一、概述
當今社會電子計算機技術、微波通訊技術日益發展，各類電子裝置大量應用，雷擊電感應到附近的導體中形成過電壓，可高達幾千伏，對微電子裝置的危害極大。lemp的主要侵入通道有電源線路、各類訊號傳輸線路、天饋路線和進入系統的管、纜、橋架等導體侵入裝置系統，造成電子裝置失效或永久性損壞。因此，雷擊脈衝的防護是在入侵通道上將雷電流洩放入地，從而達到保護電子裝置的目有。
其主要方法是採用隔離、等位、鉗位、均壓、濾波、遮蔽、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裝置外圍，從而有效地保護各類裝置。目前主要採用氣體放電管、放電間隙、高頻二極體、壓敏電阻、瞬態二極體、閘流體、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、頻寬、電壓、電流等要求，組合成電源線、天饋線、訊號線系列電湧保護器（spd）安裝在微電子裝置的外連線路中，地線按共用接地原則接入系統的地線，才不至於造成地電位反擊。只要設計合理、安裝合格，電湧保護器就能有效的防禦雷電。
因此，採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，保證高速公路通訊、監控、收費系統正常執行，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採用以下標準，供設計時參照。
1、iec61024《建築物防雷》
2、iec61312《雷電電磁脈衝的防護》
3、itu k25《光纜的防雷》
4、itu k27《電信大樓內的連線結構和接地》
5、gb50057-94《建築物防雷設計規範》
6、gb50343-2004《建築物電子資訊系統防雷技術規範》
7、gb50174-93《電子計算機機房設計規範》
8、gb50198-94《民用閉路監視電視系統工程技術規範》
9、gb/t50311-2000《建築與建築群綜合佈線系統工程設計規範》
10、yd5078-98《通訊工程電源系統防雷技術規範》
11、xq3-2000《氣象資訊系統雷擊電磁脈衝防護規範》
三、高速公路通訊、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。中心一般設定有大型地圖板和監控電視系統，並配有多畫面切換控制裝置、**監視器、低速錄象裝置及自動轉換裝置。
中心配備有計算機網路系統、負責管理各收費站的收費資訊、緊急**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。中心大樓內還有程式控制交換機系統、中心控制台、光纜通訊的兩個或四個8mbit/s介面的光端機、電端機及上網裝置、無線**系統、ups供電系統等多種電子裝置。
2、在每個收費站配備有光纜通訊裝置，收費用的計算機局域小網，收費站訊號燈控制系統，監視、攝像、記錄系統，控制操作台，站內**控制台、無線對講**等。
3、在每個收費亭內配備有收費計算機網路系統工作站專用計算機，收費票據印表機，收費指示板，指示燈，車道控制機，自動欄杆，語音提示系統，車輛過境自動計數器，對講**和空調及供電系統等裝置。
4、在公路沿線及收費站廣場設定了多個監控攝像頭，將攝像頭的**訊號通過光纜、同軸電纜、對稱電纜或通過微波傳輸系統，將**訊號或語音頻號傳到中心監控室，以利控制中心掌握公路沿線的車輛行駛運**況，便於指揮排程。
5、道路led指示牌。led指示牌發布高速公路即時資訊，位於空曠的環境中，其控制訊號線一般由光纖組成，系統電源採用就地變壓（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、系統裝置的重要性、發生雷災後果的嚴重程度，分別採取相應的防護措施。
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採用直擊雷防護、等電位連線、遮蔽、合理佈線、其用接地系統和安裝電湧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、裝置放置在雷電防護區的位置不同，採用不同的防護標準。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、高速公路建築物直擊雷防護措施
1、監控中心大樓一般設定在高速公路的出入端或控制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且樓頂還安裝有各類通訊天線、有的還架設有鐵塔，這些都是直擊雷的重要目標。由於樓內有大量實時執行的電子、微電子裝置，又是整個機場的指揮高度中心，根據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）設計避雷針。設計方法請參照《建築物防雷設計規範》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抗當地30年最大風的抗風強度，並留有一定餘量。
