高速公路防雷工程若干问题探讨

高速公路防雷工程若干问题探讨王文熙福建省高速公路福州监控中心前言高速公路的通信、监控、收费与通风照明系统是一个功能强大的电器、电子系统，简称高速公路机电系统。由于高速公路所涉地域广、距离长、地形复杂，极易受到雷电的干扰和危害。特别是雷电多发地区的高速公路，每年都会发生很多起机电系统雷击事故。例如：福建高速公路泉厦段，去年遭破坏性的雷击次数就达6次。最严重一次是2002年6月30日厦门收费所遭雷击导致收费系统几乎瘫痪，损坏设备类型达8种之多，累计金额达20余万元。我们在高速公路机电系统的建设与维护维修过程中，深受雷电带来的灾害之苦，深感高速公路防雷的重要性。内容摘要高速公路机电系统防雷工程目前存在的一些问题。高速公路机电系统防雷工程的设计、施工、监理、运行维护各阶段的规范化管理方面的要点。高速公路机电防雷技术规范化方面的要点。介绍我们在高速公路机电系统防雷工程建设与维护中的几点经验体会。防雷工程目前存在的一些问题•高速公路防雷工程管理•高速公路防雷设计•高速公路防雷施工•高速公路防雷系统维护问题一：防雷工程管理方面1.高速公路防雷系统工程存在房建防雷与机电系统防雷缺乏良好的综合设计和有效的统一管理。2.高速公路机电防雷部分在设计和招评标阶段重视程度不够，评审过程计分比重太小、甚至忽略。3.投标单位响应不全面，防雷工程造价在后期工程中的投入偏差效大。4.高速公路防雷系统工程规范管理制度还需建立。问题二：防雷设计方面1.设计单位和设计者在防雷专业方面的资格问题。2.高速公路房建防雷与机电系统防雷在设计要求上有脱节现象。3.机电设计中防雷部分在设计上缺乏良好的综合性和系统性，普遍存在防雷系统方案不完整，技术指标和工艺要求不明确等现象。防雷产品的厂家、型号、规格无指定。4.高速公路机电系统防雷工程设计规范应尽快出台。问题三：防雷施工方面1.施工单位无防雷专业资格，施工者无防雷专业知识，导致防雷工艺要求不合格现象普遍存在。2.施工监理缺乏防雷专业化知识和相应工程施工经验，导致防雷工程质量达不到要求也相当严重。3.施工过程因设计不具体而容易被简化和忽略了某些重要内容，导致防雷系统出现漏洞和隐患，产生的不良后果往往使工程质量很难让营运管理者满意，容易发生工程合同上的纠纷，以及被雷击后无备品备件维修，导致重大功能长期失效，严重影响高速公路正常营运。4.机电工程和房建工程的防雷设计在工程交工质量总体评价中不够重视。问题四：防雷系统维护方面1.防雷系统没有定期检测，容易带来因防雷器失效而发生机电设备被雷击的事故。2.现有维护维修单位缺乏必要的专用防雷器性能检测的仪器。3.防雷系统日常维护管理无强制性规定。防雷工程管理规范要点为提高高速公路防雷工程的质量，减轻雷电对高速公路机电系统带来的危害，应当实行高速公路防雷工程建设的科学化、程序化、专业化的规范管理制度，在已有的高速公路工程建设与运营的规范化管理中增加防雷系统工程这一特殊的规范化管理要求。防雷工程管理规范要点1.遵照执行国家《防雷减灾管理办法》（2000年6月20日颁发），明确高速公路防雷系统工程管理总则。2.高速公路防雷工程设计与建设应实行防雷专业资质和资格的管理制度。包括设计单位、施工单位、工程监理、维护单位及从业人员。3.高速公路防雷工程在机电和房建工程招标与投标中应明确防雷部分的特殊要求和规定。4.明确防雷工程施工过程各环节的验收过程和标准以及工程质量管理人员应负的职责。5.高速公路防雷产品要实行国家统一的准入制度，对高速公路特殊防雷部件实行指定国家计量单位检测和认证制度。如：高速公路紧急电话系统中的防雷部件等。防雷工程管理规范要点5.高速公路机电工程和房建工程在工程交工质量总体评价中应明确防雷工程所占比重或实行一票否决制度。6.确立高速公路防雷工程罚则，明确有关违反高速公路防雷管理规定的处罚条款。7.防雷系统应实行定期检测制度，明确维护管理各项规章制度，明确维护维修单位应具备的基本防雷检测工具和检测仪器，以及技术人员的专业化知识和技能的培训制度。