歡迎閱讀本文檔，希望本文檔能對您有所幫助!歡迎閱讀本文檔，希望本文檔能對您有所幫助!感謝閱讀本文檔，希望本文檔能對您有所幫助!感謝閱讀本文檔，希望本文檔能對您有所幫助!歡迎閱讀本文檔，希望本文檔能對您有所幫助!感謝閱讀本文檔，希望本文檔能對您有所幫助!高速公路收費站防雷設計方案一、防雷原理

１、直擊雷經過接閃器[如避雷針（帶）]、引下線和接地裝置而直接泄放入地，導致地網地電位上升。高電壓由設備接地線引入電子設備造成地電位反擊。

２、雷電流沿引下線入地時，在引下線周圍產生磁場，引下線周圍的各種金屬管（線）上經感應而產生過電壓。

３、進出大樓或機房的電源線和信號線等在大樓外受直擊雷或感應雷而加載的雷電壓及過電流沿線竄入，入侵電子設備。因此，我們對以上三種途徑對整個入侵的雷擊過電壓及過電流進行防護。

完整系統防雷方案包括外部防雷和內部防雷兩個方面：

1、外部防雷包括接閃器（避雷針、帶、線）、引下線（建筑物鋼筋、人工引下線）、接地裝置（接地體、地網）等等，其主要的功能是為了確保建筑物本體免受直擊雷的侵襲，將可能擊中建筑物的雷電通過避雷針、避雷帶、引下線、接地體等，泄放入大地。

1

2、內部防雷系統是為保護建筑物內部的設備以及人員的安全而設置的。在需要保護設備的前端安裝合適的避雷器，使設備、線路與大地形成一個有條件的等電位體。將可能進入的雷電流阻攔在外，將因雷擊而使內部設施所感應到的雷電流得以安全泄放入地，確保后接設備的安全。

當雷電發生在距離建筑物較近的地方，通過避雷針將可能擊中于建筑物本體的雷電吸引并通過避雷針泄放入大地時，所產生的感應電動勢會對內部所有的金屬線路均產生具破壞作用的感應電流，正是由于電源、網絡、通訊等線路出現感應雷電流，增加了建筑物內部較為敏感的計算機等設備破壞的可能性，安裝避雷針時沒有做好完備的內部防護感應雷的措施，將會大大增加雷擊損壞事故的機會，此時的避雷針就真正成為了引雷針。

2

當所在的建筑物附近出現雷雨云時，雷電不通過建筑物頂部的避雷帶等泄放雷電流時，也會在建筑物內部設備的電源和網絡系統中產生感應雷電流，導致設備的損壞。因此建筑物內部通過電源、網絡和通訊線路相連接的計算機系統，期望通過較為傳統的方法：安裝避雷針以避免感應雷擊的事故是不可能的，作為內部系統的防雷，只做避雷針等外部防雷，其作用是不充分的。只有針對感應雷擊損壞設備的特性，采用防范感應雷擊的解決方法，才能避免雷電對設備的侵襲。由于感應雷產生的途徑有許多種，在距離帶電雷雨云較近所有的金屬回路中均會產生破壞性的可能，只是有些的雷電過電壓較小，不會對設備產生明顯的破壞力而已，但過電壓的存在對設備的長期使用的壽命必然產生影響，因此感應雷防范的難度遠大于直擊雷的防范，而且所需要投入的費用也高于直擊雷的防護。

針對于系統的防雷，從可能引雷的兩個途徑。電源線路、信號線路，根據每一類設備的特性、需要的防雷等級程度，選用性價比合適的防雷產品，做到以合理的價格達到充分的防護。確保設備對直擊雷和感應雷以及線路操作過電壓的全面防護。

二、具體防雷保護方案

（一）、設計依據

⑴gb50057-94（2000版）《建筑物防雷設計規范》⑵jgj/t16-92《民用建筑電氣設計規范》⑶gb50174-93《電子計算機機房設計規范》⑷（99d562）《建筑物、構筑物防雷設施安裝》⑸gb50343-2004《建筑物信息系統防雷技術規范》⑹iec1312-1-2-3《雷電電磁肪沖的防護》

（二）、現場環境分析

高速公路收費站既有強電設備，又有大量的監控、通信、傳感設備等弱電設施，同時，它一般多位于郊外，周圍地勢空曠，其建筑物常常為附近至高點，電力線路往往要翻山越嶺，信息傳輸和控制線路則需穿越復雜的地質層面，并且由于高速公路的路基、路面施工造成了公路沿線的土壤電阻率變化，極易遭雷電侵害，特別是感應雷和地電位反擊。但是，目前我國在高速公路設計和施工中對防雷問題一直重視不夠，高速公路配套建筑及其機電系統防雷缺少統一規劃、綜合設計，建筑物、路基、照明、監控、通信、收費等系統往往由多家單位設計、施工完成，防雷薄弱環節較多，遭雷擊損毀的事故時有發生。輕者部分設備被雷電擊壞，系統喪失部分功能，重者全系統癱瘓，經濟損失慘重，特別是高速公路收費站被雷擊后，收費系統癱瘓，無法進行計重收費，手工收費不僅緩慢，還會因為收費不能客觀計重引發爭議或糾紛，造成高速公路收費站車輛堵塞、影響高速公路暢通。隨著智能交通的不斷發展，電子設備的廣泛應用和集成化程度不斷提高，雷電對高速公路電子設備的危害程度還將不斷增加，因此，加強高速公路收費站的防雷工作刻不容緩。

3

高速公路收費站包括監控系統、收費系統、通信系統等。收費站的綜合防雷主要包括對建筑物直擊雷防護，網絡收費系統、監控系統、通信系統三大系統的電源和信號系統以及輔助設施的感應雷防護和各種接地處理。由于收費站所有建（構）筑物基本上在土建工程中已實施了直擊雷防雷措施，大多直擊雷防雷措施相對gb50057-94《建筑物防雷設計規范》的規定要求基本滿足，因此本方案不涉及收費站的直擊雷防護。

（三）、具體方案

1、網絡系統防雷方案a.網絡中心

計算機中心機房所在建筑物總電源安裝三相電涌保護器，通流容量60ka，帶雷擊計數器，箱體結構，也可使用大通流量模塊防雷器，計算機中心機房總開關安裝三相電涌保護器，通流容量40ka（如果是單相電則選擇單相電源防雷器），如果配電箱內有安裝空間，可以使用模塊防雷器電腦或其他設備取電處需要使用防雷pdu插座，具體型號為：可直接安裝在網絡機柜上。

