高速公路防雷工程若干问题探讨

高速公路防雷工程假设干问题讨论

王文熙

福建省高速公路福州监控中心前言高速公路的通讯、监控、收费与通风照明系统是一个功能强大的电器、电子系统，简称高速公路机电系统。由于高速公路所涉地域广、间隔长、地形复杂，极易遭到雷电的干扰和危害。特别是雷电多发地域的高速公路，每年都会发生很多起机电系统雷击事故。例如：福建高速公路泉厦段，去年遭破坏性的雷击次数就达6次。最严重一次是2002年6月30日厦门收费所遭雷击导致收费系统几乎瘫痪，损坏设备类型达8种之多，累计金额达20余万元。我们在高速公路机电系统的建立与维护维修过程中，深受雷电带来的灾祸之苦，深感高速公路防雷的重要性。内容摘要高速公路机电系统防雷工程目前存在的一些问题。高速公路机电系统防雷工程的设计、施工、监理、运转维护各阶段的规范化管理方面的要点。高速公路机电防雷技术规范化方面的要点。引见我们在高速公路机电系统防雷工程建立与维护中的几点阅历领会。防雷工程目前存在的一些问题高速公路防雷工程管理高速公路防雷设计高速公路防雷施工高速公路防雷系统维护问题一：防雷工程管理方面高速公路防雷系统工程存在房建防雷与机电系统防雷缺乏良好的综合设计和有效的一致管理。高速公路机电防雷部分在设计和招评标阶段注重程度不够，评审过程计分比重太小、甚至忽略。招标单位呼应不全面，防雷工程造价在后期工程中的投入偏向效大。高速公路防雷系统工程规范管理制度还需建立。问题二：防雷设计方面设计单位和设计者在防雷专业方面的资历问题。高速公路房建防雷与机电系统防雷在设计要求上有脱节景象。机电设计中防雷部分在设计上缺乏良好的综合性和系统性，普遍存在防雷系统方案不完好，技术目的和工艺要求不明确等景象。防雷产品的厂家、型号、规格无指定。高速公路机电系统防雷工程设计规范应尽快出台。问题三：防雷施工方面施工单位无防雷专业资历，施工者无防雷专业知识，导致防雷工艺要求不合格景象普遍存在。施工监理缺乏防雷专业化知识和相应工程施工阅历，导致防雷工程质量达不到要求也相当严重。施工过程因设计不详细而容易被简化和忽略了某些重要内容，导致防雷系统出现破绽和隐患，产生的不良后果往往使工程质量很难让营运管理者称心，容易发生工程合同上的纠纷，以及被雷击后无备品备件维修，导致艰苦功能长期失效，严重影响高速公路正常营运。机电工程和房建工程的防雷设计在工程交工质量总体评价中不够注重。问题四：防雷系统维护方面防雷系统没有定期检测，容易带来因防雷器失效而发活力电设备被雷击的事故。现有维护维修单位缺乏必要的公用防雷器性能检测的仪器。防雷系统日常维护管理无强迫性规定。防雷工程管理规范要点为提高高速公路防雷工程的质量，减轻雷电对高速公路机电系统带来的危害，该当实行高速公路防雷工程建立的科学化、程序化、专业化的规范管理制度，在已有的高速公路工程建立与运营的规范化管理中添加防雷系统工程这一特殊的规范化管理要求。防雷工程管理规范要点遵照执行国家<防雷减灾管理方法>〔2000年6月20日颁发〕，明确高速公路防雷系统工程管理总那么。高速公路防雷工程设计与建立应实行防雷专业资质和资历的管理制度。包括设计单位、施工单位、工程监理、维护单位及从业人员。高速公路防雷工程在机电和房建工程招标与招标中应明确防雷部分的特殊要求和规定。明确防雷工程施工过程各环节的验收过程和规范以及工程质量管理人员应负的职责。高速公路防雷产品要实行国家一致的准入制度，对高速公路特殊防雷部件实行指定国家计量单位检测和认证制度。如：高速公路紧急系统中的防雷部件等。防雷工程管理规范要点高速公路机电工程和房建工程在工程交工质量总体评价中应明确防雷工程所占比重或实行一票否决制度。确立高速公路防雷工程罚那么，明确有关违反高速公路防雷管理规定的处分条款。防雷系统应实行定期检测制度，明确维护管理各项规章制度，明确维护维修单位应具备的根本防雷检测工具和检测仪器，以及技术人员的专业化知识和技艺的培训制度。防雷产品选用指南。有关国家行业管理部门定期对防雷产品市场信息进展汇总、编辑出版。高速公路防雷技术规范要点高速公路机电系统防雷工程的技术规范化要求方面，要根据国家有关防雷法规，参照国家已出台的防雷设计规范与防雷产品规范，结合高速公路防雷的特殊性，从高速公路机电系统的防雷系统设计、工程施工与监理、完工目的检测与工艺检查、日常维护维修上作规范化要求。高速公路防雷技术规范要点高速公路机电系统房建防雷技术要求。主要包括：监控楼、配电房、收费棚、通讯机房、各类外场设备根底、建筑物内各类金属物体的等电位体〔供水、供暖、制冷、供气、照明线路、线缆管道、铝制或铁制的门窗等〕。建筑防雷设计须遵照国家有关防雷规定。应参考国际电工委员会IEC有关规范和中国国标与部委颁发的各类设计规范，如IEC61024、IEC61312国际电工委员会防雷规范，<GB50057-94建筑物防雷设计规范>，<GB50174-93计算机房防雷设计规范>，GB2887-89<计算机场地技术条件>，97SD567<等电位结合安装>国家建筑规范设计图集以及高速公路特定设计要求等。高速公路防雷技术规范要点高速公路收费站综合防雷设计要求。主要明确收费站内各建筑和机电设备在综合防雷方面的等电位体衔接设计上的要求，还应包括收费棚出入口道路在内可利用的地基钢筋网、云台摄像机、票亭、车道摄像机、电动栏杆、费额显示器等。高速公路电力供应系统防雷技术要求。主要包括接地系统方式和技术要求，以及多级电源防雷体系要求。