2、為了減少避雷針的維護，防止酸雨對避雷針的腐蝕，應在監控中心大樓樓頂安裝不鏽鋼避雷針，其高度和數量根據滾球法計算其保護範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訊天線的安全。
3、在公路沿線安裝監控攝像頭的雲台桿頂、收費站廣場雲台桿頂以及led指示牌頂各安裝一套不鏽鋼避雷針，以保護雲台攝像頭等裝置免遭直擊雷危害。
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鏽鋼避雷針，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洩流線，條件不允許時，也可以單獨用25mm2以上的銅絞線穿鍍鋅鋼管遮蔽，並做絕緣處理，從避雷針尖直接以最短路徑入地，以減少洩流時的雷擊電磁脈衝輻射而損壞微電子裝置和室外大型電子顯示屏編碼控制系統。
六、雷擊電磁脈衝（lemp）的防護措施
雷擊電磁脈衝（lemp）所產生的感應電動勢通過侵入通道疊加**路訊號上產生瞬間高電壓，擊毀各類用電裝置和微電子晶元，因此在實施防雷工程時必須將感應雷擊作為重點，進行有效的防禦。在設計綜合防雷時，應從以上通道進行重點防護，同時做好等電位連線和共用接地系統。
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≤50ns的三相電湧保護器spd1，型號為：rep-xel385b25，作為一級保護。
在樓層分盤上安裝一套雷電通流量imax≥40ka（波形8/20μs）；響應時間ta≤25ns的三相電湧保護器spd2，型號為：rep-d380m2，作為二級保護。
在ups電源前安裝一套雷電通流容量imax≥20ka（波形8/20μs）；響應時間ta≤50ns的單相電湧保護器spd3，型號為：rep-d216，作為**保護。
在ups電源後或裝置前安裝一套雷電通流容量imax≥10ka（波形8/20μs）；響應時間ta≤50ns的單相電湧保護器spd4，型號為：rep-d220ck，作為四級精細保護。
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**作為電源系統防護選擇標準；在少雷區可選擇spd1和spd3二級作為電源系統防護選擇標準。
spd連線導線應短而直，spd連線導線不宜大於0.5m，當長度大於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，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（如下圖）
在收費亭內的供電線路上各安裝一套雷電通流量imax≥20ka（波形8/20μs）；響應時間ta≤25ns的單相電湧保護器spd，型號為：rep-d116，保護各亭收費計算機、票據印表機、收費指示板、指示燈、自動攔杆、車道控制器、語音提示系統、對講機等電源線路安全。
廣場攝像頭頭部低壓直流供電線路兩端各安裝乙隻通流容量in≥5ka（波形8/20μs）；響應時間ta≤25ns的低壓電湧保護器spd，以保護低壓直流供電線路安全，型號為：**d-220vac。
在公路沿線的雲台攝像頭供電線路配電盤輸出端各安裝一套雷電通流量imax≤40ka（波形8/20μs）；響應時間ta≤25ns的單相電湧保護器spd1，型號為：rep-d220m2，作為一級保護。在直流整流供電裝置前安裝一套雷電通流量imax≥20ka（波形8/20μs）；響應時間ta≤25ns的單相電湧保護器spd2，型號為：
rep-d220ck，作為二級保護。在攝像頭直流供電線路上安裝乙隻通流容量imax≥5ka（波形8/20μs）；響應時間ta≤25ns的低壓電湧保護器spd3以保護攝像頭供電線路安全，型號為：**d-220vac。
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≤40ka（波形8/20μs）；響應時間ta≤25ns的單相電湧保護器spd1，型號為：rep-d220m2，作為一級保護；在穩壓整流器裝置前安裝一套雷電通流量imax≥20ka（波形8/20μs）；響應時間ta≤25ns的單相電湧保護器spd2，型號為：rep-d220m3，作為二級保護；在未級裝置供電處安裝防雷插座，通流容量imax≥15ka（波形8/20μs）；響應時間ta≤25ns的單相電湧保護器spd3，型號為：
rep-d220ck，作為**電源保護。
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