解决方案及案例

概述     

       高速公路机电系统的特点是点多、面广、线长，既有强电设备，又有大量的监控、通信、传感等弱电设备，旷野区域往往有突出的设备点，电力线路往往要翻山越岭，传输和控制线路往往经常穿越复杂的地质层面，这些都是易遭雷击或雷电感应的薄弱点，因此加强高速公路机电系统雷电防护十分必要。

高速公路机电系统防雷主要分两部分：

直击雷防护+雷电电磁脉冲防护，具体如下：

1.直击雷防护

1.1  机电系统应处于直击雷防护区（LPZ0B）内，第二类防雷建（构）筑物接闪杆的高度应按45m 滚球半径计算确定，当?用接闪网           时，网格尺寸不应大于10ｍ×10ｍ 或12ｍ×8ｍ。第三类防雷建（构）筑物接闪杆的高度应按60m 滚球半径计算确定，当?用接闪         网时，网格尺寸不应大于20ｍ×20ｍ 或24ｍ×16ｍ。宜利用金属杆、柱内钢筋或垂直金属框架作为自然引下线，利用基础接地作           为接地装置无金属杆、柱内钢筋或垂直金属框架可利用时，应设置专设引下线和接地装置。冲击接地电阻值不宜大于10Ω，冲击           接地电阻和工频接地电阻的换算和长距离接地有效长度的确定见 GB50057-2010的附录Ｃ

1.2  宜利用收费棚的钢结构作为接闪器和引下线，利用其基础钢筋网作为共用接地装置，其接地电阻值应符合 GB50057-2010中4.3.6         的规定，不应大于按人身安全所确定的接地电阻值。

       收费广场内的照明灯金属杆、架设摄像机等的金属杆宜作为接闪杆，金属杆的基础接地的冲击接地电阻值不宜大于１０Ω。在有           人通过或可能停留的位置，应?取下列防跨步电压、防接触电压和旁侧闪络的措施：

ａ） 防跨步电压应符合下列规定之一：

        引下线３ｍ 范围内土壤地表层的电阻率不小于50ｋΩｍ。或敷设5ｃｍ 厚沥青层或15ｃｍ厚砾石层；

        用网状接地装置对地面作均衡电位处理；

        用护栏、警告牌使人进入距引下线3ｍ 范围内地面的可能性减小到最低限度。

ｂ） 防接触电压和旁侧闪络应符合下列规定之一：

        引下线3ｍ 范围内地表层的电阻率不小于50ｋΩｍ，或敷设5ｃｍ 厚沥青层或15ｃｍ 厚砾石层；

        外露引下线，其距地面2.7ｍ 以下的导体用耐1.2／50μｓ冲击电压100KV的绝缘层隔离，或用至少3mm 厚的交联聚乙烯层离；

        用护栏、警告牌使人接触引下线的可能性降至最低限度。

1.3  钢筋混凝土结构的控制机房、通信机房、变电所等建（构）筑物宜设置明装接闪网，利用柱内钢筋为自然引下线，利用基础钢筋          网作为共用接地装置。其接地电阻应符合GB50057-2010中4.3.6的规定，不应大于按人身安全所确定的接地电阻值。

1.4  安装在收费棚顶部的接闪器的防雷接地应与收费广场的基础接地连接形成共用接地系统。

2.雷电电磁脉冲防护

a）等电位连接

b）磁屏蔽

c） 隔离界面

d） 电涌保护器（SPD）

2.1沿线机电系统防雷措施

2.1.1监控系统雷电防护

监控总（分）中心机房配电箱的电源进线端，设置D类SPD。

沿线外场监控设备的配电箱电源进线端，强雷区、多雷区设置B类SPD，中雷区设置 C类SPD，少雷区设置D类SPD。

各种外场监控设备的以太网信号接口或数据信号接口或视频信号接口的进线端，强雷区、多雷区设置Ｅ类SPD，中雷区、少雷区设置F类SPD。

2.1.2收费系统雷电防护

收费站电源室总进线端、电源室外场监控设备出线端、电源室收费UPS电源出线端，收费广场配电箱进线端、收费广场摄像机电源进线端，强雷区、多雷区设置B类SPD，中雷区设置C类SPD，少雷区设置D类SPD。

在收费车道工控机电源进线端、收费计重电源进线端，设置D类SPD。
收费系统计重设备数据信号进线端,ETC费额显示器数据信号进线端，收费广场摄像机以太网或视频控制信号进线端，强雷区、多雷区设置E类SPD，中雷区、少雷区设置F类SPD。

通信系统雷电防护

通信机房电源进线端，设置D类SPD。

以太网信号接口的设备的进线端，强雷区、多雷区设置E类SPD，中雷区、少雷区设置F类SPD。

2.1.2供配电系统雷电防护

管理总（分）中心配电房、收费站配电房、服务区配电房、停车区配电房或各处箱式变电站低压进线端，强雷区、多雷区设置A类SPD，中雷区设置C类SPD，少雷区设置D类SPD。

电容补偿柜电源进线端，设置D类SPD。

2.2隧道机电系统防雷措施

2.2.1监控系统雷电防护

隧道洞外的外场监控设备配电箱电源进线端、隧道洞内第一个监控配电箱电源进线端，强雷区、多雷区设置Ｂ类SPD，中雷区设置C类SPD，少雷区设置D类SPD。隧道洞内第二个及以后的监控配电箱电源进线端设置D类SPD。
各种外场监控设备的以太网信号接口或数据信号接口或视频信号接口的进线端，强雷区、多雷区设置E类SPD，中雷区、少雷区设置F类SPD。 

2.2.2供配电系统雷电防护

隧道变电所进线柜、双电源配电柜、隧道埋地变压器进线柜的低压进线端，强雷区、多雷区设置B类SPD，中雷区设置C类SPD，少雷区设置D类SPD。
在隧道变电所UPS柜进线出线端、ＥＰＳ柜进线出线端，强雷区、多雷区设置B类SPD，中雷区设置C类SPD，少雷区设置D类SPD。

隧道变电所电容补偿柜进线端，设置D类SPD。

隧道洞内第一个配电箱（柜）和控制柜进线端，强雷区、多雷区设置B类SPD，中雷区设置C类SPD，少雷区设置D类SPD。隧道洞内第二个及以后的配电箱（柜）、控制柜和隧道变电所电容补偿柜进线端，设置D类SPD。