浅析高速公路雷电综合防护

【摘　要】依据所学防雷知识和相关技术规范，结合近几年对南阳高速公路防雷工程的阶段检测、竣工验收及定期防雷安全检测，总结出了对高速公路实施综合防雷的方法措施。

【关键词】高速公路；综合防雷；措施

近几年来，南阳区域内高速公路建设如火如荼，现已基本形成了市县、县县高速公路网络。高速公路所经地域环境复杂，其所属建筑物和各类设备已遭雷电袭击，所以，建设之初就应采取综合防雷措施。实践证明，按照国家有关规定实施高速公路综合防雷对保护人民生命和国家财产、消除或减少雷击事故隐患意义十分重大。

1.综合防雷系统

综合防雷系统由外部防雷装置和内部防雷装置组成。其主要的作用是减少或防止雷电流对实体的损害和人身的伤害。高速公路的综合防雷主要包括对建筑物及相关辅助设施和监控、收费、通讯三大系统的防雷。外部防雷装置主要由接闪器、引下线和接地装置组成，主要用于防护直击雷，避免产生热效应和机械损坏，以及危险火花、接触电压和跨步电压。内部防雷装置指除外部防雷装置外，所有其他附加设施（如：SPD、等电位连接线、屏蔽网等）主要用于减小和防护雷电流在需防护空间内所产生的电磁效应，避免由于雷电流进入外部防雷装置或建筑物内其他接地的金属导电部件时导致的危险火花和接触电压。

2.防护对象和防护措施

2.1建筑物的雷电防护

收费站及服务区综合楼、宿舍楼、收费罩棚等建筑物宜利用柱筋、基础钢筋作为引下线和接地装置，利用热镀锌圆钢或金属板作接闪器，将雷电流能量通过合理有效的路径向大地泄放。将建筑物的钢筋混凝土屋面板、梁、柱、基础钢筋、金属门窗、金属防盗护栏等较大金属构件等电位连接起来，构成等电位“法拉第笼”。建筑物内所有不带电金属构件应电气连通，实现建筑物内部的等电位。屋面上所有金属物均应与屋面上防雷装置多点可靠电气连接。屋面通信天线应在接闪器的有效保护范围内。

2.2低压配电及照明系统的雷电防护

高压架空供电线路在进入变电所、配电房前应转用金属护套或绝缘护套，电力电缆穿钢管埋地，埋地距离不小于50m引入变压器输入端。由配电房引出的各配电专线线缆应采用屏蔽电缆或穿钢管埋地敷设，屏蔽层或穿线钢管应两端就近接地，屏蔽层或穿线钢管应保持电气连通。低压配电线路应采用TN-S型供电制式。变压器低压柜或总电源低压柜处应安装Ⅰ级分类实验（10/350μs）开关型电源SPD；在监控室、收费亭、消防机房、水泵房、信息机房的配电箱处安装二级限压型电源SPD；在终端设备（如监控室内的监控器、计算机及收费亭内的计算机等）的电源进线端串联安装插座式电源SPD作为三级防护。所有配电柜、配电箱及UPS电源的金属外壳均应良好接地。在电源SPD选型时，要考虑的主要参数是最大冲击放电电流Iimp、最大持续工作电压Uc、电压保护水平Up、最大放电电流Imax、标称放电电流In等五个参数。电源SPD的状态指示器应处于正常工作状态，安装工艺应符合相关技术规定。高杆灯接地线、接地极和接地电阻应符合设计要求。照明线路上安装的SPD应符合相关技术要求。

2.3监控室及信息中心机房的雷电防护

监控室及信息中心机房应设在所处建筑物的中低层中心部位的LPZ1区及其后续雷电防护区内。机房的金属门窗和金属屏蔽网与建筑物内的主筋应做可靠电气连接。机房内设备机柜、操作台、监控器、计算机等应与等电位连接带连接，并与外墙及柱梁保持不小于1m的安全距离。进出机房的金属管、槽、线缆屏蔽层应就近与接地汇流排连接。机房应设防静电地板，防静电地板下面应布设M型等电位网络，采用80mm×0.5mm的铜带构成600mm×600mm的网格，网格应多点与等电位连接带连接，不应少于4个连接点，防静电地板应与地板下的等电位接地铜带电气连接，天花板金属骨架亦应可靠接地。小型机房可构建S型等电位网络。机房的电源线路和信号线路应安装相应的SPD。信号SPD选型时，要根据不同线路的传输参数以及线路设备的限制电压要求来选择。

