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高速公路防雷方案-高速機電系統(tǒng)防雷設(shè)計: 發(fā)布時間:2019-02-12 14:15 　瀏覽次數(shù)：

（一）、項目概況
本次收費站防雷更新改造涉及3條高速公路的13個收費站。
（二）、設(shè)計依據(jù)
1、《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》GB50057-2010
2、《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》GB50343-2004
3、《民用閉路監(jiān)視電視系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》GB50198-94
4、《雷電電磁脈沖的防護》IEC-61312
5、《建筑與建筑群綜合布線系統(tǒng)工程設(shè)計規(guī)范》GB/T50311-2000
6、《電子計算機機房設(shè)計規(guī)范》GB50174-93
7、《建筑物防雷》IEC61024
8、《電信大樓內(nèi)的連接結(jié)構(gòu)和接地》ITU K27
9、《光纜的防雷》ITU K25
10、《通信工程電源系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》YD5078-98
11、《氣象信息系統(tǒng)雷擊電磁脈沖防護規(guī)范》XQ3-2000

（三）、設(shè)計原則
1、認真執(zhí)行國家政策,法令和有關(guān)規(guī)定,嚴格按照國家規(guī)范和地方標準進行設(shè)計,并按照《中華人民共和國標準化法》的有關(guān)要求，積極采納國際標準,提高設(shè)計技術(shù)要求。
2 、在進行綜合防雷設(shè)計時，應(yīng)堅持全面規(guī)劃、綜合治理、優(yōu)化設(shè)計、多重保護、技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、定期檢測、隨機維護的原則，進行綜合設(shè)計及維護。
3、高速公路綜合防雷系統(tǒng)的防雷設(shè)計應(yīng)采用直擊雷防護、等電位連接、屏蔽、合理布線、其用接地系統(tǒng)和安裝電涌保護裝置等措
施進行綜合防護。必須堅持預(yù)防為主、安全第一的指導(dǎo)方針。
4 、根據(jù)相應(yīng)的防雷規(guī)范要求、地方標準及有關(guān)技術(shù)負責(zé)人員的介紹和現(xiàn)場實地勘察設(shè)計防雷方案。

(四）、設(shè)計范圍
1、本次設(shè)計將對各收費站的收費、監(jiān)控系統(tǒng)防雷、接地保護進行完善。

(五)、現(xiàn)狀調(diào)查及設(shè)計方案
根據(jù)對各收費站防雷設(shè)施現(xiàn)狀的實地調(diào)查，安迅防雷發(fā)現(xiàn)有以下幾點問題：
1、由于高速各收費站已經(jīng)建成運營5年多，大部分防雷設(shè)施損壞、老化、缺失；
2、收費廣場四周接地扁鋼裸露在外，存在安全隱患；
3、由于防雷設(shè)計規(guī)范的更新修訂，現(xiàn)有的部分防雷設(shè)施設(shè)計不滿足規(guī)范要求。

收費站防雷系統(tǒng)的設(shè)計方案堅持全面規(guī)劃、多重保護、技術(shù)先進、經(jīng)濟合理的原則，進行綜合設(shè)計。將采用等電位連接、屏蔽、合理布線、共用接地系統(tǒng)和安裝(更換)電涌保護裝置等措施進行綜合防護。
1、電源系統(tǒng)的防護方案
在UPS電源前安裝一套單相電源防雷器，作為三級保護。SPD連接導(dǎo)線應(yīng)短而直，SPD連接導(dǎo)線不宜大于0.5m，當(dāng)長度大于0.5m 時應(yīng)適當(dāng)加粗線徑。當(dāng)兩SPD間的線距大于5米時，應(yīng)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(yīng)有過流保護裝置。
在收費亭內(nèi)的供電線路上各安裝一套單相電涌保護器，保護各亭收費計算機、票據(jù)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(tǒng)、對講機等電源線路安全。
攝像頭頭部低壓直流供電線路兩端各安裝一只低壓電涌保護器，以保護低壓直流供電線路安全。在攝像頭供電線路上安裝一只低壓電涌保護器以保護攝像頭供電線路安全。
2、信號傳輸線路的防護方案
所有監(jiān)控攝像頭到控制中心的視頻傳輸電纜兩端應(yīng)安裝視頻、信號各一個，以保護攝像頭。在收費電腦視頻卡視頻輸入、輸出BNC端口安裝視頻信號防雷器各1個，保護收費電腦。在監(jiān)控中心機房計算機網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器至網(wǎng)絡(luò)交換機（HUB）間安裝一只安迅計算機網(wǎng)絡(luò)信號防雷器以保護服務(wù)器。
3、屏蔽措施、等電位連接與共用接地系統(tǒng)的防護方案
屏蔽措施、等電位連接是現(xiàn)代防雷技術(shù)重要的防護措施之一。為減少電磁干擾，所有與建筑物組合在一起的大尺寸金屬部件都應(yīng)等電位連接在一起，并與接地裝置相連。監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備的金屬外殼，應(yīng)用最短的導(dǎo)線將其與等電位連接帶連接。計算機、通信、監(jiān)控機房的設(shè)備應(yīng)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(chǎn)生較強的電磁場而損壞微電子設(shè)備。將進入監(jiān)控中心大樓的各類電纜的金屬外皮和各類金屬管道在進入大樓前與接地裝置相連接。將攝像頭輸出的同軸電纜的金屬外層在進入大樓前與接地裝置相連接。利用建筑物的基礎(chǔ)鋼筋地網(wǎng)作為共用接地系統(tǒng)，在監(jiān)控中心大樓四周埋設(shè)人工接地體。接地體的接地電阻不宜大于4Ù。人工水平接地體宜采用40×4mm 鍍鋅扁鋼。人工垂直接地體間的距離宜為2m，當(dāng)受條件限制時可適當(dāng)減小。人工接地體在土壤中的埋設(shè)深度不應(yīng)小于0.5m。接地電阻值<4 歐。此地網(wǎng)作為監(jiān)控中心大樓和收費亭所有防雷裝置的共用接地系統(tǒng)。

