高速公路機(jī)電系統(tǒng)過電壓保護(hù)及防雷接地研究

1、高速公路機(jī)電系統(tǒng)過電壓保護(hù)及防雷接地研究摘要：本文首先分析了高速公路機(jī)電系統(tǒng)過電壓保護(hù)，然后對防雷接地技術(shù)的要求進(jìn)行了介紹，在此基礎(chǔ)上詳細(xì)研究了高速公路機(jī)電系統(tǒng)的防雷接地，以為實踐工作提供借鑒。關(guān)鍵詞：高速公路；機(jī)電系統(tǒng)；過電壓保護(hù)；防雷接地高速公路機(jī)電系統(tǒng)的功能較為強大，并且還是種類繁多的一種電子系統(tǒng)。一般情況下，高速公路都處于郊區(qū)外，存在著弱電及強電設(shè)備，很容易受到雷擊，使全部系統(tǒng)遭到破壞，或者一些設(shè)備損壞，因此，非常不便于高速公路運營管理，甚至還能導(dǎo)致很多直接及間接經(jīng)濟(jì)損失，所以要高度重視高速公路機(jī)電系統(tǒng)的防雷問題。 一、高速公路機(jī)電系統(tǒng)過電壓保護(hù)分析 對于高速公路機(jī)電系統(tǒng)過電壓保護(hù)，其

2、重點有監(jiān)控、通信、供配電及收費系統(tǒng)的過電壓保護(hù)以及防雷接地主要內(nèi)容，供配電系統(tǒng)過電壓保護(hù)與防雷接地，可以參照行業(yè)或者國家標(biāo)準(zhǔn)。機(jī)電系統(tǒng)過電壓保護(hù)與防雷接地，對直擊雷及感應(yīng)雷保護(hù)、接地設(shè)計等進(jìn)行重點考慮。實踐表明，雷電過電壓損壞設(shè)備、破壞數(shù)據(jù)這一原因通常導(dǎo)致高速公路機(jī)電系統(tǒng)發(fā)生癱瘓。因為高速公路機(jī)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)較為繁雜、比較多的控制回路，極易由于雷擊電磁感應(yīng)，破壞其系統(tǒng)，雷電入侵耦合途徑主要包括兩種：其一為輻射耦合方式；其二為傳導(dǎo)耦合方式。 1輻射耦合方式 對于輻射耦合，它指雷電電磁脈沖經(jīng)過四周的媒介質(zhì)，通過電磁波形式，往外進(jìn)行傳播，根據(jù)電磁場規(guī)律，雷電電磁波能量往四周范圍進(jìn)行發(fā)射，機(jī)殼、天線及電

3、纜是輻射耦合的主要途徑。 2.傳導(dǎo)耦合方式 對于傳導(dǎo)耦合，其為電子設(shè)備和雷電流間的一個重要耦合途徑，一定要于電子設(shè)備和雷電流間具有完全的連接電路，雷電流順著此連接電路侵入到電子設(shè)備中。信號線、互連導(dǎo)線與電源線等構(gòu)成傳導(dǎo)耦合連接線路，根據(jù)耦合方式，能把傳導(dǎo)耦合劃成電感性、阻抗性以及電容性耦合【1】。 在兩電路的電流經(jīng)過同個公共阻抗的情況下，其中一電路的電流于此公共阻抗上產(chǎn)生的電壓會對另個電路造成影響，是所謂的共阻抗耦合。要盡可能地減少線路阻抗及電源內(nèi)阻，盡可能加粗并縮短地線，減少公共地線阻抗。沒有辦法減少線路阻抗與電源內(nèi)阻的時候，根本性的一個手段為：于各個控制回路內(nèi)，進(jìn)行浪涌保護(hù)器的加裝。電容性

