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【摘 要】高速公路机电设备的正常运转对于我国经济发展和社会秩序都有着重要意义，因此必须要保证其安全和稳定。而且由于高速公路机电设备直接影响相关工作人员的安全问题，所以对于直击雷和感应雷对机电系统的破坏一定要提前做好防护工作，尽力减少雷电对机电设备的损害，杜绝人员受伤等情况。
【关键词】雷电;高速公路;机电设备;危害;防范措施
1雷电对高速公路机电设备造成的危害
在科技快速发展的影响下，高速公路引入了很多机电设备，包括实时监控系统、照明系统和收费系统等，使得高速公路运行与管理都实现了电子化，极大的提高了运行与管理效率，同时也为运行安全提供了一定保障。然而，在大规模引入机电设备的同时，也面临到一系列困扰，比如在雷电天气下设备容易遭到损坏等，严重时还会引起安全事故，造成难以挽回的后果，影响高速公路的正常运行与发展。机电设备受雷电的影响主要表现为直击雷和感应雷。其中，直击雷具有很高的电压，可在极短的时间内产生大电流，导致设备遭到严重损坏;而感应雷则发生在雷电流进入大地的过程中，于雷击处产生强磁场，设备在磁场当中与磁场切割，产生闪击，致使设备损坏。与感应雷相比，由直击雷造成的破坏较大，常使设备与系统直接瘫痪，所以在防雷工作中通常将直接雷防范作为重点。就目前来看，高速公路所用机电设备正不断增多，以感应雷引起的事故也在日益加重，所以必须对此引起足够的重视。为切实保证高速公路系统运行稳定性和安全性，应在日常做好防雷保护工作，将直击雷和感应雷都作为重点防范对象，加强防雷管理，减少或避免雷击事故的发生，在保护设备的同时，也保障人员自身安全。对设备防雷技术而言，其应用需要从两方面入手，即防雷接地和防雷处理，以此形成完善有效的防护体系，创造良好系统运行环境。
2高速公路机电设备的防雷方式
2.1出台相关防雷监测规范
为保证防雷措施的有效实施，减小雷电灾害对人民群众生命财产安全的伤害，国家颁布了《防雷减灾管理办法》。根据《防雷减灾管理办法》的相关规定，对高速公路的防雷措施提出了全面的管理总则，严格规定设计单位、施工单位、工程监理单位、维护单位及相关从业人员必须具有防雷专业资质和资格，专业技能必须满足相关的专业要求。在高速公路的招投标过程中，对设计方案中防雷措施部分必须进行严格审查，确保其满足《防雷减灾管理办法》的要求。针对防雷工程中的细节问题，国家还需要出台更加具体详细的政策规范说明，尤其是相关的监测规范，加强防雷的监测是有效预防雷电灾害的重要举措。
2.2收费广场的防雷设计
收费广场进行防雷设计主要的保护对象是高速公路的收费大棚。收费广场也可以采用联合接地的方式提高防雷效果。可以按照5×5.0m的标准布置接地网，并保证接地网的两端和收费广场的环形地网相连接。另一方面，可以将收费广场的机房工程立柱的内柱钢筋和地网相连接，使其发挥防雷接地线的作用。通过这样的方式，能够实现地网的均压等电位，可以有效防止因为地电位的反击作用产生的影响。在对收费广场的电源进行防雷保护时，需要在电源线的出口设置电压保护器装置，一般采用40kA/路的标准进行设置。通过该设计，能够避免高速公路收费站和收费广场因为雷电产生的电压导致机电设备无法正常运行。收费广场的内部，还需要对沿线上所有的收费亭下面都设置汇流排，汇流排用铜缆和收费亭中的设备外壳相连，用专门的导线连接汇流排和地网
2.3通信系统和交流配电系统防雷接地措施
