上官燕洪

[摘 ? ?要]高速公路是不同地域之間實(shí)現(xiàn)文化交流、經(jīng)濟(jì)貿(mào)易等活動(dòng)的主要連接載體，隨著社會(huì)快速發(fā)展，對(duì)高速公路也提出了較為嚴(yán)苛的新要求，強(qiáng)調(diào)必須進(jìn)一步提升高速公路應(yīng)用價(jià)值。在此背景下，以降低高速公路危害角度為著力點(diǎn)，探究高速公路機(jī)電系統(tǒng)防雷技術(shù)，以期對(duì)高速公路進(jìn)行有效保護(hù)。

[關(guān)鍵詞]高速公路;機(jī)電系統(tǒng);防雷技術(shù)

[中圖分類(lèi)號(hào)]U418.7 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2022）05–00–03

Lightning Protection Technology of Expressway Electromechanical System

ShangGuan Yan-hong

[Abstract]Expressway is the main connecting carrier of cultural exchanges， economic and trade activities between different regions. With the rapid development of society， it also puts forward more stringent new requirements for expressway， emphasizing the need to further improve the application value of expressway. In this context， from the perspective of reducing the harm of expressway， this paper will mainly explore the lightning protection technology of expressway electromechanical system， in order to effectively protect the expressway.

[Keywords]high road; electromechanical system; lightning protection technology

通信、監(jiān)控、收費(fèi)、照明等是高速公路主要機(jī)電系統(tǒng)構(gòu)成內(nèi)容，如若未做好防雷措施，將會(huì)在雷電天氣下導(dǎo)致相關(guān)機(jī)電設(shè)備遭到雷電損壞或干擾，進(jìn)而影響高速公路整體應(yīng)用成效并帶來(lái)較大的經(jīng)濟(jì)損失。基于此，要想有效實(shí)現(xiàn)高速公路機(jī)電系統(tǒng)防雷，應(yīng)以通信、監(jiān)控、收費(fèi)、照明為切入點(diǎn)，減輕雷電帶來(lái)的危害。

1 工程概況

重慶市忠縣至萬(wàn)州高速公路是重慶市“三環(huán)十射三聯(lián)線”高速公路網(wǎng)規(guī)劃中“十射”的一段。項(xiàng)目起點(diǎn)位于忠縣磨子鄉(xiāng)，通過(guò)豐忠高速的羅家灣樞紐互通與豐忠高速、墊利高速相接;終點(diǎn)位于萬(wàn)州區(qū)長(zhǎng)嶺鎮(zhèn)，與萬(wàn)利高速相接;沿線主要經(jīng)過(guò)西沱、鹽井等地。路線沿長(zhǎng)江南岸布設(shè)，距江2.6～7.8 km走廊順江而下，總體走向?yàn)槲髂?東北向，設(shè)計(jì)高程184～624 m。

本項(xiàng)目按照雙向四車(chē)道高速公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，路線總長(zhǎng)78.175667km，設(shè)計(jì)速度80km/h，路基寬度24.5米，最小平曲線半徑700m，最大縱坡4.13%。其中特大橋1座，總長(zhǎng)1 698m、大中橋52座，總長(zhǎng)11 536.215m，長(zhǎng)隧道7座，總長(zhǎng)12 694.97m，中短隧道5座，總長(zhǎng)3 368.395m，互通7座（其中樞紐互通1座），服務(wù)區(qū)2處，停車(chē)區(qū)1處。全線隧道內(nèi)輪廓拱頂凈高7.05 m，凈寬10.66 m，內(nèi)凈空面積64.28 m2。

2 高速公路機(jī)電系統(tǒng)防雷技術(shù)設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)方案依據(jù)

高速公路是城市現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程中的主要規(guī)劃內(nèi)容，為切實(shí)保證高速公路價(jià)值功效，應(yīng)做好高速公路機(jī)電系統(tǒng)防雷技術(shù)設(shè)計(jì)[1]。高速公路防雷設(shè)計(jì)參考標(biāo)準(zhǔn)：IEC61024《建筑物防雷》，IEC61312《雷電電磁脈沖的防護(hù)》，GB50057（1994）《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》（2000年局部修改版本），GB50174（1993）《電子計(jì)算機(jī)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范》，GB/T50311（2000）《建筑與建筑群落綜合布線系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)范》，YD5078（1998）《通信工程電源系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》，QX3（2000）《氣象信息系統(tǒng)雷擊電磁脈沖防護(hù)規(guī)范》。