4、耦合帶來的感應(yīng)過電壓和雷電流的耦合電容、雷電過電壓及接地電阻成正比，降低耦合電容能作為阻止電容性耦合的方法。在工程內(nèi)，重點運用隔離、屏蔽對策。電感性耦合帶來的感應(yīng)過電壓與雷電流的互感、雷電過電流以及接地電阻成正比，減少互感是阻止電感性耦合的有效方法。 二、防雷接地技術(shù)的要求 防雷接地主要確保雷電浪涌電流，同時把其導(dǎo)入大地，以免被保護(hù)物受到感應(yīng)雷、直擊雷等浪涌過電流及過電壓造成的危害，就高速公路中的全部建筑物、電器設(shè)備、線路這些不帶電金屬部分，還有所有氣管道及水管道等均與防雷接地裝置，實施了金屬性連接。線、避雷針、帶、網(wǎng)、接地匯集線、接地引下線、接地引入線以及接地體是常見的防雷接地裝置。 接地為

5、防雷技術(shù)的主要環(huán)節(jié)，感應(yīng)雷或直擊雷，在最后，均可將雷電導(dǎo)入大地。對于優(yōu)良的接地系統(tǒng)，其為設(shè)備及人身安全、系統(tǒng)穩(wěn)定工作的主要保證。按照要求與作用，接地能劃成重復(fù)接地、防雷接地、工作接地、保護(hù)接地以及直流工作接地。解決了共地時的信號“互擾”問題，聯(lián)合接地存在了先決條件。把配電房、收費車道及監(jiān)控機(jī)房地方的地網(wǎng)連接起來，成為整體，在相互間，把4x40mm的扁鋼帶作為紐帶，實施多于兩處的連接，確保地網(wǎng)均壓等電位【2】。能清除建筑物中全部設(shè)備間具有的危險電位差，使建筑物中磁場強度減小。配電房、收費車道及監(jiān)控機(jī)房接地系統(tǒng)盡量地運用建筑物地基的鋼筋，與自然金屬接地物進(jìn)行連接，把其當(dāng)作地網(wǎng)，盡可能地使用自然接地

6、物當(dāng)作基礎(chǔ)。用人工接地體實施補充，針對外形，能運用閉合方式。當(dāng)利用等電位連接以后，使建筑物與內(nèi)部設(shè)備的避雷能力得以提升，由于運用等電位連接，因此，就建筑物接地電阻的要求能降低，設(shè)計的投資成本極大地減少，極大降低了施工難度。 三、高速公路機(jī)電系統(tǒng)防雷接地分析 1.交流電源防雷接地 變壓器為機(jī)電設(shè)備進(jìn)行交流電源提供的一個單元，變壓器經(jīng)常安置于室外，和上級電網(wǎng)進(jìn)行直接連接。在線路有雷擊的時候，經(jīng)過輸電線路，雷擊感應(yīng)電流往變壓器進(jìn)行沖擊，為確保系統(tǒng)機(jī)電設(shè)備與變壓器的安全，常常對變壓器中性點直接接地運行方式進(jìn)行采取。工作正常的時候，能給機(jī)電設(shè)備帶來220V相電壓電源，線路雷擊問題出現(xiàn)的時候，能合理地實施

7、跳閘保護(hù)，確保高速公路機(jī)電系統(tǒng)設(shè)備安全。針對未配設(shè)隔離變壓器，直接利用就近供電電源的那些機(jī)電系統(tǒng)，能夠于設(shè)備供電電源與弱電設(shè)備電源系統(tǒng)之間，進(jìn)行電涌保護(hù)器SPD的增加，把雷擊電磁脈沖造成的瞬時過電壓，依靠分流方式，減低至弱電設(shè)備要求的范圍中。 2.直流工作接地 弱電系統(tǒng)的工作電壓因為常常利用直流電源，其中的弱電設(shè)備有著很嚴(yán)的電源要求，在供電電源發(fā)生波動的時候，會嚴(yán)重地干擾弱電設(shè)備，更嚴(yán)重的情況下，弱電設(shè)備能被燒壞。對于弱電系統(tǒng)接地，其能確保全部微電子設(shè)備工作在相同的低壓直流系統(tǒng)內(nèi)，使電路電位得到合理穩(wěn)定，以防系統(tǒng)會受到外來電源造成的干擾。另外，弱電設(shè)備一起共用接地系統(tǒng)，確保信號在傳輸時候，能利