通信设备对于高速公路机电系统非常重要，其正常运行关系到整个高速公路工作的服务状况，通信设备对传输设备的安全性影响很大，而且通信系统涉及面非常广泛，因此防雷接地工作非常重要。可将两个接地螺栓安装在传输设备机柜上，其安装方式为单点接地，两条分别为传输设备工作地线（GND）和二次保护电路地线（PGND）。第一条线的作用是将不同的直流工作电源的地线连接起来，第二条线的作用是泄放接入大地后剩余的电荷。这样来说，其交流场所相对安全并且独立，同时可以将部分保护地线进行切断，对于交流配电系统而言这是十分重要的。如果不能实现这个功能，还有一种选择就是和配线架组合起来进行防雷，但需要安装电源防雷设备，以防止交流网产生干扰信号。
2.4电源线路通讯中的防雷策略分析
高速公路上的电力传输一般从配电变压器引出。配电变压器的高压侧装设高压避雷器。但大量研究和运行经验均表明，仅在高压侧采用避雷器保护时，在雷电波作用下仍有损坏现象。一般地区年损坏率为1%，在多雷区可达5%左右，个别100个雷暴日的雷电活动特殊强烈地区年损坏率高达50%。运行经验和试验研究表明，对绝缘良好的配电变压器，仅在高压侧装设避雷器雷，仍会发生由于正、逆变换过电压造成的雷害事故。低压侧加装防雷器，则可以将正逆变换过电压限制在一定范围之内。变压器低压侧的防雷器在材质方面还需要谨慎选择，通常情况下，选择氧化锌材料比较好。此外，电源低电压中的另一侧是零线以及电源变压器，其外壳以及电缆金属的外套需要控制器和地面之间实现接触，可以通过配电房以及电源中的变压器位置进行综合处理，其中的低电压电缆在布置方面就需要保持其可以接地，主要的长度需要控制好对应的长度，即大约15m。根据监控室的情况，将配电房位置中的输电电路埋入地下，即做好屏蔽措施。电路两头对应的屏蔽部分还可以通过就近原则充分进行接地，其中在电源位置安装电源防雷箱，同时该防雷箱还可以接入自带远程控制，从而可以有效进行主动防御，方便工作人员实施远程控制。
3防范技术应用要点
第一，接闪器要点：建筑屋顶可装设间隔≤10m×10m（或 8m×12m）的避雷网（带）、避雷针，也可以根据情况由两者混合组成接闪器组。安装于野外或桥梁上且附近缺少有效遮蔽物的摄像机之类的高耸杆塔应装设独立避雷针。设置有公路专用通讯基站天线或太阳能电池馈线的建筑物高处部位需要加强屏蔽防护措施。第二，引下线要点：可利用不少于两根的建筑主钢筋作为防雷引下线，仅有一根时的直径应≥10mm，并以最短路径接地，且应均匀或对称布置，其间距≤18m。建筑物外露金属构件宜做可靠电气连通，成为多回路导通分流引下线的组成部分。为避免雷电流导通可能出现的高电位反击，当金属物或电气线路与接地装置直接或通过过电压保护器相连时，与引下线之间需按规范要求保持一定的安全距离。第三，接地装置要点：优先采用建筑基础钢筋网作为接地装置。在公路项目中，当接地阻值无法满足设计要求时，多数情况是选用长 2.5m、厚 4mm 的角钢作为增加的垂直人工接地体，而且多采用区域或场地防雷接地网形式。第四，材质选用要点：接闪器、引下线和接地极的材质、型制、規格、铺设规定、安装工艺、电气贯通做法、防腐处理等应按照相应规范执行。第五，电磁防护要点：需对公路敏感信息系统进行直接和间接损失评估，权衡防护措施的建维费效比之后，可依据系统可承受的经济能力，采取适当的防雷击电磁脉冲措施。
4结束语
综上所述，高速公路作为现阶段交通运输系统主要模式，其地位和价值都无法取代。高速公路具有使用频率高的特点，为便于运行和管理，通常会在两侧布置一系列机电设备，以此形成完整的机电系统。高速公路机电设备容易受到雷电的破坏，因此需要采用先进的技术做好防雷工作，并不断研究降低雷电损害的有效措施，尽量将雷击的损失降到最低，为我国高速公路的正常运转提供有力保证，进而不断推进我国经济快速发展。
参考文献：
[1]李瑞峰，包胜.防雷技术在高速公路机电设备的应用[J].电子技术与软件工程，2017，11：229.
[2]王露.关于高速公路机电系统防雷问题的探讨[J].西部交通科技，2016，04：39-42.