網絡中心的進出線需要根據實際情況配備，網絡進線為光纖的信號無需另外安裝防雷器，但光纖加強筋必須接地良好；adsl寬帶線進入分離器的前端使用進線為專線的根據專線類型加裝相應專線防雷器，交換機所有端口如果需要防雷的可采用多口電腦網絡避雷器.共16口；交換機所連的高風險終端加裝單口網絡防雷器。

b.外部高風險網絡端口

電腦中心往各收費點的網絡線多數為普通網線，這些網線因為鋪設較遠，有些還沒有良好屏蔽，極易受雷擊感應電壓的破壞，這些線路雷擊風險程度非常高，需要安裝網絡信號防雷器，該信號防雷器通流量達5ka，可有效保護網絡線路。此類端口對應的就是網絡中心的高風險端口。

c.接地處理

所有避雷器均利用其現有接地設施，不再加地網。（依抽樣檢測地阻結果，接地電阻均可達到要求）。

2、監控系統防雷方案

監控系統的綜合防雷設計應考慮環境因素、雷電活動規律、系統設備的重要性、發生雷災后果的嚴重程度，分別采取相應的防護措施。

（1）在進行綜合防雷設計時，應堅持全面規劃、綜合治理、優化設計、多重保護、技術先進、經濟合理、定期檢測、隨機維護的原則，進行綜合設計及維護。（2）監控綜合防雷系統的防雷設計應采用直擊雷防護、等電位連接、屏蔽、合理布線、其用接地系統和安裝電涌保護裝置等措施進行綜合防護。必須堅持預防為主，安全第一的指導方針。

（3）監控綜合防雷系統應根據所在地區雷暴等級、設備放置在雷電防護區的位置不同，采用不同的防護標準。

a、監控中心防雷方案

a.電源方面：建議該中心側總電房處安裝三相交流電源避雷器（并聯，通流容量60ka），作為第一級防雷，箱體結構，也可使用大通流量模塊防雷器中心總電源開關處安裝單相交流避雷器（并聯，通流容量40ka），型號為：作為第二級防雷（如果是三相電則選擇三相電源防雷箱），如果配電箱內有安裝空間，可以使用模塊防雷器每臺設備供電用之插座采用多功能插座，作為電源第三級防雷，以便達到三級防雷的效果。如果是機架式安裝的pdu，需要將其更換為防雷pdu。b.信號線路方面：由于引入監控中心的信號線只有視頻信號和云臺控制信號，所有室外攝像機引入線需對視頻信號進行防雷，每條視頻線路在進入機房視頻卡前均采用視頻信號避雷器，以達到防雷作用，如果視頻信號較多，可以使用集線式多路視頻防雷器，有12路、16路多種形式。對云臺控制線路，由于該線路采用編碼控制方式，信號在引入前可能已經合并，這樣只需對合并后將要進入電腦的剩余線路進行防雷保護，可采用相應對數的控制線路避雷器保護云臺控制信號。c.室外攝像機防雷

1）對室外攝像機，每支攝像機視頻線路均采用視頻信號避雷器，對室外云臺，每條線路均采用控制線路避雷器。

每支攝像槍電源線路均安裝攝像槍專用電源避雷器，如果攝象機電源是從控制中心拉過去的12伏或24伏直流電，則可使用萬有公司直流電源防雷器或對前后端的電源端子進行防感應雷擊防護。

4

以上

1、

2、3點為典型的室外監控攝像機所需要使用的避雷器，屬于獨立安裝，如果采用集成式的，這里可使用監控三合一防雷器，滿足上面三種防雷器的參數，使用起來更方便。如果是槍式固定攝像機，則可以使用監控二合一防雷器，全部安裝在攝像機前端。

4）由于攝像機分布于室外，所安裝避雷器均需安裝于防水盒內，防水盒為膠盒，安放于桿內。

5）攝像機必須已在防直擊雷保護范圍內，否則需要安裝桿頂避雷針。d.所有避雷器接地均利用已有接地設施，不再另造地網。

3、通信系統防雷方案（1）組成方式

目前，高速公路通信系統大多選擇了光纖傳輸，早期建設的高速公路通信系統部分已經改造，部分依然沿用原來的有線傳輸形式。

（2）防雷器選型及安裝

通信系統的防雷同樣包含電源系統和信號線路.對于電源，可以直接將其看成等同網絡機房看待，采用與網絡機房相同的防雷方式。當然，其中有可能重復的電源防雷器就無需安裝，但最后一級的電源防雷肯定是不會共用的，對于最后這一級電源，我們直接使用防雷排插或防雷pdu。對于信號線路，光纖引進的線路只需將光纖加強筋做好良好接地；而對于采用普通電話線引進的通信線路盡量使用單口電話防雷器，如果是配線架接線且線路路數很多，如20條以上一般就采用多口電話防雷排，一條可保護10門電話。交換機出線一般采用多口電話防雷排；如果在交換機出線處沒有安裝電話防雷排，則在電話使用終端比如收費站窗口就有必要安裝電話防雷器。重要電話機、傳真機線路使用單口電話防雷器。（3）接地處理

所有避雷器均利用其現有接地設施，不另加地網。（依抽樣檢測地阻結果，接地電阻均可達到要求）。

第二篇：高速公路防雷工程設計方案高速公路防雷工程設計方案返回

目錄

一、概述：

二、設計依據：

三、設計方案：3-1.外部防雷：

a）高速公路征管所辦公樓外部防雷整改措施：b）高速公路收費站外部防雷整改措施：3-2.內部防雷：

（3-2-1）電源系統防雷

（3-2-2）網絡系統保護

（3-2-3）監控系統防護

（3-2-4）工控機設備的防護

四、選用產品性能簡介：

一、概述：

當今社會電子計算機技術、微波通信技術日益發展，各類電子設備大量應用，雷擊電感應到附近的導體中形成過電壓，可高達幾千伏，對微電子設備的危害極大。lemp的主要侵入通道有電源線路、各類信號傳輸線路、天饋路線和進入系統的管、纜、橋架等導體侵入設備系統，造成電子設備失效或永久性損壞。因此，雷擊電磁脈沖的防護是在入侵通道上將雷電流泄放入地，從而達到保護電子設備的目的。其主要方法是采用隔離、等位、鉗位、均壓、濾波、屏蔽、過壓過流保護、接地等方法將雷電過電壓、過電流及雷擊電磁脈沖消除在設備外圍，從而有效地保護各類設備。目前主要采用氣體放電管、放電間隙、高頻二極管、壓敏電阻、瞬態二極管、晶閘管、高低通濾波器等元件根據不同頻率、功率、傳輸速率、阻抗、駐波、插損、帶寬、電壓、電流等要求，組合成電源線、天饋線、信號線系列電涌保護器（spd）安裝在微電子設備的外連線路中，地線按共同接地原則接入系統的地線，才不至于造成地位反擊。只要設計合理、安裝合格，電涌保護器就能有效的防御雷電。

