一、概述：雷電災(zāi)害是“聯(lián)合國(guó)減災(zāi)十年”公布的zui嚴(yán)重的十種自然災(zāi)害之一。統(tǒng)計(jì)資料表明，雷電造成的損失已經(jīng)上升到自然災(zāi)害的第三位。美國(guó)排名*0名的企業(yè)，平均每個(gè)企業(yè)每年因雷擊損失20萬(wàn)美元 ，我國(guó)，每年因雷擊造成的人員傷亡近萬(wàn)人，雷擊造成的財(cái)產(chǎn)損失估計(jì)在50~100億元左右。

　　廣東省目前廣東平均年雷暴日近90天，頻繁程度在全國(guó)列第二位，但由于現(xiàn)代化程度較高，雷擊損失列全國(guó)*位。

　　大量的微電子通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備安置在各種建筑物內(nèi)，因感應(yīng)雷造成室內(nèi)信息系統(tǒng)微電子設(shè)備損壞的可能性大大增加，每年所發(fā)生的各種雷擊事件一再證明：常規(guī)建筑物所設(shè)計(jì)安裝的防直擊雷裝置并不能有效的防止因雷電感應(yīng)、電磁脈沖、靜電和雷電波侵入對(duì)通信系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)所造成的危害。

　　二、高速公路綜合防雷設(shè)計(jì)方案的依據(jù)

　　高速公路綜合防雷在設(shè)計(jì)時(shí)主要采用以下標(biāo)準(zhǔn)，供設(shè)計(jì)時(shí)參照。

　　1、 GB50057-94《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》

　　2、 GB50343-2004《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》

　　3、 IEC61024《建筑物防雷》

　　4、 I EC61312《雷電電磁脈沖的防護(hù)》

　　5、 GB50174-93《電子計(jì)算機(jī)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范》

　　三、高速公路建筑物直擊雷防護(hù)措施

　　1、監(jiān)控中心大樓一般設(shè)置在高速公路的出入端或控制管理區(qū)域的中心位置。由于周圍地形比較空曠，樓層一般都在六層以上，高度超過(guò)20m且樓頂還安裝有各類通信天線、有的還架設(shè)有鐵塔，這些都是直擊雷的重要目標(biāo)。由于樓內(nèi)有大量實(shí)時(shí)運(yùn)行的電子、微電子設(shè)備，又是整個(gè)機(jī)場(chǎng)的指揮高度中心，根據(jù)GB50057-94《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》（2000版）的規(guī)定，可定為二類防雷建筑。按滾球法（滾球法半徑45m）設(shè)計(jì)避雷針。設(shè)計(jì)方法請(qǐng)參照《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》附錄四的要求，決定避雷針的數(shù)目、布局、高度，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮避雷針抗當(dāng)?shù)?0年zui大風(fēng)的抗風(fēng)強(qiáng)度，并留有一定余量。

　　2、為了減少避雷針的維護(hù)，防止酸雨對(duì)避雷針的腐蝕，應(yīng)在監(jiān)控中心大樓樓頂安裝不銹鋼避雷針，其高度和數(shù)量根據(jù)滾球法計(jì)算其保護(hù)范圍能覆蓋整幢中心大樓的天面和各類天線，使其能有效防止直接雷擊以保護(hù)大樓的樓頂和各類通信天線的安全。

　　3、在公路沿線安裝監(jiān)控?cái)z像頭的云臺(tái)桿頂、收費(fèi)站廣場(chǎng)云臺(tái)桿頂以及LED指示牌頂各安裝一套不銹鋼避雷針，以保護(hù)云臺(tái)攝像頭等設(shè)備免遭直擊雷危害。

　　4、在高速公路收費(fèi)站鋼架屋頂上和大型室外電子顯示屏頂端左右對(duì)稱各安裝一套鐵塔銅針尖避雷針，以保護(hù)收費(fèi)站鋼架屋頂和電子顯示屏框架結(jié)構(gòu)免遭直擊雷危害。

