淺析高速公路雷電綜合防護(hù)

【摘 要】依據(jù)所學(xué)防雷知識(shí)和相關(guān)技術(shù)規(guī)范，結(jié)合近幾年對(duì)南陽高速公路防雷工程的階段檢測、竣工驗(yàn)收及定期防雷安全檢測，總結(jié)出了對(duì)高速公路實(shí)施綜合防雷的方法措施。

【關(guān)鍵詞】高速公路；綜合防雷；措施

近幾年來，南陽區(qū)域內(nèi)高速公路建設(shè)如火如荼，現(xiàn)已基本形成了市縣、縣縣高速公路網(wǎng)絡(luò)。高速公路所經(jīng)地域環(huán)境復(fù)雜，其所屬建筑物和各類設(shè)備已遭雷電襲擊，所以，建設(shè)之初就應(yīng)采取綜合防雷措施。實(shí)踐證明，按照國家有關(guān)規(guī)定實(shí)施高速公路綜合防雷對(duì)保護(hù)人民生命和國家財(cái)產(chǎn)、消除或減少雷擊事故隱患意義十分重大。

1.綜合防雷系統(tǒng)

綜合防雷系統(tǒng)由外部防雷裝置和內(nèi)部防雷裝置組成。其主要的作用是減少或防止雷電流對(duì)實(shí)體的損害和人身的傷害。高速公路的綜合防雷主要包括對(duì)建筑物及相關(guān)輔助設(shè)施和監(jiān)控、收費(fèi)、通訊三大系統(tǒng)的防雷。外部防雷裝置主要由接閃器、引下線和接地裝置組成，主要用于防護(hù)直擊雷，避免產(chǎn)生熱效應(yīng)和機(jī)械損壞，以及危險(xiǎn)火花、接觸電壓和跨步電壓。內(nèi)部防雷裝置指除外部防雷裝置外，所有其他附加設(shè)施（如：SPD、等電位連接線、屏蔽網(wǎng)等）主要用于減小和防護(hù)雷電流在需防護(hù)空間內(nèi)所產(chǎn)生的電磁效應(yīng)，避免由于雷電流進(jìn)入外部防雷裝置或建筑物內(nèi)其他接地的金屬導(dǎo)電部件時(shí)導(dǎo)致的危險(xiǎn)火花和接觸電壓。

2.防護(hù)對(duì)象和防護(hù)措施

2.1建筑物的雷電防護(hù)

收費(fèi)站及服務(wù)區(qū)綜合樓、宿舍樓、收費(fèi)罩棚等建筑物宜利用柱筋、基礎(chǔ)鋼筋作為引下線和接地裝置，利用熱鍍鋅圓鋼或金屬板作接閃器，將雷電流能量通過合理有效的路徑向大地泄放。將建筑物的鋼筋混凝土屋面板、梁、柱、基礎(chǔ)鋼筋、金屬門窗、金屬防盜護(hù)欄等較大金屬構(gòu)件等電位連接起來，構(gòu)成等電位“法拉第籠”。建筑物內(nèi)所有不帶電金屬構(gòu)件應(yīng)電氣連通，實(shí)現(xiàn)建筑物內(nèi)部的等電位。屋面上所有金屬物均應(yīng)與屋面上防雷裝置多點(diǎn)可靠電氣連接。屋面通信天線應(yīng)在接閃器的有效保護(hù)范圍內(nèi)。

2.2低壓配電及照明系統(tǒng)的雷電防護(hù)

高壓架空供電線路在進(jìn)入變電所、配電房前應(yīng)轉(zhuǎn)用金屬護(hù)套或絕緣護(hù)套，電力電纜穿鋼管埋地，埋地距離不小于50m引入變壓器輸入端。由配電房引出的各配電專線線纜應(yīng)采用屏蔽電纜或穿鋼管埋地敷設(shè)，屏蔽層或穿線鋼管應(yīng)兩端就近接地，屏蔽層或穿線鋼管應(yīng)保持電氣連通。低壓配電線路應(yīng)采用TN-S型供電制式。變壓器低壓柜或總電源低壓柜處應(yīng)安裝Ⅰ級(jí)分類實(shí)驗(yàn)（10/350μs）開關(guān)型電源SPD；在監(jiān)控室、收費(fèi)亭、消防機(jī)房、水泵房、信息機(jī)房的配電箱處安裝二級(jí)限壓型電源SPD；在終端設(shè)備（如監(jiān)控室內(nèi)的監(jiān)控器、計(jì)算機(jī)及收費(fèi)亭內(nèi)的計(jì)算機(jī)等）的電源進(jìn)線端串聯(lián)安裝插座式電源SPD作為三級(jí)防護(hù)。所有配電柜、配電箱及UPS電源的金屬外殼均應(yīng)良好接地。在電源SPD選型時(shí)，要考慮的主要參數(shù)是最大沖擊放電電流Iimp、最大持續(xù)工作電壓Uc、電壓保護(hù)水平Up、最大放電電流Imax、標(biāo)稱放電電流In等五個(gè)參數(shù)。電源SPD的狀態(tài)指示器應(yīng)處于正常工作狀態(tài)，安裝工藝應(yīng)符合相關(guān)技術(shù)規(guī)定。高桿燈接地線、接地極和接地電阻應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。照明線路上安裝的SPD應(yīng)符合相關(guān)技術(shù)要求。

