摘要：雷击是自然界的常见现象之一，有非常大的破坏性与安全隐患。近年来，我国交通运输事业发展速度不断加快，高速公路沿线房建机电工程规模也日益扩大，机电系统功能持续完善，机电设备类型有所增多。一方面，高速公路机电系统应用功能更加完善，但另一方面也使得高速公路机电系统面临的防雷形势更加严峻。如何根据实际情况做好对高速公路房建机电工程的防雷设计与施工工作已成为各方人员高度重视的课题之一。本文首先分析高速公路主要雷击危害，然后对高速公路房建机电工程在防雷设计与施工方面的关键要点展开探讨，望能够引起同行人员的关注与重视。
关键词：高速公路；机电工程；防雷；设计；施工
高速公路沿线房建机电工程是一个设备类型众多、功能复杂多样的综合性电子系统，由通信系统、供电系统、收费系统、以及监控系统等多个部分构成，系统是否能够安全稳定运行直接关系到高速公路的使用效益。同时，高速公路多建设于距离城市中心较远的地区，距离长，沿线穿越地形条件复杂，分布有大量的强电、弱电设备，遭受雷击作用力影响的可能性大。一旦受到雷击作用力影响，将会对高速公路房建机电工程的正常运行产生严重影响，并造成巨大的经济损失。因此，对高速公路房建机电工程的防雷设计与施工问题必须引起相关运营管理人员的极大重视。本文即针对该问题做详细分析与探讨。
1.高速公路雷击危害
雷击作用力对高速公路房建机电工程以及相关机电设备的危害主要有以下3种类型：第一，雷击直接作用于机电设备（多以外场设备为主），在高电压与大电流的作用下产生不同程度的热效应、电磁效应、以及机械效应，进而对机电设备的正常运转产生不良影响；第二，雷击作用力作用于高速公路房建机电工程附近或防雷装置上，受电磁感应或静电感应影响并产生过电压现象；第三，接闪器在放电过程当中导致接地极电位上升，对机电设备产生地电位反击作用，造成高速公路房建机电工程中的金属电缆受到损害。
2.防雷设计要点
高速公路房建机电工程防雷设计的基本原则是兼顾机电设备安全运行以及人身安全保护两个方面的目标。在防雷设计实践中，需要遵循以下几个方面的基本原则：第一是应当将高速公路房建机电工程作为一个整体对象进行考虑，兼顾各个子系统间的防雷保护效果，同时考虑供配电子系统与弱电子系统防雷保护的有效衔接，体现安全可靠、经济合理的基本原则；第二是应当根据雷电作用于机电设备的不同途径，采取综合化的防雷设计方案，包括保护、接地、均压、分流、以及屏蔽等多种手段；第三，设计人员需要根据高速公路房建机电工程所处地理环境特点以及所对应的雷电保护区域范围，选择相应的防雷装置电气性能参数以及产品功能。遵循上述基本原则，在高速公路房建机电工程的防雷设计中应当采取如下措施：
2.1收费站、分中心防雷设计
高速公路收费站、分中心均采用房建工程结构钢筋构成等电位的“法拉第”笼，采用联合接地方式，在前期设计环节中综合考虑引下线、接地系统、以及避雷针装置的配置情况，要求接地电阻不超过1.0Ω。同时，为强化电源系统防雷效果，遵循分级保护的基本原则，在高速公路收费站、分中心变电站低压出线接入总配电柜前加装三相过电压保护器装置（按照每路加装60kA~100kA标准设计），起到首级防护的效果。同时，在高速公路沿线通信、收费等电源室总进线端加装三相过电压保护器（按照每路加装40kA~65kA标准设计），以起到二级防护的效果。机房内部防雷设计方面，在机房下防静电地板中设置接地汇流排，汇流排由4×40.0mm扁钢带沿墙体围绕一周形成，将机房内部机柜外壳、配电箱外壳、电源地、金属门窗、以及电缆屏蔽层等均与汇流排连接，形成联合接地。在此基础之上，选择截面积35.0mm²铜缆线路作为引下线介入地网，以加强防雷效果。
2.2收费广场防雷设计
高速公路收费广场外部防雷主要对象是收费大棚。本区域防雷设计建议采用联合接地的方式进行处理，接闪器可直接利用金属屋面同时联合辅助防雷地网以加强防雷效果。一般来说，高速公路收费站防雷地网网格可按照5×5.0m标准布置，地网防雷材料选型为角钢（按照5×5×50.0mm标准设计）+扁钢（4×40.0mm标准设计），地网两端直接与收费广场环形地网连接。同时，可将收费广场房建工程立柱内柱钢筋直接作为防雷引下线，与地网相连接。通过此种方式，能够实现地网的均压等电位，对预防地电位反击作用力有确切作用。在收费广场电源防雷方面，设计方案中在电源线出口位置按照40kA/路标准加装过电压保护器装置，相应电源线引入收费广场进线端同样按照40kA/路标准加装过电压保护器装置。通过该设计策略，避免高速公路收费站与收费广场间因落雷所产生过电压对机电设备正常运转造成不良影响。除此以外，在收费广场内部防雷设计方面，防雷设计的关键是在沿线所有收费亭下设置汇流排，汇流排经截面积35.0mm²铜缆与收费亭所有设备外壳连接，同时在汇流排上单独用导线与地网就地连接。
3.防雷施工要点
在高速公路房建机电工程防雷施工过程中，应当重点关注以下几个方面的问题：第一，防雷等电位连接。在防雷等电位连接网络施工过程中，等电位端子板应当安装于机房合适位置，尽量缩短各接地线长度。同时，等电位连接端子板的长度应当根据机房内需汇入连接导体数量进行合理控制。若选择铜质端子板，表面必须进行镀锡处理，以免在与其他材质导体连接后产生电化学腐蚀问题。除此以外，防雷系统与机电设备所在建筑物间应当优先选择联合接地的施工方案，按照设计单位所给出方案进行施工，确保接地安全；第二，接地测试点。接地测试点对采用钢质断接卡子，放置于安装盒中。在高速公路房建机电工程施工过程中，接地测试点的设置是很有必要的，有利于每年的维护和测试地网阻值，以便于及时修正不合格的防雷装置。通常情况下，适当设置多个测试点可以保证测试值的有效性及可靠性。
结语
防雷工程设计与施工一直以来都是高速公路房建机电工程系统中非常重要的构成模块之一。防雷工程设计方案的合理性以及施工的可靠性将直接影响高速公路收费、监控、通信等功能的实现情况，同时也是评价高速公路机电设备是否完善的一大重要指标。本文重点围绕高速公路房建机电工程防雷设计、施工方面的关键问题进行总结与分析，望能够有助于提高防雷系统有效性，最大限度减轻及规避雷击作用对高速公路房建机电设备的不良影响。
参考文献
[1]冯旭宇，刘晓东，卢士庆，等.高速公路机电系统过电压保护与防雷接地设计[J].工业安全与环保，2011，37（2）：40-41，54.
作者：刘凤英 单位：福建联美建设集团有限公司