目前高速公路建設發展迅速，為了使高速公路暢通無阻，保證高速公路通信、監控、收費系統正常運行，將雷電災害降低到最低限度，防雷工程技術人員應對系統進行全面規劃、綜合治理、制定完善的綜合防雷設計方案。

系統防雷是一項綜合性工程，主要包括外部防雷和內部防雷兩個方面：外部防雷包括：避雷針、避雷帶、引下線、接地極等等，其主要的功能是為了確保建筑物本體免受直擊雷的侵襲，將可能擊中建筑物的雷電通過避雷針、避雷帶、引下線等，泄放入大地。

內部防雷系統是為保護建筑物內部的設備以及人員的安全而設置的。主要以空間屏蔽、等電位連接、減少接近耦合、過電壓保護等措施，通過在需要保護設備的前端安裝合適的避雷器即過電壓保護，使設備、線路與大地形成一個有條件的等電位體。將可能進入的雷電流阻攔在外，將因雷擊而使內部設施所感應到的雷電流得以安全泄放入地。

武漢高速公路收費站，地處較空曠地帶，年雷暴日大于36.9天，屬于多雷區，盡管征管所曾做過部分弱電防雷工程，但仍然有許多通訊及監控設備在雷雨天氣中，時常有被雷擊受損現象，這更讓人們重視防雷工程的系統性、綜合性及必要性。

二、設計依據：

（1）iec61024《建筑物防雷》（2）iec61312《雷電電磁脈沖的防護》

（3）ituk25《光纜的防雷》

（4）ituk27《電信大樓內的連接結構和接地》

（5）gb50057-94《建筑物防雷設計規范》

（6）gb50174-93《電子計算機機房設計規范》

（7）gb50200-94《有線電視系統工程技術規范》

（8）gb50198-94《民用閉路監視電視系統工程技術規范》

（9）gb/t50311-2000《建筑與建筑群綜合布線系統工程設計規范》（10）yd5078-98《通信工程電源系統防雷技術規范》

三、設計方案：

1、外部防雷：

高速公路征管所及收費站地處空曠的海邊，屬于多雷區地帶。就其建筑物本身來說，無論是征管所還是收費站，其占地面積都不小，根據防雷規范的規定，并結合高速公路信息指揮中心的重要性，按二類防雷建筑物來設計本工程方案。

高速公路征管所是一個框架建筑，指揮中心機房設在二樓，樓頂是平頂，沒有避雷帶等接閃設施，且樓頂有攝像設備。而收費站雖然是金屬桁架頂棚，但其支撐的金屬框架柱卻未做接地處理

由上述可以看出外部防雷設施不完善，對建筑物本身及設備的安全，存在不可忽視的隱患。對以上建筑的外部防雷不完善之處，建議如下整改：

a）高速公路征管所辦公樓外部防雷整改措施：

在辦公樓二樓樓頂，沿女兒墻四周鋪設直徑為10毫米的熱鍍鋅圓鋼，每隔1m用支撐卡子固定在女兒墻上。支撐卡子為l型，用直徑10cm的熱鍍鋅圓鋼，長度為21cm，其中嵌入砼5cm，露在女兒墻上高10cm，與避雷帶焊接長度不小于6cm（采用雙面焊）。

另外避雷帶沿女兒墻四周鋪設時，在建筑物四周每個框架柱位置處（橢圓形四周），應用直徑為10mm的熱鍍鋅圓鋼，將其與建筑結構柱內主筋相焊接，每個焊接處的平均距離不超過18米。即引下線數量不小于六根。并在該樓樓頂四角處設四根1米長的避雷針，且與避雷帶相連。b）高速公路收費站外部防雷整改措施：

因收費站是金屬框架結構，所以其建筑本身就是一個接閃裝置，只是其沒有做好接地處理。方法是將收費站四個外包不銹鋼柱子表面金屬開挖一個50cm*50cm的口子，用截面50*5的熱鍍鋅扁鋼一端與收費站金屬框架柱相焊接，另一端沿收費站內地溝與收費亭內地溝中接地扁鋼（其接地電阻值經檢測為1.5歐姆）相焊接。

2、內部防雷：

（3-2-1）電源系統防雷

根據iec1312防雷及過電壓規范中有關防雷分區的劃分，針對重要系統的防雷應分為三個區，分別加以考慮。只做單級防雷可能會帶來，因雷電流過大而導致的泄流后殘壓過大破壞設備或者保護能力不足引起的設備損壞。電源系統多級保護，可防范從直擊雷到工業浪涌的各級過電壓的侵襲。

第一級電源防雷：

根據國家有關低壓防雷的有關規定，外接金屬線路進入建筑物之前必須埋地穿金屬管槽15米以上的距離進入建筑物，且要在建筑物的線路進入端加裝低壓避雷器。必須做到在電源的進入端安裝低壓端的總電源防雷器，將由外部線路可能引入的雷擊高電壓引至大地泄放，以確保后接設備的安全。

作為系統電源進線端的主級防雷器，在雷擊多發地帶至少應有60-100ka的通流容量，可將數萬甚至數十萬伏的雷擊過電壓限制到數千伏，防雷器可并聯安裝在辦公樓的總配電柜內的電源進線處或配房低壓輸出端。具體措施：

