高速公路的通信、監(jiān)控、收費與通風(fēng)照明系統(tǒng)是一個功能強(qiáng)大的電器、電子系統(tǒng),簡稱高速公路機(jī)電系統(tǒng)。由于高速公路所涉地域廣、距離長、地形復(fù)雜,極易受到雷電的干擾和危害。福建是雷電多發(fā)地區(qū),每年高速公路機(jī)電系統(tǒng)都會發(fā)生很多起雷擊事故。例如:高速公路廈門收費所2002年6月30日遭雷擊。
導(dǎo)致收費系統(tǒng)幾乎癱瘓,損壞設(shè)備類型8種。累計金額達(dá)20余萬元。我們在高速公路機(jī)電系統(tǒng)的建設(shè)與維護(hù)維修過程中,深受雷電帶來的災(zāi)害之苦,深感高速公路防雷的重要性。本文從高速公路機(jī)電系統(tǒng)防雷工程目前存在的一些問題人手,提出了高速公路機(jī)電系統(tǒng)防雷工程的設(shè)計、施工、監(jiān)理、運行維護(hù)各階段的規(guī)范化管理要點;針對高速公路機(jī)電防雷技術(shù)特殊性提出了技術(shù)規(guī)范化方面的要點;并總結(jié)了我們在高速公路機(jī)電系統(tǒng)防雷工程建設(shè)與維護(hù)中的幾點經(jīng)驗體會。
1 目前高速公路防雷工程存在的若干問題
1.1高速公路防雷系統(tǒng)工程還沒有專業(yè)的規(guī)范管理制度,高速公路防雷設(shè)計與施工都還未實現(xiàn)專業(yè)化管理。 1.2高速公路防雷系統(tǒng)工程存在房建防雷與機(jī)電系統(tǒng)防雷在設(shè)計要求上脫節(jié)現(xiàn)象,防雷是各搞各的,沒有很好的綜合設(shè)計和有效地統(tǒng)一管理。
1.3高速公路機(jī)電系統(tǒng)中防雷部分的設(shè)計內(nèi)容普遍存在系統(tǒng)方案不完整,技術(shù)指標(biāo)和要求不明確,防雷綜合性和系統(tǒng)性要求都較差。防雷產(chǎn)品的廠家、型號、規(guī)格無指定,具體技術(shù)指標(biāo)無定量現(xiàn)象。
1.4高速公路防雷部分由于在設(shè)計和招評標(biāo)階段沒能引起大家足夠的重視,所以帶來投標(biāo)單位響應(yīng)不全面,防雷工程造價在后期工程中的投入明顯偏大。同時,施工過程因設(shè)計不具體而容易被簡化和忽略了某些重要內(nèi)容。導(dǎo)致防雷系統(tǒng)出現(xiàn)漏洞和隱患,產(chǎn)生的不良后果往往使工程質(zhì)量很難讓營運管理者滿意,也容易發(fā)生工程合同上的糾紛,以及被雷擊后無備品備件維修損壞的機(jī)電設(shè)備,導(dǎo)致重大功能長期失效,嚴(yán)重影響高速公路正常營運。
1.5施工單位無防雷專業(yè)資格,施工者無防雷專業(yè)知識,導(dǎo)致防雷工藝要求不合格現(xiàn)象普遍存在。
1.6施工監(jiān)理缺乏防雷專業(yè)化知識和相應(yīng)工程施工經(jīng)驗,導(dǎo)致防雷工程質(zhì)量達(dá)不到要求也相當(dāng)嚴(yán)重。
1.7防雷系統(tǒng)沒有定期檢測,容易帶來因防雷器失效而發(fā)生機(jī)電設(shè)備被雷擊的事故。另外,防雷系統(tǒng)日常維護(hù)管理無強(qiáng)制性規(guī)定,不利于及時發(fā)現(xiàn)防雷上出現(xiàn)的問題,容易導(dǎo)致雷擊事故的發(fā)生,帶來機(jī)電設(shè)備的損壞,甚至于危及人生安全。
1.8高速公路機(jī)電系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范和防雷工程管理辦法應(yīng)盡快出臺。
2高速公路機(jī)電系統(tǒng)防雷工程管理規(guī)范要點
為提高高速公路防雷工程的質(zhì)量,減輕雷電對高速公路機(jī)電系統(tǒng)帶來的危害,應(yīng)當(dāng)實行高速公路防雷工程建設(shè)的科學(xué)化、程序化、專業(yè)化的規(guī)范管理制度,在已有的高速公路工程建設(shè)與營運的規(guī)范化管理中增加防雷系統(tǒng)工程這一特殊的規(guī)范化管理要求。
2.1遵照執(zhí)行國家《防雷減災(zāi)管理辦法》(2000年6月20日頒發(fā)),明確高速公路防雷工程系統(tǒng)管理總則。
2.2高速公路防雷工程設(shè)計與建設(shè)應(yīng)實行防雷專業(yè)資質(zhì)和資格的管理制度。包括設(shè)計單位、施工單位、工程監(jiān)理、維護(hù)單位及從業(yè)人員。