2.3監(jiān)控室及信息中心機(jī)房的雷電防護(hù)

監(jiān)控室及信息中心機(jī)房應(yīng)設(shè)在所處建筑物的中低層中心部位的LPZ1區(qū)及其后續(xù)雷電防護(hù)區(qū)內(nèi)。機(jī)房的金屬門窗和金屬屏蔽網(wǎng)與建筑物內(nèi)的主筋應(yīng)做可靠電氣連接。機(jī)房內(nèi)設(shè)備機(jī)柜、操作臺(tái)、監(jiān)控器、計(jì)算機(jī)等應(yīng)與等電位連接帶連接，并與外墻及柱梁保持不小于1m的安全距離。進(jìn)出機(jī)房的金屬管、槽、線纜屏蔽層應(yīng)就近與接地匯流排連接。機(jī)房應(yīng)設(shè)防靜電地板，防靜電地板下面應(yīng)布設(shè)M型等電位網(wǎng)絡(luò)，采用80mm×0.5mm的銅帶構(gòu)成600mm×600mm的網(wǎng)格，網(wǎng)格應(yīng)多點(diǎn)與等電位連接帶連接，不應(yīng)少于4個(gè)連接點(diǎn)，防靜電地板應(yīng)與地板下的等電位接地銅帶電氣連接，天花板金屬骨架亦應(yīng)可靠接地。小型機(jī)房可構(gòu)建S型等電位網(wǎng)絡(luò)。機(jī)房的電源線路和信號(hào)線路應(yīng)安裝相應(yīng)的SPD。信號(hào)SPD選型時(shí)，要根據(jù)不同線路的傳輸參數(shù)以及線路設(shè)備的限制電壓要求來選擇。

2.4收費(fèi)系統(tǒng)的雷電防護(hù)

該系統(tǒng)包括收費(fèi)主系統(tǒng)、收費(fèi)現(xiàn)場各收費(fèi)點(diǎn)以及它們之間的傳輸網(wǎng)絡(luò)。收費(fèi)現(xiàn)場各車道收費(fèi)亭信息系統(tǒng)防雷應(yīng)與收費(fèi)罩棚防雷相結(jié)合，收費(fèi)罩棚的直擊雷防護(hù)已在本文2.1節(jié)闡述。為了避免接觸電壓和跨步電壓對(duì)人身安全及設(shè)備的危害，收費(fèi)亭接地應(yīng)充分利用收費(fèi)島基礎(chǔ)鋼筋、車道鋼筋網(wǎng)、金屬護(hù)欄、金屬收費(fèi)亭等實(shí)現(xiàn)等電位連接。收費(fèi)亭內(nèi)的計(jì)算機(jī)金屬外殼應(yīng)與收費(fèi)亭內(nèi)預(yù)留的等電位接地端子板電氣連接，地磅應(yīng)良好接地，進(jìn)出收費(fèi)亭的配電線路、信號(hào)線路應(yīng)安裝適配的SPD，安裝工藝應(yīng)符合相關(guān)技術(shù)要求。

2.5輔助設(shè)施的雷電防護(hù)

自動(dòng)擋桿、信號(hào)燈、車道攝像機(jī)支架等所有金屬構(gòu)件應(yīng)與收費(fèi)島共用接地裝置實(shí)現(xiàn)等電位連接。情報(bào)板、車輛限速器、車輛控測器及公路沿線監(jiān)控?cái)z像頭均應(yīng)在接閃器有效保護(hù)范圍內(nèi)，自身為金屬構(gòu)件的應(yīng)保證整體電氣導(dǎo)通并可靠接地。為防止攝像頭電源線、信號(hào)線上的感應(yīng)雷電流和雷電波浸入，應(yīng)對(duì)電源線、信號(hào)線加裝SPD。公路沿線的情報(bào)板、車輛限速器、車輛控測器供電電源前端應(yīng)安裝限壓型電源SPD。隧道、橋梁的供配電線路、信號(hào)線路、照明線路亦應(yīng)采取屏蔽和安裝SPD措施。

