【摘要】本文通過雷電電磁脈沖的傳輸途徑，結合雷電防護區域劃分的基本原則.以及屏蔽、等電位聯結、安裝浪涌保護器等措施，論述了雷電防護分區的實際應用和電子系統雷電電磁脈沖的具體防護方法。

　　【關鍵詞】高速公路 電子系統 電磁脈沖防護

　　Abstract: This article through the lightning electromagnetic impulse transmission path, combined with lightning protection division of basic principles. And shielding, equipotential connection, such as installing surge protector and other measures, discusses the lightning protection division of the actual application and electronic system lightning electromagnetic impulse of the specific methods of protection

　　Key Words: express way, electronically system, electromagnetic pulse protection

　　中圖分類號：U412.36+6 文獻標識碼：A 文章編號：

　　前言

　　高速公路是全立交快速干道，其線路走向、出入口和管理區大多分布在較惡劣的野外暴露環境中，易遭受到雷電危害，特別是高速公路的電子系統，由于金屬線纜連接的設備端口雷電浪涌耐受能力非常弱，極易遭受雷電電磁脈沖而引起設備損壞，甚至威脅到交通系統的正常運行。

　　1. 雷電電磁脈沖的傳輸及危害

　　雷電電磁脈沖的傳播途徑主要有導線傳輸和輻射傳輸兩大類：導線傳輸是雷電電磁脈沖通過電力傳輸線、信號傳輸線、地下或地上電纜、天線饋線以及各種長金屬導體的傳輸：輻射傳輸則是通過空間以電磁場的形式耦合到電子設備的接收天線或傳輸電纜上以危害電子設備。

　　雷電對電子系統的危害主要來源于雷電沖擊電流。危害電子系統的最主要的電磁感應效應是南雷電流產生的雷電磁場造成的。雷電流波形的振幅和能量主要集中在低頻部分.振幅頻譜主要集中在1MHz以下，能量主要集中在幾kHz到幾百kHz。

　　雷電電磁脈沖以輻射或傳導等方式進入電子信息系統。加至電子設備的輸入、輸出端口，在元器件上產生感應電壓。由于其瞬變時間極短，所以感應電壓

　　可以很高.以致產生電火花，一旦感應電壓、感應電流超過了該元器件的損傷閾值.輕則使系統的正常運行受到干擾.重則造成元器件的永久性損壞。

　　2. 雷電防護分區原則

　　電子系統的雷電防護是一項系統工程.在采取具體的防護措施之前.需要按電磁兼容的原理，在電子系統所在建筑物已有雷電防護系統的基礎上，將需要

　　保護的空間進行劃分，即雷電防護分區。外部防雷系統包括接閃器、引下線和接地裝置等.其主要目的是防止直接雷擊造成的危害。內部防雷系統在外部防雷系統的基礎上，為建筑物內的所有設備提供電位均衡.并確保被保護空間有夠安全距離以防止危險的火花放電。

　　3. 電子系統雷電防護

　　根據雷電電磁脈沖的傳播途徑.要防止雷電電磁脈沖對電子系統造成危害.主要通過在已有防雷設施的基礎上.結合雷電防護分區.采取相應的措施減弱導線傳輸和輻射傳輸來進行防護。減少雷電電磁脈沖的輻射傳播的最基本措施是屏蔽。包括空間屏蔽、線纜屏蔽等.再結合合理定位及布線加以完善：減少導

　　線傳播的主要途徑為安裝浪涌保護器。在上述措施的基礎上再輔之以等電位聯結.則可以最大限度地減少雷電電磁脈沖對電子系統的危害�，F提出以下幾種防雷方案

　　3.1地網實施要求

　�、贆C房建筑物地網宜采用圍繞機房建筑物的環 行接地體，有建筑物基礎地網時，環行接地體應與建筑物基礎地網每隔5～10m相互作一次連接。

　　②高速公路各類站點應采用聯合接地，即將各個機房建筑物的地網、配電設施(變壓器等)接地裝置等連為一體。當兩建(構)筑物之間有電力、信號等線 纜連接，且兩者接地裝置之間的間距在30m以內時， 必須采用熱鍍鋅扁鋼將兩接地裝置聯為一體。

　　③接地體之間的所有連接，必須使用焊接。焊點均應做防腐處理(澆灌在混凝土中的除外)。接地體扁鋼搭接處的焊接長度，應為寬邊的2倍，采用圓鋼時應 為其直徑的10倍。

　　④接地體埋深不宜小于0.7m(接地體上端距地面的距離)。水平接地體宜采用熱鍍鋅扁鋼，扁鋼規格不小于40 mmX4 mm。垂直接地體宜采用長度不小于2.5m(特殊情況下可根據埋設地網的土質及地理情況 決定垂直接地體的長度)的熱鍍鋅鋼材，垂直接地體間距為垂直接地體長度的1～2倍，具體數量可以根據地網大小、地理環境情況來確定，地網四角的連接處應埋設垂直接地體。對于小型設施也可采用接地棒等新型接地裝置。

