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高速公路監(jiān)控設(shè)施防雷保護(hù)設(shè)計(jì)探討
南京寧翔防雷
雷電是一種常見的自然現(xiàn)象，它會對人體及電氣、電子設(shè)備等造成巨大的破壞作用。雷電災(zāi)害涉及面廣，電力、建筑及交通等行業(yè)都存在如何抵御雷電災(zāi)害的問題。我國高速公路正處于飛速發(fā)展階段，交通工程領(lǐng)域涉及高新技術(shù)較多，但對防雷保護(hù)的設(shè)計(jì)考慮不足或不完善，致使不少機(jī)電設(shè)備被雷電損壞，造成不小的經(jīng)濟(jì)損失。本文以監(jiān)控系統(tǒng)為例，介紹有關(guān)高速公路機(jī)電設(shè)備如何進(jìn)行防雷保護(hù)的設(shè)計(jì)。
一、 監(jiān)控設(shè)施防雷的必要性
1、現(xiàn)代防雷工程主要是對建筑物、人身及設(shè)備、設(shè)施的保護(hù)，使其免于雷電災(zāi)害的影響。
2、雷害途徑有很多種，有直接雷（包括反擊雷），還有間接雷，它包括供電線路感應(yīng)雷電流或雷電流通過線路侵入，這幾種方式都會造成設(shè)備不同程度的被損壞。
3、對每條高速公路來講，監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備主要分布在監(jiān)控中心及道路沿線外場區(qū)域。監(jiān)控設(shè)施多為信息電子設(shè)備，以計(jì)算機(jī)為核心、微電子芯片為基礎(chǔ)，極易受到雷電電磁脈沖的影響及破壞，對防雷要求較高。
4、高速公路監(jiān)控中心大樓多按照智能信息樓宇規(guī)模建設(shè)，本身的防雷保護(hù)能力較強(qiáng)，其內(nèi)的信息電子設(shè)備處于較好的防雷保護(hù)區(qū)域內(nèi)。按照防雷保護(hù)區(qū)的劃分，監(jiān)控中心設(shè)備處于LPZ3區(qū)，沒有直接雷的威脅，并且脈沖電流殘壓較小，使用一般的措施就可以達(dá)到防雷保護(hù)的作用。
5、監(jiān)控外場設(shè)備布設(shè)于道路沿線，暴露于惡劣的自然環(huán)境之中，處于LPZ0A/0B或LPZ1區(qū)，其中有的設(shè)備如遙控?cái)z像機(jī)、大型可變情報(bào)板等還有被直接雷打到的危險(xiǎn)，使用一般的措施達(dá)不到防雷保護(hù)的目的。此時(shí)就需要采取功能更加齊全的措施來保護(hù)外場設(shè)備，避免出現(xiàn)設(shè)備被雷電損壞的現(xiàn)象。
二、 監(jiān)控設(shè)施防雷保護(hù)設(shè)計(jì)
1、防雷保護(hù)的措施也有很多種，如使用接閃器、引下線、接地裝置，并使用共地、等電位連接、屏蔽及電涌保護(hù)器（SPD）等，但防雷保護(hù)不能僅靠某一個(gè)設(shè)備來完成，而是需要對系統(tǒng)整體進(jìn)行考慮和設(shè)計(jì)，限制雷電引起的各種過電壓對設(shè)備的影響，使其達(dá)到一定的防雷保護(hù)能力。
2、公路監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行防雷設(shè)計(jì)所要保護(hù)的對象為監(jiān)控中心及道路外場監(jiān)控設(shè)備，不同設(shè)備所采用的防雷保護(hù)措施根據(jù)設(shè)備的重要性、所處雷擊環(huán)境有很大的不同。
3、監(jiān)控設(shè)施供電多為一級負(fù)荷，需要一周7天、一天24小時(shí)的連續(xù)工作，每個(gè)設(shè)備對系統(tǒng)的重要性都不能輕視。但監(jiān)控中心大樓設(shè)備和道路沿線設(shè)備所處雷擊環(huán)境差異很大，所以兩部分設(shè)備的防雷保護(hù)措施應(yīng)分別考慮。