可参考信息产业部颁发的<YD5078-98通讯工程电源系统防雷技术规定>。机房场地平安技术的设计要求,包括防静电地板资料参数、接地方式、屏蔽网、汇流排等，应参考GB2887-89计算站场地技术文件，GB9361-88计算站场地平安要求等。高速公路防雷技术规范要点非等电位的金属导体采用瞬态等电位衔接器〔SPD称电涌维护器SurgeProtectionDevice)的防雷技术要求。主要指各类信号线、电源线、控制线上的防雷维护。根据该金属线上的信号参数及所处物理位置情况制定不同的维护级别、维护方式以及各类电涌维护器的技术参数、适用环境和技术要求。这些要求包括：各类不同材质防雷器〔气体放电型、金属氧化物半导体电阻器MOV、瞬间电压制制器TVS、自恢复保丝PTC、以及几种器件复合型的产品〕的适用场所、通流才干、反响时间、最大延续任务电压和残压、通频带宽〔速率〕、DC/AC、报警功能、接口类型等等内容，可参考规范有：IEC61312-3电涌维护安装的要求，GB10195-88浪涌抑制型压敏电阻器规范，国家公安部GA173-1998计算机信息系统防雷保安器规范等。高速公路防雷技术规范要点高速公路电子设备雷击实验技术规定。对在高速公路上运用的设备有必要进展防雷击性能的测试，以确保高速公路机电设备的可靠、稳定的任务。可参考：GB3482~3483电子设备雷击实验国家规范。防雷系统维护维修技术要求，应包括等电位体检测方法，各类防雷器的检修方法，各种信号线上电涌维护安装的测试规范及必需的测试工具和测试仪器。高速公路防雷技术规范要点防雷参照规范： 根据国际电工委员会IEC规范、德国VDE规范和中国GB规范与部委颁发的设计规范的要求，该建筑物和大楼内之计算机房等设备都必需有完好完善之防护措施，保证该系统能正常运作。这包括电源供电系统、不延续供电系统，空调设备、电脑网络、通讯设备等安装应有防护安装维护。高速公路防雷技术规范要点GB50057-94〈建筑物防雷设计规范〉为使建筑物防雷设计因地制宜的采用防雷措施，防止或减少雷击建筑物所发生的人身伤亡和文物、财富损失，做到平安可靠，技术先进，经济合理。本规范不适用于天线塔，共用天线电视接纳系统，化工厂户外安装的防雷设计。高速公路防雷技术规范要点GB50174-93〈计算机房防雷设计规范〉 本规范适用于陆地上新建、该建和扩建的主机房建筑面积大于或等于140M2的电子计算机机房的设计。而本规范不适用于工业控制用计算机房和微型计算机机房。为了使电子计算机机房确保电脑网络系统稳定可靠运转和保证机房平安运用，应符合现行有关规范规范的规定。高速公路防雷技术规范要点GB2887-89〈计算站场地技术文件〉 本规范规定了计算场地技术要求与测试方法，并适用于各类地面计算站根据计算站的性质、义务、任务量的大小，计算机类型的不同，计算机对供电、空调等的要求。至于测试方式从环境要素的不同采用适宜测试仪表，这包括磁场干扰环境场强的测试和接地电阻测试。高速公路防雷技术规范要点GB9361-88〈计算站场地平安要求〉 本规范规定了计算站场地的平安要求，并适用于各类地面计算站，不建站的地面计算机机房，按本规范对计算机机房的有关要求执行；改建的或非地面计算机机房可参照本规范执行。高速公路防雷技术规范要点JGJ/T16-92〈民用建筑电气执行规范〉 为在民用建筑电气设计中更好地贯彻执行国家的技术政策，作到平安可靠，技术先进、经济合理、维护方便。本规范运用于城镇新建、改建和扩建的单体及群体民用建筑的电气设计。高速公路防雷技术规范要点GA173-1998〈计算机信息系统防雷保安器〉计算机信息系统加装有效可靠的防雷保安器，是国际上通用的最有效的防护措施。防雷保安器是保证计算机信息系统平安的公用产品，因此它应符合本规范的技术要求、实验方法、检验规那么、标志、包装、运输及储存，并能有效防止感应雷电破坏该系统受维护设备。高速公路防雷技术规范要点IEC1312〈雷电电磁脉冲的防护〉本规范为建筑物内或建筑物顶部信息系统有效的雷电防护系统的设计、安装、检查、维护；并对装有这系统〔如电子系统〕的建筑物评价LEMP屏蔽措施的效率的方法。针对现有的防雷器〔SPD〕运用在防雷区概念安装上提出相关的要求。高速公路防雷技术规范要点IEC61643〈SPD电源防雷器〉本规范对电源防雷器用于交直流电源电路和设备上，额定电压在1000a.c.或1500d.c.。电源防雷器分级分类测试和运用。IEC61644〈SPD通讯网络防雷器〉 本规范对通讯网络防雷器用于通讯信号网络系统，这类防雷器内置过压过流元器件，额定电压在1000a.c.或1500d.c.。高速公路防雷技术规范要点VDE0675〈过电压维护器〉 过电压放电维护器〔电源防雷器〕适用于额定交直流电压在100V至1000V范围内之供电配电系统，对应于防雷器作出分级分类要求〔德国规范〕。高速公路防雷工程中几点领会高速公路机电系统的防雷是一个整体防护工程的概念。例1相对独立的防雷维护体同样需求多区间的防雷设计维护。如：紧急分机、车辆检测器VD、广场摄影机、可变情报板等。例2等电位衔接方面在实践的机电工程中往往存在很大的破绽。例3、例4、例5信号传输屏蔽处置具有良好的防雷作用，各类线缆衔接应尽量采用。例6、例7、例8坚持对每起雷击事件的缘由分析，进展亡羊补牢，有利于逐渐完善高速公路机电系统的防雷性能。某些重要的电子设备和无人值守的设备在雷电多发地域该当做防雷冗余设计，以及防雷器缺点自动报警的功能设计。高速公路防雷工程中几点领会

