一、概述（shù）

   雷電災害是“聯（lián）合國國（guó）際減災十（shí）年”公布的最嚴重的（de）十種自然災（zāi）害之一。最新統計資料（liào）表明，雷電造成的損失已經上升到自然災害的第三位。美國排名前1000名的企業，平均每個企業每（měi）年因雷擊損失20萬（wàn）美元 ，我（wǒ）國，每年因雷擊造成的（de）人員傷亡近萬（wàn）人，雷擊造成的財（cái）產損失估計（jì）在50~100億元左右。

廣東（dōng）省目前廣東平均年雷暴日近90天，頻繁程度在全國列第二位，但由於現代化程度（dù）較高，雷擊損失列（liè）全國第一（yī）位。

　 大量的微電子通信網絡設備安置在各種建築物內，因感（gǎn）應雷（léi）造成（chéng）室內信息係統微電子設備損壞的（de）可能性（xìng）大大（dà）增加，每年（nián）所發生的各種（zhǒng）雷擊事件一再證明（míng）：常規建築物所設計（jì）安（ān）裝的防直擊雷裝置並不能有效的防止因雷電感應、電磁脈衝、靜電和雷電波侵入對通（tōng）信係統（tǒng）和計算機信息網絡係統所造（zào）成的危害。

二、高（gāo）速公路（lù）綜合防（fáng）雷設（shè）計方案（àn）的依據

    高速公路綜合防雷在設計時主要采用以下（xià）標準，供設計時參照。

    1、 GB50057-2010《建築物防雷設（shè）計規範》

    2、 GB50343-2004《建（jiàn）築（zhù）物電子信息係統（tǒng）防雷技術規範》

    3、 IEC61024《建築（zhù）物防雷》

    4、 I EC61312《雷電電磁脈衝的防護》

5、 GB50174-93《電子計算（suàn）機機房設計規範》

　三、高速公路建築物（wù）直擊雷防護措施

    1、監控中（zhōng）心大樓一般設置在高速公路的出（chū）入端或控製（zhì）管理區（qū）域的（de）中心位置。由（yóu）於周圍地形比較空曠，樓層一（yī）般都在六層以（yǐ）上，高度超過20m且樓頂還（hái）安裝有（yǒu）各類通信天（tiān）線、有的還架設有鐵塔，這些都是直擊雷的重要（yào）目標。由於樓內有大量實時運行的電（diàn）子、微電子（zǐ）設備（bèi），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（dìng），可定為二類防雷建築。按（àn）滾球法（滾球（qiú）法半徑45m）設計（jì）避雷針。設計方法請參照《建築物（wù）防雷設計規範》附錄四的（de）要求，決定避雷針的數目、布局、高度，在設計時應考慮避（bì）雷針抗當地（dì）30年最大風的抗（kàng）風強度，並留有一定餘量。

    2、為了減少避雷針的維護，防止酸（suān）雨對避雷針（zhēn）的腐蝕，應在監控（kòng）中心（xīn）大樓樓頂安裝（zhuāng）不鏽鋼避雷針，其高度（dù）和數量根據滾球法計算其保護（hù）範圍（wéi）能覆蓋整幢中心大樓的天麵和各（gè）類天線，使（shǐ）其能有效防止直接雷擊以保護大樓的樓頂和各類通信天線的安全。

    3、在公路沿線安裝（zhuāng）監控攝像（xiàng）頭的雲台杆頂、收費（fèi）站（zhàn）廣場雲台（tái）杆頂以及LED指示牌頂各安裝一套不鏽鋼避雷針（zhēn），以保護雲台攝像頭等設備（bèi）免遭直擊（jī）雷危害。

    4、在高速公（gōng）路收（shōu）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鐵塔銅針尖避雷針，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（léi）針的引下（xià）線（xiàn）最好利（lì）用鋼結構柱做泄流線，條件不允許時，也可以單獨用35mm²以上的銅絞線穿鍍鋅鋼管屏蔽，並（bìng）做絕緣（yuán）處理，從避（bì）雷針尖直接以最短路徑（jìng）入地，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（diàn）子顯示屏編碼控製係統。