4、監(jiān)控中心大樓具有良好的防雷保護(hù)能力。首先，大樓頂部均設(shè)有避雷針、避雷帶等直接接閃器，可以防止直接雷對大樓本身及內(nèi)部設(shè)備的破壞。其次，監(jiān)控大樓均有良好的接地系統(tǒng)和等電位連接的設(shè)置，使侵入或感應(yīng)的雷電流能夠最大限度的被泄放或分流，每個(gè)終端信息設(shè)備所直接面對的脈沖電流殘壓較小。所以在監(jiān)控中心大樓內(nèi)監(jiān)控設(shè)備只需考慮對這種感應(yīng)或侵入雷電流的防護(hù)即可。由此可見，設(shè)備外部防雷是系統(tǒng)防雷保護(hù)的基礎(chǔ)，它可以使信息電子設(shè)備處于一個(gè)良好的防雷保護(hù)區(qū)域內(nèi)。
5、布設(shè)于外場的監(jiān)控設(shè)備，沒有任何建筑物的保護(hù)，直接在雷擊的威脅之下，其防雷保護(hù)措施就需要特別對待。
6、外場設(shè)備按照不同雷擊條件還可以進(jìn)一步分成兩種：一種是容易受到直接雷影響的設(shè)備，如遙控?cái)z像機(jī)等；另一種是很少受到直接雷影響的設(shè)備，如車輛檢測器等，其雷電災(zāi)害多為感應(yīng)雷和電磁脈沖的侵入。
7、因受到直接雷害的威脅，需要設(shè)置避雷針等直接接閃設(shè)備，雷電流通過引下線泄入大地中，并且外場設(shè)備由于有防護(hù)罩或機(jī)箱的屏蔽，基本處于LPZ1防雷區(qū)內(nèi)，此區(qū)域內(nèi)設(shè)備雖然被雷電直接擊中的幾率較小，但仍然無法避免反擊雷、感應(yīng)雷對其的破壞作用，需要使用等級較高、可以泄放直接雷的電涌保護(hù)器及良好的接地系統(tǒng)。
8、通過第一級的泄放，雷電流能量被大部分消弱，但存在與線路中的殘壓對設(shè)備仍有破壞作用，需要設(shè)置另一級電涌保護(hù)器件來徹底泄放殘余的雷電流。
9、另一種外場設(shè)備因沒有直接雷的威脅，多為感應(yīng)雷和電磁脈沖的侵入，并且感應(yīng)雷與直接雷相比，對設(shè)備的破壞作用較小，只需設(shè)置一級電涌保護(hù)器就可以達(dá)到設(shè)備防雷保護(hù)的效果。但有一點(diǎn)需要注意，所謂的很少受到直接雷影響的設(shè)備，并不是百分百的不會受到直接雷擊，只是考慮到設(shè)備高度、結(jié)構(gòu)，并結(jié)合工程實(shí)際，得出的經(jīng)驗(yàn)性結(jié)論。所以，在進(jìn)行工程設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)道路所處地區(qū)環(huán)境、雷擊條件及其他實(shí)際情況，區(qū)分對待。有可能同一種設(shè)備，在這條路上可以不考慮直接雷對其的影響，但在其他路或同一條路的不同區(qū)段就必須考慮直接雷對它的影響。
10、監(jiān)控設(shè)備都存在電磁脈沖侵入的威脅，不管是處于監(jiān)控中心或是外場，雷電流通過電力電纜或通信電纜侵入設(shè)備系統(tǒng)中，會對設(shè)備造成損壞。所以，監(jiān)控設(shè)備供配電電纜及通信線路也要采取相應(yīng)的防雷保護(hù)措施。
三、對線路的防雷保護(hù)主要為三個(gè)方面
1、為了防止雷電在線路上感應(yīng)出過電壓電磁脈沖，需要對電力及通信線路采取屏蔽保護(hù)措施，采用帶屏蔽層的電纜，并在線路兩段做屏蔽接地處理。
2、在電纜進(jìn)出建筑物時(shí)，應(yīng)在分界處采取屏蔽層接地等措施。
3、為了防止雷電流通過通信線路侵入設(shè)備，需要在關(guān)鍵設(shè)備通信端口前加信號浪涌保護(hù)器。
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