高速公路低压配电系统防雷方案

高速公路低压配电系统防雷方案高速公路低压配电系统防雷方案目录概述设计方案依据的标准第三节高速公路通信、监控、收费系统的基本组成高速公路防雷原则高速公路建筑物直击雷防护低压配电系统的防护措施屏蔽措施等电位连接与共用接地防雷设施的管理与维护概述直击雷声光并发，电闪雷鸣，老少皆知。它以强大的冲击电流、炽热的高温、猛烈的冲击波、强烈的电磁辐射损坏放电通道上的建筑物、输电线、击死击伤人、畜等。而雷击电磁脉冲则悄然发生，不易察觉，后果严重。它是由于雷雨云的静电感应或放电时的电磁感应以及雷电电磁脉冲辐射的作用，使建筑物上的金属部件，如管道、钢筋、电源线、信号传输线、天馈线等感应出与雷雨云电荷相反的电荷，通过电源线、信号线、天馈线以及进入室内的管道、电缆等引入室内造成放电，破坏电子设备。既然直击雷和雷击电磁脉冲（LEMP）的侵害渠道不同，防护措施也就不同。防直击雷主要采用避雷针、避雷带（网）等传统避雷装置，只要设计规范，安装合理，这些避雷设施便能对直击雷进行有效的防御。但是无论多么完善的避雷针（带），对雷击电磁脉冲的防护都无能为力，因为雷击电磁脉冲是由于电子、电气设备的电源线、信号线、天馈线和进入室内的管道等招引而致，加之有的系统屏蔽差以及没有采取等电位连接措施、综合布线不合理、接地不规范等，使雷击电磁脉冲的入侵很容易损坏相应的电子、电气设备。而当富兰克林发明避雷针时及以后250多年间，电子设备并不多，雷击电磁脉冲的危害现象也不明显，人们自然就想不到要对它进行防御，只要能防护直击雷就足够了。然而，当今社会电子设备大量应用，特别是电子计算机技术、微波通信技术日益普及以及其航空航天技术的发展，雷击电磁脉冲的危害明显增加，仅靠避雷针防雷已远远不能满足电子、通信、微电子设备和高速公路通信、监控收费系统的实际需求。二、为了适应这种需要，近年来防雷也由简易避雷针防直击雷发展到综合防雷工程的新阶段。防雷工程是一个系统工程，它包括直击雷的防护、等电位连接措施、屏蔽措施、规范的综合布线、安装防感应雷击的电涌保护器（SPD）、完善合理的接地及共用接地系统六个部分组成。在一个完善的防雷系统工程中（特别是微电子设备的防雷工程）缺一不可。如果某一个环节考虑不周，即使进行了防雷方面的工作也起不到防雷作用，还有可能引雷入室而损坏设备。三、雷击电磁脉冲（LEMP）是由于雷云间放电和雷云对大地间放电产生的雷电电磁脉冲感应到附近的导体中形成过电压，这种过电压可高达几千伏，对微电子设备的危害最大。它的主要侵入通道是通过电源线路、各类信号传输线路、天馈路线和进入系统的管、缆、桥架等导体侵入设备系统，造成电子设备失灵或永久性损坏。因此雷击电磁脉冲的防护是在以上入侵通道上将雷电过电压、电流泄放入地，从而达到保护电子设备的目的。其主要方法是采用隔离、等位、钳位、均压、滤波、屏蔽、过压过流保护、接地等方法将雷电过电压、过电流及雷击电磁脉冲消除在设备外围，从而有效的保护各类设备。目前主要由气体放电管、放电间隙、高频二极管、压敏电阻、瞬态二极管、晶闸管、高低通滤波器等元件根据不同频率、功率、传输速率、阻抗、驻波、插损、带宽、电压、电流等要求，组合成电源线、天馈线、信号线系列电涌保护器（SPD）安装在微电子设备的外连线路中，将地线按联合接地原则接入系统的地线，才不至于造成地电位反击，从而真正起到综合保护的目的。只要设计合理、安装合格、电涌保护器就能对雷电进行有效的防护。因此，我们既要防止直击雷：依靠合格的避雷针（带）系统；也要防止感应雷击及雷击电磁脉冲：采用完善的综合防雷手段和安装电涌保护器（SPD）系统，二者有机结合，相互补充，构成一套完整的防雷体系，这就是现代防雷的新理论：综合防雷技术。只有这样，才能有效地防止雷击事故，减少雷击灾害。四、目前高速公路建设发展迅速，为了使高速公路畅通无阻，保证高速公路通信、监控、收费系统正常运行，达到防雷减灾、将雷电灾害降低到最低限度的目的，防雷工程技术人员应对系统进行全面了解，实地勘测，根据国家、国际标准的要求，进行全面规划、综合治理、制定完善的综合防雷设计方案。第二节设计方案依据的标准一、1998年10月14日是第29届世界标准日，国际标准化组织ISO主席、国际电工委员会IEC主席和国际电信联盟ITU秘书长发表了题为《标准在日常生活中》的祝词。祝词指出：标准是一种“基准”，她给人们提供一个事物判别的准则，质量测量的依据和兼容及互联的保障。