2.3高速公路防雷工程在機(jī)電和房建工程招標(biāo)與投標(biāo)中應(yīng)明確防雷部分的特殊要求和規(guī)定。
2.4高速公路防雷工程監(jiān)理人員應(yīng)實行資格管理規(guī)定,明確防雷工程施工過程各環(huán)節(jié)的驗收和工程質(zhì)量各類人員應(yīng)負(fù)的責(zé)任。
2.5高速公路防雷所用產(chǎn)品要實行國家統(tǒng)一的準(zhǔn)人制度,對高速公路特殊防雷部件實行指定國家計量單位檢測和認(rèn)證制度。如:高速公路緊急電話系統(tǒng)中的防雷部件等。
2.6高速公路機(jī)電工程和房建工程在工程交工質(zhì)量總體評分、評價中應(yīng)明確防雷工程所占比重或?qū)嵭幸黄狈駴Q制度。
2.7確立高速公路防雷工程罰則,明確有關(guān)違反高速公路防雷管理規(guī)定的處罰條款。
2.8防雷系統(tǒng)應(yīng)實行定期檢測制度,明確維護(hù)管理各項規(guī)章制度,明確維護(hù)維修單位應(yīng)具備的基本防雷檢測工具和檢測儀器,以及技術(shù)人員的專業(yè)化知識和技能的培訓(xùn)制度。
2.9防雷產(chǎn)品選用指南。有關(guān)國家行業(yè)管理部門定期對防雷產(chǎn)品市場信息進(jìn)行匯總、編輯出版。
3高速公路機(jī)電系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范要點
高速公路機(jī)電系統(tǒng)防雷工程的技術(shù)規(guī)范化要求方面,要依據(jù)國家有關(guān)防雷法規(guī),參照國家已出臺的防雷設(shè)計規(guī)范與防雷產(chǎn)品規(guī)范,結(jié)合高速公路防雷的特殊性,從高速公路機(jī)電系統(tǒng)的防雷系統(tǒng)設(shè)計、工程施工與監(jiān)理、完工指標(biāo)檢測與工藝檢查、日常維護(hù)維修上作規(guī)范化要求,具體內(nèi)容如下:
3.1高速公路機(jī)電系統(tǒng)房建防雷技術(shù)要求。主要包括:監(jiān)控樓、
配電房、收費棚、通售機(jī)房、各類外場設(shè)備基礎(chǔ)、建筑物內(nèi)各類金屬物體的等電位體(供水、供暖、制冷、供氣、照明線路、線纜管道、鋁制或鐵制的門窗等)。建筑防雷設(shè)計須遵循國家有關(guān)防雷規(guī)定。應(yīng)參考國際電工委員會IEC有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和中國國標(biāo)與部委頒發(fā)的各類設(shè)計規(guī)范,如IEC61024、IEC61312國際電工委員會防雷規(guī)范, 3.2高速公路收費站建筑綜合防雷設(shè)計要求,主要明確收費站內(nèi)各建筑在綜合防雷方面的等電位體連接設(shè)計上的要求,還應(yīng)包括收費棚出人口道路在內(nèi)可利用的地基鋼筋網(wǎng)。
3.3高速公路電力供給系統(tǒng)防雷技術(shù)要求。主要包括接地系統(tǒng)方式和技術(shù)要求,以及多級電源防雷體系要求??蓞⒖夹畔a(chǎn)業(yè)部頒發(fā)的《YD5078—98通信工程電源系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)定》。
3.4機(jī)房場地安全技術(shù)的設(shè)計要求,包括防靜電地板材料參數(shù)、接地形式、屏蔽網(wǎng)、匯流排等,應(yīng)參考GB2887—89計算站場地技術(shù)文件,GB9361—88計算站場地安全要求等。
3.5非等電位的金屬導(dǎo)體采用瞬態(tài)等電位連接器(SPD)的防雷技術(shù)要求。主要指各類信號線、電源線、控制線上的防雷保護(hù)。依據(jù)該金屬線上的信號參數(shù)及所處物理位置情況制定不同的保護(hù)級別、保護(hù)形式以及各類電涌保護(hù)器的技術(shù)參數(shù)、適用環(huán)境和技術(shù)要求。這些要求包括:各類不同材質(zhì)防雷器(氣體放電型、金屬氧化物半導(dǎo)體電阻器MOV、瞬間電壓抑制器TVS、自恢復(fù)保絲PTC、以及幾種器件復(fù)合型的產(chǎn)品)的適用場合、通流能力、反應(yīng)時間、大連續(xù)工作電壓和殘壓、通頻帶寬(速率)、DC/AC、報警功能、接口類型等等內(nèi)容,可參考規(guī)范有:IEC61312—3電涌保護(hù)裝置的要求,GBl0195—88浪涌抑制型壓敏電阻器標(biāo)準(zhǔn),國家公安部GAl73—1998計算機(jī)信息系統(tǒng)防雷保