　四、雷擊電磁脈衝（LEMP）的防護措施

    雷（léi）擊電磁脈衝（LEMP）所產生的感應電動勢通過侵入通道疊加在線路（lù）信（xìn）號上產生瞬間高電壓，擊毀（huǐ）各類用電設備（bèi）和微電子芯片，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（xiào）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（lián）接和共用接地係統。

    1、電源係統的防雷措施

    在監控中心大樓的總配電盤上安裝第一（yī）級SPD1：AT　PORT／4P－B100三相電源B級防雷箱，初步衰（shuāi）減從（cóng）電源線引入的強雷電流和高電（diàn）壓。其技術參（cān）數：最高（gāo）防雷擊電流I_imp=100 KA（8/20）、響應（yīng）時間t_A≤100 ns ，有劣化顯示功能，作（zuò）為一級保護。

    在（zài）樓層分盤上安裝第二級SPD2：AT　T385／4P－C40三相電（diàn）源防雷箱，進一步衰減從第一級分流下來的強雷電流和高電壓，把雷電流脈衝降低到設備能承受的水平。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 ，有劣化顯示功能，作為二級保護。

    在UPS電源前（qián）安裝第（dì）三級SPD3：AT　T275／2P－C20單相電源防雷箱，進一步（bù）衰減（jiǎn）從（cóng）第（dì）一級（jí）分流下來的強（qiáng）雷電流和高電壓，把雷電流（liú）脈衝降低到設備能承受的水平。其技術參數：最高（gāo）防雷擊（jī）電流I_imp=20KA（8/20）、響應時間t_A≤25 ns　，有劣化顯示功（gōng）能，作為三級保護。

    在UPS電源後或設備前安裝（zhuāng）第四級SPD4：AT　A6420NS單相電源防雷插座，再次衰減從第一二三（sān）級防（fáng）雷（léi）器過濾的殘壓，實現精細（xì）保護級別。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 ，有劣化顯示功能，作為四級（jí）精細保護。

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

    SPD連接導線應短而直，SPD連（lián）接導線不宜大於0.5m，當長度大於0.5m時（shí）應適當加粗線徑。當SPD1～SPD2的線距小於10m、SPD2～SPD3的線距小（xiǎo）於5m、SPD3 ～SPD4的線距小於5m時，應在兩SPD間加（jiā）裝退耦裝置（zhì）。為防止SPD老化造成短路，要（yào）求SPD安裝線路上應（yīng）有過流保護裝置，應選用（yòng）有劣化顯示功能的SPD

在收費亭內（nèi）的供（gòng）電線路上各安裝德國AT　T275／2P－C20單相電源（yuán）防雷箱（xiāng），其技術參數：最高防雷擊電流I_imp=20KA（8/20）、響（xiǎng）應時間t_A≤25 ns　，有（yǒu）劣化顯示功能（néng），保（bǎo）護各亭（tíng）收費計（jì）算（suàn）機、票據打印（yìn）機、收費指示板、指示燈、自動攔杆、車道控製器、語音提示係統（tǒng）、對講機等電源線路安全。

    廣場攝像頭頭部低壓直流供電線（xiàn）路兩端各安裝（zhuāng） AT　24V單（dān）相電源防雷箱，其技術參數：最高防雷（léi）擊電流I_imp=5KA（8/20）、響應時（shí）間t_A≤25 ns　，有劣化顯示功能，以（yǐ）保（bǎo）護低壓直流（liú）供電線路安全（quán）。

    在公路沿線的雲台（tái）攝像頭供電線路配電盤輸出（chū）端各安裝SPD1：AT　 T385／2P－C40單相電源防雷箱，其技術參數：最高防雷擊電流（liú）I_imp=40KA（8/20）、響應時間t_A≤25 ns　，有劣化顯示功能，作為一（yī）級保護。在直流整流供電設備前安（ān）裝SPD2：AT　T275／2P－C20單相電（diàn）源防（fáng）雷箱（xiāng），其（qí）技術參數：最高防（fáng）雷擊（jī）電流I_imp=20KA（8/20）、響（xiǎng）應時間t_A≤25 ns　，有劣化顯示功能，作為二級（jí）保護。在攝像（xiàng）頭（tóu）直流供電線路上安裝SPD3：AT　24V單相電源（yuán）防雷器，其技術參數：最高防雷（léi）擊電流I_imp=5KA（8/20）、響應時間（jiān）t_A≤25 ns　，有劣化顯示功能，以保護攝像頭（tóu）供電線路安全。