2.4收费系统的雷电防护

该系统包括收费主系统、收费现场各收费点以及它们之间的传输网络。收费现场各车道收费亭信息系统防雷应与收费罩棚防雷相结合，收费罩棚的直击雷防护已在本文2.1节阐述。为了避免接触电压和跨步电压对人身安全及设备的危害，收费亭接地应充分利用收费岛基础钢筋、车道钢筋网、金属护栏、金属收费亭等实现等电位连接。收费亭内的计算机金属外壳应与收费亭内预留的等电位接地端子板电气连接，地磅应良好接地，进出收费亭的配电线路、信号线路应安装适配的SPD，安装工艺应符合相关技术要求。

2.5辅助设施的雷电防护

自动挡杆、信号灯、车道摄像机支架等所有金属构件应与收费岛共用接地装置实现等电位连接。情报板、车辆限速器、车辆控测器及公路沿线监控摄像头均应在接闪器有效保护范围内，自身为金属构件的应保证整体电气导通并可靠接地。为防止摄像头电源线、信号线上的感应雷电流和雷电波浸入，应对电源线、信号线加装SPD。公路沿线的情报板、车辆限速器、车辆控测器供电电源前端应安装限压型电源SPD。隧道、桥梁的供配电线路、信号线路、照明线路亦应采取屏蔽和安装SPD措施。

公路沿线的电视监控摄像头安装在水泥杆上的，其上避雷针引下线不能与摄像头视频信号线、控制线一起从水泥杆内引下，若一起引下，一旦避雷针接闪，引下线上的雷电流所产生的雷击电磁脉冲将会对摄像头的视频线、控制线造成极大威胁，这正是高速公路摄像头屡遭损坏的主要原因。因此，正确的做法是摄像头视频线、控制线从水泥杆内引下，避雷针引下线置于水泥杆外单独引下并接地。摄像头支撑杆为金属的可用其自身作为引下线并可靠接地。

3.对接地电阻和过渡电阻的要求

当防雷接地与工作接地、防静电接地、安全保护接地等共用一组接地装置时，接地装置的接地电阻值必须按各系统要求中的最小值确定。高速公路沿线设施的工作接地、保护接地、防雷接地不共用时，工作接地、保护接地的接地电阻不应大于4Ω，防雷接地电阻不应大于10Ω。专设的静电接地体，其接地电阻不应大于100Ω。当采取电气连接、等电位连接和跨接连接时，其过渡电阻不宜大于0.03Ω。

4.运行维护技术要求

（1）防雷装置的维护分为周期性和日常性维护两类。

（2）周期性维护的周期为一年，每年在雷雨季节到来之前，应进行一次全面检测。

（3）日常性维护应在每次雷击之后进行。在雷电活动强烈的地区，对防雷装置应随时进行目测检查。

（4）检测外部防雷装置的电气连续性，若发现有脱焊、松动和锈蚀等，应进行相应的处理，特别是在断接卡或接地测试点处，应进行电气连续性测量。

（5）检查避雷针、避雷带（网、线）、杆、塔和引下线的腐蚀情况及机械损伤，包括由雷击放电所造成的损伤情况。若有损伤，应及时修复，当锈蚀部位超过截面的三分之一时，应更换。

（6）测试防雷装置的接地电阻值，若测试值大于规定值，应检查接地装置和土壤条件，找出变化原因，采取有效的整改措施。

（7）检测内部防雷装置和设备等电位连接的电气连续性，若发现连接处松动或断路，应及时修复。

（8）检查各类SPD的运行情况(有无接触不良、漏电流是否过大、发热、绝缘是否良好、积尘是否过多等)，出现故障应及时排除。

（9）防雷装置应由熟悉雷电防护技术的专职或兼职人员负责管理。

（10）防雷装置投入使用后，应建立管理制度。对防雷装置的设计、安装、隐蔽工程图纸资料、年检测试记录等，均应及时归档，妥善保管。

（11）当发生雷击事故后，应及时调查分析原因和雷害损失，提出改进防护措施。

5.结束语

高速公路雷电防护是一个系统工程，本文综合运用了现代防雷技术的分流、均压、屏蔽、接地、合理布线及安装SPD等措施对所属建筑物和各类设备的防雷防静电进行了综合论述，相信通过实施综合雷电防护，必将消除雷电、静电对高速公路系统的影响，对高速公路建设和我国社会经济发展起到十分重要的作用。　[科]

【参考文献】

［１］GB50057-94（2000年版）建筑物防雷设计规范．

［２］GB50343-2004建筑物电子信息系统防雷技术规范．

［３］GB50054-95低压配电设计规范．

［４］GB/T21431-2008建筑物防雷装置检测技术规范．

［５］GB50198-94民用闭路监视电视系统工程技术规范．