　　5、避雷針的引下線利用鋼結(jié)構(gòu)柱做泄流線，條件不允許時(shí)，也可以單獨(dú)用35mm2以上的銅絞線穿鍍鋅鋼管屏蔽，并做絕緣處理，從避雷針尖直接以zui短路徑入地，以減少泄流時(shí)的雷擊電磁脈沖輻射而損壞微電子設(shè)備和室外大型電子顯示屏編碼控制系統(tǒng)。

　　四、雷擊電磁脈沖（LEMP）的防護(hù)措施

　　雷擊電磁脈沖（LEMP）所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)通過(guò)侵入通道疊加在線路信號(hào)上產(chǎn)生瞬間高電壓，擊毀各類用電設(shè)備和微電子芯片，因此在實(shí)施防雷工程時(shí)必須將感應(yīng)雷擊作為重點(diǎn)，進(jìn)行有效的防御。在設(shè)計(jì)綜合防雷時(shí)，應(yīng)從以上通道進(jìn)行重點(diǎn)防護(hù)，同時(shí)做好等電位連接和共用接地系統(tǒng)。

　　1、電源系統(tǒng)的防雷措施

　　在監(jiān)控中心大樓的總配電盤上安裝*級(jí)SPD1：AT　PORT／4P－B100三相電源B級(jí)防雷箱，初步衰減從電源線引入的強(qiáng)雷電流和高電壓。其技術(shù)參數(shù)：zui高防雷擊電流Iimp=100 KA（8/20）、響應(yīng)時(shí)間tA≤100 ns ，有劣化顯示功能，作為一級(jí)保護(hù)。

　　在樓層分盤上安裝第二級(jí)SPD2：AT　T385／4P－C40三相電源防雷箱，進(jìn)一步衰減從*級(jí)分流下來(lái)的強(qiáng)雷電流和高電壓，把雷電流脈沖降低到設(shè)備能承受的水平。其技術(shù)參數(shù)：zui高防雷擊電流Iimp=40KA（8/20）、響應(yīng)時(shí)間tA≤25 ns ，有劣化顯示功能，作為二級(jí)保護(hù)。

　　在UPS電源前安裝第三級(jí)SPD3：AT　T275／2P－C20單相電源防雷箱，進(jìn)一步衰減從*級(jí)分流下來(lái)的強(qiáng)雷電流和高電壓，把雷電流脈沖降低到設(shè)備能承受的水平。其技術(shù)參數(shù)：zui高防雷擊電流Iimp=20KA（8/20）、響應(yīng)時(shí)間tA≤25 ns　，有劣化顯示功能，作為三級(jí)保護(hù)。

　　在UPS電源后或設(shè)備前安裝第四級(jí)SPD4：AT　A6420NS電源防雷插座，再次衰減從*二三級(jí)防雷器過(guò)濾的殘壓，實(shí)現(xiàn)精細(xì)保護(hù)級(jí)別。其技術(shù)參數(shù)：zui高防雷擊電流Iimp=19KA（8/20）、響應(yīng)時(shí)間tA≤25 ns ，有劣化顯示功能，作為四級(jí)精細(xì)保護(hù)。

　　在強(qiáng)雷區(qū)應(yīng)設(shè)SPD1－SPD4。四級(jí)防護(hù)；在多雷區(qū)和高雷區(qū)可選擇SPD1、SPD2和SPD3三級(jí)作為電源系統(tǒng)防護(hù)選擇標(biāo)準(zhǔn)；在少雷區(qū)可選擇SPD1和SPD3二級(jí)作為電源系統(tǒng)防護(hù)選擇標(biāo)準(zhǔn)。