安器標(biāo)準(zhǔn)等。
3.6高速公路電子設(shè)備雷擊試驗技術(shù)規(guī)定。對在高速公路上使用的設(shè)備有必要進(jìn)行防雷擊性能的測試,以確保高速公路機(jī)電設(shè)備的可靠、穩(wěn)定的工作。可參考:GB3482-3483電子設(shè)備雷擊試驗國家標(biāo)準(zhǔn)。
3.7防雷系統(tǒng)維護(hù)維修技術(shù)要求,應(yīng)包括等電位體檢測方法,各類防雷器的檢修方法,各種信號線上電涌保護(hù)裝置的測試標(biāo)準(zhǔn)及必需的測試工具和測試儀器
4高速公路機(jī)電系統(tǒng)防雷工程建設(shè)與維護(hù)中的幾點經(jīng)驗體會
總結(jié)當(dāng)今防雷手段主要有:接閃器與引下線、等電位體連接、過電壓保護(hù)、電磁屏蔽與接地這五種方法,如何靈活、科學(xué)、合理、周密地運用這五種方法去綜合設(shè)計防雷系統(tǒng)就是我們目前面臨的大問題。
4.1高速公路機(jī)電系統(tǒng)的防雷是一個整體防護(hù)工程的概念,即系統(tǒng)防雷工程。以前,人們由于缺乏整體概念,雖然在雷電防護(hù)薄弱環(huán)節(jié)的不同點上安裝了過電壓保護(hù)器,但各類防護(hù)器件之間不能相互有機(jī)的聯(lián)系和控制,對雷電還是沒有起到應(yīng)有的保護(hù)作用,達(dá)不到系統(tǒng)性的聯(lián)合防雷保護(hù)功能。高速公路的通信、監(jiān)控、收費三大系統(tǒng)的防雷是一個很復(fù)雜的問題,不可能靠幾種先進(jìn)的防雷器和設(shè)備就能完全消除雷電的影響,而必須采取綜合治理的方法,盡力排除可能產(chǎn)生雷擊的各種因素,才有可能將雷害減少到低限度。
4.2針對高速公路系統(tǒng)點多、線長、面廣之特點,特別需要引人分區(qū)防雷保護(hù)概念,尤其是緊急電話分機(jī)、車輛檢測器VD、廣場攝影機(jī)、可變情報板等均為相對獨立的防雷保護(hù)體,同樣需要按獨立體進(jìn)行多區(qū)間的防雷設(shè)計保護(hù)。
正如《交通信息產(chǎn)業(yè)》2002年第期《高速公路緊急電話遭雷擊分析與防雷建議》一文所述情況,該路段的緊急電話系統(tǒng)防雷措施還有很多不足之處,其一就談到副機(jī)防雷措施考慮不周導(dǎo)致遭雷擊的問題。實際上就是沒有將分機(jī)和付機(jī)在防雷上按獨立體進(jìn)行多區(qū)間的防雷設(shè)計保護(hù)的結(jié)果,也就是說緊急電話分機(jī)和付機(jī)從機(jī)殼的屏蔽性能,基礎(chǔ)接地電阻值限定,進(jìn)出分機(jī)體所有的信號線與電源線需安裝電涌保護(hù)器,連接電纜金屬屏蔽層接地處理等所有問題均需相應(yīng)的防雷處理。特別是緊急電話機(jī)殼的屏蔽性能是一個容易被忽視的問題,當(dāng)有直接雷擊中時,其性能是否良好十分關(guān)鍵,其大的問題是門與殼體的連接處理,既要保證防塵、防雨、良好的密封性能,又要有良好的導(dǎo)電屏蔽效果;同時,還有揚(yáng)聲器與拾音器及按鈕上的這些開口的屏蔽處理問題。因此,高速公路上這些相對獨立的防雷對象必須要做獨立的防雷系統(tǒng)處理,并分外部防雷、內(nèi)部防雷和接地系統(tǒng)三部分進(jìn)行完整的防雷保護(hù)設(shè)計,才能有效減輕雷害。
4.3等電位連接方面在實際的機(jī)電工程中往往存在很大的漏洞。例l:某些收費站的廣場云臺攝像機(jī)很容易被雷擊壞,這雖然有地理環(huán)境易遭雷擊的因素,那肯定是存在防雷方面的某種缺陷,經(jīng)技術(shù)人員現(xiàn)場分析發(fā)現(xiàn)該云臺的低壓24VAC供電線路上根本沒有相應(yīng)的防雷器,僅在視頻信號線的兩端安放了一個視頻防雷器,這長度100多米的電源線,在遭雷擊時一定會產(chǎn)生很大的浪涌電壓從而損壞云臺。
