高速公路的通信、監(jiān)控、收費(fèi)與通風(fēng)照明系統(tǒng)是一個功能強(qiáng)大的電器、電子系統(tǒng)，簡稱高速公路機(jī)電系統(tǒng)。由于高速公路所涉地域廣、距離長、地形復(fù)雜，極易受到雷電的干擾和危害。福建是雷電多發(fā)地區(qū)，每年高速公路機(jī)電系統(tǒng)都會發(fā)生很多起雷擊事故。例如：高速公路廈門收費(fèi)所2002年6月30日遭一次雷擊，導(dǎo)致收費(fèi)系統(tǒng)幾乎癱瘓，損壞設(shè)備類型8種，累計金額達(dá)20余萬元。我們在高速公路機(jī)電系統(tǒng)的建設(shè)與維護(hù)維修過程中，深受雷電帶來的災(zāi)害之苦，深感高速公路防雷的重要性。本文從高速公路機(jī)電系統(tǒng)防雷工程目前存在的一些問題人手，提出了高速公路機(jī)電系統(tǒng)防雷工程的設(shè)計、施工、監(jiān)理、運(yùn)行維護(hù)各階段的規(guī)范化管理要點(diǎn)；針對高速公路機(jī)電防雷技術(shù)特殊性提出了技術(shù)規(guī)范化方面的要點(diǎn)；
一、高速公路招評標(biāo)階段對防雷普遍不夠重視，指標(biāo)不明確
高速公路系統(tǒng)涉及面十分廣泛，是一個很復(fù)雜的系統(tǒng)工程，既有路基、路面、隧道等道路工程，還有控制中心、服務(wù)區(qū)等大量的房建項(xiàng)目，機(jī)電系統(tǒng)包括監(jiān)控系統(tǒng)、收費(fèi)系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、供電和照明系統(tǒng)以及隧道通風(fēng)系統(tǒng)等。其房建、路基路面、機(jī)電系統(tǒng)通常采用分項(xiàng)目招投標(biāo)方式，防雷工程在高速公路各系統(tǒng)中所占的比重往往很小，有時也難以從各系統(tǒng)中分離出來。由于我國高速公路建設(shè)起步較晚，國家尚未制訂出臺高速公路建設(shè)的有關(guān)防雷規(guī)范。在高速公路工程建設(shè)中，雖然大多招投標(biāo)文件對建筑物和通信、監(jiān)控、收費(fèi)等機(jī)電項(xiàng)目都提出了防雷要求，但通常要求都不明確，也無具體技術(shù)指標(biāo)，所以帶來投標(biāo)單位響應(yīng)不全面，防雷設(shè)計普遍存在各自為政，防護(hù)措施普遍不完善，也缺少系統(tǒng)性，有時在一個收費(fèi)站或機(jī)房僅浪涌保護(hù)器就有十多種不同廠家的產(chǎn)品，防雷綜合性和系統(tǒng)性要求都較差。此外，對接地系統(tǒng)、機(jī)房及金屬管線屏蔽、等電位連接等防雷措施也無明確要求，尤其是各類金屬管線敷設(shè)通常有房建項(xiàng)目負(fù)責(zé)，普遍沒有按照全線電氣貫通、至少兩端接地的技術(shù)要求施工，而一旦房建、路面完工，這些基本防雷措施就很難實(shí)現(xiàn)。加上許多設(shè)計施工單位對雷電的防護(hù)認(rèn)識還停留在建筑物的直擊雷和強(qiáng)電設(shè)備的防護(hù)上，對雷擊電磁脈沖對弱電系統(tǒng)的危害認(rèn)識不足，存在著不少誤區(qū)，使高速公路尤其是機(jī)電項(xiàng)目的防雷至今還存在許多薄弱環(huán)節(jié)。
二、高速公路房建和機(jī)電系統(tǒng)防雷缺少統(tǒng)一規(guī)劃綜合設(shè)計
目前在高速公路系統(tǒng)中，房建、路基路面、照明、監(jiān)控、通信、收費(fèi)等強(qiáng)弱電系統(tǒng)由多家設(shè)計、施工單位完成，房建防雷與機(jī)電系統(tǒng)防雷在設(shè)計要求上普遍存在脫節(jié)現(xiàn)象，缺乏統(tǒng)一規(guī)劃設(shè)計，科學(xué)合理的綜合設(shè)計。
高速公路防雷是一個復(fù)雜的綜合防護(hù)工程，它包括建筑(構(gòu))物直擊雷防護(hù)、強(qiáng)電系統(tǒng)和各類弱電系統(tǒng)的雷電綜合防護(hù)即等電位連接措施、屏蔽措施、規(guī)范的綜合布線措施、設(shè)計安裝SPD、完善合理的共用接地系統(tǒng)等六個部分。因此防雷作為一項(xiàng)系統(tǒng)工程，只有結(jié)合高速公路整體規(guī)劃，同時設(shè)計，同時施工，才能達(dá)到防護(hù)效果。
以接地系統(tǒng)為例，不管采用何種防雷措施都需將雷電流能量泄放入地，因此，接地歷來是防雷的重點(diǎn)和難點(diǎn)，為了防止地電位反擊，減少地網(wǎng)中各點(diǎn)電位差，實(shí)現(xiàn)地網(wǎng)的均壓等電位，接地裝置不僅需要盡可能小的接地電陽值，以提高對雷電流的泄放能力，更需要良好的形狀結(jié)構(gòu)，接地裝置的形狀結(jié)構(gòu)尺寸往往比接地電阻值更為重要。如高速公路收費(fèi)站的接地系統(tǒng)應(yīng)將辦公樓、配電房及收費(fèi)島的所有基礎(chǔ)鋼筋作為自然接地系統(tǒng)并構(gòu)成有機(jī)整體，便于雷電流入地并在地網(wǎng)均勻散流，以均衡地電位，避免地電位反擊和減少地網(wǎng)各點(diǎn)電位差。一個性能優(yōu)良的接地系統(tǒng)必須與房建、路基路面建設(shè)同步設(shè)計、同步施工，否則一旦房建、路面施工完后就很難實(shí)施，*可能的事變成*不可能。高速公路收費(fèi)站機(jī)電設(shè)備頻遭雷擊損毀的原因之一就是接地系統(tǒng)不合理造成的，而且還很難整改。