高速公路机电系统的防雷是一个整体防护工程的概念

例1：以前，人们由于缺乏整体概念，虽然在雷电防护薄弱环节的不同点上安装了过电压维护器，但各类防护器件之间不能相互有机的联络和控制，对雷电还是没有起到应有的维护作用，达不到系统性的结合防雷维护功能。高速公路的通讯、监控、收费三大系统的防雷是一个很复杂的问题，不能够靠几种先进的防雷器和设备就能完全消除雷电的影响，而必需采取综合治理的方法，尽力排除能够产生雷击的各种要素，才有能够将雷害减少到最低限制。常被忽略的有:照明、空调线路引入监控室的雷电或感应；电源供电系统没有实现多级限压泄流的防雷措施；接地线太细太长〔远小于50MM多股铜缆〕、弯弯曲曲，不符合国际电工委员会提出的最短途径接地的要求等等。高速公路防雷工程中几点领会

相对独立的防雷维护体同样需求多区间的防雷设计维护例2:<交通讯息产业>2002年第9期<高速公路紧急遭雷击分析与防雷建议>一文所述情况，该路段的紧急系统防雷措施还有很多缺乏之处，其一就谈到副机防雷措施思索不周导致遭雷击的问题。实践上就是没有将分机和付机在防雷上按独立体进展多区间的防雷设计维护的结果，也就是说紧急分机和付机从机壳的屏蔽性能，根底接地电阻值限定，进出分机体一切的信号线与电源线需安装电涌维护器，衔接电缆金属屏蔽层接地处置等一切问题均需相应的防雷处置。特别是紧急机壳的屏蔽性能是一个容易被忽视的问题，当有直接雷击中时，其性能能否良好非常关键，其最大的问题是门与壳体的衔接处置，既要保证防尘、防雨、良好的密封性能，又要有良好的导电屏蔽效果；同时，还有扬声器与拾音器及按钮上的这些开口的屏蔽处置问题。因此，高速公路上这些相对独立的防雷对象必需求做独立的防雷系统处置，并分外部防雷、内部防雷和接地系统三部分进展完好的防雷维护设计，才干有效减轻雷害。高速公路防雷工程中几点领会