例2:某收費站的車道字符疊加器很容易被雷擊壞,被雷擊壞的字符疊加器幾乎都是與車道控制機(jī)連接的RS485接口芯片損壞。但車道字符疊加器是與車道工控機(jī)放置在一起的,其連接線不超過l米,雷擊時不可從該控制線上感應(yīng)如此大的能量損壞RS485的芯片,而且,工控機(jī)內(nèi)的RS485接口從未發(fā)現(xiàn)損壞,因此,問題可能出在車道字符疊加器的前端設(shè)備或與其連接上。從實際現(xiàn)場檢查分析發(fā)現(xiàn)車道攝像機(jī)整個立柱沒有接屏蔽,而且車道攝像機(jī)上的視頻防雷器的接地端沒有接在車道攝像機(jī)的防護(hù)殼上,當(dāng)初工程施工時曾發(fā)現(xiàn)圖像信號出現(xiàn)嚴(yán)重干擾,在斷開防雷器接地線與車道攝像機(jī)的防護(hù)殼后的連接后干擾消失,所以,后來就沒有再接地了。這種情況相當(dāng)于車道攝像機(jī)沒有與車道字符疊加器進(jìn)行良好的等電位連接。
車道字符疊加器視頻輸入端連接的車道攝像機(jī)就像是一付很好的天線,當(dāng)其周圍有雷電發(fā)生時就會在車道字符疊加器與大地之間產(chǎn)生一個很高的瞬態(tài)感應(yīng)電壓,并向低電位處釋放能量。導(dǎo)致車道字符疊加器的損壞。
4.4較長距離的模擬信號傳輸,應(yīng)采用帶屏蔽外殼的電纜,并做屏蔽接地處理,或者線纜穿屏蔽鋼管布設(shè),否則,相應(yīng)的接口板將容易遭雷擊損壞。例如:某高速公路主干道上的一個通信站,其設(shè)備是一套UMCl000光終端機(jī),連接著十幾路電話、一個車輛檢測器和一個霧檢測器。每當(dāng)該地域有雷電時,UMCl000上的所有電話接口板和數(shù)據(jù)通信接口板都將會被損壞,從被損壞的板子情況分析,雷電是從各模擬電話線上引入的,實際情況是車輛檢測器和霧檢測器在共用一根長達(dá)1公里多的模擬信號傳輸時,未采用帶屏蔽外殼的電纜,也未做傳輸屏蔽接地處理,且兩端均未加裝防雷器,又而導(dǎo)致雷電的侵害。
4.5信號傳輸屏蔽處理具有良好的防雷作用,各類線纜連接應(yīng)盡量采用。當(dāng)線纜在戶外時,建議不要采用PVC管作電纜的防護(hù),而是采用鋼管且作屏蔽連接處理作防護(hù)。同時,要求所有穿線人井或手井中均要做等電位體的連接,重要部位要做嚴(yán)格的屏蔽處理,包括沿線每隔一段距離打一根接地體等處理。當(dāng)線纜在戶內(nèi)時,在線纜較長距離時也要同樣處理,或采用屏蔽電纜并在兩端做有效的接地處理。例如:收費車道的局域網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié),建議采用帶屏蔽層的網(wǎng)絡(luò)線,并做良好的屏蔽線的連接,此時的網(wǎng)絡(luò)集線器也應(yīng)當(dāng)采用接口具有屏蔽線連接功能的網(wǎng)絡(luò)集線器,并將集線器作良好的防雷接地。這種做法既能提高網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)目煽啃?,又能避免雷害,還可以省去以太網(wǎng)形式的電涌保護(hù)器。
4.6堅持對每起雷擊事件的原因分析,找出防雷工程中的缺陷,進(jìn)行亡羊補(bǔ)牢,有利于逐步完善高速公路機(jī)電系統(tǒng)的防雷性能。從上述幾個高速公路機(jī)電系統(tǒng)被雷擊的事故案例分析中可以看出,我們只要不惜代價對防雷工程存在的缺陷問題進(jìn)行必要的多次的整改,將極大地提高高速公路機(jī)電系統(tǒng)防雷的整體性能,同時,豐富了我們在機(jī)電系統(tǒng)防雷方面的工作經(jīng)驗。
4.7高速公路機(jī)電系統(tǒng)某些重要的電子設(shè)備和無人值守的機(jī)電設(shè)施在雷電多發(fā)地區(qū)應(yīng)當(dāng)做防雷冗余設(shè)計,以及防雷器故障自動報警的功設(shè)計。原因是當(dāng)雷擊損壞了一個防雷器后,其電子設(shè)備即使得到了暫時的保護(hù),但很難保證后續(xù)雷擊不發(fā)生和設(shè)備不被損壞。因此,在權(quán)衡設(shè)備重要程度與可靠性的情況下,有必要進(jìn)行更加完善的防雷設(shè)計。
5結(jié)束語
總之,高速公路防雷工程是一項非常復(fù)雜的系統(tǒng)工程,除上述幾方面應(yīng)引起注意外,實際工程設(shè)計和施工過程中,在防雷結(jié)構(gòu)方案的優(yōu)化,技術(shù)參數(shù)的確定,防雷產(chǎn)品選型,施工材料的選取,施工工藝考究,防雷器安裝技巧等方面都值得我們深人的研究和探討,同時還應(yīng)當(dāng)因地制宜,結(jié)合實際情況,細(xì)致的周密的設(shè)計相應(yīng)的防雷方案,力爭取得防雷工程投資少、防護(hù)全面、配置合理、性能優(yōu)良、維護(hù)方便,整個高速公路機(jī)電系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠。