    在進、出高速公路兩（liǎng）端和中間的大型電子顯示屏電源線路配電盤上（shàng）各安裝SPD1：AT　T275／2P－C40單相電源防雷箱，其技術參數：最高防雷擊（jī）電流I_imp=40KA（8/20）、響（xiǎng）應時間t_A≤25 ns　，有劣化顯示功（gōng）能，作為一級保（bǎo）護（hù）；在穩壓整流器設備前安裝SPD2：AT　T275／2P－C20單相電源防雷箱，其（qí）技術參數：最高防雷擊電流（liú）I_imp=20KA（8/20）、響應時間t_A≤25 ns　，有劣化顯示功能，作為（wéi）二級保護；在未級設備供電處安裝安裝第三級SPD3：AT　A6420NS單相電源防雷轉換（huàn）器，再次衰減從第一二級防雷器過濾的殘（cán）壓，實現精細保護級別。其技術參數：最高防（fáng）雷擊電流I_imp=19KA（8/20）、響應時間t_A≤25 ns ，有劣化顯示功（gōng）能，作（zuò）為三（sān）級精細保護。　

    2、視頻信號傳輸線路（lù）的防護措施

    （1）在廣場攝（shè）像頭到控製中心和收費亭車道的監控攝像頭到控製中心（xīn）的視頻傳輸（shū）電（diàn）纜兩端應安裝視頻信號避（bì）雷器（qì）：AT　BNC－VIDEO各一隻，其技（jì）術參數：最（zuì）高防（fáng）雷擊電流I_imp=5KA（8/20）、響應時間t_A≤1 ns ，以（yǐ）保護攝像頭。

    （2）在公路沿線雲台的攝像頭上各安（ān）裝視頻信號避雷器：AT　BNC－VIDEO各一隻，其技術參數：最高防雷（léi）擊電（diàn）流（liú）I_imp=5KA（8/20）、響應時間t_A≤1 ns ，以保護（hù）攝像頭。

    （3）在收費電腦視頻（pín）卡視頻輸入、輸（shū）出BNC端口安裝視頻（pín）信號（hào）避雷器：AT　BNC－VIDEO各一隻，其技術參（cān）數：最高防雷擊電流（liú）I_imp=5KA（8/20）、響（xiǎng）應時間t_A≤1 ns　，各1個（gè），保護收費電腦。

    3、收費係（xì）統信號線（xiàn）的防護措施

    （1）在監控中心機房計算機網絡服務器至網絡交換機（HUB）間安（ān）裝網絡信號避雷器：AT　RJ45－100，其技術參數（shù）：最高（gāo）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）在監控中心機房網絡交換機至收費亭的微（wēi）機間的數據線兩（liǎng）端各安裝一隻（zhī）計算機網絡信號避雷器：AT　RJ45－100，其（qí）技術參數：最高防（fáng）雷擊電流I_imp=2.5KA（8/20）、響應時間t_A≤1 ns　，以保護網絡交換機和收費（fèi）亭微機網絡端口。

    （3）在電子顯示屏的光、電端機編碼器之後至（zhì）控製器兩端各安裝一隻數據線信號避雷（léi）器：AT　KZ，其技術（shù）參數：最高（gāo）防雷擊電流I_imp=5KA（8/20）、響應（yīng）時間t_A≤1 ns　，以保護光、電端機（jī）、編碼器和控製器。