　　SPD連接導(dǎo)線應(yīng)短而直，SPD連接導(dǎo)線不宜大于0.5m，當(dāng)長(zhǎng)度大于0.5m時(shí)應(yīng)適當(dāng)加粗線徑。當(dāng)SPD1～SPD2的線距小于10m、SPD2～SPD3的線距小于5m、SPD3 ～SPD4的線距小于5m時(shí)，應(yīng)在兩SPD間加裝退耦裝置。為防止SPD老化造成短路，要求SPD安裝線路上應(yīng)有過(guò)流保護(hù)裝置，應(yīng)選用有劣化顯示功能的SPD

　　在收費(fèi)亭內(nèi)的供電線路上各安裝德國(guó)AT　T275／2P－C20單相電源防雷箱，其技術(shù)參數(shù)：zui高防雷擊電流Iimp=20KA（8/20）、響應(yīng)時(shí)間tA≤25 ns　，有劣化顯示功能，保護(hù)各亭收費(fèi)計(jì)算機(jī)、票據(jù)打印機(jī)、收費(fèi)指示板、指示燈、自動(dòng)攔桿、車道控制器、語(yǔ)音提示系統(tǒng)、對(duì)講機(jī)等電源線路安全。

　　廣場(chǎng)攝像頭頭部低壓24V直流供電線路兩端各安裝 AT　24V單相電源防雷器，其技術(shù)參數(shù)：zui高防雷擊電流Iimp=10KA（8/20）、響應(yīng)時(shí)間tA≤25 ns　，有劣化顯示功能，以保護(hù)低壓直流供電線路安全。

　　在公路沿線的云臺(tái)攝像頭供電線路配電盤輸出端各安裝SPD1：AT　 T385／2P－C40單相電源防雷箱，其技術(shù)參數(shù)：zui高防雷擊電流Iimp=40KA（8/20）、響應(yīng)時(shí)間tA≤25 ns　，有劣化顯示功能，作為一級(jí)保護(hù)。在直流整流供電設(shè)備前安裝SPD2：AT　T275／2P－C20單相電源防雷箱，其技術(shù)參數(shù)：zui高防雷擊電流Iimp=20KA（8/20）、響應(yīng)時(shí)間tA≤25 ns　，有劣化顯示功能，作為二級(jí)保護(hù)。在攝像頭直流供電線路上安裝SPD3：AT　24V單相電源防雷器，其技術(shù)參數(shù)：zui高防雷擊電流Iimp=5KA（8/20）、響應(yīng)時(shí)間tA≤25 ns　，有劣化顯示功能，以保護(hù)攝像頭供電線路安全。

　　在進(jìn)、出高速公路兩端和中間的大型電子顯示屏電源線路配電盤上各安裝SPD1：AT　T275／2P－C40單相電源防雷箱，其技術(shù)參數(shù)：zui高防雷擊電流Iimp=40KA（8/20）、響應(yīng)時(shí)間tA≤25 ns　，有劣化顯示功能，作為一級(jí)保護(hù)；在穩(wěn)壓整流器設(shè)備前安裝SPD2：AT　T275／2P－C20單相電源防雷箱，其技術(shù)參數(shù)：zui高防雷擊電流Iimp=20KA（8/20）、響應(yīng)時(shí)間tA≤25 ns　，有劣化顯示功能，作為二級(jí)保護(hù)；在未級(jí)設(shè)備供電處安裝安裝第三級(jí)SPD3：AT　A6420NS單相電源防雷插座，再次衰減從*二級(jí)防雷器過(guò)濾的殘壓，實(shí)現(xiàn)精細(xì)保護(hù)級(jí)別。其技術(shù)參數(shù)：zui高防雷擊電流Iimp=19KA（8/20）、響應(yīng)時(shí)間tA≤25 ns ，有劣化顯示功能，作為三級(jí)精細(xì)保護(hù)。　

　　2、視頻信號(hào)傳輸線路的防護(hù)措施

　　（1）在廣場(chǎng)攝像頭到控制中心和收費(fèi)亭車道的監(jiān)控?cái)z像頭到控制中心的視頻傳輸電纜兩端應(yīng)安裝視頻信號(hào)避雷器：AT　BNC－VIDEO各一只，其技術(shù)參數(shù)：zui高防雷擊電流Iimp=5KA（8/20）、響應(yīng)時(shí)間tA≤1 ns ，以保護(hù)攝像頭。

