浅谈高速公路机电设备防雷

摘要：近年来，我国的高速公路建设规模不断扩大，各类机电设备在高速公路中的应用也越来越多，同时各种雷击干扰、破坏机电设备的情况也时有发生，其不但会缩短设备使用寿命、损坏设备、丢失数据、导致系统瘫痪，还可能引发人员伤亡。

关键词：机电设备；高速公路；防雷技术

中图分类号：U412 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）36-0095-02

在高速公路建设中，机电设备是一项重要组成部分，其在高速公路运行中承担着重要任务。通常来说，高速公路机电设备由弱电设备（如隧道照明设备、监控设备、收费设备、通信设备等）和强电设备组成。由于机电设备的过电压耐受力差、绝缘强度较低，所以在穿越雨区、多雷区时，容易出现雷电干扰现象。雷电可经地线、金属导线直接传导至设备，造成设备损毁。同时，雷电电磁脉冲在电阻性、电磁场、电容性等因素的作用下，可感应到地线、金属管线中的电磁浪涌，从而造成设备损坏。机电设备在受到雷电干扰后，不但会缩短设备使用寿命、损坏设备、丢失数据、导致系统瘫痪，还可能会引发人员伤亡。因此，必须充分重视高速公路机电设备防雷工作，做好防雷接地，预防设备雷击事故的发生。

1 雷电对机电设备造成的危害

在自然界，雷电是一种常见现象，雷电的发生一般是因为大气中的冷热空气摩擦产生了的带电荷小水滴，在云团正负电荷量足够大时，云团间（不同极性）、大地与云团间就会产生出强大电场，进而发生云团对大地、云团间放电的一种现象。雷电具有电流大、电压高的特点，可对电子设备造成严重破坏，其已经被公认为是电子设备的一大危害。

作为一种破坏力极大的干扰源，雷电可对高速公路机电设备造成两类危害：一为直击雷。在发生雷电时，所产生的巨大电流会使大地电位骤然上升，增加电位差，在电位差作用下即可造成建筑物、设备及人员的伤亡、损害；二为感应雷。发生雷电后，感应雷电流经卫星天线、通信线路、电源线缆等途径进入设备机房，特别是经电缆电源侵入的感应雷，危害尤为突出，其会冲击设备弱电电路，并烧毁弱电设备。

2 机电设备防雷接地技术探讨

在防雷技术中，接地是重要环节，不论是预防感应雷或是直击雷，都需要将雷电导入大地以达到防雷目的。高质量的接地系统是系统稳定工作、设备安全运行、人员安全的重要保障。

2.1 交流工作接地

在供电系统中，从变压器中性点接线引导接地，可在正常工作或发生事故时，确保设备正常运行，以减少人体与电压接触，快速切断故障线路、故障设备，以降低输电线路、机电设备的绝缘水平。

2.2 防雷接地

在防雷系统中，为将雷电电流顺利导入大地，以免被保护物受感应雷、直接雷的过电流、过电压危害，要使用金属装置将所有机电设备、建筑物、网络、线路等的水管、气管、金属护套、非金属部分连接到防雷接地装置。常用的防雷接地装置有引下线、引入线、避雷网、避雷线、避雷带、避雷针、接地体、接地汇集线等。

2.3 直流工作接地

对于微电子设备和计算机，多采用集成电路，其在低压直流电下工作，为确保系统中的微电子设备、计算机工作电路的电位参考点相同，需要将其零点电位与同一接地装置相连接，以稳定电路电位，免受外来干扰，即进行直流工作接地。在系统中，所有设备引入接地装置后，数字量、模拟量信息通信与交换的电位参考点一致，其保障了接入设备工作点位的稳定性，从而有效消除、减少了电磁干扰，保障信号传递、数据处理的准确性。目前，随着大规模集成电路的广泛应用，让滤波器分辨率很好地解决了共地情况下的信号干扰，为联合接地的实现创造了条件，所以目前共地技术得到了十分广泛的应用。

在高速公路机电设备防雷系统中，将配电房、监控机房、收费车道地网连接在一起，使用扁钢带（4×40mm）进行连接，保证地网等电位且等压，以避免地电位反击。从而消除建筑物内设备间、建筑物上的危险电位差，同时使内部磁场强度减弱。

2.4 设备安全保护接地

在正常工作时，机电设备是带电体，也是人员进行操控的主要设备，设备运行时间过长、设备运输碰撞等，都可能对设备绝缘造成损坏。机电设备在中性点不接地时，未做好保护接地，此时若设备局部绝缘发生损坏，外壳就会带电，并且由于大地与线路间有电容差，所以人体在接触设备外壳时会将电流导入人体，发生触电。为了预防人体触电事故的发生，就需要将设备的金属部分（不带电）与接地体进行金属连接，在设有保护接地后，接地电流就可流入人体、接地体两条通路，由于流经人体的电流与接地电阻呈正相关，所以在接地电阻十分微小时，流经人体的电流也就十分小，从而避免了触电的发生。

3 机电设备防雷系统设置注意事项

3.1 避雷器的合理选择

在防雷系统中，避雷器是最重要也是最基础的设备，在实际工程安装中，应当根据实际环境选择合适的避雷器型号。避雷器之间可发挥出相互屏蔽作用，可保护设备、弱电线路不受外界干扰。

3.2 接地系统设计

在机电设备防雷系统中，联合地网的接地特性会随时间延长而降低，接地设备也会因为虫朽、腐蚀、老化等因素造成接地电阻不断升高。所以，在设计综合接地系统时，要留有足够大的余地，同时在接地焊接位置涂刷沥青、红丹进行防腐，也可以将降阻材料铺设在地基上方，以降低接地电阻。

3.3 机电设备布置

机电设备布置，是防雷系统施工的重要环节，其布置合理与否将直接关系到防雷性能的高低。在建筑物中，是以梁中主钢筋为引下线将雷电电流引入大地的，所以几乎全部的雷电电流都集中于建筑外墙，为避免雷电流产生的电磁场干扰机电设备信号，需要将机电设备布置在机房中间，使之与立柱、外墙保持一定的距离。

4 结语

在高速公路工程中，机房是集监控、操作、指挥于一体的核心部位，同时其也是最易受雷电干扰、破坏的建筑物。所以，必须对机房及其内部的机电设备做好防雷措施，以避免、减少雷电破坏，保障高速公路的正常运行。高速公路机电设备防雷工作是一项系统的、复杂的工程，在实际建设中，应当注重立体化、全方位的综合防治，采取合理的措施预防直击雷及感应雷，以提高防雷效果。防雷系统施工过程中，不仅要合理选择避雷器、优化接地系统设计、合理布置机电设备，同时还要在施工材料、施工工艺、技术参数确定、安全技巧等方面加以重视，结合具体情况，因地制宜地、周密细致地设计防雷方案，尽量以最低的投资，达到最合理的配置、最优良的新能、最全面的防护，以保障高速公路机电设备的可靠运行。

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作者简介：徐斌（1970—），男，安徽安庆人，供职于安徽汉高信息科技有限公司，硕士，研究方向：工程管理。