巉柳高速公路收费所 甘肃榆中 730101
摘要：雷电的发生会导致高速公路机电设备发生损坏，也会威胁工作人员的生命与健康安全。机电系统的安全决定了高速公路的运行安全与稳定，合理进行雷电灾害的风险评估，制定科学的防护措施可以有效保护机电系统的安全，基于此，本文分析了雷电的种类，并对高速公路机电系统的防雷措施进行了探讨，以期为高速公路管理部门减弱与消除雷电危害提供参考，保障高速公路的安全运行。
关键词：高速公路；机电设备；防雷技术
高速公路发展过程中不断融合先进的科技，应用的电子设备数量不断增多。在高速公路机电系统当中，机电设备分布广泛、数量众多，机电设备类型多种多样，且机电设备分布于高速公路全程，一旦遭遇雷击，机电系统的运行将会受到直接影响，进而产生不可逆转的经济损失。基于此，强化高速公路机电设备的防雷技术势在必行。
一、雷电类别分析
1、直击雷电
雷电击中建筑物或机电设备时，会产生庞大的冲击电流，电流值高达上百甚至上千安伏，会产生电磁效率或热效应，也可能引发机械效应进而损坏建筑物或机电设备，甚至会导致人员的健康受损或危及生命。在直击雷发生时，电位的平衡会被打破，高电位会对低电位进行反击，进而损害设备或损伤建筑内的人员。
2、线路雷电
电力线路、通信线路落雷或出现感应过电压，雷电过电压沿着线路侵入电气设备，同时该雷电过电压波行进过程中对附近与它平行的通信线路产生干扰。这种感应电荷在低压架空线路上可达100KV静电电位，信号线路上可达40-60KV静电电位。
3、感应雷电
雷击建筑物或邻近的建筑物（或某一个地方）时，通过空间的电磁感应等雷电波沿各种金属线或金属导电物进入建筑物内，造成电气设备、电子设备损坏和人员伤亡。主要是由于屏蔽措施、防静电措施不当，造成建筑物内（通讯机房、计算机机房等）电磁环境的恶化。
二、高速公路机电设备的防雷技术分析
1、防雷接地技术
防雷接地技术的形式并不相同，根据机电设备的作用及防雷标准的差异，防雷接地技术可分为四种不同的形式，除了防雷接地以外，还包含安全保护接地，此外还有直流或交流工作接地。目前，大规模集成电路技术不断完善，对于共时信号的干扰问题已经得到了解决，进而使滤波器的分辨率得到了显著提升，这为接地技术的联合应用创造了条件，进而使共地技术得到了应用与发展。高速公路收费站中，要将配电房、监控机房和收费车道的地网连接为一体，采用扁钢带作为介质相互连接，从而使地网均压等电位防止电位反击。防雷接地技术的合理应用，可以将建筑物及其中安装的机电设备之间的电位差进行有效消除，进而使建筑物内的磁场强度得以有效降低，进而使感应雷对建筑物的破坏力得到有效控制。运用等电位连接方式，可有效增强高速公路收费站内所安装的机电设备的防雷能力，同时也可使接地电阻的要求得以降低，进而使高速公路收费站的建筑施工成本得到有效控制，且可简化施工难度，以此促进收费站经济效益的显著提升。
2、机电设备的防雷措施分析
（1）监控系统的防雷措施
高速公路收费站中安装了行车监控系统，此外还设置了收费监控系统，摄像机的安装是根据车道数量而进行设置的，通常都多于6路，可在各个摄像机的控制线路上进行485防雷器的安装，以此减少摄像机被雷击的可能，进而降低监控系统的破坏程度，通常防雷器都是采用直接接地的连接方式，也可连接于摄像机的外壳之上。将各台摄像机的视频输出端子安装BNC型防雷器，实现就近接地或连接外机壳。摄像机视频连接线接入监控机房后，要将各个控制端口、视频输入端口位置安装485防雷器和BNC防雷器。铺设摄像机视频线路时，要将视频线穿过穿过金属管后埋于地下，防止放置地面上造成雷击破坏。
（2）电源线路的防雷措施
在高速公路中，高压电线使用时通常会在三相电源变压器的位置进行避雷器的安装，最好选用氧化锌材料制作的避雷器。应遵循就近原则进行零线的安装，进而使变电器以及电缆金属的外壳都可与地上或接地端进行有效连接。应采用地下布线的方式进行电源变压器与配电房间低压电缆的布设，并用金属管套在电缆电线外侧，并将之埋在地下深处，以免雷击破坏电缆电线。同时，还应采取深埋的方式进行配电房与监控机房之间的输电电路的布设，并使用有效的方式进行雷电的有效屏蔽。高速公路上户外摄像机数量较多，应将电源防雷器安装于摄像机的电源输入位置，连接方式选择串联。并且要在摄像机线杆上进行避雷针的设置，以降低雷击对摄像机的损害，并防止电流进入摄像机的视频线路以此影响摄像监控网络的正常运行。
（3）机电设备电子防雷措施
应根据建筑物的防雷等级而对安装有监控系统或机电设备的建筑进行防雷设计，不仅要加强其外部防雷，还应针对内部设备进行合理的防雷设计。应将电涌保护器安装于建筑内部，以免雷击时破坏电缆线路，进而使电源输入遭到破坏。在电子信息系统中，要做好均压等电位、泻流分流和屏蔽防雷措施。在同一层或同一部位的不同金属构件、设备外壳、管道及电缆外皮等位置做好等电位连接，以免电位出现不平衡现象，防止建筑物中出现高电压对低电压的反击，并减少跨步电压的出现，以免雷电的电磁脉冲干扰机电设备的正常运行，保护工作人员不受雷击的损伤。泻流分流是将引下线、接闪器和接地将雷电分流入地，从而通过保护设备和部件避免雷击造成系统设备反击。采用屏蔽箱盒、屏蔽电缆等措施，利用自然屏蔽体防止绕击雷、侧击、球雷袭击，从而防御雷电电磁脉冲，衰减及阻挡施加在设备上的电压能量。
（4）通信与交流配电系统的防雷接地措施
高速公路机电设备中，通信设备是稳定服务工作及实现传输设备安全的重要保障，由于通信系统的跨度较大，必须要做好通信系统的防雷接地工作。在传输设备机柜上可以提供两个接地螺栓，采用单点接地方法接入大地，其中一条为传输设备工作底线（GND），主要用于连接各种直流工作电源地线，另外一条为二次保护电路地线（PGND），在接入大地可泄放经一次保安单元后剩余的电荷。对于交流配电系统而言，要提供一个独立的交流安全地，并将交流电网提供的保护地线断开，如果无法做到这一点，也可以与配线架防雷地共用，但要安装电源防雷装置，以防交流电网出现干扰信号。
结语：应用防雷技术进行高速公路机电设备的防雷，可有效保障设备的稳定与安全运行，也可减少雷击对工作人员产生的损伤。现阶段，高速公路上应用的电子设备数量与日剧增，高速公路在雷电预防方面所面临的压力不断增加，高速公路管理部门应以高速公路所应用机电设备的数量与分布情况合理进行防雷措施的选择与应用，采用有效的防雷技术减少雷击对机电设备的影响。
参考文献：
[1]陈翔.高速公路机电设备防雷技术探讨[J].交通世界（建养机械），2016（009）：113-114.
[2]张爽.高速公路机电设备防雷技术的探讨[J].城市建设理论研究：电子版，2016（1）.
[3]何坚.高速公路机电设备防雷技术[J].电子技术与软件工程，2019（11）：230.