高速公路機(jī)電設(shè)備防雷措施研究以及在新臺(tái)高速公路的應(yīng)用

　　[摘 要]在高速公路運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，機(jī)電設(shè)備發(fā)揮著十分重要的作用，其能有效保證高速公路的運(yùn)營(yíng)效益和正常的交通秩序。一般情況下，高速公路中的機(jī)電設(shè)備主要包括弱電設(shè)備和強(qiáng)電設(shè)備，其中公路隧道照明設(shè)備、收費(fèi)設(shè)備、監(jiān)控設(shè)備以及通訊設(shè)備等都屬于弱電設(shè)備。雷擊危害是造成高速公路機(jī)電設(shè)備損壞的重要原因，因此，相關(guān)工作人員應(yīng)該做好機(jī)電設(shè)備防雷接地工作，避免高速公路機(jī)電設(shè)備受到雷擊傷害。筆者所在的廣東新臺(tái)高速公路地處粵西沿海地區(qū)，收費(fèi)站場(chǎng)空曠，為雷擊多發(fā)地區(qū)。本文闡述了雷電的成因、危害，對(duì)高速公路防雷工程及方案進(jìn)行了分析，并對(duì)新臺(tái)高速公路近年來(lái)的機(jī)電設(shè)施防雷采取的防雷措施進(jìn)行了小結(jié)。
　　[關(guān)鍵詞]高速公路；機(jī)電設(shè)備；防雷措施
　　中圖分類號(hào)：S335 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2018）24-0187-01
　　1 雷電形成原因
　　雷電是一種常見(jiàn)的自然現(xiàn)象，出現(xiàn)雷電現(xiàn)象往往伴隨著放電的過(guò)程，對(duì)人類的生產(chǎn)與生活構(gòu)成一定的危險(xiǎn)性。雷電產(chǎn)生的原因主要是在大氣對(duì)流的過(guò)程中熱空氣上升，在一定的高度與冷空氣發(fā)生接觸，冷暖空氣的摩擦接觸形成了帶有異性電荷的小水滴。當(dāng)帶有電荷的小水滴聚集到一定程度的時(shí)候，就會(huì)形成帶有電荷的云團(tuán)。由于電荷的存在，在云團(tuán)之間和云團(tuán)與大地之間會(huì)形成強(qiáng)大的電場(chǎng)，從而產(chǎn)生放電過(guò)程，整個(gè)放電過(guò)程在瞬間劇烈發(fā)生，爆發(fā)出強(qiáng)大的電火花，造成空氣的體積的劇烈膨脹，由此在空中形成雷電。
　　2 雷電對(duì)高速公路的危害
　　雷電現(xiàn)象是自然界中常見(jiàn)的一種自然放電現(xiàn)象，雷電現(xiàn)象產(chǎn)生的電流和電壓非常大，對(duì)機(jī)電設(shè)備具有較大破壞性。在高速公路運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，需要許多機(jī)電設(shè)備協(xié)同配合才能保證高速公路的運(yùn)營(yíng)效果和正常通車秩序，但由于高速公路一般建設(shè)在曠野中，非常容易遭受到雷電災(zāi)害的影響，進(jìn)而導(dǎo)致機(jī)電設(shè)備損壞，影響高速公路的正常工作。雷電對(duì)高速公路機(jī)電設(shè)備的危害主要有兩類，分別是直擊雷和感應(yīng)雷。
　　直擊雷對(duì)高速公路機(jī)電設(shè)備產(chǎn)生的危害主要是巨大的電流，由于地面與云團(tuán)之間存在較大的電位差，進(jìn)而會(huì)產(chǎn)生較大的電流，從而對(duì)機(jī)電設(shè)備造成二次嚴(yán)重?fù)p害。感應(yīng)雷對(duì)高速公路機(jī)電設(shè)備的危害主要是在雷電產(chǎn)生時(shí)，雷電電流會(huì)沿著機(jī)電設(shè)備的天線、電纜等部件對(duì)機(jī)電設(shè)備的電路造成破壞，進(jìn)而使機(jī)電設(shè)備被燒毀。