    （4）收費亭與監控中（zhōng）心有線對講係統兩端（duān）各安裝音頻避雷（léi）器1個，AT B140-2-D10，其技術參數：最高（gāo）防雷擊電流I_imp=10KA（8/20）、響（xiǎng）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（bǎo）護器：AT　TEL-RJ45/11，其技術參數：最高防雷（léi）擊電流I_imp=5KA（8/20）、響應時間t_A≤1 ns　。

　五、屏蔽措施（shī）

    1、屏蔽是減少電磁幹擾的基本措（cuò）施，宜（yí）采（cǎi）取以下措施：外部屏蔽措（cuò）施、線路（lù）敷設於合適的路徑、線路屏蔽，這些措施宜聯合使用。屋頂為金屬表麵、立麵金屬表麵（miàn）、混凝土內鋼筋和金屬（shǔ）門窗框（kuàng）架，都必（bì）須進行等電位連接後接地。

  2、實踐中建築物或房間的大（dà）空間屏（píng）蔽是由金屬支撐物、金屬框架或鋼筋混凝土的鋼筋這些自然構件組成的。這些構件（jiàn）構成一個格柵形大（dà）空間屏蔽。穿入這類屏蔽的導電金屬物應就（jiù）近與（yǔ）其（qí）做等電位連（lián）接後接地（dì）。

    3、監（jiān）控係統設備機（jī）房位置應選擇在LPZ最高級區和避（bì）免設在建築物的頂三（sān）層內；當建築物天麵部分（fèn）的避雷網格尺寸不符（fú）合係統抗幹擾的要求時，應在天麵加裝（zhuāng）屏蔽層。使用非（fēi）屏蔽（bì）電纜（lǎn），入戶前應穿金屬管並（bìng）埋（mái）入地中水平距離10m以上。如受條件限製（zhì）無法穿（chuān）金屬管（guǎn）埋地入戶，則應加長入戶（hù）屏蔽管或棧橋長度，金屬管或棧橋的兩端以及在雷電防護（hù）區交界處要做等電位連接（jiē）和接地。

    4、監控（kòng）係統設備為金屬外（wài）殼時，應（yīng）用最短的（de）導線將其與等電位連（lián）接（jiē）帶連接。如是非金屬外殼，當設備所在建築物屏蔽未達到設備的電磁兼容性要求時，應加裝金屬網或其它（tā）屏（píng）蔽體對設備屏（píng）蔽，金屬網應與等電位連接帶進行等電位（wèi）連接。

    5、計算機、通信、監控機房的設備應與建築物外牆保護1m左右距離。以防止大樓遭到直擊雷時沿外牆泄（xiè）流入地的引下線周圍產生較強的電（diàn）磁（cí）場而（ér）損壞微電子設備。

　七、等電位連接與共用接地

    　　1、等（děng）電位連接是現代防雷技術重要的防護措施（shī）之一。將廣（guǎng）場攝像頭輸出的同軸（zhóu）電纜的外層和其它管線（xiàn）外層（céng）在進（jìn）入大樓（lóu）前進行等電位連接後接地（dì）。

   　　進入係統所在建築物的各類水管、采暖和空調管道等金（jīn）屬管道的金屬外（wài）層在進入建築物處（chù）應做等電位連接，燃氣管（guǎn）道入戶後應在（zài）法蘭盤（pán）連接處插入（rù）一塊絕緣兩端用開關型SPD連（lián）接後戶內金屬管道（dào）可參加等電位連接，並與建築（zhù）物組合在一起的大尺（chǐ）寸金屬件連接在一起，按GB50054的要求做總等電位連接之後，接向總等（děng）電位連（lián）接（jiē）帶，並可靠（kào）連通接（jiē）地。

   　　2、宜（yí）利用建築（zhù）物的基礎鋼筋地網作為共用接地係統。如建築物沒有基礎鋼筋地網，宜在建築物四周埋設（shè）人工垂直接地（dì）體和水平環型接地（dì）體。接地（dì）體（tǐ）的接地電（diàn）阻不宜大於4Ω。原則（zé）上應（yīng）在各雷電防（fáng）護區界麵（miàn）處做等電位連接，但由於工藝要求或其它原因，被保護設（shè）備的安裝位（wèi）置不會正好設在界麵可能發生的電湧（yǒng）電壓時，電湧保護（hù）器安裝在被保護設備處，而線路的金屬保護層或屏蔽層宜首（shǒu）先在界麵處做一（yī）次等電位連接接地。

