引言

        高速公路收费站一般由建筑物(wù)、供配電(diàn)系统、收费系统、监控系统和通信系统组成，大都建立与空旷區(qū)域，且站内部分(fēn)设施孤立、较高，雷雨天气时，容易引发雷電(diàn)，从而对机電(diàn)系统造成损坏，导致整个系统瘫痪。按照《建筑物(wù)防雷设计规范》（GB50050-2010）和《建筑物(wù)電(diàn)子信息系统防雷技术规范》相关规定，建筑物(wù)应该有(yǒu)防直击雷措施，電(diàn)源系统应有(yǒu)防浪涌保护装置。電(diàn)子信息系统设备由TN交流配電(diàn)系统供電(diàn)时配電(diàn)線(xiàn)路必须采用(yòng)TN-S系统的接地方式，计算机网络系统、监控系统、通信系统等信息系统应有(yǒu)雷電(diàn)防护措施，接地系统应采用(yòng)公共接地系统，接地系统不大于其中最小(xiǎo)值1Ω。

雷電(diàn)侵害高速公路征管所机電(diàn)系统设备的途径很(hěn)多(duō)，主要包括直击雷、感应雷、高電(diàn)压反击、雷電(diàn)波侵入及電(diàn)磁波辐射等途径。

1高速公路机電(diàn)系统外部防雷方案

       1.1避雷针

1）根据《建筑物(wù)防雷规范设计》（GB50057-2010）的规定。监控中心大楼和征管所监控楼為(wèi)二类防雷建筑。按滚球法(滚球半径45m)设计避雷针。设计方法请参照《建筑物(wù)防雷设计规范》附录四的要求，决定避雷针的数目、布局、高度，在设计时应考虑避雷针的抗风。

2）為(wèi)了减少避雷针的维护，防止避雷针的腐蚀，应在监控中心大楼和征管所办公监控楼顶安装不锈钢避雷针，其高度和数量根据滚球法计算其保护范围能(néng)覆盖整栋中心大楼和各类天線(xiàn)，使其能(néng)有(yǒu)效防止直接雷击以保护大楼楼顶和各类通讯天線(xiàn)的安全。

3）在公路沿線(xiàn)安装监控摄像头的云台杆顶、收费站广场云台杆顶、高杆灯顶以及LED情报板顶各安装一套不锈钢避雷针，以保护云台摄像头等设施避免遭直击雷危害。

4）在高速公路收费站钢架屋顶上和LED情报板顶左右对称各安装一套不锈钢避雷针，以保护收费站屋顶和LED情报板框架结构免遭直击雷危害。

5）避雷针的引下線(xiàn)最好利用(yòng)钢结构柱做泄流線(xiàn)，条件不允许时，也可(kě)以单独用(yòng)25mm²以上的铜绞線(xiàn)穿镀锌管屏蔽，并做绝缘处理(lǐ)，从避雷针尖直接以最短路径入地，以减少泄流时的雷击電(diàn)磁脉冲辐射而损坏微電(diàn)子设备和室外大型電(diàn)子显示屏编码控制系统

      1.2屏蔽

      1）所有(yǒu)与建筑物(wù)组合在一起的大尺寸金属部件都应等電(diàn)位连接在一起，并与接地装置连接。屋顶為(wèi)金属表面、面金属表面、混凝土内钢筋和金属门窗框架，都必须进行等電(diàn)位连接后接地。在需要保护的空间内，当采用(yòng)屏蔽電(diàn)缆时其蔽层

至少在两端和在雷電(diàn)防护區(qū)交界处做等電(diàn)位联结。当微電(diàn)子设备只要求在一端做等電(diàn)位连接时，可(kě)将屏蔽電(diàn)缆穿金属管引入，金属管在一端做等電(diàn)位连接。建筑物(wù)之间的電(diàn)缆应敷设在金属管内，这些金属管道从一端到另一端必修電(diàn)气贯通，并连到各个等電(diàn)位的连接带上，電(diàn)缆屏蔽层也连接到这些带上。

2）实践中建筑物(wù)或房间的大空间屏蔽是由金属支撑物(wù)、金属框架或钢筋混凝土的钢筋这些自然构建组成的。这些构件构成一个格栅形大空间屏蔽。穿入这类屏蔽的导電(diàn)金属物(wù)应就近与其等電(diàn)位连接后接地。