公路沿線的電視監(jiān)控?cái)z像頭安裝在水泥桿上的，其上避雷針引下線不能與攝像頭視頻信號(hào)線、控制線一起從水泥桿內(nèi)引下，若一起引下，一旦避雷針接閃，引下線上的雷電流所產(chǎn)生的雷擊電磁脈沖將會(huì)對(duì)攝像頭的視頻線、控制線造成極大威脅，這正是高速公路攝像頭屢遭損壞的主要原因。因此，正確的做法是攝像頭視頻線、控制線從水泥桿內(nèi)引下，避雷針引下線置于水泥桿外單獨(dú)引下并接地。攝像頭支撐桿為金屬的可用其自身作為引下線并可靠接地。

3.對(duì)接地電阻和過渡電阻的要求

當(dāng)防雷接地與工作接地、防靜電接地、安全保護(hù)接地等共用一組接地裝置時(shí)，接地裝置的接地電阻值必須按各系統(tǒng)要求中的最小值確定。高速公路沿線設(shè)施的工作接地、保護(hù)接地、防雷接地不共用時(shí)，工作接地、保護(hù)接地的接地電阻不應(yīng)大于4Ω，防雷接地電阻不應(yīng)大于10Ω。專設(shè)的靜電接地體，其接地電阻不應(yīng)大于100Ω。當(dāng)采取電氣連接、等電位連接和跨接連接時(shí)，其過渡電阻不宜大于0.03Ω。

4.運(yùn)行維護(hù)技術(shù)要求

（1）防雷裝置的維護(hù)分為周期性和日常性維護(hù)兩類。

（2）周期性維護(hù)的周期為一年，每年在雷雨季節(jié)到來之前，應(yīng)進(jìn)行一次全面檢測。

（3）日常性維護(hù)應(yīng)在每次雷擊之后進(jìn)行。在雷電活動(dòng)強(qiáng)烈的地區(qū)，對(duì)防雷裝置應(yīng)隨時(shí)進(jìn)行目測檢查。

（4）檢測外部防雷裝置的電氣連續(xù)性，若發(fā)現(xiàn)有脫焊、松動(dòng)和銹蝕等，應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的處理，特別是在斷接卡或接地測試點(diǎn)處，應(yīng)進(jìn)行電氣連續(xù)性測量。

（5）檢查避雷針、避雷帶（網(wǎng)、線）、桿、塔和引下線的腐蝕情況及機(jī)械損傷，包括由雷擊放電所造成的損傷情況。若有損傷，應(yīng)及時(shí)修復(fù)，當(dāng)銹蝕部位超過截面的三分之一時(shí)，應(yīng)更換。

（6）測試防雷裝置的接地電阻值，若測試值大于規(guī)定值，應(yīng)檢查接地裝置和土壤條件，找出變化原因，采取有效的整改措施。

（7）檢測內(nèi)部防雷裝置和設(shè)備等電位連接的電氣連續(xù)性，若發(fā)現(xiàn)連接處松動(dòng)或斷路，應(yīng)及時(shí)修復(fù)。

（8）檢查各類SPD的運(yùn)行情況(有無接觸不良、漏電流是否過大、發(fā)熱、絕緣是否良好、積塵是否過多等)，出現(xiàn)故障應(yīng)及時(shí)排除。

（9）防雷裝置應(yīng)由熟悉雷電防護(hù)技術(shù)的專職或兼職人員負(fù)責(zé)管理。

（10）防雷裝置投入使用后，應(yīng)建立管理制度。對(duì)防雷裝置的設(shè)計(jì)、安裝、隱蔽工程圖紙資料、年檢測試記錄等，均應(yīng)及時(shí)歸檔，妥善保管。

（11）當(dāng)發(fā)生雷擊事故后，應(yīng)及時(shí)調(diào)查分析原因和雷害損失，提出改進(jìn)防護(hù)措施。

5.結(jié)束語

高速公路雷電防護(hù)是一個(gè)系統(tǒng)工程，本文綜合運(yùn)用了現(xiàn)代防雷技術(shù)的分流、均壓、屏蔽、接地、合理布線及安裝SPD等措施對(duì)所屬建筑物和各類設(shè)備的防雷防靜電進(jìn)行了綜合論述，相信通過實(shí)施綜合雷電防護(hù)，必將消除雷電、靜電對(duì)高速公路系統(tǒng)的影響，對(duì)高速公路建設(shè)和我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到十分重要的作用。 [科]

【參考文獻(xiàn)】

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［５］GB50198-94民用閉路監(jiān)視電視系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范．