三、防雷工程設(shè)計、施工及監(jiān)理人員缺乏專業(yè)防雷知識和經(jīng)驗(yàn)
由于高速公路建設(shè)工程量大，工期緊，施工難度大。大多機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計施工單位無專業(yè)防雷工程設(shè)計、施工資質(zhì)，設(shè)計、施工和監(jiān)理人員普遍缺少必要的防雷知識和設(shè)計施工經(jīng)驗(yàn)，對防雷區(qū)的劃分和作用、聯(lián)合接地系統(tǒng)、等電位連接、各種屏蔽措施、各類浪涌保護(hù)器的特性和作用、安裝位置及安裝方法等缺乏系統(tǒng)了解。致使防雷項(xiàng)目無論是防雷設(shè)計方案、施工方案和施工要求普遍達(dá)不到相應(yīng)的技術(shù)要求。主要存在以下幾方面問題：
◆接地系統(tǒng)設(shè)置不符合規(guī)范要求
前幾年的高速公路接地系統(tǒng)較多的為防直擊雷接地、信號地、安全接地獨(dú)立的接地方式。由于高速公路機(jī)電系統(tǒng)埋地敷設(shè)的各類金屬管線較多，很難做到地網(wǎng)間的安全距離。事實(shí)上有的地網(wǎng)間的距離僅幾厘米，有的雖然地網(wǎng)分開了，但接地干線在同一地溝或電纜井內(nèi)緊靠在一起，極易引起地電位反擊。
◆室外敷設(shè)金屬線纜未采取屏蔽措施
有些室外敷設(shè)的(有時長達(dá)數(shù)百米)供電電源線路、信號線及控制線等未穿金屬管埋地敷設(shè)，或在建筑物入口處和金屬管兩端未接地。
◆電涌保護(hù)器的設(shè)置不科學(xué)或不夠全面
高速公路機(jī)電系統(tǒng)供電線路和通信控制信號線種類繁多，其浪涌保護(hù)器應(yīng)根據(jù)信號特性及所處物理位置選取相應(yīng)浪涌保護(hù)器，但在高速公路機(jī)電系統(tǒng)中浪涌保護(hù)器選用不合理或不匹配，缺乏整體概念，有時一個收費(fèi)站、監(jiān)控機(jī)房安裝有十多種型號的不同種類浪涌保護(hù)器(SPD)。甚至有些安裝了信號浪涌保護(hù)器影響了系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
◆電涌保護(hù)器裝配問題
電涌保護(hù)器的安裝普遍存在兩端連接導(dǎo)線過長、過細(xì)且纏繞的情況。當(dāng)遭受雷擊時，導(dǎo)線本身存在的電感是不能忽略的，此電感阻止大電流量、高頻的雷電流利入地，同時會引起過電壓，而導(dǎo)線的電感與本身的材質(zhì)、線徑、長度、彎曲度等有關(guān)，相同材質(zhì)、彎曲度情況下，長度徑越粗其電感量越小。所以電涌保護(hù)器連接導(dǎo)線應(yīng)平直，且不宜超過50cm。
◆設(shè)備接地、等電位問題較多，尤其是收費(fèi)站的問題
車道稱重機(jī)控制柜、費(fèi)額顯示器、車道攝像桿及護(hù)欄等大多未作接地等電位處理。在收費(fèi)島內(nèi)敷設(shè)的電源線、信號線及控制線等未穿金屬管或未作接地、等電位處理。
◆高速公路防雷裝置缺乏定期檢測檢查和災(zāi)情調(diào)查分析制度
為了保證防雷裝置正常運(yùn)行，防止防雷裝置失效造成人身傷害和設(shè)備損毀事故發(fā)生，有關(guān)規(guī)范和條例明確規(guī)定防雷裝置應(yīng)進(jìn)行定期安全檢測檢查和系統(tǒng)維護(hù)，對一般項(xiàng)目每年檢測檢查一次，對重點(diǎn)系統(tǒng)或部位應(yīng)在每次發(fā)生雷擊后進(jìn)行檢查，及時整改。目前，一些高速公路還沒有建立定期檢測檢查制度，對檢查中發(fā)現(xiàn)的防雷隱患也不能及時整改，致使雷災(zāi)事故重復(fù)發(fā)生。
結(jié)束語
總之，高速公路防雷工程是一項(xiàng)非常復(fù)雜的系統(tǒng)工程，除上述幾方面應(yīng)引起注意外，實(shí)際工程設(shè)計和施工過程中，在防雷結(jié)構(gòu)方案的優(yōu)化，技術(shù)參數(shù)的確定，防雷產(chǎn)品選型，施工材料的選取，施工工藝考究，防雷器安裝技巧等方面都值得我們深入的研究和探討，同時還應(yīng)當(dāng)因地制宜，結(jié)合實(shí)際情況，細(xì)致的周密的設(shè)計相應(yīng)的防雷方案，力爭取得防雷工程投資少、防護(hù)全面、配置合理、性能優(yōu)良、維護(hù)方便，整個高速公路機(jī)電系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠。
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