高速公路收費(fèi)站的建筑主要由收費(fèi)棚、辦公管理樓和收費(fèi)廣場(chǎng)等組成，收費(fèi)棚區(qū)主要由收費(fèi)棚區(qū)組成ETC，MTC出入口車道，收費(fèi)車道機(jī)電設(shè)備集中安裝在收費(fèi)島上；辦公室管理大樓有通信室、收費(fèi)電源室等，通信系統(tǒng)設(shè)備、服務(wù)器、交換機(jī)、UPS等待設(shè)備；收費(fèi)廣場(chǎng)有攝像頭柱、高桿燈、可變信息板等機(jī)電設(shè)施。收費(fèi)棚區(qū)、辦公樓機(jī)房、進(jìn)線室、廣場(chǎng)設(shè)備屬于獨(dú)立的不同防雷區(qū)，需要獨(dú)立考慮機(jī)電設(shè)備的電源和信號(hào)部分防雷應(yīng)獨(dú)立考慮。此外，在采取適當(dāng)?shù)姆览状胧┖螅Y(jié)合科學(xué)巡檢制度，以保持防雷措施的持續(xù)有效性。

一、雷電對(duì)高速公路收費(fèi)站機(jī)電系統(tǒng)的危害
1.直擊雷：指雷電直接擊在建筑物、設(shè)備設(shè)施等構(gòu)筑物上，由于電、熱、機(jī)械效應(yīng)等混合力的作用，直接摧毀周建筑物以及引起人員傷亡等；并且，雷電從引下線等外部避雷設(shè)施泄放到大地，使地電位暫態(tài)升高，高電壓可能通過接地系統(tǒng)或建筑物間的線路入侵到建筑物內(nèi)部設(shè)備形成地電位反擊，造成不同設(shè)備間或同設(shè)備端口間絕緣擊穿，破壞設(shè)備。
2.感應(yīng)雷：雷擊產(chǎn)生時(shí)，雷電流會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的電磁波，可使信號(hào)線與電源線感應(yīng)脈沖電壓，脈沖電壓通過傳導(dǎo)體傳送至設(shè)備，在設(shè)備不同構(gòu)件上產(chǎn)生電位差，破壞絕緣，造成設(shè)備或者端口擊穿損壞。
大多數(shù)高速公路收費(fèi)站都設(shè)置了內(nèi)外收費(fèi)廣場(chǎng)，周邊場(chǎng)地空曠，往往成為附近制高點(diǎn)。在雷雨季節(jié)，容易引起雷電，損壞收費(fèi)站內(nèi)的機(jī)電系統(tǒng)，甚至導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)癱瘓，造成設(shè)備損壞的直接經(jīng)濟(jì)損失，還會(huì)導(dǎo)致收費(fèi)廣場(chǎng)車輛擁堵，影響高速公路暢通。雖然高速公路收費(fèi)站建設(shè)、機(jī)電工程一般按照相關(guān)技術(shù)規(guī)范設(shè)計(jì)安裝防雷系統(tǒng)，但在后期運(yùn)行過程中，仍經(jīng)常發(fā)生雷電損壞，說明防雷工程建設(shè)必須綜合考慮，加強(qiáng)后期運(yùn)行維護(hù)，保持防雷系統(tǒng)有效。隨著智慧交通的發(fā)展，電子設(shè)備的集成和廣泛應(yīng)用不斷提高，但雷電對(duì)高速公路電子設(shè)備的危害并沒有減少。為保證高速公路收費(fèi)站的通信、監(jiān)控、收費(fèi)、供配電系統(tǒng)的正常運(yùn)行，將雷電災(zāi)害降至最低，并對(duì)高速公路收費(fèi)站的綜合防雷設(shè)計(jì)方案進(jìn)行全面規(guī)劃。