8、用一致的電位參考點，對設(shè)備之間模擬信號與數(shù)字信號的傳輸是有益的，使每個弱電設(shè)備之間數(shù)模轉(zhuǎn)換造成的多種電磁干擾得以避免，使系統(tǒng)數(shù)據(jù)信號的處理速率提高，保證信號準(zhǔn)確地進(jìn)行傳遞。聯(lián)合接地系統(tǒng)的建立能保證現(xiàn)代高速機(jī)電弱電設(shè)備進(jìn)行可靠地工作【3】。對于高速收費站，為保證統(tǒng)一的數(shù)據(jù)信號，數(shù)據(jù)反饋屏以及配電房、收費車道以及監(jiān)控機(jī)房這些服務(wù)設(shè)施的全部機(jī)電設(shè)備的所有接地系統(tǒng)共同構(gòu)成聯(lián)合接地系統(tǒng)，為提高接地的可靠性，機(jī)電設(shè)備能夠利用多于兩處的金屬4-40mm的扁鋼帶進(jìn)行合理接地，以防雷擊電流發(fā)生泄底之后，地電位對機(jī)電設(shè)備造成反擊。統(tǒng)一的接地防雷系統(tǒng)形成，要按照有關(guān)的規(guī)范實施試驗，接地電阻要是不滿足要求，要進(jìn)行人工

9、接地體的架設(shè)，與建筑物鋼筋配合起來，形成聯(lián)合接地網(wǎng)。 3.屏蔽與等電位處理 在建筑物的低層，設(shè)置監(jiān)控中心。運用建筑內(nèi)的金屬門窗框和結(jié)構(gòu)鋼筋一起組成屏蔽籠，需要于機(jī)房底進(jìn)行等電位連接端子板的預(yù)留，和建筑物梁、柱中主鋼筋就近進(jìn)行可靠電氣連接。在機(jī)房中進(jìn)行防靜電地板的配置，同時于防靜電板下面，順著墻四周以及設(shè)備集中區(qū)周圍進(jìn)行銅排的運用，進(jìn)行環(huán)形閉合接地匯流排的設(shè)置，它和預(yù)留的局部等電位接地端子板進(jìn)行合理電氣連接。對于防靜電地板金屬支撐架，需要和接地匯流排、等電位連接網(wǎng)就近實施可靠性電氣連接。針對機(jī)房光纜尾部的金屬屏蔽層，加強芯應(yīng)該和光纖數(shù)字配線架中的等電位連接帶保持一定連通。出入收費亭的每種線纜的金屬屏蔽層需要和線纜溝的等電位接地端子板就近地進(jìn)行可靠電氣連接【4】。還要把收費島上面的收費亭、信號燈、費顯裝置以及車道護(hù)欄這些全部的金屬構(gòu)件和收費島等電位均壓環(huán)進(jìn)行可靠性電氣連接，同時收費亭和收費島等電位其中的均壓環(huán)不低于兩處進(jìn)行可靠電氣連通。 四、總結(jié) 綜上所述，高速公路機(jī)電系統(tǒng)是高速公路進(jìn)行監(jiān)控、指揮與操作的中心裝置，但是其極易經(jīng)受雷擊，實踐證明，科學(xué)有效地就機(jī)電系統(tǒng)設(shè)備實施防雷接地系統(tǒng)的設(shè)計，裝置受到雷擊的破壞必定會減少，且會使機(jī)電系統(tǒng)設(shè)備運行時候的安全性可靠性得到提高，同時有力推動了高速公路的服務(wù)水平。 【參考文獻(xiàn)】 【1】林維勇GB50057-9