[3]扈勇.高速公路机电系统雷电灾害风险评估及防雷安全注意事项[J].工程建设与设计，2015，10：77-79.
（作者单位：吉林省北亚防雷装置检测咨询有限公司广东分公司）
【关键词】雷电;高速公路;机电设备;危害;防范措施
1雷电对高速公路机电设备造成的危害
在科技快速发展的影响下，高速公路引入了很多机电设备，包括实时监控系统、照明系统和收费系统等，使得高速公路运行与管理都实现了电子化，极大的提高了运行与管理效率，同时也为运行安全提供了一定保障。然而，在大规模引入机电设备的同时，也面临到一系列困扰，比如在雷电天气下设备容易遭到损坏等，严重时还会引起安全事故，造成难以挽回的后果，影响高速公路的正常运行与发展。机电设备受雷电的影响主要表现为直击雷和感应雷。其中，直击雷具有很高的电压，可在极短的时间内产生大电流，导致设备遭到严重损坏;而感应雷则发生在雷电流进入大地的过程中，于雷击处产生强磁场，设备在磁场当中与磁场切割，产生闪击，致使设备损坏。与感应雷相比，由直击雷造成的破坏较大，常使设备与系统直接瘫痪，所以在防雷工作中通常将直接雷防范作为重点。就目前来看，高速公路所用机电设备正不断增多，以感应雷引起的事故也在日益加重，所以必须对此引起足够的重视。为切实保证高速公路系统运行稳定性和安全性，应在日常做好防雷保护工作，将直击雷和感应雷都作为重点防范对象，加强防雷管理，减少或避免雷击事故的发生，在保护设备的同时，也保障人员自身安全。对设备防雷技术而言，其应用需要从两方面入手，即防雷接地和防雷处理，以此形成完善有效的防护体系，创造良好系统运行环境。
2高速公路机电设备的防雷方式
2.1出台相关防雷监测规范
为保证防雷措施的有效实施，减小雷电灾害对人民群众生命财产安全的伤害，国家颁布了《防雷减灾管理办法》。根据《防雷减灾管理办法》的相关规定，对高速公路的防雷措施提出了全面的管理总则，严格规定设计单位、施工单位、工程监理单位、维护单位及相关从业人员必须具有防雷专业资质和资格，专业技能必须满足相关的专业要求。在高速公路的招投标过程中，对设计方案中防雷措施部分必须进行严格审查，确保其满足《防雷减灾管理办法》的要求。针对防雷工程中的细节问题，国家还需要出台更加具体详细的政策规范说明，尤其是相关的监测规范，加强防雷的监测是有效预防雷电灾害的重要举措。
2.2收费广场的防雷设计
收费广场进行防雷设计主要的保护对象是高速公路的收费大棚。收费广场也可以采用联合接地的方式提高防雷效果。可以按照5×5.0m的标准布置接地网，并保证接地网的两端和收费广场的环形地网相连接。另一方面，可以将收费广场的机房工程立柱的内柱钢筋和地网相连接，使其发挥防雷接地线的作用。通过这样的方式，能够实现地网的均压等电位，可以有效防止因为地电位的反击作用产生的影响。在对收费广场的电源进行防雷保护时，需要在电源线的出口设置电压保护器装置，一般采用40kA/路的标准进行设置。通过该设计，能够避免高速公路收费站和收费广场因为雷电产生的电压导致机电设备无法正常运行。收费广场的内部，还需要对沿线上所有的收费亭下面都设置汇流排，汇流排用铜缆和收费亭中的设备外壳相连，用专门的导线连接汇流排和地网
2.3通信系统和交流配电系统防雷接地措施
通信设备对于高速公路机电系统非常重要，其正常运行关系到整个高速公路工作的服务状况，通信设备对传输设备的安全性影响很大，而且通信系统涉及面非常广泛，因此防雷接地工作非常重要。可将两个接地螺栓安装在传输设备机柜上，其安装方式为单点接地，两条分别为传输设备工作地线（GND）和二次保护电路地线（PGND）。第一条线的作用是将不同的直流工作电源的地线连接起来，第二条线的作用是泄放接入大地后剩余的电荷。这样来说，其交流场所相对安全并且独立，同时可以将部分保护地线进行切断，对于交流配电系统而言这是十分重要的。如果不能实现这个功能，还有一种选择就是和配线架组合起来进行防雷，但需要安装电源防雷设备，以防止交流网产生干扰信号。