二、高速公路收費(fèi)站防雷問題與解決措施
高速公路收費(fèi)站建筑和機(jī)電系統(tǒng)一般是單獨(dú)招標(biāo)，由不同設(shè)計(jì)單位和施工單位設(shè)計(jì)施工，外部建筑和內(nèi)部系統(tǒng)缺乏統(tǒng)一規(guī)劃和綜合設(shè)計(jì)，加上部分施工單位對(duì)防雷要求重視不夠，出現(xiàn)較多防雷措施錯(cuò)漏，導(dǎo)致雷擊損壞事故時(shí)有發(fā)生。
1.外部防雷包括：接閃器（包括避雷針、避雷帶）、引下線（包括建筑物鋼筋、專用引下線）、接地裝置（接地體、地網(wǎng)）等等，其主要功能是避免建筑物本體免受直擊雷的侵襲，讓雷電通過避雷針、避雷帶、引線等方式放入大地。
2.內(nèi)部防雷：內(nèi)部防雷系統(tǒng)是指對(duì)電源、信號(hào)線纜以及輔助設(shè)施的感應(yīng)雷防護(hù)和各種接地處理，通過在設(shè)備的前端安裝避雷器，將雷電流阻攔在外，將感應(yīng)電流安全泄放入地，并使設(shè)備、線路與大地形成一個(gè)有條件的等電位體，從而保護(hù)建筑物內(nèi)部的設(shè)備以及人員的安全。
內(nèi)部防雷和外部防雷是綜合運(yùn)行，共同發(fā)揮作用，只有外部防雷不能發(fā)揮有效的保護(hù)作用，甚至增加雷電危害，如只安裝避雷針沒有完整的內(nèi)部保護(hù)高壓脈沖措施，將大大增加雷電損壞事故的機(jī)會(huì)，避雷針成為避雷針。當(dāng)建筑物附近出現(xiàn)雷云時(shí)，雷電不會(huì)通過建筑物頂部的避雷針或避雷帶及時(shí)釋放雷電流，也會(huì)在建筑物內(nèi)的設(shè)備和導(dǎo)體電纜中產(chǎn)生感應(yīng)雷電流，加速電子元件的老化，甚至對(duì)設(shè)備造成損壞。

三、浪涌保護(hù)器安全監(jiān)測(cè)及功能
高速公路收費(fèi)站及機(jī)電設(shè)備分布點(diǎn)多線長、數(shù)量多，相應(yīng)的電源和信號(hào)浪涌保護(hù)器數(shù)量巨大，僅靠人工巡檢很難及時(shí)發(fā)現(xiàn)浪涌保護(hù)器失效。通過建立防雷安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，使用軟件對(duì)浪涌保護(hù)器、SCB（浪涌后備保護(hù)器）、接地電阻進(jìn)行全面遠(yuǎn)程管理，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，一方面可減少運(yùn)維人員的工作量，節(jié)省運(yùn)維成本；另一方面，比人工巡檢更加及時(shí)有效，可降低因浪涌保護(hù)器故障而帶來的機(jī)電設(shè)備損壞風(fēng)險(xiǎn)。 （一）系統(tǒng)構(gòu)成
 防雷安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由帶遙信遙測(cè)接口的浪涌保護(hù)器（帶遙信接口的SCB）、RTU和監(jiān)管系統(tǒng)軟件及服務(wù)器三部分組成。
（二）系統(tǒng)主要功能
1.浪涌保護(hù)器故障告警
實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)內(nèi)所有浪涌保護(hù)器運(yùn)行狀態(tài)和故障具體位置，監(jiān)測(cè)到浪涌保護(hù)器失效時(shí)發(fā)出警報(bào)，管理人員可實(shí)時(shí)掌握安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)并及時(shí)處理故障點(diǎn)，提高巡檢效率和質(zhì)量，確保防雷設(shè)備持續(xù)有效；
2.SCB分合狀態(tài)監(jiān)測(cè)
防雷后備保護(hù)器處于開閘狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)發(fā)出告警，提示維護(hù)人員及時(shí)恢復(fù)，確保浪涌抑制器正常運(yùn)行；
3.浪涌保護(hù)器溫度監(jiān)測(cè)
監(jiān)測(cè)到電涌保護(hù)器溫度有變化或過高時(shí)發(fā)出溫度過高告警，以便及時(shí)查找并排除浪涌保護(hù)器過熱原因，避免浪涌保護(hù)器外殼變形，加快老化；
4.監(jiān)測(cè)雷擊電流峰值，過電壓次數(shù)，浪涌保護(hù)器泄放高壓脈沖電流次數(shù)，用于分析該區(qū)域雷電活動(dòng)頻率，為將來優(yōu)化防雷方案提供數(shù)據(jù)支撐。
5.實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)接地網(wǎng)接地電阻值變化
季節(jié)天氣的變化及金屬接地體腐蝕會(huì)導(dǎo)致接地電阻值發(fā)生變化，當(dāng)監(jiān)測(cè)到接地電阻變化波動(dòng)很大，或長時(shí)間超出要求的電阻值，說明該接地網(wǎng)出問題了，應(yīng)進(jìn)行檢查維護(hù)。
 
一方面，高速公路收費(fèi)站機(jī)電系統(tǒng)的防雷保護(hù)應(yīng)考慮防雷設(shè)計(jì)中的方案和綜合設(shè)計(jì)。另一方面，應(yīng)注意防雷系統(tǒng)建成后的維護(hù)。結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，建立防雷安全監(jiān)控系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)廣泛分布、大量浪涌保護(hù)器的遠(yuǎn)程監(jiān)控，維護(hù)人員可根據(jù)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)及時(shí)更換失效浪涌保護(hù)器，確保高速公路機(jī)電系統(tǒng)防雷保護(hù)的有效運(yùn)行。防雷安全監(jiān)控系統(tǒng)可根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)景和需求進(jìn)一步擴(kuò)展應(yīng)用。

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