8.防雷产品选用指南。有关国家行业管理部门定期对防雷产品市场信息进行汇总、编辑出版。高速公路防雷技术规范要点高速公路机电系统防雷工程的技术规范化要求方面，要依据国家有关防雷法规，参照国家已出台的防雷设计规范与防雷产品规范，结合高速公路防雷的特殊性，从高速公路机电系统的防雷系统设计、工程施工与监理、完工指标检测与工艺检查、日常维护维修上作规范化要求。高速公路防雷技术规范要点1.高速公路机电系统房建防雷技术要求。主要包括：监控楼、配电房、收费棚、通信机房、各类外场设备基础、建筑物内各类金属物体的等电位体（供水、供暖、制冷、供气、照明线路、线缆管道、铝制或铁制的门窗等）。建筑防雷设计须遵循国家有关防雷规定。应参考国际电工委员会IEC有关标准和中国国标与部委颁发的各类设计规范，如IEC61024、IEC61312国际电工委员会防雷规范，《GB50057-94建筑物防雷设计规范》，《GB50174-93计算机房防雷设计规范》，GB2887-89《计算机场地技术条件》，97SD567《等电位联结安装》国家建筑标准设计图集以及高速公路特定设计要求等。高速公路防雷技术规范要点2.高速公路收费站综合防雷设计要求。主要明确收费站内各建筑和机电设备在综合防雷方面的等电位体连接设计上的要求，还应包括收费棚出入口道路在内可利用的地基钢筋网、云台摄像机、票亭、车道摄像机、电动栏杆、费额显示器等。3.高速公路电力供给系统防雷技术要求。主要包括接地系统方式和技术要求，以及多级电源防雷体系要求。可参考信息产业部颁发的《YD5078-98通信工程电源系统防雷技术规定》。4.机房场地安全技术的设计要求,包括防静电地板材料参数、接地形式、屏蔽网、汇流排等，应参考GB2887-89计算站场地技术文件，GB9361-88计算站场地安全要求等。高速公路防雷技术规范要点5.非等电位的金属导体采用瞬态等电位连接器（SPD称电涌保护器SurgeProtectionDevice)的防雷技术要求。主要指各类信号线、电源线、控制线上的防雷保护。依据该金属线上的信号参数及所处物理位置情况制定不同的保护级别、保护形式以及各类电涌保护器的技术参数、适用环境和技术要求。这些要求包括：各类不同材质防雷器（气体放电型、金属氧化物半导体电阻器MOV、瞬间电压抑制器TVS、自恢复保丝PTC、以及几种器件复合型的产品）的适用场合、通流能力、反应时间、最大连续工作电压和残压、通频带宽（速率）、DC/AC、报警功能、接口类型等等内容，可参考规范有：IEC61312-3电涌保护装置的要求，GB10195-88浪涌抑制型压敏电阻器标准，国家公安部GA173-1998计算机信息系统防雷保安器标准等。高速公路防雷技术规范要点6.高速公路电子设备雷击试验技术规定。对在高速公路上使用的设备有必要进行防雷击性能的测试，以确保高速公路机电设备的可靠、稳定的工作。可参考：GB3482~3483电子设备雷击试验国家标准。7.防雷系统维护维修技术要求，应包括等电位体检测方法，各类防雷器的检修方法，各种信号线上电涌保护装置的测试标准及必需的测试工具和测试仪器。高速公路防雷技术规范要点防雷参照标准：依据国际电工委员会IEC标准、德国VDE标准和中国GB标准与部委颁发的设计规范的要求，该建筑物和大楼内之计算机房等设备都必须有完整完善之防护措施，保证该系统能正常运作。这包括电源供电系统、不间断供电系统，空调设备、电脑网络、通信设备等装置应有防护装置保护。高速公路防雷技术规范要点GB50057-94〈建筑物防雷设计规范〉为使建筑物防雷设计因地制宜的采用防雷措施，防止或减少雷击建筑物所发生的人身伤亡和文物、财产损失，做到安全可靠，技术先进，经济合理。本规范不适用于天线塔，共用天线电视接收系统，化工厂户外装置的防雷设计。高速公路防雷技术规范要点GB50174-93〈计算机房防雷设计规范〉本规范适用于陆地上新建、该建和扩建的主机房建筑面积大于或等于140M2的电子计算机机房的设计。