在高速公路征管所配電房低壓輸出端并聯安裝壹套b級電源防雷箱，用于征管所整體設備的電源第一級的防雷初級保護?；虿捎胊sp電源防雷模塊，并聯安裝在配電房低壓輸出端。

在高速公路收費站的三相電源總進線端，并聯安裝壹套電源防雷模塊，用于收費廣場中所有電氣設備的電源前級防雷保護。

第二級電源防雷：

分配電柜的電源防雷器，對通過電源初級防雷器的雷電能量進一步泄放，可將幾千伏的過電壓進一步限制到1點幾千伏，雷電多發地帶需要具有40ka的通流容量，防雷器可并聯安裝在分配電柜處。具體措施：

在高速公路征管所二樓監控中心辦公室電源總進線處，并聯安裝壹套電源二級防雷箱，用于征管所二樓重要辦公室內設備的電源第二級防雷保護。或采用電源防雷模塊。

在高速公路收費各站的單相電源進線端，并聯安裝壹套電源二級防雷箱，用于收費廣場中所有電氣設備的電源二級防雷保護?；虿捎秒娫捶览啄K。

第三篇：高速，公路，收費站防雷高速公路征管所（站）防雷設計

引言

高速公路收費站一般由建筑物、供配電系統、收費系統、監控系統和通信系統組成，大都建立與空曠區域，且站內部分設施孤立、較高，雷雨天氣時，容易引發雷電，從而對機電系統造成損壞，導致整個系統癱瘓。按照《建筑物防雷設計規范》（gb50050-2010）和《建筑物電子信息系統防雷技術規范》相關規定，建筑物應該有防直擊雷措施，電源系統應有防浪涌保護裝置。電子信息系統設備由tn交流配電系統供電時配電線路必須采用tn-s系統的接地方式，計算機網絡系統、監控系統、通信系統等信息系統應有雷電防護措施，接地系統應采用公共接地系統，接地系統不大于其中最小值1Ω。

雷電侵害高速公路征管所機電系統設備的途徑很多，主要包括直擊雷、感應雷、高電壓反擊、雷電波侵入及電磁波輻射等途徑。

1高速公路機電系統外部防雷方案

1.1避雷針

1）根據《建筑物防雷規范設計》（gb50057-2010）的規定。監控中心大樓和征管所監控樓為二類防雷建筑。按滾球法（滾球半徑45m）設計避雷針。設計方法請參照《建筑物防雷設計規范》附錄四的要求，決定避雷針的數目、布局、高度，在設計時應考慮避雷針的抗風。

2）為了減少避雷針的維護，防止避雷針的腐蝕，應在監控中心大樓和征管所辦公監控樓頂安裝不銹鋼避雷針，其高度和數量根據滾球法計算其保護范圍能覆蓋整棟中心大樓和各類天線，使其能有效防止直接雷擊以保護大樓樓頂和各類通訊天線的安全。

3）在公路沿線安裝監控攝像頭的云臺桿頂、收費站廣場云臺桿頂、高桿燈頂以及led情報板頂各安裝一套不銹鋼避雷針，以保護云臺攝像頭等設施避免遭直擊雷危害。

4）在高速公路收費站鋼架屋頂上和led情報板頂左右對稱各安裝一套不銹鋼避雷針，以保護收費站屋頂和led情報板框架結構免遭直擊雷危害。

5）避雷針的引下線最好利用鋼結構柱做泄流線，條件不允許時，也可以單獨用25mm^2以上的銅絞線穿鍍鋅管屏蔽，并做絕緣處理，從避雷針尖直接以最短路徑入地，以減少泄流時的雷擊電磁脈沖輻射而損壞微電子設備和室外大型電子顯示屏編碼控制系統

1.2屏蔽

1）所有與建筑物組合在一起的大尺寸金屬部件都應等電位連接在一起，并與接地裝置連接。屋頂為金屬表面、面金屬表面、混凝土內鋼筋和金屬門窗框架，都必須進行等電位連接后接地。在需要保護的空間內，當采用屏蔽電纜時其蔽層至少在兩端和在雷電防護區交界處做等電位聯結。當微電子設備只要求在一端做等電位連接時，可將屏蔽電纜穿金屬管引入，金屬管在一端做等電位連接。建筑物之間的電纜應敷設在金屬管內，這些金屬管道從一端到另一端必修電氣貫通，并連到各個等電位的連接帶上，電纜屏蔽層也連接到這些帶上。2）實踐中建筑物或房間的大空間屏蔽是由金屬支撐物、金屬框架或鋼筋混凝土的鋼筋這些自然構建組成的。這些構件構成一個格柵形大空間屏蔽。穿入這類屏蔽的導電金屬物應就近與其等電位連接后接地。

3）監控系統設備位置應選擇在lpz最高級區和避免設在建筑物的頂層內；當建筑物天面部分的避雷尺寸不符合系統抗干擾的要求時，應在天面加裝屏蔽層；使用非屏蔽電纜，入戶前應穿金屬管并埋入地中水平距離10m以上。如受條件限制無法穿金屬管埋地入戶，則應加長入戶屏蔽管或棧橋長度，金屬管或棧橋的兩端以及在雷電防護區交界處要做等電位連接和接地。

4）監控設備為金屬外殼時，應用最短導線將其與等電位連接。如是非金屬外殼時，當設備所在建筑物屏蔽未達到設備的電磁兼容性要求時，應加裝金屬網或其他屏蔽體對設備屏蔽，金屬網應與等電位連接帶進行連接。

1.3等電位連接

1）將征管所監控辦公樓各層所有可以利用的粱、柱、樓板、墻體的鋼筋和金屬管線等與建筑物組合在一起的大尺寸金屬管件都應該等電位連接在一起，并與個層的金屬門、窗連接形成的水平閉合均壓環連接在一起與防雷裝置相連，做到幾乎處處電位相等。這樣在閃電電流通過時樓內所有設施立即形成一個“等電位島”，保證導電部分不產生有害電壓差，不發生旁側閃絡放電。完善的等電位連接還可以防止閃電電流入地造成的地電位升高所產生的反擊。

2）征管所征費亭多數地處空曠地帶，征費亭之間需解決跨步電壓，征費亭至辦公樓的通道應建成鋼結構防雨走廊并建等電位連接，每個收費島外圍內應用40×4的鍍鋅扁鋼連成一個閉合回路，與島內的票亭金屬外殼、預埋金屬管件、混凝土的鋼筋及金屬行架頂棚，也連接成“等電位島”保護區；為了徹底消除雷電引起的毀壞性的電位差，就特別需要實行等電位連接，電源線、信號線等都要通過過電壓保護器（spd）進行等電位連接，各個內層保護區的界面處同樣要進行局部等電位連接，并最后與等電位連接母排連接。

