高速公路机电系统——整体防雷方案

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1、高速公路机电系统-…整体防雷方案目录•高速公路系统雷电对机电产品的危害•高速公路机电系统防雷的基本原则•设计方案的论述•高速公路系统雷电对机电产品的危害从我国第一条高速公路投运至今，高速公路机电系统都不同程度地遭受雷电侵害。轻者部分设备被雷电击坏，系统丧失部分功能；重者全系统瘫痪，经济损失惨重；更有其者，因系统频繁遭受雷电侵扰，系统不能正常运行，全部系统功能尽失，给交通安全带来极大隐患。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，外场设备遍布全路段，旷野区域往往有突出的设备点，电力线路往往要翻山越岭，

2、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。同时，在高速公路机电设计和施工中强电和弱电系统的防雷问题一直不被重视，接地的要求也不统一，弱电系统的接地处理更为简单。山于上述原因，高速公路机电系统的防雷薄弱环节相対来说较多,因此易遭雷害，特别是感应雷害和反击雷害。高速公路机电系统雷害情况表系统名称雷害情况供电系统高压、低压线路雷击；配电设备损坏；瓷瓶炸裂；造成隧道停电等中央监控系统线路板雷电击坏；部分接口和PLC被击坏；多个子系统失控环境监测系统部分电源损坏；信号反馈部分失效；闭环自控呈现开路状态闭路电视系统电源控制器被

3、击坏；一些区段无图像；监视器线路板损坏交通监控系统中央监控系统对其丧失部分控制能力；系统经常报警照明系统测光仪器被雷击坏；自动控制失效，只能手动控制火灾报警系统瘫痪通风系统自动控制失效；只能手动控制紧急电话系统部分电话击坏，不能通话无线广播系统部分屮间继器损坏，信号传输受阻有线广播系统部分回路无输出（一）、直击雷的危害当直击雷对地放电时，在8ps左右达到峰值，并在40ps内完全泄放。因此，雷电流具有幅值极高、频率极高、冲击力极强等特点。按我国有关部门规定，标准雷强度为100KA,经理论计算,若直击雷'直接击屮传统避雷'针，雷电流沿引下线泄放过程屮，在

4、每米高度上约有60KV的压降，并随着高度的増加而递増。如此高的电压会产牛如下二次效应：•反击电压儿I•甚至儿百KV的高电圧沿引下线入地的过程中，有可能直接击穿空气，损毁低压设备，甚至危及人们的生命安全。在地网中，由于瞬态高电压的冲击，在接地点产生局部电位升高，在地网间出现电位羌，由此，导致地中反击而损坏电器设备。地网中的电位丼还会产生跨步电压，直接危及人们的牛命。•感应过电压雷击产生的冲击电流沿引下线对地泄放过程屮，在引下线上会产生强烈的电磁场，耦合到供电线路或音频线、数据线上，产生远远超过弱电设备耐受能力的浪涌电压，击毁弱电设备。（二）配电网、计算

5、机网络、通信系统暂态过电压的产生及危害1、配电网中暂态过电压的产生暂态过电压是配电系统中最常见的干扰形式，对用电设备最具危害。配电系统中暂态过电压产生的原因很多，而且大部份带有随机性，有雷电过电压和内部过电压。(1)雷电过电圧雷电是一种口常发生的事件。在世界上，每天约有44000个雷暴中心形成，发生八百万次雷闪放电，平均每秒放电100次左右，由此可见雷电活动是相当频繁的。当雷击输电线路或雷闪放电发生在输电线路附近时，通过直接的或电容耦合的方式，雷闪放电将会在输电线路上形成暂态过电压，并以流动波形式沿线路向各发配电系统和用电设备侵袭，危及设备的安全。为

6、了保证发配电系统和用电设备免受雷电的破坏，电网屮采用架空避雷线，加装避雷器等防雷措施。这些措施可大大削弱暂态过电压波的强度，减少雷击的破坏程度。但是这些措施并不能完全消除电网中山雷击引起的暂态过电压，仍有一部份幅值较低的过电压在电网中存在，这些过电压対一些低压等级的用电设备,特别是对计算机和其它装有大规模集成电路的电子系统以及家用电器等存在较大威协。另外，当雷击中建筑物时，由于一些电源与电子系统或电子系统Z间的联结电缆与建筑物共用接地系统，将有一部份雷'电流流进电缆，通过电缆到达电子设备。(2)内部操作过电压在电力系统的内部，由于断路器的操作，负荷的

7、投入和切除系统故障系统内部状态变化，而使系统参数发生变化，从而引起的电力系统内部电磁能量转化或传输过渡过程，将在系统屮出现过电压，这种过电压称为内部过电压，在用电网络中引起内部过电压的原因大至可分为：①电力重负荷的投入和切除(电梯、大功率空调节器机、冷冻机和陕疗设备以及大功率的其它设备)②感性负荷的投入和切除(电梯或继电器的线圈、带负荷的变压器)③功率因数补偿电容器的投入和切除④断路器或保险装置的操作⑤短路故障2、用电系统中暂态过电压的危害随着现代技术的发展，以大规模、超大规模集成电路为核心组件的测量、保护、监控、通讯和计算机等先进的电子产品广泛地应

8、用于电力、航空、宇航、国防、通讯、广电、金融、石油、石化、医疗以及其它现代生活的各个领域。象电子计算机，微处