、收費(fèi)系統(tǒng)正常運(yùn)行，達(dá)到防雷減災(zāi)、將雷電災(zāi)害降低到最低限度的目的，防雷工程技術(shù)人員應(yīng)對系統(tǒng)進(jìn)行全面了解，實(shí)地勘測，根據(jù)國家、國際標(biāo)準(zhǔn)的要求，進(jìn)行全面規(guī)劃、綜合治理、制定完善的綜合防雷設(shè)計(jì)方案。第二節(jié)設(shè)計(jì)方案依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)一、1998年10月14日是第29屆世界標(biāo)準(zhǔn)日，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO主席、國際電工委員會(huì)IEC主席和國際電信聯(lián)盟ITU秘書長發(fā)表了題為《標(biāo)準(zhǔn)在日常生活中》的祝詞。祝詞指出：標(biāo)準(zhǔn)是一種“基準(zhǔn)”，她給人們提供一個(gè)事物判別的準(zhǔn)則，質(zhì)量測量的依據(jù)和兼容及互聯(lián)的保障。標(biāo)準(zhǔn)的目的在于幫助和服務(wù)于社會(huì)，幫助人們享受和利用環(huán)境而不破壞環(huán)境；幫助人們塑造生活而不是把生活搞的沒有頭緒；幫助人們安全的生活而不致遇到危險(xiǎn)；幫助人們掌握先進(jìn)科學(xué)的方法而不落后于社會(huì)；幫助人們學(xué)會(huì)用法律來保護(hù)自己的合法權(quán)益而不被輕易損害。標(biāo)準(zhǔn)來自實(shí)踐和科學(xué)研究，是千百萬科技工作者智慧的結(jié)晶，隨著技術(shù)的進(jìn)步，標(biāo)準(zhǔn)也在不斷的修改和更新。鼓勵(lì)采用標(biāo)準(zhǔn)文件的最新版本。二、高速公路綜合防雷在設(shè)計(jì)時(shí)主要采用以下一些標(biāo)準(zhǔn)，供設(shè)計(jì)時(shí)參照。1、IEC61024《建筑物防雷》2、IEC61312《雷電電磁脈沖的防護(hù)》3、ITUK25《光纜的防雷》4、ITUK27《電信大樓內(nèi)的連接結(jié)構(gòu)和接地》5、GB50057—1994《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》（2000年局部修改版本）6、GB50174—1993《電子計(jì)算機(jī)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范》7、GB50200—1994《有線電視系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》8、GB50198—1994《民用閉路監(jiān)視電視系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》9、GB/T50311—2000《建筑與建筑群綜合布線系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)范》10、YD2011—1993《微波站防雷與接地設(shè)計(jì)規(guī)范》11、YD5078—1998《通信工程電源系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》12、QX3—2000《氣象信息系統(tǒng)雷擊電磁脈沖防護(hù)規(guī)范》第三節(jié)高速公路通信、監(jiān)控、收費(fèi)系統(tǒng)的基本組成一、每一條高速公路在其管理的區(qū)間內(nèi)均設(shè)有一監(jiān)控中心大樓。監(jiān)控中心一般設(shè)在高速公路的出、入口處，也有設(shè)在管理區(qū)間的中心部位。它是管理區(qū)間的指揮、調(diào)度、控制中心。中心一般設(shè)置有大型地圖板和監(jiān)控電視系統(tǒng)，并配有多畫面切換控制設(shè)備、視頻監(jiān)視器、低速錄象設(shè)備及自動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置。中心配備有計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、負(fù)責(zé)管理各收費(fèi)站的收費(fèi)信息、緊急電話的控制、公路出入口及中間各大型電子顯示屏的控制和公路沿線的小型電子提示牌的控制等。中心大樓內(nèi)還有程控交換機(jī)系統(tǒng)、中心控制臺(tái)、光纜通信的光端機(jī)、電端機(jī)及上網(wǎng)設(shè)備、無線電話系統(tǒng)、UPS供電系統(tǒng)等多種電子設(shè)備。二、在每個(gè)收費(fèi)站配備有光纜通信設(shè)備；收費(fèi)用的計(jì)算機(jī)局域小網(wǎng)；收費(fèi)站信號燈控制系統(tǒng)；監(jiān)視、攝像、記錄系統(tǒng)；控制操作臺(tái)；站內(nèi)電話控制臺(tái)、無線對講電話等。1、在進(jìn)行防雷設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)堅(jiān)持全面規(guī)劃、綜合治理、優(yōu)化設(shè)計(jì)、多重保護(hù)、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、定期檢測、隨機(jī)維護(hù)的原則，進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)及維護(hù)。4、第二屏蔽區(qū)（LPZ2）：為進(jìn)一步減小所導(dǎo)引的電流或電磁場而引入的后續(xù)防護(hù)區(qū)；計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)避雷針Lpz0A區(qū)Lpz0B區(qū)Lpz1區(qū)Lpz2區(qū)代表屏蔽1的建筑物代表屏蔽2的建筑物二次等電位連接帶一次等電位連接帶圖一：建筑物雷電防護(hù)區(qū)劃分示意圖電纜、管道計(jì)算機(jī)機(jī)房PRF14P技術(shù)參數(shù)：工作電壓:230／380V；最大持續(xù)運(yùn)行電壓：440V；響應(yīng)時(shí)間:＜100ns；最大沖擊電流：35KA（雷電沖擊電流波為10/350μs）；電壓保護(hù)水平≤1.5KV。ST3P+N–440技術(shù)參數(shù)：最大持續(xù)運(yùn)行電壓：440V；響應(yīng)時(shí)間≤25ns；最大放電電流：65KA（雷電沖擊電流波為8/20μs）；電壓保護(hù)水平≤1.8KV。ST203P+N–440技術(shù)參數(shù)：最大持續(xù)運(yùn)行電壓：440V；響應(yīng)時(shí)間≤25ns；最大放電電流：20KA（雷電沖擊電流波為8/20μs）；電壓保護(hù)水平≤1.2KV。PRF14P＋ST403P+N–440技術(shù)參數(shù)：工作電壓:230／380V；最大持續(xù)運(yùn)行電壓：440V；響應(yīng)時(shí)間:＜25ns；最大沖擊電流：35KA（雷電沖擊電流波為10/350μs）；電壓保護(hù)水平≤1.5KV。SPD連接導(dǎo)線應(yīng)短而直，SPD連接導(dǎo)線不宜大于0.5m，當(dāng)長度大于0.5m時(shí)應(yīng)適當(dāng)加粗線徑。當(dāng)SPD1—SPD2的線距小于10m、SPD2—SPD3的線距小于5m、SPD3—SPD4的線距小于5m時(shí)，應(yīng)在兩SPD間加裝退耦裝置。為防止SPD老化造成短路，要求SPD安裝線路上應(yīng)有過流保護(hù)裝置。PRF14P前端應(yīng)安裝施耐德公司的NS160H斷路器、ST403P+N–440和ST153P+N-440前端應(yīng)安裝施耐德公司的C65斷路器作為后備保護(hù)。經(jīng)施耐德公司的精密試驗(yàn)證明：二者之間能達(dá)到良好的配合，對SPD本身和配電線路的正常運(yùn)行起到良好的保護(hù)作用。此外，根據(jù)不同情況，還可選配不同型號的視頻、信號保護(hù)器。如圖三、圖四。接至共用接地系SSMM接至共用接地系SSMM基本的等電位連接網(wǎng)S星型結(jié)構(gòu)M網(wǎng)型結(jié)構(gòu)ERP統(tǒng)的等電位連接S