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摘要：高速公路机电系统由于环境较为复杂，区域较大，容易受到雷击。需要对工程的整体进行考虑，科学合理地进行防雷技术的应用，提升防雷效果，保证高速公路的安全、正常、稳定运行。
关键词：高速公路；机电系统；雷电灾害；风险评估
1导言
雷电是一种自然现象，在积雨云当中雷电发生的概率较高，雷电发生时的电流可以达到3万A，最大时甚至能够达到30万A，而电压能够达到1～10亿V，在地面和云层之间产生一个电位差较大的电场，云层可以通过这个电场逐步向地面进行放电，电流大到一定程度时，会对地面的设施和建筑产生较大的影响，特别是在高速公路等空旷地带的机电设备。
2高速公路的机电设备防雷设计
高速公路的机电设备分为弱电系统和强电系统，强电系统当中包含了发电机供配电系统以及变压器等，弱电系统主要由收费系统、通信系统、监控系统等。近年来我国高速公路机电系统的防雷设备，逐步成为人们关注的问题，在设计和安装过程中添加了各种类型的防雷器，在施工时依照规范要求和设计图纸进行了防雷接地处理，但是这些工作不能将电设备遭遇雷电伤害的问题完全排除，另外各地区在防雷接地方面的设计标准不统一，导致我国高速公路机电工程防雷系统施工过程中出现各种问题。与此同时，某些高速公路机电工程施工过程中，在室外敷设的金属线路没有采取必要的屏蔽措施。室外敷设线路当中很多较长的电源线路、通信线路、控制线路等没有通过穿金属管就直接进行埋地敷设，或者金属管在建筑物入口处没有做好接地保护故障。一些布线非常混乱，部分机房当中出现电源、信号路线太长的问题，出现线路缠绕的情况，在遇到电击时就有可能导致感应电压，侵入电源、信号线路导致，对设备的正常运行产生影响，甚至损坏设备。
3高速公路机电设备所受的雷击危害的类型
在高速公路当中机电设备所受的雷击主要有两种，一种为直击雷，这种直击雷的电压很高，在瞬间会放出大量的电流出现严重的危害，另一种感应雷。感应雷主要是在雷电进入大地时在附近产生了一个较强磁场，在强磁场当中很多电力设备会出现闪击等情况。通常人们只重视直击雷对机电系统的危害，在防护直击雷方面做出了很大的努力，但是随着电子设备的逐步普及，感应雷的危害也逐步出现，在当前高速公路机电设备管控过程中需要重视感应雷的防控。为了确保机电设备在高速公路当中稳定的运行，相关维护人员需要注意除了对直击雷进行必要的防护，也还需要重视感应雷的危害处理。通过研究分析发现，当前机电设备遭雷击的主要灾害还是感应雷，如果出现感应雷将无孔不入，波及的范围很大，而且会直接危害先进的微电子设备，越是先进的设备、灵敏度越高的设备越容易受到感应雷的危害，在高速公路上一定要重视感应类的防控措施。
4高速公路风险评估
高速公路主要建筑物分为收费站及其办公楼、桥梁、隧道三大部分。因此，对其进行雷电灾害评估时也将其分为这三个部分。每个模块收集的信息包括：建筑物的基本信息、建筑物电源线路的基本信息、建筑物通信线路的基本信息。根据风险分量的计算要求，收集的信息涵盖了风险分量计算所需的所有参数。通过实地调查、查阅设计或竣工图纸等方式收集参数。利用这些参数及公式（1）即可计算得到各风险分量的数值，再将风险分量相加即可得到对应损失风险的大小。最后，比较计算值与风险容许值，判断机电防雷中的薄弱部分，再对薄弱之处加强防雷措施，以更好地实现机电系统的雷电防护。高速公路机电系统雷电灾害风险评估参数收集表单见表1和表2，根据规范要求填写表单，再计算各风险（各参数的填写标准详见《雷电防护第2部分：风险管理》的附录A、B、C）。常用的风险值计算方式主要分为人工计算和软件计算两种。这两种方式都存在着不足之处，人工计算方式较为耗时耗力，而且计算的准确性无法保证。软件计算弥补了人工计算方式的不足，减少了计算所需的时间，提高了计算的准确性。但是，软件需要进行设计和开发，开发需要时间和资金，而且软件的使用也不够便捷，需要在装有该软件的计算机上才能进行操作。此外，当风险计算的取值标准变动时，软件数据库表单的修改需要软件公司人员进行维护，无法在第一时间开展，会造成评估工作的拖延，影响工作开展。而通过Excel的方式，可以很好地解决人工计算和软件计算的问题。Excel既能快速地、精确地算出雷击风险值，又能方便地进行后台表单的维护。根据表1、表2制作合适的Excel表单，通过雷击风险的计算公式，建立各数据之间的函数关系，即可自动计算得到最终的评价结果，实现雷击风险的快速、准确计算。
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表1收费站及其办公楼、桥梁、隧道的基本信息
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表2收费站及其办公楼、桥梁、隧道电源、通信线路的基本信息
5高速公路机电系统外部防雷措施
外部防御措施主要是对引电设备和高层建筑的壁垒，在实际应用过程中主要有接地装置、接闪器、引下线、法拉第笼等。（1）接闪器。接闪器主要是依照建筑物所处的位置以及重要性和结构特征等对是否使用避雷网、避雷带、避雷针等进行综合考虑，使用合理的方式进行接闪器控制。（2）引下线。在引下线使用时需要注意对机械强度、耐腐蚀度是否符合标准进行分析，保证连接的牢固性。（3）接地装置。在避雷系统设计时加强接地系统的管理是非常重要的，可以将雷电快速的引入大地当中，不管是感应雷还是直击雷等都可以通过这样的方式进行控制和处理。为了安全的将雷电的能量快速的分流到大地，防止设备出现过度损耗等情况，公路建筑及其内部的电源设备、弱电设备、通信系统都需要做好防雷接地处理，机房弱电系统的防雷接地需要综合化的进行路线分析，加强电气相通，将电磁屏蔽作用充分地发挥出来。①交流电源防雷接地。在交流电源防雷接地的过程中，主要是为了控制变压器等设备免遭雷击。雷电的感应电流通过线路会对变压器出现冲击，导致变压器在安全运行过程中受到影响，因此需要重视将变压器中性点与地之间的相连，就算出现了事故，变压器也可以自动跳闸对设备进行保护。因为某些地区在供电系统当中没有进行隔离变压系统的设计，因此需要注意加强分流装置的应用，加强供电电源和弱电设备、电源之间的隔离，以避免出现瞬时过电压。②直流工作接地。直流工作接地也是非常重要的，在当前社会快速发展状态下，信息化逐步成为大势所趋。计算机对人类社会发展具有非常重要的作用，计算机逐步引入到各种监控系统当中，在此过程中会出现很多弱电设备。这些弱电设备电子器件是直流工作的，如果出现雷击会导致弱电设备直接烧毁，直流工作接地一方面能够保证微电子系统处于同一低压直流系统当中，避免外来电源对电路电位产生干扰，在电机电系统应用过程中形成一个综合化的管控系统，控制数据的传输和加强弱电保护。为了保证接地系统的有效运行，机电设备应设置不低于4～40mm的金属边钢带进行接地，这样可以防止电位累计出现。
6结语
雷电灾害风险评估是做好防雷工作的必要条件。做好雷电灾害风险评估工作，可以使工作人员有效认识和评价风险，并根据风险评估结果，对雷电防护措施中的薄弱环节进行改进，提高建筑物的雷电防护效果，最大程度上降低建筑物遭受雷击的风险。
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