導(dǎo)致收費系統(tǒng)幾乎癱瘓,損壞設(shè)備類型8種。累計金額達(dá)20余萬元。我們在高速公路機(jī)電系統(tǒng)的建設(shè)與維護(hù)維修過程中,深受雷電帶來的災(zāi)害之苦,深感高速公路防雷的重要性。本文從高速公路機(jī)電系統(tǒng)防雷工程目前存在的一些問題人手,提出了高速公路機(jī)電系統(tǒng)防雷工程的設(shè)計、施工、監(jiān)理、運行維護(hù)各階段的規(guī)范化管理要點;針對高速公路機(jī)電防雷技術(shù)特殊性提出了技術(shù)規(guī)范化方面的要點;并總結(jié)了我們在高速公路機(jī)電系統(tǒng)防雷工程建設(shè)與維護(hù)中的幾點經(jīng)驗體會。
1 目前高速公路防雷工程存在的若干問題
1.1高速公路防雷系統(tǒng)工程還沒有專業(yè)的規(guī)范管理制度,高速公路防雷設(shè)計與施工都還未實現(xiàn)專業(yè)化管理。 1.2高速公路防雷系統(tǒng)工程存在房建防雷與機(jī)電系統(tǒng)防雷在設(shè)計要求上脫節(jié)現(xiàn)象,防雷是各搞各的,沒有很好的綜合設(shè)計和有效地統(tǒng)一管理。
1.3高速公路機(jī)電系統(tǒng)中防雷部分的設(shè)計內(nèi)容普遍存在系統(tǒng)方案不完整,技術(shù)指標(biāo)和要求不明確,防雷綜合性和系統(tǒng)性要求都較差。防雷產(chǎn)品的廠家、型號、規(guī)格無指定,具體技術(shù)指標(biāo)無定量現(xiàn)象。
1.4高速公路防雷部分由于在設(shè)計和招評標(biāo)階段沒能引起大家足夠的重視,所以帶來投標(biāo)單位響應(yīng)不全面,防雷工程造價在后期工程中的投入明顯偏大。同時,施工過程因設(shè)計不具體而容易被簡化和忽略了某些重要內(nèi)容。導(dǎo)致防雷系統(tǒng)出現(xiàn)漏洞和隱患,產(chǎn)生的不良后果往往使工程質(zhì)量很難讓營運管理者滿意,也容易發(fā)生工程合同上的糾紛,以及被雷擊后無備品備件維修損壞的機(jī)電設(shè)備,導(dǎo)致重大功能長期失效,嚴(yán)重影響高速公路正常營運。
1.5施工單位無防雷專業(yè)資格,施工者無防雷專業(yè)知識,導(dǎo)致防雷工藝要求不合格現(xiàn)象普遍存在。
1.6施工監(jiān)理缺乏防雷專業(yè)化知識和相應(yīng)工程施工經(jīng)驗,導(dǎo)致防雷工程質(zhì)量達(dá)不到要求也相當(dāng)嚴(yán)重。
1.7防雷系統(tǒng)沒有定期檢測,容易帶來因防雷器失效而發(fā)生機(jī)電設(shè)備被雷擊的事故。另外,防雷系統(tǒng)日常維護(hù)管理無強(qiáng)制性規(guī)定,不利于及時發(fā)現(xiàn)防雷上出現(xiàn)的問題,容易導(dǎo)致雷擊事故的發(fā)生,帶來機(jī)電設(shè)備的損壞,甚至于危及人生安全。
1.8高速公路機(jī)電系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范和防雷工程管理辦法應(yīng)盡快出臺。
2高速公路機(jī)電系統(tǒng)防雷工程管理規(guī)范要點
為提高高速公路防雷工程的質(zhì)量,減輕雷電對高速公路機(jī)電系統(tǒng)帶來的危害,應(yīng)當(dāng)實行高速公路防雷工程建設(shè)的科學(xué)化、程序化、專業(yè)化的規(guī)范管理制度,在已有的高速公路工程建設(shè)與營運的規(guī)范化管理中增加防雷系統(tǒng)工程這一特殊的規(guī)范化管理要求。
2.1遵照執(zhí)行國家《防雷減災(zāi)管理辦法》(2000年6月20日頒發(fā)),明確高速公路防雷工程系統(tǒng)管理總則。
2.2高速公路防雷工程設(shè)計與建設(shè)應(yīng)實行防雷專業(yè)資質(zhì)和資格的管理制度。包括設(shè)計單位、施工單位、工程監(jiān)理、維護(hù)單位及從業(yè)人員。