3）监控系统设备位置应选择在LPZ最高级區(qū)和避免设在建筑物(wù)的顶层内；当建筑物(wù)天面部分(fēn)的避雷尺寸不符合系统抗干扰的要求时，应在天面加装屏蔽层；使用(yòng)非屏蔽電(diàn)缆，入户前应穿金属管并埋入地中水平距离10m以上。如受条件限制无法穿金属管埋地入户，则应加長(cháng)入户屏蔽管或栈桥長(cháng)度，金属管或栈桥的两端以及在雷電(diàn)防护區(qū)交界处要做等電(diàn)位连接和接地。

4）监控设备為(wèi)金属外壳时，应用(yòng)最短导線(xiàn)将其与等電(diàn)位连接。如是非金属外壳时，当设备所在建筑物(wù)屏蔽未达到设备的電(diàn)磁兼容性要求时，应加装金属网或其他(tā)屏蔽體(tǐ)对设备屏蔽，金属网应与等電(diàn)位连接带进行连接。

1.3等電(diàn)位连接

1）将征管所监控办公楼各层所有(yǒu)可(kě)以利用(yòng)的粱、柱、楼板、墙體(tǐ)的钢筋和金属管線(xiàn)等与建筑物(wù)组合在一起的大尺寸金属管件都应该等電(diàn)位连接在一起，并与个层的金属门、窗连接形成的水平闭合均压环连接在一起与防雷装置相连，做到几乎处处電(diàn)位相等。这样在闪電(diàn)電(diàn)流通过时楼内所有(yǒu)设施立即形成一个“等電(diàn)位岛”，保证导電(diàn)部分(fēn)不产生有(yǒu)害電(diàn)压差，不发生旁侧闪络放電(diàn)。完善的等電(diàn)位连接还可(kě)以防止闪電(diàn)電(diàn)流入地造成的地電(diàn)位升高所产生的反击。

2）征管所征费亭多(duō)数地处空旷地带，征费亭之间需解决跨步電(diàn)压，征费亭至办公楼的通道应建成钢结构防雨走廊并建等電(diàn)位连接，每个收费岛外围内应用(yòng)40×4的镀锌扁钢连成一个闭合回路，与岛内的票亭金属外壳、预埋金属管件、混凝土的钢筋及金属行架顶棚，也连接成“等電(diàn)位岛”保护區(qū)；為(wèi)了彻底消除雷電(diàn)引起的毁坏性的電(diàn)位差，就特别需要实行等電(diàn)位连接，電(diàn)源線(xiàn)、信号線(xiàn)等都要通过过電(diàn)压保护器（SPD）进行等電(diàn)位连接，各个内层保护區(qū)的界面处同样要进行局部等電(diàn)位连接，并最后与等電(diàn)位连接母排连接。

      1.4接地

      1）将进入监控大楼的各类管線(xiàn)的屏蔽层、机架等在进入在进入大楼前进行等電(diàn)位连接并接地。在进入设备前进行二次等電(diàn)位连接后接地。将广场摄像头输出的同轴電(diàn)缆的外层和其它管線(xiàn)外层在进入大楼前进行等電(diàn)位连接后接地。

       2）将分(fēn)开的外导電(diàn)装置用(yòng)等電(diàn)位连接导體(tǐ)连接后接地，以减少系统所在的建筑物(wù)金属构件与设备之间或设备与设备之间因雷击产生的電(diàn)位差。利用(yòng)钢筋混凝土结构的建筑物(wù)内所有(yǒu)金属构件的多(duō)重连接建立一个三维的连接网络是实现等電(diàn)位连接的最佳选择（為(wèi)方便等電(diàn)位连接施工，应在一些合适的地方预埋等電(diàn)位连接预留件）。进入系统所在建筑物(wù)的各类水管、空调管道等金属管道的金属外层在进入建筑物(wù)处应做等電(diàn)位连接，并与建筑物(wù)组合在一起的大尺寸金属件连接在一起，按GB50054的要求做等電(diàn)位连接之后，接向总等電(diàn)位连接带，并可(kě)靠连通接地。

3）在建筑物(wù)入口处，即LPZOB与LPZ1區(qū)交界进行总等電(diàn)位连接后接地，在后续的雷電(diàn)防护區(qū)交界处按总等電(diàn)位连接的方法进行局部连接，连接主體(tǐ)包含系统本身。