(六）、收費、監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)施防雷與接地技術(shù)要求
防雷系統(tǒng)是個系統(tǒng)性工程，應(yīng)根據(jù)最新防雷規(guī)范要求，對線路上各級防雷進行檢測，對于不滿足規(guī)范要求或使用年限超過5年的原有防雷組件予以更換。
按《低壓配電系統(tǒng)的電涌保護器第一部分：性能要求和試驗方法》GB18802.1-2011之規(guī)定進行定性試驗。

（1）防雷器類型定義
① SPD1：三相開關(guān)型（10/350us）和限壓型（8/20us）防雷器件組；
② SPD2：單相開關(guān)型（10/350us）和限壓型（8/20us）防雷器件組；
③ SPD3：三相限壓型（8/20us）防雷器件組；
④ SPD4：單相限壓型（8/20us）防雷器件組；
⑤ SPD5：視頻信號防雷器；
⑥ SPD6：數(shù)據(jù)信號防雷器；
⑦ SPD7：網(wǎng)絡(luò)信號防雷器；
⑧ SPD8：音頻信號防雷器。

（2）防雷器配置要求
本系統(tǒng)應(yīng)采用國際知名品牌防雷器件，由電源防雷器、數(shù)據(jù)信號防雷器、視頻信號防雷器等所組成。本工程中收費系統(tǒng)的供配電系統(tǒng)、車道收費設(shè)備及計重設(shè)備的供電均由收費站內(nèi)UPS供電，計重設(shè)備的計重設(shè)備控制器、車牌自動識別處理單元、計重設(shè)備的紅外線車輛分離器和雨棚攝像機的供電由車道控制機引出。
① 電源室
在收費站交流配電柜中，即電源機房的總輸入端供電回路安裝防雷器件組SPD1。
在收費站配電柜至收費廣場配電柜電源輸出回路安裝防雷器件組SPD2。
② 收費監(jiān)控機房
在收費站機房UPS配電箱電源輸出回路安裝防雷器件組SPD2。
在分中心監(jiān)控UPS電源輸出回路安裝SPD4（或SPD3，視回路相數(shù)確定）。
③ 車道設(shè)備
在收費亭配電箱的電源進線端安裝防雷器SPD4。
在車道控制機和計重控制箱的電源輸入端安裝防雷器件組SPD2。
在車道攝像機的視頻信號輸入端安裝視頻信號防雷器SPD5。
在計重設(shè)備的兩端的數(shù)據(jù)信號輸入端安裝數(shù)據(jù)信號防雷器SPD6。
在車道控制機與廣場以太網(wǎng)交換機、車牌識別攝像機與車道控制機之間網(wǎng)線的數(shù)據(jù)信號輸入端安裝網(wǎng)絡(luò)信號防雷器SPD7。
在拾音器與音視頻編碼器之間的音頻電纜兩端的數(shù)據(jù)信號輸入端安裝音頻信號防雷器SPD8。
在ETC車道天線及ETC信息顯示屏設(shè)備的數(shù)據(jù)線纜兩端安裝數(shù)據(jù)信號防雷器SPD6。
在車道可變信息屏電源輸入端安裝防雷器SPD2，與車道控制機之間網(wǎng)線的數(shù)據(jù)信號輸入端安裝網(wǎng)絡(luò)信號防雷器SPD7。
④ 收費廣場攝像機
在廣場攝像機的交流電源輸入端安裝防雷器件組SPD2。
在廣場攝像機的視頻信號輸入端安裝視頻信號防雷器SPD5。
在廣場攝像機的控制信號輸入端安裝數(shù)據(jù)信號防雷器SPD6。

