高速公路雷电灾害现状分析

高速公路雷电灾害现状分析高速公路雷电灾害现状分析 雷电是大气层中常见的强电磁干扰源 已成为近二十年来 电子设备损坏的最主要原因 雷电灾害已被国际电工委员会 ec 称为电子化时代的一大公害高速公路机电系统是一个功能强大 的电器 电子系统 现代通信 监控 计算机技术在高速公路 得到了广泛的应用 备类机电设备遍布全路段 而且往往多处 在旷野 极易遭受雷电侵袭 由于以往在高速公路设计和施工 中防雷问题一直重视不够 防雷问题往往被忽视 高速公路机 电系统的防雷薄弱环节较多 机电设备遭雷击损毁的事故时有 发生 轻者部分设备被雷电击坏 系统丧失部分功能 重者全 系统瘫痪 经济损失惨重 给高速公路运营管理安全带来极大 隐患 随着智能交通的不断完善 机电设备的广泛应用和电子 设备集成化程度不断提高 雷电对高速公路机电设备的危害程 度可能还将不断增加 因此高速公路尤其是机电系统对雷电的 防护刻不容缓 高速公路防雷现状 高速公路房建和机电系统防雷缺少统一规划综合设计 目前在高速公路系统中 房建 路基路面 照明 监控 通信 收费等强弱电系统由多家设计 施工单位完成 房建防 雷与机电系统防雷在设计要求上普遍存在脱节现象 缺乏统一 规划设计 科学合理的综合设计 高速公路防雷是一个复杂的综合防护工程 它包括建筑 构 物直击雷防护 强电系统和各类弱电系统的雷电综合防护即 等电位连接措施 屏蔽措施 规范的综合布线措施 设计安装 spd 完善合理的共用接地系统等六个部分 因此防雷作为一项 系统工程 只有结合高速公路整体规划 同时设计 同时施工 才能达到最佳防护效果 以接地系统为例 不管采用何种防雷措施都需将雷电流能 量泄放入地 因此 接地历来是防雷的重点和难点 为了防止 地电位反击 减少地网中各点电位差 实现地网的均压等电位 接地装置不仅需要尽可能小的接地电阳值 以提高对雷电流的 泄放能力 更需要良好的形状结构 接地装置的形状结构尺寸 往往比接地电阻值更为重要 如高速公路收费站的接地系统应 将办公楼 配电房及收费岛的所有基础钢筋作为自然接地系统 并构成有机整体 便于雷电流入地并在地网均匀散流 以均衡 地电位 避免地电位反击和减少地网各点电位差 一个性能优 良的接地系统必须与房建 路基路面建设同步设计 同步施工 否则一旦房建 路面施工完后就很难实施 完全可能的事变成 完全不可能 高速公路收费站机电设备频遭雷击损毁的原因之 一就是接地系统不合理造成的 而且还很难整改 高速公路招评标阶段对防雷普遍不够重视 指标不明确 高速公路系统涉及面十分广泛 是一个很复杂的系统工程 既有路基 路面 隧道等道路工程 还有控制中心 服务区等 大量的房建项目 机电系统包括监控系统 收费系统 通信系 统 供电和照明系统以及隧道通风系统等 其房建 路基路面 机电系统通常采用分项目招投标方式 防雷工程在高速公路各 系统中所占的比重往往很小 有时也难以从各系统中分离出来 由于我国高速公路建设起步较晚 国家尚未制订出台高速公路 建设的有关防雷规范 在高速公路工程建设中 虽然大多招投 标文件对建筑物和通信 监控 收费等机电项目都提出了防雷 要求 但通常要求都不明确 也无具体技术指标 所以带来投 标单位响应不全面 防雷设计普遍存在各自为政 防护措施普 遍不完善 也缺少系统性 有时在一个收费站或机房仅浪涌保 护器就有十多种不同厂家的产品 防雷综合性和系统性要求都 较差 此外 对接地系统 机房及金属管线屏蔽 等电位连接 等防雷措施也无明确要求 尤其是各类金属管线敷设通常有房 建项目负贡 普遍没有按照全线电气贯通 至少两端接地的技 术要求施工 而一旦房建 路面完工 这些基本防雷措施就很 难实现 加上许多设计施工单位对雷电的防护认识还停留在建 筑物的直击雷和强电设备的防护上 对雷击电磁脉冲对弱电系 统的危害认识不足 存在着不少误区 使高速公路尤其是机电 项目的防雷至今还存在许多薄弱环节 防雷工程设计 施工及监理人员缺乏专业防雷知识和经验 由于高速公路建设工程量大 工期紧 施工难度大 大多 机电系统设计施工单位无专业防雷工程设计 施工资质 设计 施工和监理人员普遍缺少必要的防雷知识和设计施工经验 对 防雷区的划分和作用 联合接地系统 等电位连接 各种屏蔽 措施 各类浪涌保护器的特性和作用 安装位置及安装方法等 缺乏系统了解 致使防雷项目无论是防雷设计方案 施工方案 和施工要求普遍达不到相应的技术要求 主要存在以下几方面 问题 接地系统设置不符合规范要求 前几年的高速公路接地系统较多地将防直击雷接地 信号 地 安全接地独立的接地方式 由于高速公路机电系统埋地敷 设的各类金属管线较多 很难做到地网间的安全距离 事实上 有的地网间的距离仅几厘米 有的虽然地网分开了 但接地干 线在同一地沟或电缆井内紧靠在一起 极易引起地电位反击 室外敷设金属线缆未采取屏蔽措施 有些室外敷设的 有时长达数百米 供电电源线路 信号线 及控制线等未穿金属管埋地敷设 或在建筑物入口处和金属管 两端未接地 电涌保护器的设置不科学或不够全面 高速公路机电系统供电线路和通信控制信号线种类繁多 其浪涌保护器应根据信号特性及所处物理位置选取相应浪涌保 护器 但在高速公路机电系统中浪涌保护器选用不合理或不匹 配 缺乏整体概念 有时一个收费站 监控机房安装有十多种 型号的不同种类浪涌保护器 spd 甚至有些安装了信号浪涌保 护器影响了系统的正常运行 电涌保护器装配问题 电涌保护器的安装普遍存在两端连接导线过长过细且缠绕 的情况 当遭受雷击时 导线本身存在的电感是不能忽略的 此电感阻止大电流量 高频的雷电流利入地 同时会引起过电 压 而导线的电感与本身的材质 线径 长度 弯曲度等有关 相同材质 弯曲度情况下 长度越短 线径越粗其电感量越小 所以电涌保护器连接导线应平直 且不宜超过 50cm 设备接地 等电位问题较多 尤其是收费站的问题更多 车道称重机控制柜 费额显示器 车道摄像杆及护栏等大 多未作接地等电位处理 在收费岛内敷设的电源线 信号线及 控制线等未穿金属管或未作接地 等电位处理 高速公路防雷装置缺乏定期检测检查和灾情调查分析制度 为了保证防雷装置正常运行 防止防雷装置失效造成人身 伤害和设备损