4）利用(yòng)建筑物(wù)的基础钢筋地网作為(wèi)共用(yòng)接地系统。如建筑物(wù)没有(yǒu)基础钢筋地网，在建筑物(wù)四周埋设人工垂直接地體(tǐ)和水平环形接地體(tǐ)。

5）埋于土壤中的人工垂直接地體(tǐ)宜采用(yòng)角钢、钢管或圆钢；埋于土壤中的接地體(tǐ)宜采用(yòng)圆钢或扁钢。圆钢直径不小(xiǎo)于10mm²扁钢截面不小(xiǎo)于100mm²；其厚度不应小(xiǎo)于4mm；角钢不应小(xiǎo)于40×40×40mm；钢管壁厚不小(xiǎo)于3.5mm。人工垂直接地體(tǐ)長(cháng)度宜為(wèi)2.5m。人工垂直接地體(tǐ)间距宜為(wèi)5m，当受条件限制可(kě)减少。

6）在高土壤電(diàn)阻率的地區(qū)，降低接地電(diàn)阻宜采用(yòng)如下方法：

①采用(yòng)多(duō)支線(xiàn)外引装置，外引長(cháng)度不应大于60m；

②适当使用(yòng)降阻剂；

③换土法。

7）在监控办公楼周围应做一环形闭合接地電(diàn)阻小(xiǎo)于10Ω的复式混合地网，浇灌長(cháng)效降阻剂。

8）收费广场两端的高杆灯可(kě)视為(wèi)独立避雷针，其接地系统应做成辐射形，接地電(diàn)阻小(xiǎo)于10Ω。

9)在高速公路沿線(xiàn)云台杆下各做小(xiǎo)于4欧姆联合地网，每个地网做两根引地极，极间距宜大于5m一根作為(wèi)防直击雷，一根作為(wèi)设备安全接地。

2.1监控信号系统防雷

1）在监控中心机房计算机网络服務(wù)器至网络交换机间安装一只计算机网络信号SPD以保护服務(wù)器。

2）在监控中心机房网络交换机至收费亭的微机间的数据線(xiàn)两端各安装一只计算机网络信号SPD，以保护网络交换机和收费亭微机网络端口。

3）在電(diàn)子显示屏的光端机编码器之后至控制器两端各安装一只数据SPD，以保护光端机、编码器和控制器。

4）收费亭与监控中心有(yǒu)線(xiàn)对讲系统两端各安装音频信号避雷器1个，通流容量5KA.

5）在程控電(diàn)话传输線(xiàn)两段安装程控電(diàn)话保护器。

2.3電(diàn)源系统防雷

1）在监控监控中心大楼和征管所办公楼总配電(diàn)箱安装一套（WJA60／100KA）的三相電(diàn)源保护器做為(wèi)Ⅳ级防雷。

2)在楼层分(fēn)盘上安装一套(WJA20\40KA)的三相保护器SPD，做為(wèi)Ⅲ级保护。

3）在UPS電(diàn)源前安装一套（WJA20\40KA）的三相保护器SPD做為(wèi)Ⅱ级保护。

4）在UPS電(diàn)源后或设备電(diàn)源前安装一套（WJA10\20KA）的单相保护器做為(wèi)Ⅰ级保护。

5）在收费亭供電(diàn)線(xiàn)路上安装一套(WJA20\40KA)的保护器

6）广场摄像头头部低压直流供電(diàn)線(xiàn)路两端各安装（WJA10\20KA）的保护器。

7在高速公路沿線(xiàn)监控摄像头供電(diàn)線(xiàn)路配電(diàn)盘输出端各安装一套（WJA20\40KA）的保护器。

8）在高速公路電(diàn)子显示屏供電(diàn)電(diàn)源上个安装一套（WJA20\40KA）的保护器。

结束语

       通过对高速公路征管所及各系统设备遭受雷電(diàn)袭击途径进行分(fēn)析，设计出了高速公路供配電(diàn)照明系统、收费系统、监控系统、通信系统和建筑物(wù)相结合的防雷系统。可(kě)望能(néng)够确保高速公路的安全运行，最大限度地预防和减轻雷電(diàn)灾害对高速公路造成的危害和损失。

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