　　（2）在公路沿線云臺(tái)的攝像頭上各安裝視頻信號(hào)避雷器：AT　BNC－VIDEO各一只，其技術(shù)參數(shù)：zui高防雷擊電流Iimp=5KA（8/20）、響應(yīng)時(shí)間tA≤1 ns ，以保護(hù)攝像頭。

　?。?）在收費(fèi)電腦視頻卡視頻輸入、輸出BNC端口安裝視頻信號(hào)避雷器：AT　BNC－VIDEO各一只，其技術(shù)參數(shù)：zui高防雷擊電流Iimp=5KA（8/20）、響應(yīng)時(shí)間tA≤1 ns　，各1個(gè)，保護(hù)收費(fèi)電腦。

　　3、收費(fèi)系統(tǒng)信號(hào)線的防護(hù)措施

　　（1）在監(jiān)控中心機(jī)房計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器至網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)（HUB）間安裝網(wǎng)絡(luò)信號(hào)避雷器：AT　RJ45－100或安裝標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架式24口AT RJ45-100-24E網(wǎng)絡(luò)24口交換機(jī)信號(hào)防雷器，其技術(shù)參數(shù)：zui高防雷擊電流Iimp=2.5KA（8/20）、響應(yīng)時(shí)間tA≤1 ns　，以保護(hù)服務(wù)器。

　?。?）在監(jiān)控中心機(jī)房網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)至收費(fèi)亭的微機(jī)間的數(shù)據(jù)線兩端各安裝一只計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)避雷器：AT　RJ45－100，其技術(shù)參數(shù)：zui高防雷擊電流Iimp=2.5KA（8/20）、響應(yīng)時(shí)間tA≤1 ns　，以保護(hù)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)和收費(fèi)亭微機(jī)網(wǎng)絡(luò)端口。

　?。?）在電子顯示屏的光、電端機(jī)編碼器之后至控制器兩端各安裝一只數(shù)據(jù)線信號(hào)避雷器：AT　KZ，其技術(shù)參數(shù)：zui高防雷擊電流Iimp=5KA（8/20）、響應(yīng)時(shí)間tA≤1 ns　，以保護(hù)光、電端機(jī)、編碼器和控制器。

　?。?）收費(fèi)亭與監(jiān)控中心有線對(duì)講系統(tǒng)兩端各安裝音頻避雷器1個(gè)，AT B140-2-D10，其技術(shù)參數(shù)：zui高防雷擊電流Iimp=10KA（8/20）、響應(yīng)時(shí)間tA≤25 ns　。

　　（5）宜在程控和緊急傳輸線兩端安裝程控電涌保護(hù)器：AT　-RJ45/11，其技術(shù)參數(shù)：zui高防雷擊電流Iimp=5KA（8/20）、響應(yīng)時(shí)間tA≤1 ns　。

　　五、屏蔽措施

　　1、屏蔽是減少電磁干擾的基本措施，宜采取以下措施：外部屏蔽措施、線路敷設(shè)于合適的路徑、線路屏蔽，這些措施宜聯(lián)合使用。屋頂為金屬表面、立面金屬表面、混凝土內(nèi)鋼筋和金屬門窗框架，都必須進(jìn)行等電位連接后接地。

　　2、實(shí)踐中建筑物或房間的大空間屏蔽是由金屬支撐物、金屬框架或鋼筋混凝土的鋼筋這些自然構(gòu)件組成的。這些構(gòu)件構(gòu)成一個(gè)格柵形大空間屏蔽。穿入這類屏蔽的導(dǎo)電金屬物應(yīng)就近與其做等電位連接后接地。