而本规范不适用于工业控制用计算机房和微型计算机机房。为了使电子计算机机房确保电脑网络系统稳定可靠运行和保障机房安全使用，应符合现行有关标准规范的规定。高速公路防雷技术规范要点GB2887-89〈计算站场地技术文件〉本标准规定了计算场地技术要求与测试方法，并适用于各类地面计算站依据计算站的性质、任务、工作量的大小，计算机类型的不同，计算机对供电、空调等的要求。至于测试方式从环境因素的不同采用合适测试仪表，这包括磁场干扰环境场强的测试和接地电阻测试。高速公路防雷技术规范要点GB9361-88〈计算站场地安全要求〉本标准规定了计算站场地的安全要求，并适用于各类地面计算站，不建站的地面计算机机房，按本标准对计算机机房的有关要求执行；改建的或非地面计算机机房可参照本标准执行。高速公路防雷技术规范要点JGJ/T16-92〈民用建筑电气执行规范〉为在民用建筑电气设计中更好地贯彻执行国家的技术政策，作到安全可靠，技术先进、经济合理、维护方便。本规范使用于城镇新建、改建和扩建的单体及群体民用建筑的电气设计。高速公路防雷技术规范要点GA173-1998〈计算机信息系统防雷保安器〉计算机信息系统加装有效可靠的防雷保安器，是国际上通用的最有效的防护措施。防雷保安器是保证计算机信息系统安全的专用产品，因此它应符合本标准的技术要求、实验方法、检验规则、标志、包装、运输及储存，并能有效防止感应雷电破坏该系统受保护设备。高速公路防雷技术规范要点IEC1312〈雷电电磁脉冲的防护〉本标准为建筑物内或建筑物顶部信息系统有效的雷电防护系统的设计、安装、检查、维护；并对装有这系统（如电子系统）的建筑物评估LEMP屏蔽措施的效率的方法。针对现有的防雷器（SPD）应用在防雷区概念安装上提出相关的要求。高速公路防雷技术规范要点IEC61643〈SPD电源防雷器〉本标准对电源防雷器用于交直流电源电路和设备上，额定电压在1000a.c.或1500d.c.。电源防雷器分级分类测试和应用。IEC61644〈SPD通讯网络防雷器〉本标准对通讯网络防雷器用于通信信号网络系统，这类防雷器内置过压过流元器件，额定电压在1000a.c.或1500d.c.。高速公路防雷技术规范要点VDE0675〈过电压保护器〉过电压放电保护器（电源防雷器）适用于额定交直流电压在100V至1000V范围内之供电配电系统，对应于防雷器作出分级分类要求（德国标准）。高速公路防雷工程中几点体会1.高速公路机电系统的防雷是一个整体防护工程的概念。例12.相对独立的防雷保护体同样需要多区间的防雷设计保护。如：紧急电话分机、车辆检测器VD、广场摄影机、可变情报板等。例23.等电位连接方面在实际的机电工程中往往存在很大的漏洞。例3、例4、例54.信号传输屏蔽处理具有良好的防雷作用，各类线缆连接应尽量采用。例6、例7、例85.坚持对每起雷击事件的原因分析，进行亡羊补牢，有利于逐步完善高速公路机电系统的防雷性能。6.某些重要的电子设备和无人值守的设备在雷电多发地区应当做防雷冗余设计，以及防雷器故障自动报警的功能设计。高速公路防雷工程中几点体会高速公路机电系统的防雷是一个整体防护工程的概念1.例1：以前，人们由于缺乏整体概念，虽然在雷电防护薄弱环节的不同点上安装了过电压保护器，但各类防护器件之间不能相互有机的联系和控制，对雷电还是没有起到应有的保护作用，达不到系统性的联合防雷保护功能。高速公路的通信、监控、收费三大系统的防雷是一个很复杂的问题，不可能靠几种先进的防雷器和设备就能完全消除雷电的影响，而必须采取综合治理的方法，尽力排除可能产生雷击的各种因素，才有可能将雷害减少到最低限度。常被忽略的有:照明、空调线路引入监控室的雷电或感应；电源供电系统没有实现多级限压泄流的防雷措施；接地线太细太长（远小于50MM多股铜缆）、弯弯曲曲，不符合国际电工委员会提出的最短路径接地的要求等等。高速公路防雷工程中几点体会相对独立的防雷保护体同样需要