高速公路防雷接地系统的检测与维护

唐若森

摘要：高速公路变配电系统运行的安全性是保证整个高速公路机电系统运行稳定的保障，而防雷接地系统是对电气设备的全面保护。在线检测防雷接地系统对掌握防雷接地设备的实际运行状态具有重要意义。

关键词：高速公路;防雷接地系统;检测维护

引言：

高速公路机电系统的防雷接地是一项系统工程，应重视全方位、立体化综合防治，要做更多、更细致的工作，促进防雷接地系统的应用效能，保障机电系统的健康、稳定运行。

一、高速公路设备接地系统构成

一般来说，雷电对于设备设施的损坏方式有两种，一种是直击雷。对于此种雷电，现在常用的防护方式是通过使用接闪针、接闪带、接闪线等作为接闪器，把雷电流接收下来后，通过接地装置将其安全地送回大地。一种是感应雷，它的侵入主要途径包括供电线、电话线、有线电视或者无線电视馈线、房屋的外墙或者柱子等方式，对于此种雷害，现在常用方式是通过等电位连接、屏蔽、正确可靠的接地等进行相应的防护。

1.等电位连接网络

等电位连接网络结构方式应采用S型、M型或它们的组合，将电气和电子设备的金属外壳、机柜、机架、金属管、槽、屏蔽线缆金属外层、电子设备防静电接地、安全保护接地、功能性接地、浪涌保护器接地等均应以最短的距离与S型或M型结构的接地基准点连接，并与公共接地装置可靠连接。

2.公共接地装置

公共接地装置由防雷接地、交流工作接地、直流工作接地、安全保护接地等接地构成。

（1）防雷接地

为了保证雷电击中建筑物后，雷电能量能够安全地泄入大地中，因此将装有机电设备的公路建筑物、内部弱电设备、电源线路、网络通信等系统均与防雷接地装置作有效的防雷电气连接。

（2）交流电源工作接地

为了增加高速公路沿线的电源传输距离，一般都采用高压传输，再在每个站级配电室通过变压器降为使用电源，为了保证系统变压器和系统机电设备的安全，通常采用将变压器中性点直接接地运行。在正常工作时，可以向机电设备提供220V相电压电源，当发生线路雷击事故时，可以有效地进行跳闸保护，保证高速公路机电设备的安全。同时在弱电设备电源系统和设备供电电源间加装电涌保护器SPD，将雷击电磁脉冲所带来的瞬时过电压通过分流方式降低到弱电设备允许的范围内。

（3）直流电工作保护

随着计算机控制技术在高速公路机电系统中的发展应用，目前ETC车道、自动发卡车道、MTC车道等使用的设备的控制系统综合自动化程度已经非常高。各种电子集成电路、微电子等电子器件已成为高速公路机电设备控制系统的核心。而这些高度智能化设备投入使用的同时，也存在着自我保护相对脆弱的缺点，特别是对工作电源的要求高，受雷电影响大。电源的波动，有可能会给弱电设备带来巨大的干扰，更有可能会烧毁弱电系统中的弱电设备。因此，需要将收费车道、监控机房、数据反馈屏及配电房等公路服务设施的所有机电设备良好接地，接地方式采用联合接地系统。

（4）安全保护

机电设备都是有电运行的，也可以说，是一个带电体。如果某个设备因各种原因导致设备绝缘损害时，如果维修人员或是使用工作人员与此设备金属外壳直接接触时，由于人体的导电性，可能会发生触电危险。因此，机电设备正常运行时不带电的金属需要一个良好的接地。

二、防雷接地系统常见的故障

接地是整个防雷系统主要组成环节之一，为了降低防雷地网的接地电阻值，同时也为了将雷电流均匀地泄放入大地，不产生危险的过电压，减少接闪杆在被雷击时，由于泄放雷电流时地面电位梯度过大而容易对各机电系统机电设备产生高压反击的危险。因此，须对异常阻值的防雷接地网进行有效整改。

1.接地网出现故障

高速公路中，设置接地防雷系统是保证公路上所有机电设备运行正常的条件之一。在高速公路中，一般会设置变电所接地网、建筑物接地网、隧道接地网以及其他独立的接地点等。在实际运行过程中，由于接地系统是在地下深埋，随着时间的延长，金属接地必然会受到腐蚀，导致接地网的接地电阻出现异常。当接地电阻增大到一定水平之后，就会影响电气设备的安全性。当雷击发生后，还可能导致雷击电流不能完全按照设计方案要求经过接地网将其导入到大地中，进而导致高速公路中的电气设备受到损坏，严重时甚至会导致高速公路电气设备出现大面积故障。因此，需要定期检测接地网的接地电阻，并进行动态监测，根据监测以及检测得到的结果，采用合适的措施，消除系统中的安全隐患。这些工作对电气设备运行的安全性以及操作人员的安全都具有重要作用。

2.强电系统避雷器出现故障

如今，金属氧化物避雷器在高速公路配电系统中得到广泛使用，常在10kv开关柜、0.4kv低压开关柜、隧道内配电箱中得到广泛使用。避雷器由于在实际使用过程中会受到多次雷击的影响，长期工作会导致工频电压受高频电压的影响出现劣化。若不对其进行及时处理，就不能有效保护电气设备。因此，需要及时监测系统中使用的各类避雷器。金属氧化物避雷器出现的损坏问题一般集中在氧化锌阀片老化以及阀片与外绝缘材料间出现界面闪络两个方面。具体情况有：（1）直流参考电压出现异常升高。这主要是由于氧化锌阀片的非线性出现降低，只需整只更换避雷器或更换氧化锌阀片即可;（2）直流参考电压出现异常降低。这主要是由于氧化锌阀片出现老化，需要更换避雷器或氧化锌阀片;（3）泄露电流出现异常增大。这主要是由于阀片与外绝缘材料的界面出现受潮，导致氧化锌阀片质量受到影响，也需要更换避雷器。

结束语：

随着人们出行对道路信息的需求提高，高速公路与信息技术紧密结合的机电系统在高速公路上的应用也越来越重要，信息采集、信息交换与公告、视频监控、通讯、收费等所有的集成电子信息系统都成为高速公路对外服务的最主要的手段。如何在现有的技术条件下，更有效地抵御雷电，这个户外电子设备最可怕的自然敌人，就显得尤为重要了。

参考文献：

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