　　3.2直擊雷防護

　　高速公路各類站點的直擊雷防護措施應滿足《建筑物防雷設計規范》(GB 50057—2000)第二類防雷建筑物的相關規定。對于野外單獨的機柜或者監控攝像

　　頭等設施應裝設獨立避雷針.并應設置簡易地網用于雷電流的泄放。可在建筑物屋頂設置不大于10mX10 m或12 mx8 m的避雷網格，避雷網應用直徑不小于8 mm的圓鋼，避雷網引下線不得少于2根，并沿四周均勻或對稱布置，其間距不得大于18 m，接地點不得少于2處。對于屋頂的衛星接收器、天線等設施應架設避雷針進行保護。

　　3.3電源系統雷電防護

　　①具有金屬護套的電纜入局時，應將金屬護套接地。無金屬外護套的電纜宜穿鋼管埋地引入，鋼管兩端做好接地處理。

　�、诟邏弘娏﹄娎|人站時，埋地長度應大于200 m，低壓電力電纜入站時，埋地長度應大于15 m(高壓電力電纜已做埋地處理時，低壓電纜的埋地長度可不限制)。當埋地引人有困難時，應適當增加電源系統第一級過電壓保護設備的防護等級。

　　③各類站點的電力電纜應該埋地引入，避免架空方式入局。其交流電源系統的雷電過電壓保護應使用分級保護，各級浪涌保護器(SPD)的防護水平，應符合本級保護范圍內被保護設備的絕緣水平。

　　3.4 信號電纜屏蔽方案

　　①電纜屏蔽層必須兩端可靠接地，為了使屏蔽層內的縱向屏蔽電流均勻分布以獲得最大限度的屏蔽性能，連接端宜使用同軸連接器(例如可接地的革蘭 Gland)，連接器對屏蔽層能夠提供360。的電接觸。

　�、趯τ谛陆ㄕ军c，如果需要敷設大量電纜，可建立有籠狀結構的電纜溝。電纜溝的鋼筋必須焊接連通并且連接到建筑物的鋼筋上。對于已經建好但是鋼筋連通性不好的電纜溝，可在電纜溝內敷設1～2根熱鍍鋅扁鋼，扁鋼兩端與地網可靠連接。

　　③對于已經建成的站點.重新埋設電纜溝或者穿鋼管以及使用同軸連接器在施工上都存在很大的困難，此時可進行簡單連接，即使用接地卡將電纜外層鎧裝接地，再輔以信號保護器的配合，也能保證設備的安全。

　�、芊笤O少量信號電纜時可采用套鋼管地埋的方式.鋼管兩端可靠接地。

　�、葸B接電纜中閑置不用的空線對應做好接地處理。

　�、迣τ谥匾�性比較高或者容易遭受雷擊的電纜，應采用雙層屏蔽或者套鋼管的方式。如果條件有限無法實施，應在電纜附近沿線敷設一根熱鍍鋅扁鋼，扁鋼兩端與地網可靠連接。

　　3.5機房內部的等電位連接

　　各站點機房宜優先采用網狀連接，可在機房內部沿墻壁設置均壓環(一般設置在機房地板以下).均壓環截面積應根據最大故障電流或材料機械強度來確定，一般應采用截面積不小于160 mm的銅排。該均壓環從機房的四角用鍍鋅扁鋼或截面積不小于95mm的多股銅線引出并和機房環形地網相連，所有連接皆采用焊接的方法并進行防銹蝕處理。機房內各設備應就近與均壓環可靠連接。如果網狀連接系統的實施或者改造有困難，也可以采用星形系統連接。星形系統連接只適用于設備所在區域面積較小的情況。另外，機房的接地與等電位連接系統還可根據建筑物的結構、樓層面積、樓層數量和設備布置等實際情況采用網狀一星形混合連接形式。

　　3.6監控系統的防雷要求

　�、俦O控線纜的布放應避免使用架空線路，并采用屏蔽電纜或穿金屬管敷設，電纜屏蔽層和外部屏蔽體應兩端接地。

　�、诃h境監控和視頻監控系統應根據情況對相應線路兩端接口及設備電源進行過電壓保護。當樓外的監控點不在聯合地網范圍內時，必須在信號線路及電源線路兩端接口處安裝SPD。

　�、圻x擇各類監控接口SPD時，應滿足設備傳輸速率(帶寬)的要求，SPD接口與被保護設備接口應兼容。

　�、芪挥诼摵系鼐W外或遠離視頻監控中心的攝像機，應分別在控制、電源、視頻線兩端安裝SPD，云臺和防雨罩必須就近接地。

　　結語：高速公路電子系統的雷電電磁防護是一個復雜的系統工程，本文從影響的方式和途徑人手，提出雷電電磁脈沖防護的要求以及防護方法與建議，希望能夠為高速公路的防雷工作提供一定的參考和指導。

　　參考文獻：

　　[1]IEC 61312雷電電磁脈沖的防護 2011

　　[2].GB 50174-2008電子信息系統機房設計規范 2011

　　[3]GB/T 50311-2007綜合布線系統工程設計規范 2011

　　[4]YD 5098-2005通信局(站)防雷與接地工程設計規范 2011