【摘要】本文通過雷電電磁脈沖的傳輸途徑，結(jié)合雷電防護(hù)區(qū)域劃分的基本原則.以及屏蔽、等電位聯(lián)結(jié)、安裝浪涌保護(hù)器等措施，論述了雷電防護(hù)分區(qū)的實(shí)際應(yīng)用和電子系統(tǒng)雷電電磁脈沖的具體防護(hù)方法。

　　【關(guān)鍵詞】高速公路 電子系統(tǒng) 電磁脈沖防護(hù)

　　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(hào)：U412.36+6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

　　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(qū)大多分布在較惡劣的野外暴露環(huán)境中，易遭受到雷電危害，特別是高速公路的電子系統(tǒng)，由于金屬線纜連接的設(shè)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(shè)備損壞，甚至威脅到交通系統(tǒng)的正常運(yùn)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(dǎo)線傳輸和輻射傳輸兩大類：導(dǎo)線傳輸是雷電電磁脈沖通過電力傳輸線、信號(hào)傳輸線、地下或地上電纜、天線饋線以及各種長金屬導(dǎo)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(shè)備的接收天線或傳輸電纜上以危害電子設(shè)備。

　　雷電對電子系統(tǒng)的危害主要來源于雷電沖擊電流。危害電子系統(tǒng)的最主要的電磁感應(yīng)效應(yīng)是南雷電流產(chǎn)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(dǎo)等方式進(jìn)入電子信息系統(tǒng)。加至電子設(shè)備的輸入、輸出端口，在元器件上產(chǎn)生感應(yīng)電壓。由于其瞬變時(shí)間極短，所以感應(yīng)電壓

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

　　2. 雷電防護(hù)分區(qū)原則

　　電子系統(tǒng)的雷電防護(hù)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程.在采取具體的防護(hù)措施之前.需要按電磁兼容的原理，在電子系統(tǒng)所在建筑物已有雷電防護(hù)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，將需要

　　保護(hù)的空間進(jìn)行劃分，即雷電防護(hù)分區(qū)。外部防雷系統(tǒng)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(nèi)部防雷系統(tǒng)在外部防雷系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，為建筑物內(nèi)的所有設(shè)備提供電位均衡.并確保被保護(hù)空間有夠安全距離以防止危險(xiǎn)的火花放電。

　　3. 電子系統(tǒng)雷電防護(hù)

　　根據(jù)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(tǒng)造成危害.主要通過在已有防雷設(shè)施的基礎(chǔ)上.結(jié)合雷電防護(hù)分區(qū).采取相應(yīng)的措施減弱導(dǎo)線傳輸和輻射傳輸來進(jìn)行防護(hù)。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(jié)合合理定位及布線加以完善：減少導(dǎo)

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

　　3.1地網(wǎng)實(shí)施要求

　�、贆C(jī)房建筑物地網(wǎng)宜采用圍繞機(jī)房建筑物的環(huán) 行接地體，有建筑物基礎(chǔ)地網(wǎng)時(shí)，環(huán)行接地體應(yīng)與建筑物基礎(chǔ)地網(wǎng)每隔5～10m相互作一次連接。

　　②高速公路各類站點(diǎn)應(yīng)采用聯(lián)合接地，即將各個(gè)機(jī)房建筑物的地網(wǎng)、配電設(shè)施(變壓器等)接地裝置等連為一體。當(dāng)兩建(構(gòu))筑物之間有電力、信號(hào)等線 纜連接，且兩者接地裝置之間的間距在30m以內(nèi)時(shí)， 必須采用熱鍍鋅扁鋼將兩接地裝置聯(lián)為一體。

　　③接地體之間的所有連接，必須使用焊接。焊點(diǎn)均應(yīng)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(yīng)為寬邊的2倍，采用圓鋼時(shí)應(yīng) 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(guī)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(jù)埋設(shè)地網(wǎng)的土質(zhì)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(shù)量可以根據(jù)地網(wǎng)大小、地理環(huán)境情況來確定，地網(wǎng)四角的連接處應(yīng)埋設(shè)垂直接地體。對于小型設(shè)施也可采用接地棒等新型接地裝置。

　　3.2直擊雷防護(hù)

　　高速公路各類站點(diǎn)的直擊雷防護(hù)措施應(yīng)滿足《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50057—2000)第二類防雷建筑物的相關(guān)規(guī)定。對于野外單獨(dú)的機(jī)柜或者監(jiān)控?cái)z像

　　頭等設(shè)施應(yīng)裝設(shè)獨(dú)立避雷針.并應(yīng)設(shè)置簡易地網(wǎng)用于雷電流的泄放。可在建筑物屋頂設(shè)置不大于10mX10 m或12 mx8 m的避雷網(wǎng)格，避雷網(wǎng)應(yīng)用直徑不小于8 mm的圓鋼，避雷網(wǎng)引下線不得少于2根，并沿四周均勻或?qū)ΨQ布置，其間距不得大于18 m，接地點(diǎn)不得少于2處。對于屋頂?shù)男l(wèi)星接收器、天線等設(shè)施應(yīng)架設(shè)避雷針進(jìn)行保護(hù)。