　　3、監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備機(jī)房位置應(yīng)選擇在LPZzui區(qū)和避免設(shè)在建筑物的頂三層內(nèi)；當(dāng)建筑物天面部分的避雷網(wǎng)格尺寸不符合系統(tǒng)抗干擾的要求時(shí)，應(yīng)在天面加裝屏蔽層。使用非屏蔽電纜，入戶前應(yīng)穿金屬管并埋入地中水平距離10m以上。如受條件限制無(wú)法穿金屬管埋地入戶，則應(yīng)加長(zhǎng)入戶屏蔽管或棧橋長(zhǎng)度，金屬管或棧橋的兩端以及在雷電防護(hù)區(qū)交界處要做等電位連接和接地。

　　4、監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備為金屬外殼時(shí)，應(yīng)用zui短的導(dǎo)線將其與等電位連接帶連接。如是非金屬外殼，當(dāng)設(shè)備所在建筑物屏蔽未達(dá)到設(shè)備的電磁兼容性要求時(shí)，應(yīng)加裝金屬網(wǎng)或其它屏蔽體對(duì)設(shè)備屏蔽，金屬網(wǎng)應(yīng)與等電位連接帶進(jìn)行等電位連接。

　　5、計(jì)算機(jī)、通信、監(jiān)控機(jī)房的設(shè)備應(yīng)與建筑物外墻保護(hù)1m左右距離。以防止大樓遭到直擊雷時(shí)沿外墻泄流入地的引下線周圍產(chǎn)生較強(qiáng)的電磁場(chǎng)而損壞微電子設(shè)備。

　　七、等電位連接與共用接地

　　1、等電位連接是現(xiàn)代防雷技術(shù)重要的防護(hù)措施之一。將廣場(chǎng)攝像頭輸出的同軸電纜的外層和其它管線外層在進(jìn)入大樓前進(jìn)行等電位連接后接地。

　　進(jìn)入系統(tǒng)所在建筑物的各類水管、采暖和空調(diào)管道等金屬管道的金屬外層在進(jìn)入建筑物處應(yīng)做等電位連接，燃?xì)夤艿廊霊艉髴?yīng)在法蘭盤連接處插入一塊絕緣兩端用開(kāi)關(guān)型SPD連接后戶內(nèi)金屬管道可參加等電位連接，并與建筑物組合在一起的大尺寸金屬件連接在一起，按GB50054的要求做總等電位連接之后，接向總等電位連接帶，并可靠連通接地。

　　2、宜利用建筑物的基礎(chǔ)鋼筋地網(wǎng)作為共用接地系統(tǒng)。如建筑物沒(méi)有基礎(chǔ)鋼筋地網(wǎng)，宜在建筑物四周埋設(shè)人工垂直接地體和水平環(huán)型接地體。接地體的接地電阻不宜大于4Ω。原則上應(yīng)在各雷電防護(hù)區(qū)界面處做等電位連接，但由于工藝要求或其它原因，被保護(hù)設(shè)備的安裝位置不會(huì)正好設(shè)在界面可能發(fā)生的電涌電壓時(shí)，電涌保護(hù)器安裝在被保護(hù)設(shè)備處，而線路的金屬保護(hù)層或屏蔽層宜首先在界面處做一次等電位連接接地。

　　3、接地系統(tǒng)

　　避雷器首先是一種雷擊放電流的泄放通道，也是一種等電位連接器。所有避雷器的保護(hù)原理是在雷擊瞬間保證設(shè)備、大地、建筑物及其附屬設(shè)備之間構(gòu)成等電位體，從而避免過(guò)電壓的損害，其中zui關(guān)鍵的就是接地系統(tǒng)。