2.4电源线路通讯中的防雷策略分析
高速公路上的电力传输一般从配电变压器引出。配电变压器的高压侧装设高压避雷器。但大量研究和运行经验均表明，仅在高压侧采用避雷器保护时，在雷电波作用下仍有损坏现象。一般地区年损坏率为1%，在多雷区可达5%左右，个别100个雷暴日的雷电活动特殊强烈地区年损坏率高达50%。运行经验和试验研究表明，对绝缘良好的配电变压器，仅在高压侧装设避雷器雷，仍会发生由于正、逆变换过电压造成的雷害事故。低压侧加装防雷器，则可以将正逆变换过电压限制在一定范围之内。变压器低压侧的防雷器在材质方面还需要谨慎选择，通常情况下，选择氧化锌材料比较好。此外，电源低电压中的另一侧是零线以及电源变压器，其外壳以及电缆金属的外套需要控制器和地面之间实现接触，可以通过配电房以及电源中的变压器位置进行综合处理，其中的低电压电缆在布置方面就需要保持其可以接地，主要的长度需要控制好对应的长度，即大约15m。根据监控室的情况，将配电房位置中的输电电路埋入地下，即做好屏蔽措施。电路两头对应的屏蔽部分还可以通过就近原则充分进行接地，其中在电源位置安装电源防雷箱，同时该防雷箱还可以接入自带远程控制，从而可以有效进行主动防御，方便工作人员实施远程控制。
3防范技术应用要点
第一，接闪器要点：建筑屋顶可装设间隔≤10m×10m（或 8m×12m）的避雷网（带）、避雷针，也可以根据情况由两者混合组成接闪器组。安装于野外或桥梁上且附近缺少有效遮蔽物的摄像机之类的高耸杆塔应装设独立避雷针。设置有公路专用通讯基站天线或太阳能电池馈线的建筑物高处部位需要加强屏蔽防护措施。第二，引下线要点：可利用不少于两根的建筑主钢筋作为防雷引下线，仅有一根时的直径应≥10mm，并以最短路径接地，且应均匀或对称布置，其间距≤18m。建筑物外露金属构件宜做可靠电气连通，成为多回路导通分流引下线的组成部分。为避免雷电流导通可能出现的高电位反击，当金属物或电气线路与接地装置直接或通过过电压保护器相连时，与引下线之间需按规范要求保持一定的安全距离。第三，接地装置要点：优先采用建筑基础钢筋网作为接地装置。在公路项目中，当接地阻值无法满足设计要求时，多数情况是选用长 2.5m、厚 4mm 的角钢作为增加的垂直人工接地体，而且多采用区域或场地防雷接地网形式。第四，材质选用要点：接闪器、引下线和接地极的材质、型制、規格、铺设规定、安装工艺、电气贯通做法、防腐处理等应按照相应规范执行。第五，电磁防护要点：需对公路敏感信息系统进行直接和间接损失评估，权衡防护措施的建维费效比之后，可依据系统可承受的经济能力，采取适当的防雷击电磁脉冲措施。
4结束语
综上所述，高速公路作为现阶段交通运输系统主要模式，其地位和价值都无法取代。高速公路具有使用频率高的特点，为便于运行和管理，通常会在两侧布置一系列机电设备，以此形成完整的机电系统。高速公路机电设备容易受到雷电的破坏，因此需要采用先进的技术做好防雷工作，并不断研究降低雷电损害的有效措施，尽量将雷击的损失降到最低，为我国高速公路的正常运转提供有力保证，进而不断推进我国经济快速发展。
参考文献：
[1]李瑞峰，包胜.防雷技术在高速公路机电设备的应用[J].电子技术与软件工程，2017，11：229.
[2]王露.关于高速公路机电系统防雷问题的探讨[J].西部交通科技，2016，04：39-42.
[3]扈勇.高速公路机电系统雷电灾害风险评估及防雷安全注意事项[J].工程建设与设计，2015，10：77-79.
（作者单位：吉林省北亚防雷装置检测咨询有限公司广东分公司）