2.3高速公路防雷工程在機(jī)電和房建工程招標(biāo)與投標(biāo)中應(yīng)明確防雷部分的特殊要求和規(guī)定。
2.4高速公路防雷工程監(jiān)理人員應(yīng)實行資格管理規(guī)定,明確防雷工程施工過程各環(huán)節(jié)的驗收和工程質(zhì)量各類人員應(yīng)負(fù)的責(zé)任。
2.5高速公路防雷所用產(chǎn)品要實行國家統(tǒng)一的準(zhǔn)人制度,對高速公路特殊防雷部件實行指定國家計量單位檢測和認(rèn)證制度。如:高速公路緊急電話系統(tǒng)中的防雷部件等。
2.6高速公路機(jī)電工程和房建工程在工程交工質(zhì)量總體評分、評價中應(yīng)明確防雷工程所占比重或?qū)嵭幸黄狈駴Q制度。
2.7確立高速公路防雷工程罰則,明確有關(guān)違反高速公路防雷管理規(guī)定的處罰條款。
2.8防雷系統(tǒng)應(yīng)實行定期檢測制度,明確維護(hù)管理各項規(guī)章制度,明確維護(hù)維修單位應(yīng)具備的基本防雷檢測工具和檢測儀器,以及技術(shù)人員的專業(yè)化知識和技能的培訓(xùn)制度。
2.9防雷產(chǎn)品選用指南。有關(guān)國家行業(yè)管理部門定期對防雷產(chǎn)品市場信息進(jìn)行匯總、編輯出版。
3高速公路機(jī)電系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范要點
高速公路機(jī)電系統(tǒng)防雷工程的技術(shù)規(guī)范化要求方面,要依據(jù)國家有關(guān)防雷法規(guī),參照國家已出臺的防雷設(shè)計規(guī)范與防雷產(chǎn)品規(guī)范,結(jié)合高速公路防雷的特殊性,從高速公路機(jī)電系統(tǒng)的防雷系統(tǒng)設(shè)計、工程施工與監(jiān)理、完工指標(biāo)檢測與工藝檢查、日常維護(hù)維修上作規(guī)范化要求,具體內(nèi)容如下:
3.1高速公路機(jī)電系統(tǒng)房建防雷技術(shù)要求。主要包括:監(jiān)控樓、
配電房、收費棚、通售機(jī)房、各類外場設(shè)備基礎(chǔ)、建筑物內(nèi)各類金屬物體的等電位體(供水、供暖、制冷、供氣、照明線路、線纜管道、鋁制或鐵制的門窗等)。建筑防雷設(shè)計須遵循國家有關(guān)防雷規(guī)定。應(yīng)參考國際電工委員會IEC有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和中國國標(biāo)與部委頒發(fā)的各類設(shè)計規(guī)范,如IEC61024、IEC61312國際電工委員會防雷規(guī)范,
3.3高速公路電力供給系統(tǒng)防雷技術(shù)要求。主要包括接地系統(tǒng)方式和技術(shù)要求,以及多級電源防雷體系要求??蓞⒖夹畔a(chǎn)業(yè)部頒發(fā)的《YD5078—98通信工程電源系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)定》。
3.4機(jī)房場地安全技術(shù)的設(shè)計要求,包括防靜電地板材料參數(shù)、接地形式、屏蔽網(wǎng)、匯流排等,應(yīng)參考GB2887—89計算站場地技術(shù)文件,GB9361—88計算站場地安全要求等。
3.5非等電位的金屬導(dǎo)體采用瞬態(tài)等電位連接器(SPD)的防雷技術(shù)要求。主要指各類信號線、電源線、控制線上的防雷保護(hù)。依據(jù)該金屬線上的信號參數(shù)及所處物理位置情況制定不同的保護(hù)級別、保護(hù)形式以及各類電涌保護(hù)器的技術(shù)參數(shù)、適用環(huán)境和技術(shù)要求。這些要求包括:各類不同材質(zhì)防雷器(氣體放電型、金屬氧化物半導(dǎo)體電阻器MOV、瞬間電壓抑制器TVS、自恢復(fù)保絲PTC、以及幾種器件復(fù)合型的產(chǎn)品)的適用場合、通流能力、反應(yīng)時間、大連續(xù)工作電壓和殘壓、通頻帶寬(速率)、DC/AC、報警功能、接口類型等等內(nèi)容,可參考規(guī)范有:IEC61312—3電涌保護(hù)裝置的要求,GBl0195—88浪涌抑制型壓敏電阻器標(biāo)準(zhǔn),國家公安部GAl73—1998計算機(jī)信息系統(tǒng)防雷保
安器標(biāo)準(zhǔn)等。