　　3.3電源系統(tǒng)雷電防護(hù)

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

　　②高壓電力電纜人站時(shí)，埋地長度應(yīng)大于200 m，低壓電力電纜入站時(shí)，埋地長度應(yīng)大于15 m(高壓電力電纜已做埋地處理時(shí)，低壓電纜的埋地長度可不限制)。當(dāng)埋地引人有困難時(shí)，應(yīng)適當(dāng)增加電源系統(tǒng)第一級(jí)過電壓保護(hù)設(shè)備的防護(hù)等級(jí)。

　　③各類站點(diǎn)的電力電纜應(yīng)該埋地引入，避免架空方式入局。其交流電源系統(tǒng)的雷電過電壓保護(hù)應(yīng)使用分級(jí)保護(hù)，各級(jí)浪涌保護(hù)器(SPD)的防護(hù)水平，應(yīng)符合本級(jí)保護(hù)范圍內(nèi)被保護(hù)設(shè)備的絕緣水平。

　　3.4 信號(hào)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(nèi)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。

　　②對于新建站點(diǎn)，如果需要敷設(shè)大量電纜，可建立有籠狀結(jié)構(gòu)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(jīng)建好但是鋼筋連通性不好的電纜溝，可在電纜溝內(nèi)敷設(shè)1～2根熱鍍鋅扁鋼，扁鋼兩端與地網(wǎng)可靠連接。

　�、蹖τ谝呀�(jīng)建成的站點(diǎn).重新埋設(shè)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(shí)可進(jìn)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(hào)保護(hù)器的配合，也能保證設(shè)備的安全。

　�、芊笤O(shè)少量信號(hào)電纜時(shí)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(yīng)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(yīng)采用雙層屏蔽或者套鋼管的方式。如果條件有限無法實(shí)施，應(yīng)在電纜附近沿線敷設(shè)一根熱鍍鋅扁鋼，扁鋼兩端與地網(wǎng)可靠連接。

　　3.5機(jī)房內(nèi)部的等電位連接

　　各站點(diǎn)機(jī)房宜優(yōu)先采用網(wǎng)狀連接，可在機(jī)房內(nèi)部沿墻壁設(shè)置均壓環(huán)(一般設(shè)置在機(jī)房地板以下).均壓環(huán)截面積應(yīng)根據(jù)最大故障電流或材料機(jī)械強(qiáng)度來確定，一般應(yīng)采用截面積不小于160 mm的銅排。該均壓環(huán)從機(jī)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(jī)房環(huán)形地網(wǎng)相連，所有連接皆采用焊接的方法并進(jìn)行防銹蝕處理。機(jī)房內(nèi)各設(shè)備應(yīng)就近與均壓環(huán)可靠連接。如果網(wǎng)狀連接系統(tǒng)的實(shí)施或者改造有困難，也可以采用星形系統(tǒng)連接。星形系統(tǒng)連接只適用于設(shè)備所在區(qū)域面積較小的情況。另外，機(jī)房的接地與等電位連接系統(tǒng)還可根據(jù)建筑物的結(jié)構(gòu)、樓層面積、樓層數(shù)量和設(shè)備布置等實(shí)際情況采用網(wǎng)狀一星形混合連接形式。

　　3.6監(jiān)控系統(tǒng)的防雷要求

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

　�、诃h(huán)境監(jiān)控和視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)情況對相應(yīng)線路兩端接口及設(shè)備電源進(jìn)行過電壓保護(hù)。當(dāng)樓外的監(jiān)控點(diǎn)不在聯(lián)合地網(wǎng)范圍內(nèi)時(shí)，必須在信號(hào)線路及電源線路兩端接口處安裝SPD。

　�、圻x擇各類監(jiān)控接口SPD時(shí)，應(yīng)滿足設(shè)備傳輸速率(帶寬)的要求，SPD接口與被保護(hù)設(shè)備接口應(yīng)兼容。

　�、芪挥诼�(lián)合地網(wǎng)外或遠(yuǎn)離視頻監(jiān)控中心的攝像機(jī)，應(yīng)分別在控制、電源、視頻線兩端安裝SPD，云臺(tái)和防雨罩必須就近接地。

　　結(jié)語：高速公路電子系統(tǒng)的雷電電磁防護(hù)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)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(hù)的要求以及防護(hù)方法與建議，希望能夠?yàn)楦咚俟�路的防雷工作提供一定的參考和指�?dǎo)。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]IEC 61312雷電電磁脈沖的防護(hù) 2011

　　[2].GB 50174-2008電子信息系統(tǒng)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范 2011

　　[3]GB/T 50311-2007綜合布線系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)范 2011

　　[4]YD 5098-2005通信局(站)防雷與接地工程設(shè)計(jì)規(guī)范 2011