　　在以往高速公路的設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中由于工作人員認(rèn)識(shí)淺薄等原因，高速公路的防雷問(wèn)題往往會(huì)被設(shè)計(jì)人員和施工人員的忽視，導(dǎo)致高速公路機(jī)電設(shè)備的防雷問(wèn)題成為高速公路系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中最為薄弱的環(huán)節(jié)，雷電破壞機(jī)電設(shè)備的安全事故時(shí)有發(fā)生。遭受雷電破壞的機(jī)電設(shè)備，輕則機(jī)電設(shè)備功能喪失，無(wú)法運(yùn)作，重則導(dǎo)致整個(gè)高速公路系統(tǒng)完全癱瘓，無(wú)法正常工作，車輛無(wú)法安全通行，給高速公路的安全管理構(gòu)成了嚴(yán)重的障礙，直接影響到公路運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益。
　　3 現(xiàn)階段高速公路防雷工程中存在的問(wèn)題分析
　　由于高速公路機(jī)電設(shè)備的絕緣性能較差，在遭受強(qiáng)大電流時(shí)會(huì)導(dǎo)致設(shè)備內(nèi)部的電子元件受損。在傳統(tǒng)高速公路機(jī)電設(shè)備設(shè)計(jì)與安裝過(guò)程中，工作人員往往會(huì)忽視設(shè)備的防雷措施，進(jìn)而導(dǎo)致設(shè)備缺乏一定的雷電保護(hù)，極易受到雷電的侵害。目前，高速公路機(jī)電設(shè)備防雷工程中的常見(jiàn)問(wèn)題有以下幾點(diǎn)。
　　第一，高速公路防雷系統(tǒng)工程存在房建防雷與機(jī)電系統(tǒng)防雷在設(shè)計(jì)要求上脫節(jié)現(xiàn)象，防雷工作往往是分開(kāi)進(jìn)行的，缺乏綜合設(shè)計(jì)和統(tǒng)一管理。
　　第二，高速公路機(jī)電系統(tǒng)中防雷部分的設(shè)計(jì)內(nèi)容存在系統(tǒng)方案不完整，技術(shù)指標(biāo)和要求不明確，防雷綜合性和系統(tǒng)性要求都較差，防雷產(chǎn)品的廠家、型號(hào)、規(guī)格無(wú)指定，具體技術(shù)指標(biāo)無(wú)定量現(xiàn)象。
　　第三，目前，我國(guó)高速公路防雷施工還沒(méi)有統(tǒng)一的施工規(guī)范和制度，高速公路機(jī)電設(shè)備防雷工作缺乏有效的管理，進(jìn)而導(dǎo)致防雷工程的效果不佳。
　　第四，防雷系統(tǒng)沒(méi)有定期檢測(cè)，容易帶來(lái)因防雷器失效而發(fā)生機(jī)電設(shè)備被雷擊的事故。另外，防雷系統(tǒng)日常維護(hù)管理無(wú)強(qiáng)制性規(guī)定。不利于及時(shí)發(fā)現(xiàn)防雷工程中出現(xiàn)的問(wèn)題，容易導(dǎo)致雷擊事故的發(fā)生，帶來(lái)機(jī)電設(shè)備的損壞，甚至于危及人身安全。
　　4 高速公路機(jī)電設(shè)備的接地防雷方案
　　4.1 接地防雷
　　在進(jìn)行接地防雷施工時(shí)，需要選擇合適且正確的施工方式，進(jìn)而保證防雷接地的效果。例如，在實(shí)際施工階段，為了提高防雷擊地系統(tǒng)的防雷接地效果，相關(guān)工作人員需要對(duì)防雷系統(tǒng)的放電線路進(jìn)行統(tǒng)一布局，將防雷金屬導(dǎo)線、網(wǎng)絡(luò)通信線路、機(jī)電設(shè)備等進(jìn)行有效相連。
　　4.2 交流電源防雷接地
　　在機(jī)電設(shè)備交流電源中，變壓器是它的提供單元，因?yàn)樽儔浩鞒３Ｊ前惭b在室外的，所以和上一級(jí)電網(wǎng)進(jìn)行自連。當(dāng)線路中出現(xiàn)雷擊時(shí)，通過(guò)輸電線路，雷擊感應(yīng)電流便會(huì)沖擊變壓器，因此只有對(duì)變壓器中性點(diǎn)選用自接的接地方式，才能確保機(jī)電設(shè)備、變壓器的安全性。一般來(lái)說(shuō)，可將220伏相電壓電源提供給機(jī)電設(shè)備，在出現(xiàn)線路雷擊事故時(shí)，能夠及時(shí)跳閘，以避免高速公路機(jī)電設(shè)備遭受損失。如果機(jī)電系統(tǒng)未安裝隔離變壓器，對(duì)供電電源實(shí)行就近自接原則時(shí)，應(yīng)將電涌保護(hù)器SPD安裝在設(shè)備供電電源、弱電設(shè)備電源系統(tǒng)之間，通過(guò)分流，有效降低雷擊電磁脈沖產(chǎn)生的瞬時(shí)過(guò)電壓，這樣才能使供電線路不會(huì)因發(fā)生雷擊而遭受破壞。