1.4接地

1）將進入監控大樓的各類管線的屏蔽層、機架等在進入在進入大樓前進行等電位連接并接地。在進入設備前進行二次等電位連接后接地。將廣場攝像頭輸出的同軸電纜的外層和其它管線外層在進入大樓前進行等電位連接后接地。

2）將分開的外導電裝置用等電位連接導體連接后接地，以減少系統所在的建筑物金屬構件與設備之間或設備與設備之間因雷擊產生的電位差。利用鋼筋混凝土結構的建筑物內所有金屬構件的多重連接建立一個三維的連接網絡是實現等電位連接的最佳選擇（為方便等電位連接施工，應在一些合適的地方預埋等電位連接預留件）。進入系統所在建筑物的各類水管、空調管道等金屬管道的金屬外層在進入建筑物處應做等電位連接，并與建筑物組合在一起的大尺寸金屬件連接在一起，按gb50054的要求做等電位連接之后，接向總等電位連接帶，并可靠連通接地。

3）在建筑物入口處，即lpzob與lpz1區交界進行總等電位連接后接地，在后續的雷電防護區交界處按總等電位連接的方法進行局部連接，連接主體包含系統本身。

4）利用建筑物的基礎鋼筋地網作為共用接地系統。如建筑物沒有基礎鋼筋地網，在建筑物四周埋設人工垂直接地體和水平環形接地體。5）埋于土壤中的人工垂直接地體宜采用角鋼、鋼管或圓鋼；埋于土壤中的接地體宜采用圓鋼或扁鋼。圓鋼直徑不小于10mm^2扁鋼截面不小于100mm^2；其厚度不應小于4mm；角鋼不應小于40×40×40mm；鋼管壁厚不小于3.5mm。人工垂直接地體長度宜為2.5m。人工垂直接地體間距宜為5m，當受條件限制可減少。

6）在高土壤電阻率的地區，降低接地電阻宜采用如下方法：①采用多支線外引裝置，外引長度不應大于60m；②適當使用降阻劑；③換土法。

7）在監控辦公樓周圍應做一環形閉合接地電阻小于10Ω的復式混合地網，澆灌長效降阻劑。

8）收費廣場兩端的高桿燈可視為獨立避雷針，其接地系統應做成輻射形，接地電阻小于10Ω。

9）在高速公路沿線云臺桿下各做小于4歐姆聯合地網，每個地網做兩根引地極，極間距宜大于5m一根作為防直擊雷，一根作為設備安全接地。

2.1監控信號系統防雷

1）在監控中心機房計算機網絡服務器至網絡交換機間安裝一只計算機網絡信號spd以保護服務器。

2）在監控中心機房網絡交換機至收費亭的微機間的數據線兩端各安裝一只計算機網絡信號spd，以保護網絡交換機和收費亭微機網絡端口。

3）在電子顯示屏的光端機編碼器之后至控制器兩端各安裝一只數據spd，以保護光端機、編碼器和控制器。

4）收費亭與監控中心有線對講系統兩端各安裝音頻信號避雷器1個，通流容量5ka.5）在程控電話傳輸線兩段安裝程控電話保護器。

2.3電源系統防雷

1）在監控監控中心大樓和征管所辦公樓總配電箱安裝一套（wja60／100ka）的三相電源保護器做為Ⅳ級防雷。

2）在樓層分盤上安裝一套（wja20\40ka）的三相保護器spd，做為Ⅲ級保護。3）在ups電源前安裝一套（wja20\40ka）的三相保護器spd做為Ⅱ級保護。

4）在ups電源后或設備電源前安裝一套（wja10\20ka）的單相保護器做為Ⅰ級保護。

5）在收費亭供電線路上安裝一套（wja20\40ka）的保護器

6）廣場攝像頭頭部低壓直流供電線路兩端各安裝（wja10\20ka）的保護器。

7在高速公路沿線監控攝像頭供電線路配電盤輸出端各安裝一套（wja20\40ka）的保護器。

8）在高速公路電子顯示屏供電電源上個安裝一套（wja20\40ka）的保護器。

結束語

通過對高速公路征管所及各系統設備遭受雷電襲擊途徑進行分析，設計出了高速公路供配電照明系統、收費系統、監控系統、通信系統和建筑物相結合的防雷系統?？赏軌虼_保高速公路的安全運行，最大限度地預防和減輕雷電災害對高速公路造成的危害和損失。

陜西偉信防雷科技有限公司

第四篇：高速公路通信監控收費系統的防雷設計方案高速公路

通信、監控、收費系統

防雷設計方案

河北德實科技有限公司

一、概述

當今社會電子計算機技術、微波通信技術日益發展，各類電子設備大量應用，雷擊電感應到附近的導體中形成過電壓，可高達幾千伏，對微電子設備的危害極大。lemp的主要侵入通道有電源線路、各類信號傳輸線路、天饋路線和進入系統的管、纜、橋架等導體侵入設備系統，造成電子設備失效或永久性損壞。因此，雷擊脈沖的防護是在入侵通道上將雷電流泄放入地，從而達到保護電子設備的目有。其主要方法是采用隔離、等位、鉗位、均壓、濾波、屏蔽、過壓過流保護、接地等方法將雷電過電壓、過電流及雷擊電磁脈消除在設備外圍，從而有效地保護各類設備。目前主要采用氣體放電管、放電間隙、高頻二極管、壓敏電阻、瞬態二極管、晶閘管、高低通濾波器等元件根據不同頻率、功率、傳輸速率、阻抗、駐波、插損、帶寬、電壓、電流等要求，組合成電源線、天饋線、信號線系列電涌保護器（spd）安裝在微電子設備的外連線路中，地線按共用接地原則接入系統的地線，才不至于造成地電位反擊。只要設計合理、安裝合格，電涌保護器就能有效的防御雷電。

因此，采用完善的綜合防雷手段構成一套完整的防雷體系，這就是現代防雷的新理論：綜合防雷理論。目前高速公路建設發展迅速，為了使高速公路暢通無阻，保證高速公路通信、監控、收費系統正常運行，將雷電災害降低到最低限度，防雷工程技術人員應對系統進行全面規劃、綜合治理、制定完善的綜合防雷設計方案。

二、高速公路綜合防雷設計方案的依據

高速公路綜合防雷在設計時主要采用以下標準，供設計時參照。

1、iec61024《建筑物防雷》

2、iec61312《雷電電磁脈沖的防護》

3、ituk25《光纜的防雷》

4、ituk27《電信大樓內的連接結構和接地》

5、gb50057-94《建筑物防雷設計規范》

6、gb50343-2004《建筑物電子信息系統防雷技術規范》

7、gb50174-93《電子計算機機房設計規范》

8、gb50198-94《民用閉路監視電視系統工程技術規范》

9、gb/t50311-2000《建筑與建筑群綜合布線系統工程設計規范》

10、yd5078-98《通信工程電源系統防雷技術規范》

11、xq3-2000《氣象信息系統雷擊電磁脈沖防護規范》

三、高速公路通信、監控、收費系統的基本組成

1、每一條高速公路在其管理的區間內均設有一監控中心大樓。監控中心一般設在高速公路的出、入口處，也有設在管理區間的中心部位。中心一般設置有大型地圖板和監控電視系統，并配有多畫面切換控制設備、視頻監視器、低速錄象設備及自動轉換裝置。中心配備有計算機網絡系統、負責管理各收費站的收費信息、緊急電話的控制、公路出入口及中間各大型電子顯示屏的控制和公路沿線的小型電子提示牌的控制等。中心大樓內還有程控交換機系統、中心控制臺、光纜通信的兩個或四個8mbit/s接口的光端機、電端機及上網設備、無線電話系統、ups供電系統等多種電子設備。

高速公路每個收費站還相應配套建立了一個監控分中心，分中心設置了監控電視系統和計算機網絡系統，負責管理監視本收費站的收費信息和車輛信息等。

2、在每個收費站配備有光纜通信設備，收費用的計算機局域小網，收費站信號燈控制系統，監視、攝像、記錄系統，控制操作臺，站內電話控制臺、無線對講電話等。

3、在每個收費亭內配備有收費計算機網絡系統工作站專用計算機，收費票據打印機，收費指示板，指示燈，車道控制機，自動欄桿，語音提示系統，車輛過境自動計數器，對講電話和空調及供電系統等設備。

4、在公路沿線及收費站廣場設置了多個監控攝像頭，將攝像頭的視頻信號通過光纜、同軸電纜、對稱電纜或通過微波傳輸系統，將視頻信號或語音信號傳到中心監控室，以利控制中心掌握公路沿線的車輛行駛運行情況，便于指揮調度。

5、道路led指示牌。led指示牌發布高速公路即時信息，位于空曠的環境中，其控制信號線一般由光纖組成，系統電源采用就地變壓（主要是使用開關電源）的措施，由電源引起的雷擊事故較為普遍。

四、高速公路的綜合防雷原則

高速公路的綜合防雷設計應考慮環境因素、雷電活動規律、系統設備的重要性、發生雷災后果的嚴重程度，分別采取相應的防護措施。

1、在進行綜合防雷設計時，應堅持全面規劃、綜合治理、優化設計、多重保護、技術先進、經濟合理、定期檢測、隨機維護的原則，進行綜合設計及維護。

2、高速公路綜合防雷系統的防雷設計應采用直擊雷防護、等電位連接、屏蔽、合理布線、其用接地系統和安裝電涌保護裝置等措施進行綜合防護。必須堅持預防為主，安全第一的指導方針。

3、高速公路綜合防雷系統應根據所在地區雷暴等級、設備放置在雷電防護區的位置不同，采用不同的防護標準。為確保防雷設計的科學性、先進性，高速公路建設工程在設計前宜做高速公路沿線現場雷電環境評估。

五、高速公路建筑物直擊雷防護措施

1、監控中心大樓一般設置在高速公路的出入端或控制管理區域的中心位置。由于周圍地形比較空曠，樓層一般都比較高且樓頂還安裝有各類通信天線、有的還架設有鐵塔，這些都是直擊雷的重要目標。由于樓內有大量實時運行的電子、微電子設備，又是整個高速路的指揮中心，根據gb50057-94《建筑物防雷設計規范》的規定，可定為二類防雷建筑。按滾球法（滾球法半徑45m）設計避雷針、避雷帶或者避雷網等。設計方法請參照《建筑物防雷設計規范》附錄四的要求，決定避雷裝置的數目、布局、高度，在設計時應考慮避雷針抗當地30年最大風的抗風強度，并留有一定余量。

2、為了減少避雷裝置的維護，防止酸雨對避雷針的腐蝕，應在監控中心大樓樓頂安裝不銹鋼或者鍍鋅避雷裝置，其高度和數量根據滾球法計算其保護范圍能覆蓋整幢中心大樓的天面和各類天線，使其能有效防止直接雷擊以保護大樓的樓頂和各類通信天線的安全。

3、在公路沿線安裝監控攝像頭的云臺桿頂、收費站廣場云臺桿頂以及led指示牌頂各安裝一套不銹鋼避雷針，以保護云臺攝像頭等設備免遭直擊雷危害。

4、在高速公路收費站鋼架屋頂上和大型室外電子顯示屏頂端左右對稱各安裝一套不銹鋼避雷針，以保護收費站鋼架屋頂和電子顯示屏框架結構免遭直擊雷危害。

5、避雷針的引下線最好利用鋼結構柱做泄流線，條件不允許時，也可以單獨用25mm2以上的銅絞線穿鍍鋅鋼管屏蔽，并做絕緣處理，從避雷針尖直接以最短路徑入地，以減少泄流時的雷擊電磁脈沖輻射而損壞微電子設備和室外大型電子顯示屏編碼控制系統。

六、雷擊電磁脈沖（lemp）的防護措施

雷擊電磁脈沖（lemp）所產生的感應電動勢通過侵入通道疊加在線路信號上產生瞬間高電壓，擊毀各類用電設備和微電子芯片，因此在實施防雷工程時必須將感應雷擊作為重點，進行有效的防御。在設計綜合防雷時，應從以上通道進行重點防護，同時做好等電位連接和共用接地系統。根據國標gb50343《建筑物電子信息系統防雷技術規范》4.3按建筑物電子信息系統的重要性和使用性質確定雷電防護等級，高速公路監控和收費雷電防護等級為b級。

1、電源系統的防雷措施

在監控中心大樓的總配電盤上安裝一套雷電通流容量iimp≤25ka（波形10/350μs）；響應時間ta≤100ns的三相電涌保護器spd1，型號為：mg-50/4，作為一級保護；在樓層分盤上安裝一套雷電通流量imax≤80ka（波形8/20μs）；響應時間ta≤25ns的三相電涌保護器spd2，型號為：m-80/4，作為二級保護；在ups電源前安裝一套雷電通流容量imax≤40ka（波形8/20μs）；響應時間ta≤25ns的三相電涌保護器spd3，型號為：m-40/4，作為三級保護。在ups電源后或設備前安裝若干套雷電通流容量imax≤20ka（波形8/20μs）；響應時間ta≤25ns的單相電涌保護器spd4，型號為：1p20as-7，作為四級精細保護。

在每個收費站對應的監控分中心大樓的總配電盤上安裝一套雷電通流容量imax≤120ka（波形8/20μs）；響應時間ta≤25ns的三相電涌保護器spd1，型號為：m-120/4，作為一級保護；在樓層分盤上安裝一套雷電通流量imax≤80ka（波形8/20μs）；響應時間ta≤25ns的三相電涌保護器spd2，型號為：m-80/4，作為二級保護；在ups電源前安裝一套雷電通流容量imax≤40ka（波形8/20μs）；響應時間ta≤25ns的單相電涌保護器spd3，型號為：m-40/4，作為三級保護。在ups電源后或設備前安裝若干套雷電通流容量imax≤20ka（波形8/20μs）；響應時間ta≤25ns的單相電涌保護器spd4，型號為：1p20as-7，作為四級精細保護

spd連接導線應短而直，spd連接導線不宜大于0.5m，當長度大于0.5m時應適當加粗線徑。當spd1～spd2的線距小于10m、spd2～spd3的線距小于5m、spd3～spd4的線距小于5m時，應在兩spd間加裝退耦裝置。為防止spd老化造成短路，要求spd安裝線路上應有過流保護裝置，應選用有劣化顯示功能的spd在收費亭內的供電線路上各安裝一套雷電通流量imax≤40ka（波形8/20μs）；響應時間ta≤25ns的單相電涌保護器spd，型號為：m-40/2，保護各亭收費計算機、票據打印機、收費指示板、指示燈、自動攔桿、車道控制器、語音提示系統、對講機等電源線路安全。

在進、出高速公路兩端和中間的大型電子顯示屏電源線路配電盤上各安裝一套雷電通流量imax≤80ka（波形8/20μs）；響應時間ta≤25ns的單相電涌保護器spd1，型號為：m-80/2，作為一級保護；在穩壓整流器設備前安裝一套雷電通流量imax≤40ka（波形8/20μs）；響應時間ta≤25ns的單相電涌保護器spd2，型號為：m-40/2，作為二級保護；在末級設備供電處安裝防雷插座，通流容量imax≤20ka（波形8/20μs）；響應時間ta≤25ns的單相電涌保護器spd3，型號為：1p20as-7，作為三級電源保護。如果大型電子顯示屏通過信號線路供電，那么在信號線進大屏前加裝一套型號pt-poe的防雷器，電源un48v，線腳4，8；信號un5v，線腳1，2，3，6。電源部分通流容量imax≤5ka（波形8/20μs）信號部分通流容量imax≤2.5ka（波形8/20μs）

在視頻信號及控制信號進入主控機房或者分控機房設備的前端加裝相對應的浪涌保護器對其主控機房內的設備進行防雷電保護，在硬盤錄象機的前端一一對應的加裝視頻防雷設備：12tb075-dh；在控制總線的進線端或分線端加裝控制信號浪涌保護器對其主控機房內的控制信號發射設備進行防雷電保護，控制信號防雷設備：24tc302-d防雷器。

2、監控系統的前端設備：

《信息系統技術管理規范》第三條規定：“各類通信線路和設備宜增加相應的防雷措施?！比魏我粋€監控系統均由前端系統，終端系統，傳輸系統及控制系統四個子系統組成，前端系統一般在室外，容易遭受直擊雷和感應雷，同時通過傳輸系統及傳輸系統本身對雷電的感應，將雷電傳輸到監控中心，損壞終端設備，破壞控制系統。在監控線路的各條進線端加上相對應的防雷保護，如距離較遠，建議兩端都加裝防雷器。在普通攝像機進線端加裝二合一防雷器，型號：pt-cctv2。組合方式為220ac+bnc或24dc+bnc；在帶有云臺攝像機進線端加裝三合一防雷器，型號：pt-cctv3。組合方式為24dc+24dc+bnc或220ac+24dc+bnc

3、收費系統信號線的防護措施（1）在監控中心主機房計算機網絡服務器至網絡交換機（hub）間安裝一只計算機網絡信號spd，型號為：8tr4508-lh，以保護服務器。

（2）在監控分中心機房網絡交換機至收費亭的微機間的數據線兩端各安裝一只計算機網絡信號spd，型號為：8tr4508-lh，以保護網絡交換機和收費亭微機網絡端口。

（3）在電子顯示屏的光、電端機編碼器之后至控制器兩端各安裝一只數據線spd，型號為：24tc304-d，以保護光、電端機、編碼器和控制器。

（4）收費亭與監控分中心有線對講系統兩端各安裝音頻控制信號避雷器1個，通流容量5ka（波形8/20μs），型號為：170tc302-d。

（5）宜在程控電話和緊急電話傳輸線兩端安裝程控電話電涌保護器，其標稱導通電壓為un≤1.5uc；雷電通流量imax≤5ka（波形8/20μs）；響應時間ta≤50ns的程控電話spd，型號為：170tr1102-dt。

七、屏蔽措施

1、屏蔽是減少電磁干擾的基本措施，宜采取以下措施。外部屏蔽措施、線路敷設于合適的路徑、線路屏蔽，這些措施宜聯合使用。

為改善電磁環境，所有與建筑物組合在一起的大尺寸金屬部件都應等電位連接在一起，并與接地裝置相連。屋頂為金屬表面、立面金屬表面、混凝土內鋼筋和金屬門窗框架，都必須進行等電位連接后接地。

在需要保護的空間內，當采用屏蔽電纜時其屏蔽層至少在兩端并宜在雷電防護區交界處做等電位連接。當微電子設備系統要求只在一端做等電位連接時，可將屏蔽電纜穿金屬管引入，金屬管在一端做等電位連接。

建筑物之間的連接電纜應敷設在金屬管道內，這些金屬管道從一端到另一端應全線電氣貫通，并連到各建筑物的等電位連接帶上。電纜屏蔽層也應連到這些帶上。

2、實踐中建筑物或房間的大空間屏蔽是由金屬支撐物、金屬框架或鋼筋混凝土的鋼筋這些自然構件組成的。這些構件構成一個格柵形大空間屏蔽。穿入這類屏蔽的導電金屬物應就近與其做等電位連接后接地。

3、監控系統設備機房位置應選擇在lpz最高級區和避免設在建筑物的頂三層內；當建筑物天面部分的避雷網格尺寸不符合系統抗干擾的要求時，應在天面加裝屏蔽層。使用非屏蔽電纜，入戶前應穿金屬管并埋入地中水平距離10m以上。如受條件限制無法穿金屬管埋地入戶，則應加長入戶屏蔽管或棧橋長度，金屬管或棧橋的兩端以及在雷電防護區交界處要做等電位連接和接地。

4、監控系統設備為金屬外殼時，應用最短的導線將其與等電位連接帶連接。如是非金屬外殼，當設備所在建筑物屏蔽未達到設備的電磁兼容性要求時，應加裝金屬網或其它屏蔽體對設備屏蔽，金屬網應與等電位連接帶進行等電位連接。

5、計算機、通信、監控機房的設備應與建筑物外墻保護1m左右距離。以防止大樓遭到直擊雷時沿外墻泄流入地的引下線周圍產生較強的電磁場而損壞微電子設備。

八、等電位連接

1、等電位連接是現代防雷技術重要的防護措施之一。將進入監控中心大樓的各類管線的屏蔽層、機架等在進入大樓前進行等電位連接后接地。在進入設備前再進行二次等電位連接后接地。將廣場攝像頭輸出的同軸電纜的外層和其它管線外層在進入大樓前進行等電位連接后接地。

2、將分開的外導電裝置用等電位連接導體連接后接地，以減少系統設備所在的建筑物金屬構件與設備之間或設備與設備之間因雷擊產生的電位差。利用鋼筋混凝土結構的建筑物內所有金屬構件的多重連接建立一個三維的連接網絡是實現等電位連接的最佳選擇。為方便等電位連接施工，應在一些合適的地方預埋等電位連接預留件。

進入系統所在建筑物的各類水管、采暖和空調管道等金屬管道的金屬外層在進入建筑物處應做等電位連接，燃氣管道入戶后應在法蘭盤連接處插入一塊絕緣兩端用開關型spd連接后戶內金屬管道可參加等電位連接，并與建筑物組合在一起的大尺寸金屬件連接在一起，按gb50054的要求做總等電位連接之后，接向總等電位連接帶，并可靠連通接地。

3、在建筑物入口處，即lpz0b與lpz1區交界進行總等電位連接后接地，在后續的雷電防護區交界處按總等電位連接的方法進行局部等電位連接，連接主休應包含系統設備本身（含外露可導電部分）、pe線、機柜、機架、電氣和電子設備的外殼、直流工作地、防靜電接地、金屬屏蔽線纜外層、管道、屏蔽槽、電涌保護器spd的接地等均應以最短的距離就近與這個等電位連接帶直接連接。連接基本方法應采用網型（m）結構或星型（s）結構。網型結構的環行等電位連接帶應每隔5m經建筑物墻內鋼筋、金屬立面與接地系統連接。當采用s型等電位連接網絡時，系統的所有金屬組件除在接地基準點，即erp處連接外，均應與共用接地系統的各組件有足夠的絕緣（大于10kv，

1.2/50μs）。

九、共用接地

1、宜利用建筑物的基礎鋼筋地網作為共用接地系統。如建筑物沒有基礎鋼筋地網，宜在建筑物四周埋設人工垂直接地體和水平環型接地體。接地體的接地電阻不宜大于1Ω。原則上應在各雷電防護區界面處做等電位連接，但由于工藝要求或其它原因，被保護設備的安裝位置不會正好設在界面可能發生的電涌電壓時，電涌保護器安裝在被保護設備處，而線路的金屬保護層或屏蔽層宜首先在界面處做一次等電位連接接地。

2、埋于土壤中的人工垂直接地體宜采用角鋼、鋼管或圓鋼；埋于土壤中的人工水平接地體宜采用扁鋼或圓鋼。圓鋼直徑不應小于10mm扁鋼截面不應小100mm^2，其厚度不應小于4mm；角鋼不應小于40x40x4mm；鋼管壁厚不應小于3.5mm。人工垂直接地體的長度宜為2.5m。人工垂直接地體間的距離及人工水平接地體間的距離宜為5m，當受條件限制時可適當減小。人工接地體在土壤中的埋設深度不應小于0.5m，在凍土區人工接地體應埋設在凍土層以下。接地體應遠離由于磚窯、煙道等高溫影響土壤電阻率升高的地方。

3、在高土壤電阻率地區，降低接地裝置接地電阻宜采用下列方法：

a、采用多支線外引接地裝置，外引長度不應大于30m；b、為了有效降低接地電阻，可適當使用降阻劑；c、換土法。

4、在監控中心大樓周圍應做一環型閉合接地電阻小于1Ω的復式混合地網，澆灌長效降阻劑，以保證地阻常年穩定。此地網主要用于監控中心大樓和收費亭的安全保護接地。并與大樓并網作為共用接地系統。該地網引出極應用40x4mm鍍鋅扁鋼制作，用截面積大于25mm^2的br銅線從引出極引出至各收費亭供接地專用。一根以最短路徑引入主機房接地母排上供機房接地專用。

在公路沿線云臺桿下面各做一個小于1Ω的聯合地網，每個地網兩端做兩個引出極，極間距宜大于5m，一根引出極作為防直擊雷接地，一根引出極作設備安全接地用。每根地線穿1.5英寸鍍鋅鋼管屏蔽