等电位衔接方面在实践的机电工程中往往存在很大的破绽

例3：某些收费站的广场云台摄像机很容易被雷击坏，这虽然有地理环境易遭雷击的要素，那一定是存在防雷方面的某种缺陷，经技术人员现场分析发现该云台的低压24VAC供电线路上根本没有相应的防雷器，仅在视频信号线的两端安放了一个视频防雷器，这长度100多米的电源线，在遭雷击时一定会产生很大的浪涌电压从而损坏云台。高速公路防雷工程中几点领会

等电位衔接方面在实践的机电工程中往往存在很大的破绽

例4：某收费站的车道字符叠加器很容易被雷击坏，被雷击坏的字符叠加器几乎都是与车道控制机衔接的RS485接口芯片损坏。从实践现场检查分析发现车道摄像机整个立柱没有接屏蔽，而且车道摄像机上的视频防雷器的接地端没有接在车道摄像机的防护壳上，当初工程施工时曾发现图像信号出现严重干扰，在断开防雷器接地线与车道摄像机的防护壳的衔接后干扰消逝，所以，后来就没有再接地了。这种情况相当于车道摄像机没有与车道字符叠加器进展良好的等电位衔接。车道字符叠加器视频输入端衔接的车道摄像机就像是一付很好的天线，当其周围有雷电发生时就会在车道字符叠加器与大地之间产生一个很高的瞬态感应电压，并向低电位处释放能量，导致车道字符叠加器的损坏。高速公路防雷工程中几点领会

等电位衔接方面在实践的机电工程中往往存在很大的破绽

例5：建筑物内各类金属物体的等电位体衔接。该当将室内的供水、供暖、制冷、供气、照明线路、线缆管道、铝制或铁制的门窗等金属物体进展接地处置。而在实践的高速公路机电工程建立过程中，由于各种各样的缘由，上述往往都没有做到。高速公路防雷工程中几点领会

信号传输屏蔽处置具有良好的防雷作用，各类线缆衔接应尽量采用例6：某高速公路主干道上的一个通讯站，其设备是一套UMC1000光终端机，衔接着十几路、一个车辆检测器和一个雾检测器。每当该地域有雷电时，UMC1000上的一切接口板和数据通讯接口板都将会被损坏，从被损坏的板子情况分析，雷电是从各模拟线上引入的，实践情况是车辆检测器和雾检测器在共用一根长达1公里多的模拟信号传输时，未采用带屏蔽外壳的电缆，也未做传输屏蔽接地处置，且两端均未加装防雷器，从而导致雷电的损害。高速公路防雷工程中几点领会

信号传输屏蔽处置具有良好的防雷作用，各类线缆衔接应尽量采用例7：收费车道的局域网络结合，建议采用带屏蔽层的网络线，并做良好的屏蔽线的衔接，此时的网络集线器也该当采用接口具有屏蔽线衔接功能的网络集线器，并将集线器作良好的防雷接地。这种做法既能提高网络传输的可靠性，又能防止雷害，还可以省去以太网方式的电涌维护器。高速公路防雷工程中几点领会

信号传输屏蔽处置具有良好的防雷作用，各类线缆衔接应尽量采用例8：当线缆在户外时，建议不要采用PVC管作电缆的防护，而是采用钢管且作屏蔽衔接处置作防护。同时，要求一切穿线人井或手井中均要做等电位体的衔接，重要部位要做严厉的屏蔽处置，包括沿线每隔一段间隔打一根接地体等处置。当线缆在户内时，在线缆较长间隔时也要同样处置，或采用屏蔽电缆并在两端做有效的接地处置。高速公路防雷工程中几点领会

坚持雷击事件的缘由分析,逐渐完善机电系统的防雷性能

5．坚持对每起雷击事件的缘由分析，找出防雷工程中的缺陷，有利于逐渐完善高速公路机电系统的防雷性能。从上述几个高速公路机电系统被雷击的事故案例分析中可以看出，我们只需不惜代价对防雷工程存在的缺陷问题进展必要的多次的整改，将极大地提高高速公路机电系统防雷的整体性能，同时，丰富了我们在机电系统防雷方面的任务阅历。高速公路防雷工程中几点领会

防雷冗余设计和防