2.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容

本項(xiàng)目按照雙向四車(chē)道高速公路標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)了與需求相符的監(jiān)控系統(tǒng)規(guī)模，監(jiān)控分中心1處，隧道12處，門(mén)架式可變情報(bào)板3套，外場(chǎng)高清攝像機(jī)38套，Ⅰ類(lèi)交通調(diào)查設(shè)備2套，Ⅱ類(lèi)交通調(diào)查設(shè)備10套，懸臂式可變情報(bào)板18套，氣象檢測(cè)器2套，嵌入式情報(bào)板6套，紅藍(lán)爆閃燈58套，IP廣播系統(tǒng)3套，固定測(cè)速系統(tǒng)6處。具體內(nèi)容：①大樹(shù)隧道。起點(diǎn)樁號(hào)、終點(diǎn)樁號(hào)、隧道長(zhǎng)度（m）、監(jiān)控等級(jí)（2020年）、監(jiān)控等級(jí)（2034年）分別為ZK31+430—ZK32+096—666.00—B—A;K31+425.68—K32+091.14—665.46—B—A。②苦竹壩隧道。起點(diǎn)樁號(hào)、終點(diǎn)樁號(hào)、隧道長(zhǎng)度（m）、監(jiān)控等級(jí)（2020年）、監(jiān)控等級(jí)（2034年）分別為ZK32+360—ZK33+310.1—950.10—B—A;K32+380—K33+310—930.00—B—A。③王家隧道起點(diǎn)樁號(hào)、終點(diǎn)樁號(hào)、隧道長(zhǎng)度（m）、監(jiān)控等級(jí)（2020年）、監(jiān)控等級(jí)（2034年）分別為ZK34+056.70—ZK35+130—1073.30—B—A;K34+055—K35+100—1045.00—B—A。

④龍泉隧道。ZK34+056.70—ZK35+130—1073.30—A—A;K38+576-K39+580-1274.00—A—A。⑤白巖隧道ZK55+246—ZK57+295.27—2049.27—A—A+;

K55+246.30—K39+850—2043.70—A—A+。⑥龍隧道井，ZK62+025—ZK64+750—2725.00—A—A+;

K62+033.46—K64+738—2704.54—A—A+。⑦大坪道，ZK64+793—ZK65+193—400.00—B—B;K64+

776—K65+225—449.00—B—B。⑧廣成山，ZK65+

475—ZK66+965—1490.00—A—A+;K65+483—K66+946—1463.00—A—A+。⑨油沙隧道ZK67+

290—ZK68+233—943.00—B—A;K67+276.77—K68+204—927.23—B—A。⑩小嶺，ZK70+725—ZK73+090—2178.943—A—A+;K70+700—K73+115—2212.594—A—A+。東橋隧道，ZK73+

310—ZK75+261—1951.00—A—A+;K73+345—K75+240—1895.00—A—A+。羊河溝隧道，ZK75+

465—ZK75+865—400.00—B—B;K75+469

—K75+875—406.00—B—B。

3 高速公路機(jī)電系統(tǒng)防雷技術(shù)措施

3.1 高速公路機(jī)電系統(tǒng)應(yīng)用防雷技術(shù)的作用

（1）有助于降低故障發(fā)生率。在雷雨天氣高速公路機(jī)電系統(tǒng)遭受雷擊的概率較大，因此會(huì)提高高速公路機(jī)電系統(tǒng)設(shè)備故障率，影響高速公路整體功能效值。與此同時(shí)，在設(shè)備受到雷電破壞后還需要花費(fèi)大量的時(shí)間與成本進(jìn)行故障檢修，這無(wú)疑會(huì)給高速公路正常運(yùn)行以及經(jīng)濟(jì)效益帶來(lái)嚴(yán)重影響。而防雷保護(hù)技術(shù)的切實(shí)應(yīng)用，能夠?qū)Ω咚俟窓C(jī)電系統(tǒng)進(jìn)行全面保護(hù)，讓相關(guān)設(shè)備不受到雷電影響，進(jìn)而降低設(shè)備故障發(fā)生率。

（二）有助于促進(jìn)防雷技術(shù)發(fā)展。防雷保護(hù)技術(shù)是保障高速公路機(jī)電系統(tǒng)安全的重要手段，但隨著發(fā)設(shè)備規(guī)模與內(nèi)部設(shè)備技術(shù)快速發(fā)展，原有防雷保護(hù)技術(shù)已經(jīng)無(wú)法滿足新時(shí)期高速公路機(jī)電系統(tǒng)需求，為此防雷保護(hù)技術(shù)在不斷實(shí)踐中可以根據(jù)不同時(shí)期高速公路機(jī)電系統(tǒng)需求進(jìn)行優(yōu)化與完善，有利于促進(jìn)防雷技術(shù)發(fā)展，從而為高速公路機(jī)電系統(tǒng)提供更好地、更高效的保護(hù)。

3.2 針對(duì)電源系統(tǒng)采取的防雷技術(shù)