3.6高速公路電子設(shè)備雷擊試驗技術(shù)規(guī)定。對在高速公路上使用的設(shè)備有必要進(jìn)行防雷擊性能的測試,以確保高速公路機(jī)電設(shè)備的可靠、穩(wěn)定的工作。可參考:GB3482-3483電子設(shè)備雷擊試驗國家標(biāo)準(zhǔn)。
3.7防雷系統(tǒng)維護(hù)維修技術(shù)要求,應(yīng)包括等電位體檢測方法,各類防雷器的檢修方法,各種信號線上電涌保護(hù)裝置的測試標(biāo)準(zhǔn)及必需的測試工具和測試儀器
4高速公路機(jī)電系統(tǒng)防雷工程建設(shè)與維護(hù)中的幾點經(jīng)驗體會
總結(jié)當(dāng)今防雷手段主要有:接閃器與引下線、等電位體連接、過電壓保護(hù)、電磁屏蔽與接地這五種方法,如何靈活、科學(xué)、合理、周密地運用這五種方法去綜合設(shè)計防雷系統(tǒng)就是我們目前面臨的大問題。
4.1高速公路機(jī)電系統(tǒng)的防雷是一個整體防護(hù)工程的概念,即系統(tǒng)防雷工程。以前,人們由于缺乏整體概念,雖然在雷電防護(hù)薄弱環(huán)節(jié)的不同點上安裝了過電壓保護(hù)器,但各類防護(hù)器件之間不能相互有機(jī)的聯(lián)系和控制,對雷電還是沒有起到應(yīng)有的保護(hù)作用,達(dá)不到系統(tǒng)性的聯(lián)合防雷保護(hù)功能。高速公路的通信、監(jiān)控、收費三大系統(tǒng)的防雷是一個很復(fù)雜的問題,不可能靠幾種先進(jìn)的防雷器和設(shè)備就能完全消除雷電的影響,而必須采取綜合治理的方法,盡力排除可能產(chǎn)生雷擊的各種因素,才有可能將雷害減少到低限度。
4.2針對高速公路系統(tǒng)點多、線長、面廣之特點,特別需要引人分區(qū)防雷保護(hù)概念,尤其是緊急電話分機(jī)、車輛檢測器VD、廣場攝影機(jī)、可變情報板等均為相對獨立的防雷保護(hù)體,同樣需要按獨立體進(jìn)行多區(qū)間的防雷設(shè)計保護(hù)。
正如《交通信息產(chǎn)業(yè)》2002年第期《高速公路緊急電話遭雷擊分析與防雷建議》一文所述情況,該路段的緊急電話系統(tǒng)防雷措施還有很多不足之處,其一就談到副機(jī)防雷措施考慮不周導(dǎo)致遭雷擊的問題。實際上就是沒有將分機(jī)和付機(jī)在防雷上按獨立體進(jìn)行多區(qū)間的防雷設(shè)計保護(hù)的結(jié)果,也就是說緊急電話分機(jī)和付機(jī)從機(jī)殼的屏蔽性能,基礎(chǔ)接地電阻值限定,進(jìn)出分機(jī)體所有的信號線與電源線需安裝電涌保護(hù)器,連接電纜金屬屏蔽層接地處理等所有問題均需相應(yīng)的防雷處理。特別是緊急電話機(jī)殼的屏蔽性能是一個容易被忽視的問題,當(dāng)有直接雷擊中時,其性能是否良好十分關(guān)鍵,其大的問題是門與殼體的連接處理,既要保證防塵、防雨、良好的密封性能,又要有良好的導(dǎo)電屏蔽效果;同時,還有揚(yáng)聲器與拾音器及按鈕上的這些開口的屏蔽處理問題。因此,高速公路上這些相對獨立的防雷對象必須要做獨立的防雷系統(tǒng)處理,并分外部防雷、內(nèi)部防雷和接地系統(tǒng)三部分進(jìn)行完整的防雷保護(hù)設(shè)計,才能有效減輕雷害。
4.3等電位連接方面在實際的機(jī)電工程中往往存在很大的漏洞。例l:某些收費站的廣場云臺攝像機(jī)很容易被雷擊壞,這雖然有地理環(huán)境易遭雷擊的因素,那肯定是存在防雷方面的某種缺陷,經(jīng)技術(shù)人員現(xiàn)場分析發(fā)現(xiàn)該云臺的低壓24VAC供電線路上根本沒有相應(yīng)的防雷器,僅在視頻信號線的兩端安放了一個視頻防雷器,這長度100多米的電源線,在遭雷擊時一定會產(chǎn)生很大的浪涌電壓從而損壞云臺。
例2:某收費站的車道字符疊加器很容易被雷擊壞,被雷擊壞的字符疊加器幾乎都是與車道控制機(jī)連接的RS485接口芯片損壞。但車道字符疊加器是與車道工控機(jī)放置在一起的,其連接線不超過l米,雷擊時不可從該控制線上感應(yīng)如此大的能量損壞RS485的芯片,而且,工控機(jī)內(nèi)的RS485接口從未發(fā)現(xiàn)損壞,因此,問題可能出在車道字符疊加器的前端設(shè)備或與其連接上。從實際現(xiàn)場檢查分析發(fā)現(xiàn)車道攝像機(jī)整個立柱沒有接屏蔽,而且車道攝像機(jī)上的視頻防雷器的接地端沒有接在車道攝像機(jī)的防護(hù)殼上,當(dāng)初工程施工時曾發(fā)現(xiàn)圖像信號出現(xiàn)嚴(yán)重干擾,在斷開防雷器接地線與車道攝像機(jī)的防護(hù)殼后的連接后干擾消失,所以,后來就沒有再接地了。這種情況相當(dāng)于車道攝像機(jī)沒有與車道字符疊加器進(jìn)行良好的等電位連接。