（3）防雷器組件技術(shù)要求
SPD1防雷器組件
① 安裝4只開關(guān)型和3只限壓型防雷器；
② 每一只開關(guān)型防雷器可以抵御和吸收10/350微秒的直擊雷電流50千安培；
③ 每一只限壓型防雷器可以抵御和吸收8/20微秒的最大放電電流40千安培；
4 具有能量配合型的防雷器件組，保護電平小于等于1.5Kv；
5 在輸入端地線上安裝雷電峰值電流傳感器（具備計數(shù)功能）；
6 具備故障指示功能。
SPD2防雷器組件
① 安裝2只開關(guān)型與1只限壓型防雷器；
② 每一只開關(guān)型防雷器可以抵御和吸收10/350微秒的直擊雷電流50千安培；
③ 每一只限壓型防雷器可以抵御和吸收8/20微秒的最大放電電流40千安培；
4 具有能量配合型的防雷器件組，保護電平小于等于1.5kV；
5 在輸入端地線上安裝雷電峰值電流傳感器（具備計數(shù)功能）；
6 具備故障指示功能。
SPD3 電源防雷器組件
① 安裝4只限壓型防雷器。
② 每一只限壓型防雷器可以抵御和吸收8/20微秒的最大放電電流40千安培。
③ 具備故障指示功能
SPD4 電源防雷器組件
① 安裝2只限壓型防雷器。
② 每一只限壓型防雷器可以抵御和吸收8/20微秒的最大放電電流40千安培。
③ 具備故障指示功能
SPD5：視頻防雷器
1防雷器設(shè)定電壓Uc：（DC/AC）≤6.0V
2插入損耗（10MHz）：≤0.5 dB
③額定放電電流In（8/20）us： 5KA；
④最大放電電流Imax（8/20）us（8/20）us： 10KA；
5響應(yīng)時間ta：芯-屏蔽線/芯-地 ≤1 ns /≤100 ns
6溫度范圍：-40℃至+80℃
7保護等級：IP20
SPD6：數(shù)據(jù)信號防雷器
①最大持續(xù)運行電壓Uc：24V；
②最大負載電流IN：500mA；
③額定放電電流In（8/20）us： 5KA；
④最大放電電流Imax（8/20）us（8/20）us： 10KA；
5響應(yīng)時間ta：芯-芯/芯-地 ≤500 ns /≤500 ns；
6溫度范圍在-40℃至+85℃；
7保護等級為IP20。
SPD7: 網(wǎng)絡(luò)信號防雷器
1In時的保護電壓Up：500V；；
2最大持續(xù)耐壓Uc：單模塊75V；
③額定放電電流In（8/20）us： 5KA；
④最大放電電流Imax（8/20）us（8/20）us： 10KA；
5溫度范圍在-40℃至+85℃；
6保護等級為IP20。
SPD8：音頻電源防雷器
1防雷器設(shè)定電壓Uc：（DC/AC）≤6.0V/4.2V
2插入損耗（10MHz）：≤0.5 dB
③額定放電電流In（8/20）us：芯-屏蔽線/芯-地5KA；
④最大放電電流Imax（8/20）us（8/20）us：芯-地10KA；
5溫度范圍：-40℃至+85℃
6保護等級：IP20

（4）接地要求
在收費站系統(tǒng)中，主要有以下幾個建筑物：配電房、綜合樓、收費車道，接地系統(tǒng)的采用如下措施：
1供電電纜應(yīng)做屏蔽接地、防雷接地，可在外場設(shè)備處將鎧裝層接地。
2進入電氣設(shè)備的電力電纜及通信電纜在設(shè)備處應(yīng)采取防雷電、過電壓的措施，其避雷裝置、過電壓吸收裝置等都應(yīng)可靠接地。
3廣場攝像機防雷接地要求：當(dāng)攝像機保護接地與避雷針接地系統(tǒng)單獨接地時，其接地電阻分別不大于4歐姆和10歐姆；當(dāng)共用接地體時，其接地電阻不大于1歐姆。接地極以L50×50×5長2.5m鍍鋅角鋼（端頭為尖端）打入土層，接地極頂端埋深應(yīng)大于0.7m。各樁相距＞5m。角鋼之間及角鋼與基礎(chǔ)地腳螺栓之間用4×40的鍍鋅扁鋼以焊接方式連接。
5收費車道的基礎(chǔ)鋼筋應(yīng)與公路路面的鋼筋網(wǎng)相連接。
6收費車道的所有金屬件均應(yīng)接地。可利用地基的鋼筋網(wǎng)，收費亭、自動欄桿、紅綠燈等等均在安裝時與鋼筋網(wǎng)相連，形成等電位狀態(tài)。
7所有暴露于室外的供電電纜、信號電纜均應(yīng)采取屏蔽措施，如采用屏蔽電纜、穿金屬管屏蔽等，并采用埋地走線的形式。屏蔽層兩端就近接地。