　　4.3 直流接地
　　在高速公路機(jī)電設(shè)備防雷擊地系統(tǒng)中，直流接地是最常用的一種接地方式，其能有效保證機(jī)電設(shè)備電位的穩(wěn)定性，進(jìn)而提高機(jī)電設(shè)備的防雷接地質(zhì)量。同時(shí)，在同一防雷接地系統(tǒng)中，工作人員通過(guò)將全部弱電設(shè)備進(jìn)行連接，還能有效降低弱點(diǎn)設(shè)備的信號(hào)干擾，以免雷電災(zāi)害引起觸底電位沖擊情況。在布設(shè)機(jī)電設(shè)備、選擇避雷針時(shí)，為預(yù)防機(jī)電設(shè)備之間發(fā)生互相干擾、屏蔽等現(xiàn)象，應(yīng)選取適宜的避雷針。隨著時(shí)間的推移，接地網(wǎng)絡(luò)會(huì)產(chǎn)生腐蝕、老化等現(xiàn)象，因此在初期設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)為接地系統(tǒng)預(yù)留出充足的施工空間，這樣才能在施工空間對(duì)接地網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行有效的防腐處理。
　　5 新臺(tái)高速公路機(jī)電設(shè)備的接地防雷措施及應(yīng)用
　　第一，對(duì)收費(fèi)島機(jī)電設(shè)備（如自動(dòng)欄桿機(jī)、費(fèi)額顯示器、車道攝像機(jī)、不銹鋼收費(fèi)亭等）進(jìn)行聯(lián)合接地。
　　第二，委托地方氣象局防雷檢測(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)沿線收費(fèi)站機(jī)電設(shè)備及站房進(jìn)行防雷接地檢測(cè)并形成報(bào)告，對(duì)于出現(xiàn)的檢測(cè)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題及時(shí)委托具有防雷資質(zhì)的施工單位進(jìn)行整改（如更換防雷器、更新地網(wǎng)、檢修機(jī)房屋頂避雷帶等）。
　　第三，新增外場(chǎng)機(jī)電設(shè)備（如計(jì)重設(shè)備、外場(chǎng)監(jiān)控、可變情報(bào)板等）要求設(shè)計(jì)單位嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范對(duì)基礎(chǔ)、立柱及門(mén)架進(jìn)行防雷接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)；要求施工單位嚴(yán)格按照施工圖紙確定防雷接地實(shí)施方案；完工驗(yàn)收前及時(shí)委托具有檢測(cè)資質(zhì)的第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)。
　　結(jié)語(yǔ)
　　雷電現(xiàn)象是自然界中不可預(yù)防的現(xiàn)象，但雷擊災(zāi)害卻會(huì)導(dǎo)致機(jī)電設(shè)備受損，人員傷亡等嚴(yán)重事故，進(jìn)而影響高速公路的正常運(yùn)營(yíng)。在對(duì)高速公路機(jī)電設(shè)備進(jìn)行防雷接地處理時(shí)，工作人員需要先對(duì)高速公路中機(jī)電設(shè)備的分布情況進(jìn)行分析和研究，進(jìn)而選擇合適的防雷接地線路，采取有效的防雷措施，進(jìn)而降低雷電給機(jī)電設(shè)備造成的危害，最終保證高速公路正常運(yùn)營(yíng)。
　　參考文獻(xiàn)
　　[1] 王露.關(guān)于高速公路機(jī)電系統(tǒng)防雷問(wèn)題的探討[J].西部交通科技，2016（04）：39-42.

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