車道字符疊加器視頻輸入端連接的車道攝像機(jī)就像是一付很好的天線,當(dāng)其周圍有雷電發(fā)生時就會在車道字符疊加器與大地之間產(chǎn)生一個很高的瞬態(tài)感應(yīng)電壓,并向低電位處釋放能量。導(dǎo)致車道字符疊加器的損壞。
4.4較長距離的模擬信號傳輸,應(yīng)采用帶屏蔽外殼的電纜,并做屏蔽接地處理,或者線纜穿屏蔽鋼管布設(shè),否則,相應(yīng)的接口板將容易遭雷擊損壞。例如:某高速公路主干道上的一個通信站,其設(shè)備是一套UMCl000光終端機(jī),連接著十幾路電話、一個車輛檢測器和一個霧檢測器。每當(dāng)該地域有雷電時,UMCl000上的所有電話接口板和數(shù)據(jù)通信接口板都將會被損壞,從被損壞的板子情況分析,雷電是從各模擬電話線上引入的,實際情況是車輛檢測器和霧檢測器在共用一根長達(dá)1公里多的模擬信號傳輸時,未采用帶屏蔽外殼的電纜,也未做傳輸屏蔽接地處理,且兩端均未加裝防雷器,又而導(dǎo)致雷電的侵害。
4.5信號傳輸屏蔽處理具有良好的防雷作用,各類線纜連接應(yīng)盡量采用。當(dāng)線纜在戶外時,建議不要采用PVC管作電纜的防護(hù),而是采用鋼管且作屏蔽連接處理作防護(hù)。同時,要求所有穿線人井或手井中均要做等電位體的連接,重要部位要做嚴(yán)格的屏蔽處理,包括沿線每隔一段距離打一根接地體等處理。當(dāng)線纜在戶內(nèi)時,在線纜較長距離時也要同樣處理,或采用屏蔽電纜并在兩端做有效的接地處理。例如:收費車道的局域網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié),建議采用帶屏蔽層的網(wǎng)絡(luò)線,并做良好的屏蔽線的連接,此時的網(wǎng)絡(luò)集線器也應(yīng)當(dāng)采用接口具有屏蔽線連接功能的網(wǎng)絡(luò)集線器,并將集線器作良好的防雷接地。這種做法既能提高網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)目煽啃?,又能避免雷害,還可以省去以太網(wǎng)形式的電涌保護(hù)器。
4.6堅持對每起雷擊事件的原因分析,找出防雷工程中的缺陷,進(jìn)行亡羊補(bǔ)牢,有利于逐步完善高速公路機(jī)電系統(tǒng)的防雷性能。從上述幾個高速公路機(jī)電系統(tǒng)被雷擊的事故案例分析中可以看出,我們只要不惜代價對防雷工程存在的缺陷問題進(jìn)行必要的多次的整改,將極大地提高高速公路機(jī)電系統(tǒng)防雷的整體性能,同時,豐富了我們在機(jī)電系統(tǒng)防雷方面的工作經(jīng)驗。
4.7高速公路機(jī)電系統(tǒng)某些重要的電子設(shè)備和無人值守的機(jī)電設(shè)施在雷電多發(fā)地區(qū)應(yīng)當(dāng)做防雷冗余設(shè)計,以及防雷器故障自動報警的功設(shè)計。原因是當(dāng)雷擊損壞了一個防雷器后,其電子設(shè)備即使得到了暫時的保護(hù),但很難保證后續(xù)雷擊不發(fā)生和設(shè)備不被損壞。因此,在權(quán)衡設(shè)備重要程度與可靠性的情況下,有必要進(jìn)行更加完善的防雷設(shè)計。
5結(jié)束語
總之,高速公路防雷工程是一項非常復(fù)雜的系統(tǒng)工程,除上述幾方面應(yīng)引起注意外,實際工程設(shè)計和施工過程中,在防雷結(jié)構(gòu)方案的優(yōu)化,技術(shù)參數(shù)的確定,防雷產(chǎn)品選型,施工材料的選取,施工工藝考究,防雷器安裝技巧等方面都值得我們深人的研究和探討,同時還應(yīng)當(dāng)因地制宜,結(jié)合實際情況,細(xì)致的周密的設(shè)計相應(yīng)的防雷方案,力爭取得防雷工程投資少、防護(hù)全面、配置合理、性能優(yōu)良、維護(hù)方便,整個高速公路機(jī)電系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠。