一、概述

   雷電災（zāi）害是“聯合國國際減災十年”公布的最嚴重的十種自然（rán）災害之一。最新統計資料表明（míng），雷電造成的損失已經上升到自（zì）然（rán）災害的第三位。美國排名（míng）前1000名的（de）企業，平均每個企業每年因雷擊（jī）損失20萬美元 ，我（wǒ）國，每年因（yīn）雷擊造成的人員傷亡近萬人，雷（léi）擊造成的財產損失估計在50~100億元左右。

廣東省（shěng）目前（qián）廣東平均年（nián）雷暴日近90天，頻繁（fán）程度在（zài）全國列第二位（wèi），但（dàn）由於現代化程度較高，雷擊損失列全國第一位。

　 大量的微電子通信網（wǎng）絡設備（bèi）安置在各種建（jiàn）築物內，因（yīn）感應雷造成室內信息係統微電子設備損壞（huài）的可（kě）能性（xìng）大大增加，每年所發生的各種雷擊事件一再證明：常規建築（zhù）物所設計安裝的防直（zhí）擊雷裝置並（bìng）不能有效的防止因雷電感應、電磁（cí）脈衝、靜電和雷電波侵（qīn）入（rù）對通信係統和（hé）計算機信息網絡係統所造成（chéng）的危害。

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（yòng）以下標準，供設計時參照。

    1、 GB50057-2010《建築物防雷設計規範》

    2、 GB50343-2004《建築物電子信息係統防雷技術規範》

    3、 IEC61024《建築物防雷》

    4、 I EC61312《雷電電磁脈衝的防護》

5、 GB50174-93《電子計算機機（jī）房設計規範》

　三、高速公路建築物直擊（jī）雷防護措（cuò）施

    1、監控（kòng）中心大樓一般設置在高速公（gōng）路的出入（rù）端或控製管理區域的中心位置。由於周圍地形比較空曠，樓層一般都在六層以上，高度超過20m且樓頂（dǐng）還安裝有各類通信天線、有的還架設有鐵塔，這（zhè）些都是直（zhí）擊雷的重（chóng）要目標。由（yóu）於樓內有大量（liàng）實時運行的電子、微（wēi）電子設備，又是（shì）整個機場的指揮高度中心，根據（jù）GB50057-94《建築物防雷設計規範》的規定，可定為二類防雷建築。按滾球法（滾球法半徑45m）設計（jì）避雷針。設計方法請參（cān）照（zhào）《建築物防雷設計規範》附（fù）錄四（sì）的要求，決定避雷針的數目、布局、高度，在設計時應考慮（lǜ）避雷針抗當地30年最大風的（de）抗風強度，並留有一（yī）定餘量。

    2、為了減（jiǎn）少避雷針的維護，防止酸雨對（duì）避雷針（zhēn）的腐蝕，應在監控中（zhōng）心大樓樓（lóu）頂安裝（zhuāng）不鏽鋼（gāng）避雷針（zhēn），其高度和數量（liàng）根據滾球法計算其保護範圍能覆蓋整幢中心大樓的天麵（miàn）和各類天線，使其能有效（xiào）防止直接雷擊以保護大樓的樓頂和各類通信（xìn）天線的安（ān）全。

    3、在公路沿線安裝監（jiān）控攝（shè）像頭的雲台杆（gǎn）頂、收費站廣場雲台杆頂以及LED指示牌頂各安裝一套（tào）不鏽鋼避雷針，以（yǐ）保護（hù）雲台攝像頭等設備免遭直擊雷危害。

    4、在高速公路（lù）收費站鋼架屋頂上（shàng）和大（dà）型室外電子（zǐ）顯示屏頂（dǐng）端左右對稱各安（ān）裝一套鐵塔（tǎ）銅針尖（jiān）避雷針，以保護收（shōu）費站鋼（gāng）架屋頂和電子顯示（shì）屏（píng）框架結（jié）構免遭直擊雷危害。

    5、避（bì）雷針的引下線最好利用鋼結構柱做泄流（liú）線，條件不允許時，也可以單獨用35mm²以上的銅絞線穿鍍（dù）鋅鋼管屏蔽，並做絕緣處理，從避（bì）雷針尖直接以最短路徑入地（dì），以減少泄流時的（de）雷擊電磁脈衝輻射而損壞微電子設備和室外大型電子顯示屏編碼控製係統。

　四、雷擊電磁脈衝（chōng）（LEMP）的防護措施

    雷擊電磁脈衝（LEMP）所產生的感應電（diàn）動勢通過侵入（rù）通道疊加在線路信號上產生瞬間高電壓，擊毀各類用電（diàn）設備和微電子芯片，因此在實施防雷工程（chéng）時必須將感應雷擊作為重（chóng）點，進行有（yǒu）效的防禦。在設計綜合（hé）防雷時，應從以上通道進（jìn）行重（chóng）點防護，同時做好等電位連接（jiē）和共（gòng）用接地係統（tǒng）。

    1、電源係統的防雷措施

    在監控中心大樓的總配（pèi）電盤上安裝第一（yī）級SPD1：AT　PORT／4P－B100三相電源B級防雷箱，初步衰（shuāi）減從電源線引入的強雷電流和高電壓。其技術參數：最高防雷（léi）擊電流I_imp=100 KA（8/20）、響應時間t_A≤100 ns ，有劣化（huà）顯示（shì）功能，作（zuò）為一（yī）級保護（hù）。

    在樓層分盤上安（ān）裝第二級SPD2：AT　T385／4P－C40三相電源防雷箱，進（jìn）一步衰減從第一級分流下（xià）來的強雷電流（liú）和（hé）高電壓，把雷（léi）電流脈衝（chōng）降低到設（shè）備能（néng）承受的水平。其技術參數：最高防雷（léi）擊電（diàn）流（liú）I_imp=40KA（8/20）、響應時間t_A≤25 ns ，有劣化顯示功能，作為二級保護（hù）。

    在UPS電（diàn）源前安裝第三級SPD3：AT　T275／2P－C20單相電源防雷箱，進一步衰減從第（dì）一級分流下來的強雷電流和高（gāo）電壓，把雷電流脈衝降低到設備能承受的水平。其技（jì）術（shù）參數：最高防（fáng）雷擊電流I_imp=20KA（8/20）、響應時間t_A≤25 ns　，有劣（liè）化顯（xiǎn）示功（gōng）能，作為三（sān）級保護。

    在UPS電源後或設備前安裝（zhuāng）第四級SPD4：AT　A6420NS單相電源（yuán）防雷插座，再次衰減從第一二三級防雷器過（guò）濾的殘壓，實現（xiàn）精細保護級（jí）別。其技術參數：最高防雷擊電流I_imp=19KA（8/20）、響應時間t_A≤25 ns ，有劣化顯（xiǎn）示功能，作為四級（jí）精細保護。

    在強雷區應設SPD1－SPD4。四級防護；在多雷區和高雷區可選擇SPD1、SPD2和SPD3三級作為電（diàn）源係統防護選（xuǎn）擇標準；在少雷區可（kě）選擇SPD1和SPD3二級作為電源係統防護選擇標準。

    SPD連接導（dǎo）線應短而（ér）直，SPD連接導（dǎo）線不宜大於0.5m，當（dāng）長（zhǎng）度大於0.5m時應適當加粗線徑。當SPD1～SPD2的線距小於10m、SPD2～SPD3的線距小於5m、SPD3 ～SPD4的線距小於5m時（shí），應在兩SPD間加裝退耦裝置。為防止SPD老化造成（chéng）短路，要求SPD安裝線路（lù）上應有過流保護裝置，應選用（yòng）有劣化顯示（shì）功能的SPD

在收費亭內（nèi）的供電線（xiàn）路上各安裝德國AT　T275／2P－C20單相（xiàng）電源防雷箱，其技術參數：最高防雷擊電流I_imp=20KA（8/20）、響應（yīng）時間t_A≤25 ns　，有劣化顯示功能，保護各亭收費（fèi）計算機、票據打印機、收費指示板、指示燈、自動攔杆、車道控製器、語音提示係統、對講機等電源線路安全。

    廣場（chǎng）攝像頭頭部低壓（yā）直流供電（diàn）線路兩端各安裝 AT　24V單相電源防雷箱，其（qí）技術參數：最高防雷擊電流（liú）I_imp=5KA（8/20）、響應時間t_A≤25 ns　，有劣化（huà）顯示功（gōng）能，以保護低壓（yā）直流供電線路安全。

    在公路沿線的雲台（tái）攝像頭供（gòng）電線路（lù）配電盤輸出端各安裝SPD1：AT　 T385／2P－C40單相電源防雷箱，其技（jì）術參數：最高防雷擊（jī）電流I_imp=40KA（8/20）、響應時間t_A≤25 ns　，有劣化顯示功能，作為一級保（bǎo）護。在直流整流供電設備前安裝SPD2：AT　T275／2P－C20單相電源防雷箱，其技術參數：最高防雷擊電流I_imp=20KA（8/20）、響應時間t_A≤25 ns　，有劣化顯示功能（néng），作為二（èr）級保護。在攝像頭直流供（gòng）電線路（lù）上安裝SPD3：AT　24V單（dān）相電源防雷器，其技（jì）術參數：最高防雷擊電流I_imp=5KA（8/20）、響應時間t_A≤25 ns　，有劣化顯示功能，以保護攝像頭供電線路安全。

    在進、出高速公（gōng）路兩端和中間的大型電子顯示屏（píng）電源線路配電盤上各安裝（zhuāng）SPD1：AT　T275／2P－C40單相電源防雷箱，其技術參數：最高防雷擊電流I_imp=40KA（8/20）、響應時間t_A≤25 ns　，有劣（liè）化顯示功能（néng），作為一級保護；在穩壓整流器設備前安裝SPD2：AT　T275／2P－C20單相電源防雷箱，其技術參數：最高防雷擊電流I_imp=20KA（8/20）、響應時間t_A≤25 ns　，有劣化顯示功能，作（zuò）為二級保護；在未級設備供電處安（ān）裝安裝第三級SPD3：AT　A6420NS單相電（diàn）源防雷轉換器，再次衰減從第一二級（jí）防雷器過濾的殘壓，實現精細保護級別。其技術參數：最高防雷擊電流I_imp=19KA（8/20）、響（xiǎng）應時間t_A≤25 ns ，有（yǒu）劣（liè）化顯示功能，作為三級精細保護。　

    2、視頻信號傳輸線路的防護措施

    （1）在廣場攝像頭到控製中心和收費亭車道的監控攝像頭到控製中心的視頻傳輸電纜兩端應（yīng）安裝視頻信號避雷器：AT　BNC－VIDEO各一隻，其技術參數：最高（gāo）防雷擊電流I_imp=5KA（8/20）、響應時間t_A≤1 ns ，以保護攝像頭。

    （2）在公路沿線雲台的攝像頭上各安裝視頻信號避雷器（qì）：AT　BNC－VIDEO各一隻，其技術參（cān）數：最高防雷擊電流I_imp=5KA（8/20）、響應時間t_A≤1 ns ，以保護攝像（xiàng）頭。

    （3）在收（shōu）費電腦視頻卡視頻輸入（rù）、輸出（chū）BNC端口安裝視頻信號避雷器：AT　BNC－VIDEO各一隻，其技術參數：最高防雷擊（jī）電流I_imp=5KA（8/20）、響應時（shí）間t_A≤1 ns　，各1個，保護收費（fèi）電腦。

    3、收費係統信號線的防（fáng）護措施

    （1）在監控中心機（jī）房計算機網絡服務器至網絡交換機（HUB）間安裝網絡信號避雷器：AT　RJ45－100，其技術參數：最高防雷擊電流I_imp=2.5KA（8/20）、響應時間t_A≤1 ns　，以保護服務器。

    （2）在（zài）監控中心（xīn）機房（fáng）網絡交換機至收（shōu）費亭的微機間的數（shù）據（jù）線兩端各（gè）安裝一隻計算機網絡（luò）信號避雷器：AT　RJ45－100，其技術參（cān）數：最高防雷擊電流I_imp=2.5KA（8/20）、響（xiǎng）應時間t_A≤1 ns　，以保護網絡交換機和收費亭微（wēi）機網絡端口（kǒu）。

    （3）在電子顯示屏（píng）的光、電端機（jī）編碼器之後至控製（zhì）器兩端各安裝一隻數據（jù）線信號（hào）避（bì）雷（léi）器：AT　KZ，其技術參數：最高防雷擊電流I_imp=5KA（8/20）、響應時間（jiān）t_A≤1 ns　，以保護光、電端機、編碼器和控製（zhì）器。

    （4）收費亭與監控（kòng）中心有線對講係統兩端各安裝音頻避雷器1個，AT B140-2-D10，其技術參數：最高防雷擊電流I_imp=10KA（8/20）、響應時間t_A≤25 ns　。

    （5）宜在程控電話和緊急電話傳輸線兩端安裝程控電話電湧保護器：AT　TEL-RJ45/11，其技（jì）術參數：最高防雷擊電流I_imp=5KA（8/20）、響應時（shí）間t_A≤1 ns　。

　五、屏蔽措施（shī）

    1、屏蔽是減少電磁幹擾的基本措施，宜采取以下措施：外部屏蔽措施、線路敷設於（yú）合適的路（lù）徑、線路屏蔽，這些措施宜聯合使用。屋頂為金（jīn）屬表（biǎo）麵（miàn）、立麵金屬表（biǎo）麵、混凝土內鋼筋和金屬門窗框架，都必須進行等電位連接後接地。

  2、實踐中（zhōng）建築物或（huò）房間的大空間屏蔽是由金屬支撐物、金屬框架或鋼筋（jīn）混凝土的鋼筋（jīn）這些自然構件組成的。這些構件構成一個格柵形大空（kōng）間屏蔽。穿入這類屏蔽的導電金（jīn）屬物應就近（jìn）與其做等電位連接後接地。

    3、監控係（xì）統設備機房位置應（yīng）選擇在LPZ最高級區和避免設在建築物的頂三（sān）層內；當建築物天麵部分（fèn）的避雷網格尺寸不（bú）符合係統抗幹擾的要求時，應在天（tiān）麵加（jiā）裝屏蔽層。使用非屏蔽電纜，入戶前（qián）應穿金屬管並埋（mái）入地中水平距離10m以上。如受（shòu）條件限製無法穿金屬管埋地入戶，則應加長入戶屏（píng）蔽管或棧橋長度，金屬管或棧橋的兩端以及（jí）在雷電防護區（qū）交（jiāo）界處要做等電位連接和接地。

    4、監控係統設（shè）備為金屬外殼時，應用最短的導線將其與等電位連接（jiē）帶連接（jiē）。如是非金屬外（wài）殼，當設備所（suǒ）在建築物屏（píng）蔽未達（dá）到設備的電（diàn）磁兼容性要求時，應加裝金屬網或其（qí）它屏蔽體對設（shè）備屏蔽，金屬網應與等電位連接帶進行（háng）等電位連接。

    5、計算機、通信（xìn）、監控機房的設備應與建築物外牆保（bǎo）護（hù）1m左右距（jù）離。以防止大樓遭到（dào）直擊雷時沿外牆泄（xiè）流入地的引下線周圍產生較強的電磁場而損壞微（wēi）電子（zǐ）設備。

　七、等電位連接與共（gòng）用接地

    　　1、等（děng）電位連（lián）接是現代防雷技術重要（yào）的防護措施（shī）之（zhī）一。將廣場攝像頭輸出的同軸電（diàn）纜的（de）外層和其它管線外層在進入大（dà）樓前進行等電位連接後接地。

   　　進入係統所在建築物的各類水管、采暖和空調管（guǎn）道等金屬管道的金（jīn）屬外層在進（jìn）入建築（zhù）物處應做等電位連接，燃氣管道入戶後應在法蘭盤連接處插入一塊絕緣兩端用（yòng）開關型SPD連接後戶內金屬管道可參加等電位連（lián）接，並與（yǔ）建築物（wù）組合在一起的（de）大尺寸（cùn）金屬件連（lián）接在一起，按（àn）GB50054的要求做總等電位連（lián）接之後，接向總（zǒng）等電位連接帶，並可靠連通（tōng）接地。

   　　2、宜利（lì）用建築（zhù）物的基礎鋼筋地網作（zuò）為共用接地係統。如建築（zhù）物沒有基礎鋼筋地網，宜在建築物四周埋設人工垂（chuí）直接地（dì）體和水平環型接地體。接地體的接地電阻不宜大於4Ω。原則上應在各（gè）雷電防護區界麵處做等電位連接，但由於（yú）工藝要求或（huò）其它原因，被保護設備的安裝（zhuāng）位置不會正好設在界麵（miàn）可能發生的電湧電壓時，電湧保護器安裝在被保護設備處，而線路的金屬保護層（céng）或（huò）屏蔽層宜首（shǒu）先在（zài）界（jiè）麵處（chù）做一次等電位連接接地。