       3、接地係統

避雷器首先（xiān）是一種雷擊放電流的泄放通道，也（yě）是一種等電位（wèi）連（lián）接器。所有避雷器的保護原理是在雷擊瞬間（jiān）保（bǎo）證設備、大（dà）地、建築物及其附（fù）屬設備之間構成等電位體，從而避免過電壓的損（sǔn）害，其（qí）中最關鍵的就是接地（dì）係統。

3.1 理想的接地裝置（包括從接（jiē）閃器到地麵的引線）是沒有電阻的，當雷擊時，不論雷電流（liú）有多大（dà），接地裝置上任何一點對大地的電勢差為零，這樣對（duì）人和設備時絕對安全的。但是，這樣的（de）接地（dì）裝（zhuāng）置實（shí）際上（shàng）是不存在的（de）。因此接地阻值應盡可能（néng）地小，依據《計算機機房接地規範（fàn）》以及（jí）其（qí）它有關國（guó）家防雷標準地要求，機房的接地電阻值應（yīng）小於4歐（ōu）姆，並采取聯合接地的方式。

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，都（dōu）必須有良（liáng）好地接地係統。

3.3按照IEC整體防雷技術的（de）接地要求，保證設備在雷擊瞬（shùn）間應處在等電位狀態。由於部分設備的（de）信號地、保護地相對獨立，從“節約、實效”的原則考慮，將各（gè）地網簡（jiǎn）單相連。目前收費站下的地網（wǎng）結構基本上已構成聯合接地形式，但尚未做到完全的等電位連接。

3.4在雷擊瞬間，由於避雷器件的（de）快速導通和大電流（liú）的泄放，使設備內部線路器件、機殼、鐵塔和建築牆體（tǐ）金屬構件以（yǐ）及（jí）金屬屏蔽物等（děng）都與地網同時（shí）連通。這樣在雷電發生的（de）瞬間，機（jī）房內部和外部各個物體處在與地網相等的電位上，各部分達成了等電位，從而避免（miǎn）了（le）設（shè）備因物件之（zhī）間的電勢差而（ér）被損壞。

3.5 根據各係統（tǒng）目前的接（jiē）地情況，建議在各（gè）接地係統形成聯合接（jiē）地的前提下，嚴格按照規範保持各接地點（diǎn）的距離，並將管理中心內的所有（yǒu）裸露的金屬部件全部短接，穿導線的鐵管也一樣連接，電（diàn）源（yuán）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（duǎn）而直。

3.6在監控中心大樓周圍應做一環型閉合接地電阻小於4Ω的複式混合地網，澆灌長效降阻劑，以保證地阻常年穩定。此地網主要用於監控中心大樓和收費亭的安全保護接地。並與大樓並（bìng）網作為共用接地係統。接地地網：引下線50平方（fāng）800多芯接地（dì）線+接地體。接地體：是埋於地下（xià）與引（yǐn）下線入地相連接，雷擊電流由此（cǐ）發（fā）散到大地。通常用400cm×500 cm×60 cm自動降阻接地（dì）模塊AT和AT 優化（huà）深打接（jiē）地棒Φ20mm×4500mm（4.5米長)組成（chéng）垂直（zhí）接（jiē）地體，再用40 mm×4 mm熱鍍鋅扁鋼銅鐵接頭（tóu）連接引（yǐn）下線，以滿足國家防雷規（guī）範接地電阻。一根以最短路徑引入主機房接地母排上供機房接地專用。

    3.7在公（gōng）路沿線雲台杆下麵各做一個小於4Ω的聯合地網，每個地網做兩個（gè）引出極，極間距宜大於5m，一根引出極（jí）作為防直擊雷接地，一根引出極（jí）作設備安全接地用。每根地線穿1.5英寸鍍鋅鋼管屏蔽後，引到（dào）雲台杆頂和設備間供兩種接地用。