高速公路機電系統(tǒng)的特點是點多、面廣、線長，既有強電沒備，又有大量的監(jiān)控、通信、傳感等弱電設(shè)備，外場設(shè)備遍布全路段，曠野區(qū)域往往有突出的設(shè)備點，控制線路經(jīng)常需遠距離傳輸。在高速公路機電系統(tǒng)中，雖然也設(shè)計和安裝有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)的防雷問題一直不被重視，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)相對來說較多，易遭雷害，特別是感應(yīng)雷害和反擊雷害。因此，有必要不斷總結(jié)經(jīng)驗，完善高速公路機電系統(tǒng)的防雷抗災(zāi)能力，更好的為高速公路運營服務(wù)。 高速公路機電系統(tǒng)的設(shè)備主要分布在三個地方：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(shè)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(luò)系統(tǒng)的防雷防護等五個方面。其中高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的防雷應(yīng)該進行重點分析和研究。 監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備主要分布在高速公路隧道內(nèi)、隧道廣場以及高速公路沿線。高速公路隧道內(nèi)設(shè)有火災(zāi)報警設(shè)施、電力監(jiān)控設(shè)施電流、電壓、電量、通風照明控制設(shè)備等、交通監(jiān)控設(shè)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(shè)施等=隧道廣場設(shè)有亮度檢測儀、緊急電話、廣播、車檢器、情報板、攝像機等；道路沿線設(shè)有車檢器、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(shè)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(jié)出以下一些監(jiān)控設(shè)備的防雷經(jīng)驗，與同行交流。 主線監(jiān)控設(shè)備數(shù)量眾多，設(shè)備制造廠商對自己的產(chǎn)品情況最為了解，應(yīng)首先要求設(shè)備制造廠商隨機安裝配套電源防雷器、信號防雷器。在設(shè)備受雷擊案例中，主要以感應(yīng)雷危害為多，越長的線纜越容易受到感應(yīng)雷擊。采用隨機配套防雷設(shè)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(yīng)雷的侵擾，減少了施工中繁瑣的接線工作，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。如在高速公路大量應(yīng)用的某廠家生產(chǎn)的情報板，其防雷系統(tǒng)考慮得較為全面，在實踐應(yīng)用中極少出現(xiàn)設(shè)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(shè)備的選擇和安裝就顯得尤為重要。通常，高速公路的供電采用TN-S接地系統(tǒng)，除了考慮隔一定距離進行重復(fù)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)范要求入戶電纜應(yīng)埋地1 5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(shè)對防止電纜被偷盜也有很好的效果。 電源防雷系統(tǒng)必須按照三級防雷要求沒計施工，由于監(jiān)控外場設(shè)備的一、二級防雷通常由供配電系統(tǒng)施工人員負責設(shè)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(fù)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(shè)備或者配套防雷器不滿足要求的情況。同時，監(jiān)控外場設(shè)備的供電線路較長，受感應(yīng)雷的感應(yīng)電流較大，一般設(shè)備末端的防雷器的放電電流應(yīng)為20kA以上，若由廠家配套，應(yīng)對此明確提出要求；同時，應(yīng)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)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)全部采用光纖遠距離傳輸信號，同時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，對光端機本身的防雷性能要求就提出更高的要求，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面問題： 1.防雷器等接線端子安裝不牢固，導(dǎo)致雷電接地泄放不滿足要求，電位抬高擊壞設(shè)備，設(shè)備箱體和箱門應(yīng)采用銅線連接 2.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； 3.防雷接地銅線截面積太小，根據(jù)經(jīng)驗，當防雷器與接地極距離小于1米時，應(yīng)采用4ram2以上銅線，當防雷器與接地極距離大于1米時，應(yīng)按距離遠近采用6mm2以上銅線； 4.所有與接地極連接的導(dǎo)線必須確保連接可靠牢固，盡可能涂上導(dǎo)電膏。保證線路連接可靠、線纜面積足夠、雷電泄流通暢。 目前監(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(yīng)雷影響，可以不安裝信號防雷器，有些工程商為節(jié)約成本省去防雷器件。事實上，為方便維護，解碼器、光端機等設(shè)施一般都集中在一個保護箱內(nèi)，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5-1 0米的電纜連接線，其視頻線和控制線很容易受到感應(yīng)雷的壞，而攝像機和光端機上所配的浪涌保護電路防雷效果有限，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(jié)束端加裝信號防雷器，視頻線起始端和結(jié)束端加裝視頻防雷器；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，也可以采用內(nèi)置光端機的攝像機來減少雷害的發(fā)生，目前已有廠家推出內(nèi)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(jié)構(gòu)設(shè)計，光端機模塊與球機之間無線纜連接，在球機外部僅有一根光纖和一根經(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之間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(yīng)雷的侵擾，也減少了施工中繁瑣的接線工作。 監(jiān)控外場設(shè)備要求有一個良好的接地系統(tǒng)，所有防雷設(shè)備都需要通過接地系統(tǒng)把雷電流泄人大地。人們習(xí)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，被保護的對象就越安全。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(shè)計要求，機電外場設(shè)備應(yīng)分別設(shè)置防雷接地極10 Ω和保護接地極4 Ω，且兩地網(wǎng)之間至少要有20m的距離�；蛘咴O(shè)置共用接地極1 Ω，如要完全達到以上要求，作為一個獨立外場設(shè)備接地，困難較大。根據(jù)計算，接地電阻為1 Ω、土壤導(dǎo)電率為100寸，所需的接地網(wǎng)面積為2500m2。這在施工中難度極大，為此，在實際運用中，一般采用一點共用接地，接地電阻為4 Ω，同時，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(shè)備，即可滿足要求。 為避免土建施工單位不重視基礎(chǔ)接地工作，導(dǎo)致影響設(shè)備運行安全的情況發(fā)生，外場監(jiān)控設(shè)備的基礎(chǔ)應(yīng)交由機電施工單位負責施工，當設(shè)備基礎(chǔ)開挖后，應(yīng)先將接地扁鋼打入底下1.5-2.0米后再與設(shè)備基礎(chǔ)的鋼筋籠焊接，然后澆灌混凝土。由于設(shè)備基礎(chǔ)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(chǔ)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(shè)備基礎(chǔ)周圍補打接地樁。同時盡量利用大橋等構(gòu)造物的主體鋼筋作為設(shè)備接地極，從橋墩鋼筋網(wǎng)內(nèi)引出的鋼筋是良好接地極，其接地電阻通常遠遠小于1 Ω。 隧道廣場必須專門設(shè)置接地網(wǎng)，一般與強電共用接地網(wǎng)，此日寸，接地電阻應(yīng)≤1 Ω。由于隧道廣場的監(jiān)控設(shè)備相對集中，且一般都采用鋼管做線纜的護管，因此，應(yīng)盡量將保護鋼管與建構(gòu)筑物基礎(chǔ)的鋼筋以及接地網(wǎng)統(tǒng)一連接，鋼管和鋼管之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(nèi)的電場分布比較均勻，減少跨步電壓對人