(七）、防雷施工注意事項
防雷施工設(shè)備大多都是電氣設(shè)備，各種防護對象都與電有著密切關(guān)系，操作不當(dāng)不僅會造成電擊人身傷亡、被防護設(shè)備和系統(tǒng)的損壞或癱瘓等事故，也會造成一些次生災(zāi)害。如在易燃易爆場所電火花造成的火災(zāi)爆炸等災(zāi)害。安迅防雷www.ansunspd.com

防雷施工現(xiàn)場用電安全注意事項和防護措施： 1、安裝、巡檢、維修或拆除臨時用電設(shè)施和線路須由專業(yè)電工操作完成。2、臨時用電引自正常用電配電箱內(nèi)時，應(yīng)懸掛“禁止合閘”或“禁止斷電”等斷警示牌，必要時有專人守護。 3、臨時用電采用三相五線制系統(tǒng)，用電設(shè)備較多、功率大、時間長的場所應(yīng)采用三級配電、兩級漏電保護防護措施，每臺電氣設(shè)備須實行“一機、一閘、一漏、一箱”制，開關(guān)箱與其控制的用電設(shè)備間的距離不宜超過3 m，與二級配電柜的距離不宜超過30m，漏電保護器應(yīng)與所控制的設(shè)備容量匹配。4、安裝電源系統(tǒng)浪涌保護器時應(yīng)理清線路走向，許多配電箱線路經(jīng)多次改動或增減，線路復(fù)雜，布線紊亂、有些線路較隱藏，可能存在線路倒置、分閘不歸總閘管等不規(guī)范、不合理的情況，因此在未弄清線路的走向前絕不施工。即便是斷電情況下也必須使用電筆逐個測試，確認需要安裝的線路及手能觸及的地方斷電后，方可施工。

防雷施工現(xiàn)場的高處作業(yè)安全防護措施：高處作業(yè)是指在墜落高度基準面2m以上（含2m，有可能墜落的高處進行的作業(yè)。防雷施工很多都屬高處作業(yè)，樓頂屋面上安裝避雷針、布設(shè)避雷帶、改造工程的引下線布設(shè)及監(jiān)控系統(tǒng)攝像頭端監(jiān)控欄桿上安裝信號避雷器等均屬高處作業(yè)。高處作業(yè)直接關(guān)系施工人員的人身安全，掌握高處作業(yè)安全操作規(guī)程已經(jīng)成為防雷工程安全施工的重中之重。

保護施工現(xiàn)場環(huán)境和設(shè)施：防雷工程是在已有的建筑物、系統(tǒng)或設(shè)備上加裝防雷設(shè)備、采取防雷措施，免不了影響甚至破壞防雷對象，因此防雷工程施工中既要做好防雷措施，又要不對防護對象造成過多過重的影響和破壞，且完工后恢復(fù)其原有狀態(tài)。1、改造工程中安裝明敷引下線時，應(yīng)避開人行通道，保持3～5m的安全防護距離。固定引下線不得破壞承重柱，并做好絕緣、防機械損壞、防腐、防水、美觀協(xié)調(diào)等處理。2、接地體施工過程中注意保護埋地的高、低壓電纜、通信光纖等線纜，完工后修復(fù)破壞的路面、綠化帶、草坪等。3、安裝信息系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)等的浪涌保護器時注意保護被防護系統(tǒng)的設(shè)備安全和系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)，安裝前全面了解被保護系統(tǒng)或設(shè)備，最好甲方的技術(shù)人員能在一旁協(xié)助配合，系統(tǒng)停電或斷開線路時必須征得甲方同意，重要的信息、數(shù)據(jù)備份后方可進行，以免造成不必要的損失；信號線及其接口較脆弱，弱電系統(tǒng)的抗干擾能力差等，因此對信息系統(tǒng)的施工更應(yīng)小心移動設(shè)備、插拔接口應(yīng)輕拿輕放，接線確保正確規(guī)范，防止斷路、短路、錯接、反置等造成的無法啟動、無信號、系統(tǒng)癱瘓等事故。施工安裝造成的信號干擾、系統(tǒng)不穩(wěn)定、無信號等情況應(yīng)在甲方技術(shù)人員的配合下及時排查原因，盡快恢復(fù)正常。

防雷施工涉及電工、焊工、高處作業(yè)等多個工種，建筑物、配電系統(tǒng)、通信系統(tǒng)等不同對象，是一項系統(tǒng)而復(fù)雜的工作，必須做到細致、穩(wěn)妥、謹慎、全面，才能使防雷工程成為真正的安全工程。

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