标准的目的在于帮助和服务于社会，帮助人们享受和利用环境而不破坏环境；帮助人们塑造生活而不是把生活搞的没有头绪；帮助人们安全的生活而不致遇到危险；帮助人们掌握先进科学的方法而不落后于社会；帮助人们学会用法律来保护自己的合法权益而不被轻易损害。标准来自实践和科学研究，是千百万科技工作者智慧的结晶，随着技术的进步，标准也在不断的修改和更新。鼓励采用标准文件的最新版本。二、高速公路综合防雷在设计时主要采用以下一些标准，供设计时参照。1、IEC61024《建筑物防雷》2、IEC61312《雷电电磁脉冲的防护》3、ITUK25《光缆的防雷》4、ITUK27《电信大楼内的连接结构和接地》5、GB50057—1994《建筑物防雷设计规范》（2000年局部修改版本）6、GB50174—1993《电子计算机机房设计规范》7、GB50200—1994《有线电视系统工程技术规范》8、GB50198—1994《民用闭路监视电视系统工程技术规范》9、GB/T50311—2000《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》10、YD2011—1993《微波站防雷与接地设计规范》11、YD5078—1998《通信工程电源系统防雷技术规范》12、QX3—2000《气象信息系统雷击电磁脉冲防护规范》第三节高速公路通信、监控、收费系统的基本组成一、每一条高速公路在其管理的区间内均设有一监控中心大楼。监控中心一般设在高速公路的出、入口处，也有设在管理区间的中心部位。它是管理区间的指挥、调度、控制中心。中心一般设置有大型地图板和监控电视系统，并配有多画面切换控制设备、视频监视器、低速录象设备及自动转换装置。中心配备有计算机网络系统、负责管理各收费站的收费信息、紧急电话的控制、公路出入口及中间各大型电子显示屏的控制和公路沿线的小型电子提示牌的控制等。中心大楼内还有程控交换机系统、中心控制台、光缆通信的光端机、电端机及上网设备、无线电话系统、UPS供电系统等多种电子设备。二、在每个收费站配备有光缆通信设备；收费用的计算机局域小网；收费站信号灯控制系统；监视、摄像、记录系统；控制操作台；站内电话控制台、无线对讲电话等。1、在进行防雷设计时，应坚持全面规划、综合治理、优化设计、多重保护、技术先进、经济合理、定期检测、随机维护的原则，进行综合设计及维护。4、第二屏蔽区（LPZ2）：为进一步减小所导引的电流或电磁场而引入的后续防护区；计算机计算机避雷针Lpz0A区Lpz0B区Lpz1区Lpz2区代表屏蔽1的建筑物代表屏蔽2的建筑物二次等电位连接带一次等电位连接带图一：建筑物雷电防护区划分示意图电缆、管道计算机机房PRF14P技术参数：工作电压:230／380V；最大持续运行电压：440V；响应时间:＜100ns；最大冲击电流：35KA（雷电冲击电流波为10/350μs）；电压保护水平≤1.5KV。ST3P+N–440技术参数：最大持续运行电压：440V；响应时间≤25ns；最大放电电流：65KA（雷电冲击电流波为8/20μs）；电压保护水平≤1.8KV。ST203P+N–440技术参数：最大持续运行电压：440V；响应时间≤25ns；最大放电电流：20KA（雷电冲击电流波为8/20μs）；电压保护水平≤1.2KV。PRF14P＋ST403P+N–440技术参数：工作电压:230／380V；最大持续运行电压：440V；响应时间:＜25ns；最大冲击电流：35KA（雷电冲击电流波为10/350μs）；电压保护水平≤1.5KV。SPD连接导线应短而直，SPD连接导线不宜大于0.5m，当长度大于0.5m时应适当加粗线径。当SPD1—SPD2的线距小于10m、SPD2—SPD3的线距小于5m、SPD3—SPD4的线距小于5m时，应在两SPD间加装退耦装置。为防止SPD老化造成短路，要求SPD安装线路上应有过流保护装置。PRF14P前端应安装施耐德公司的NS160H断路器、ST403P+N–440和ST153P+N-440前端应安装施耐德公司的C65断路器作为后备保护。经施耐德公司的精密试验证明：二者之间能达到良好的配合，对SPD本身和配电线路的正常运行起到良好的保护作用。此外，根据不同情况，还可选配不同型号的视频、信号保护器。如图三、图四。接至共用接地系SSMM接至共用接地系SSMM基本的等电位连接网S星型结构M网型结构ERP统的等电位连接S