感應(yīng)雷擊及雷擊電磁脈沖是高速公路機(jī)電系統(tǒng)防雷技術(shù)應(yīng)用中側(cè)重的一大重點(diǎn)，因?yàn)槠鋾?huì)給機(jī)電設(shè)備帶來(lái)永久性損壞，直接導(dǎo)致相關(guān)設(shè)備報(bào)廢?；诖藶橛行Ы档透袘?yīng)雷擊及雷擊電磁脈沖的危害，應(yīng)基于其侵入的主要通道做好引導(dǎo)入地工作，以此實(shí)現(xiàn)高速公路機(jī)電系統(tǒng)保護(hù)。具體內(nèi)容為：位置共設(shè)置4處，分別為總配電盤(pán)（一級(jí)保護(hù)）、樓層分盤(pán)（二級(jí)保護(hù)）、UPS電源前（三級(jí)保護(hù)）、UPS電源后（四級(jí)保護(hù)）;設(shè)計(jì)的電源系統(tǒng)防雷技術(shù)分別為：三相電涌保護(hù)器（SPD1）、三相電涌保護(hù)器（SPD2）、三相電涌保護(hù)器（SPD3）、三相電涌保護(hù)器（SPD4）;技術(shù)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)分別為：雷電通流量≤60 kA（波形8/20 μs）+標(biāo)稱(chēng)導(dǎo)通電壓≤4 UC（UC為最大工作電壓）+響應(yīng)時(shí)間≤100 ns、雷電通流量In≤40 kA（波形8/20 μs）、標(biāo)稱(chēng)導(dǎo)通電壓≤3 UC、響應(yīng)時(shí)間≤50 ns，雷電通流量≤20 kA（波形8/20 μs）、標(biāo)稱(chēng)導(dǎo)通電壓≤2.5 UC、響應(yīng)時(shí)間≤50 ns、雷電通流量≥10 kA（波形8/20 μs）、標(biāo)稱(chēng)導(dǎo)通電壓≤2.2 UC、響應(yīng)時(shí)間≤50 ns。

在此環(huán)節(jié)，應(yīng)根據(jù)不同雷區(qū)選擇適當(dāng)?shù)牡燃?jí)防護(hù)，詳見(jiàn)表1。與此同時(shí)還應(yīng)合理設(shè)置SPD導(dǎo)線，SPD導(dǎo)線必須短且直;長(zhǎng)度應(yīng)控制在0.5 m，大于0.5 m時(shí)應(yīng)加粗線徑;線距：SPD1與SPD2線距應(yīng)<10 m，SPD2與SPD3線距應(yīng)<5 m，SPD3與SPD4線距應(yīng)<5 m。

3.3 收費(fèi)亭、廣場(chǎng)攝像頭、公路沿線云臺(tái)攝像頭、電子顯示屏線路防電技術(shù)

收費(fèi)亭的供電線路上應(yīng)各安裝單相電涌保護(hù)器SPD，因?yàn)槭召M(fèi)亭內(nèi)設(shè)置了收費(fèi)計(jì)算機(jī)、票據(jù)打印機(jī)、自動(dòng)欄桿、語(yǔ)音系統(tǒng)等設(shè)備，所有設(shè)置均依靠電源線路提供電源，從而保持其相應(yīng)功能，因此為保證收費(fèi)亭有序運(yùn)轉(zhuǎn)，應(yīng)針對(duì)收費(fèi)亭的電源線路進(jìn)行有效防雷保護(hù)[4]。廣場(chǎng)攝像頭與公路沿線云臺(tái)攝像頭則是高速公路上對(duì)外來(lái)行駛車(chē)輛以及相關(guān)人員進(jìn)行有效監(jiān)控的關(guān)鍵設(shè)備，是保證高速公路安全的有力手段，因此為避免其受雷電侵入影響其實(shí)際價(jià)值功能，應(yīng)做好其低壓電流供電線路安全。電子顯示屏則是進(jìn)行相關(guān)信息呈現(xiàn)的主要載體，是高速公路的主要構(gòu)成物之一，對(duì)其線路進(jìn)行保護(hù)能夠保障高速公路的整體功能[5]。上述設(shè)備所采用的線路防電技術(shù)具體為：收費(fèi)亭采用單相電涌保護(hù)器，技術(shù)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)為雷電通流量≤20 kA（波形8/20 μs），標(biāo)稱(chēng)導(dǎo)通電壓≤2.5 UC，響應(yīng)時(shí)間≤50 ns。廣場(chǎng)攝像頭采用低壓電涌保護(hù)器，技術(shù)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)為雷電通流量≤5 kA（波形8/20 μs）+標(biāo)稱(chēng)導(dǎo)通電壓≤1.5 UC，響應(yīng)時(shí)間≤50 ns。電子顯示屏采用三相電涌保護(hù)器，技術(shù)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)為雷電通流量≤40 kA（波形10/350），標(biāo)稱(chēng)導(dǎo)通電壓≤3 UC，響應(yīng)時(shí)間≤50 ns。

4 結(jié)束語(yǔ)

高速公路有序運(yùn)轉(zhuǎn)需要投入大量的資源與成本，因此確保高速公路質(zhì)量以及使用成效尤為關(guān)鍵?；诖?，為確保高速公路應(yīng)用價(jià)值，應(yīng)做好雷電問(wèn)題把控，應(yīng)用防雷技術(shù)保障高速公路整體功能成效。

參考文獻(xiàn)

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