　　3.1 理想的接地裝置（包括從接閃器到地面的引線）是沒(méi)有電阻的，當(dāng)雷擊時(shí)，不論雷電流有多大，接地裝置上任何一點(diǎn)對(duì)大地的電勢(shì)差為零，這樣對(duì)人和設(shè)備時(shí)安全的。但是，這樣的接地裝置實(shí)際上是不存在的。因此接地阻值應(yīng)盡可能地小，依據(jù)《計(jì)算機(jī)機(jī)房接地規(guī)范》以及其它有關(guān)國(guó)家防雷標(biāo)準(zhǔn)地要求，機(jī)房的接地電阻值應(yīng)小于4歐姆，并采取聯(lián)合接地的方式。

　　3.2 為了保證網(wǎng)絡(luò)設(shè)備穩(wěn)定可靠的工作，防止寄生電容耦合干擾，保護(hù)設(shè)備及人身的安全，解決環(huán)境電磁干擾及靜電危害，都必須有良好地接地系統(tǒng)。

　　3.3按照IEC整體防雷技術(shù)的接地要求，保證設(shè)備在雷擊瞬間應(yīng)處在等電位狀態(tài)。由于部分設(shè)備的信號(hào)地、保護(hù)地相對(duì)獨(dú)立，從“節(jié)約、實(shí)效”的原則考慮，將各地網(wǎng)簡(jiǎn)單相連。目前收費(fèi)站下的地網(wǎng)結(jié)構(gòu)基本上已構(gòu)成聯(lián)合接地形式，但尚未做到*的等電位連接。

　　3.4在雷擊瞬間，由于避雷器件的快速導(dǎo)通和大電流的泄放，使設(shè)備內(nèi)部線路器件、機(jī)殼、鐵塔和建筑墻體金屬構(gòu)件以及金屬屏蔽物等都與地網(wǎng)同時(shí)連通。這樣在雷電發(fā)生的瞬間，機(jī)房?jī)?nèi)部和外部各個(gè)物體處在與地網(wǎng)相等的電位上，各部分達(dá)成了等電位，從而避免了設(shè)備因物件之間的電勢(shì)差而被損壞。

　　3.5 根據(jù)各系統(tǒng)目前的接地情況，建議在各接地系統(tǒng)形成聯(lián)合接地的前提下，嚴(yán)格按照規(guī)范保持各接地點(diǎn)的距離，并將管理中心內(nèi)的所有裸露的金屬部件全部短接，穿導(dǎo)線的鐵管也一樣連接，電源系統(tǒng)和信號(hào)系統(tǒng)設(shè)一接地母排，并應(yīng)使各接地線盡量做到短而直。

　　3.6在監(jiān)控中心大樓周圍應(yīng)做一環(huán)型閉合接地電阻小于4Ω的復(fù)式混合地網(wǎng)，澆灌長(zhǎng)效降阻劑，以保證地阻常年穩(wěn)定。此地網(wǎng)主要用于監(jiān)控中心大樓和收費(fèi)亭的安全保護(hù)接地。并與大樓并網(wǎng)作為共用接地系統(tǒng)。接地地網(wǎng)：引下線50平方800多芯接地線+接地體。接地體：是埋于地下與引下線入地相連接，雷擊電流由此發(fā)散到大地。通常用400cm×500 cm×60 cmAT自動(dòng)降阻接地模塊和50 mm×50 mm×5mm×L2500 mm的熱鍍鋅角鋼組成垂直接地體，再用40 mm×4 mm熱鍍鋅扁鋼銅鐵接頭連接引下線，以滿足國(guó)家防雷規(guī)范接地電阻。一根以zui短路徑引入主機(jī)房接地母排上供機(jī)房接地。
　
　　3.7在公路沿線云臺(tái)桿下面各做一個(gè)小于4Ω的聯(lián)合地網(wǎng)，每個(gè)地網(wǎng)做兩個(gè)引出極，極間距宜大于5m，一根引出極作為防直擊雷接地，一根引出極作設(shè)備安全接地用。每根地線穿1.5英寸鍍鋅鋼管屏蔽后，引到云臺(tái)桿頂和設(shè)備間供兩種接地用。


（來(lái)源： 廣州市奧天科技發(fā)展有限公司）