       3、接地係統

避（bì）雷器首先是一種雷擊放電（diàn）流的泄放通道（dào），也是一（yī）種等電位連（lián）接器（qì）。所有避雷器的保護原理是在雷擊瞬間保證設備、大地、建築物及其附屬設備之間（jiān）構成等電位（wèi）體，從而避免過電壓的損害，其（qí）中最關鍵的就是接地係統。

3.1 理想的接地裝置（包括從接閃器到地麵的引線）是沒有電阻的，當雷擊時，不（bú）論雷電流有多大，接地裝置上任何一點對（duì）大地（dì）的電勢差為零，這樣對人和設備時絕對安全的。但是，這（zhè）樣的接地裝置實（shí）際上是不（bú）存在的。因此接地阻值應（yīng）盡可（kě）能地小，依據《計（jì）算機機房接地規（guī）範》以及其它有（yǒu）關國家防雷標準地要求，機房的接地電阻值應小於4歐姆，並采（cǎi）取聯合接地的方式。

3.2 為了保證網絡設備穩定可靠的工作，防止寄生電容耦合幹擾，保護設備及人身的安全，解決環境電磁幹擾及靜電危害（hài），都必須有良好地接（jiē）地係統。

3.3按照IEC整體（tǐ）防雷技術的接（jiē）地要求，保證設備在雷擊瞬間應處（chù）在等電（diàn）位狀態。由於部（bù）分設備的信號地、保護地相對獨立，從“節約、實（shí）效”的原則考慮，將各地網簡單相連。目前（qián）收費站下的地網結構基本上已構成（chéng）聯合接地形式，但尚未做到完全（quán）的等電位（wèi）連接。

3.4在雷擊瞬間，由於（yú）避雷器件（jiàn）的快速導通和大電流的泄放，使設備內部線（xiàn）路器件、機殼、鐵塔和建（jiàn）築牆體金（jīn）屬構件以及金屬屏蔽物等都與地網同時連（lián）通。這（zhè）樣在雷電發（fā）生的瞬間，機房內部和外部各個物體處在與地網相等的電位上（shàng），各部分達成了等電位，從而避免了設備（bèi）因物件之間的電勢差而被損壞（huài）。

3.5 根據各係統目前的接地情況，建議在各接地係統形（xíng）成（chéng）聯（lián）合接地的前提下，嚴格按照規範保持各（gè）接地點的（de）距離（lí），並將（jiāng）管理中心內的所有裸露的金屬部（bù）件全部短接，穿（chuān）導線的鐵管也一樣連接，電源係統和信號（hào）係統設一專用接地母排，並應使各接地線盡量做到短而直。

3.6在監控中心大樓周（zhōu）圍應做一（yī）環（huán）型閉合（hé）接地電阻小於4Ω的複式混合地網，澆（jiāo）灌長效降阻劑，以保證（zhèng）地阻（zǔ）常（cháng）年穩定。此（cǐ）地（dì）網主要（yào）用於監控中心大樓和收費亭的安全保護接地。並與大樓並網作為共（gòng）用接地係統。接地地網：引下線50平（píng）方800多芯接地線+接地體。接地體：是（shì）埋於地下與引下線入地相連接，雷擊電流（liú）由此發散到大地。通（tōng）常用400cm×500 cm×60 cm自動降阻接地模塊AT和AT 優化深打接地棒Φ20mm×4500mm（4.5米長)組成垂直接地體，再用40 mm×4 mm熱鍍鋅扁鋼銅鐵接頭連接引下（xià）線，以滿足（zú）國家防雷規範接地電阻。一根以最短路徑引（yǐn）入主機房接地母排上供機房接地專用。

    3.7在公路沿線雲台杆下麵各做一個小於4Ω的（de）聯合地網（wǎng），每個地網做兩（liǎng）個引出極，極間距宜大於5m，一根引出（chū）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（cùn）鍍鋅鋼管屏蔽後，引到雲台杆頂和設備間供兩種接地用。