高速公路机电设备和其他设备不同，其种类和数量非常多，因此其受到雷电打击的概率就会更高。在一般情况下，雷电往往通过两种方式对高速公路机电设备产生损害，第一种是直击雷，第二种是感应雷。由于直击雷打击力度大，电压也高，所以就会出现相对较强的瞬间电流，这就大大增加了对高速公路机电设备的损害。感应雷和直击雷有着很大的区别，其在发生雷电时，随着电流引入大地，就会在被雷击的范围内出现强大的磁场，而在这个磁场里面的机电设备受到磁场的影响，就会与磁场相互作用，进而就会有闪击的状况发生，同时也就对机电设备造成了损害。相比于感应雷来说，直击雷的破坏力更大，对机电设备造成的损害更严重，因此人们会更加注重保护机电设备不被直击雷破坏，与此同时，也就容易忽略感应雷对机电设备的影响。
高速公路机电设备的正常运转对于我国经济发展和社会秩序都有着重要意义，因此必须要保证其安全和稳定。而且由于高速公路机电设备直接影响相关工作人员的安全问题，所以对于直击雷和感应雷对机电系统的破坏一定要提前做好防护工作，尽力减少雷电对机电设备的损害，杜绝人员受伤等情况。
1 雷电对高速公路的危害
众所周知，雷电是人们生活中常见的自然现象，当大气里面的冷空气和热空气相遇，会有一些带有正电荷以及负电荷的水珠产生，假如说这些正负电荷超过了既定的范围，云端就会有电场出现，大地同样也会出现电场，但是因为云团的电极性与云团不相同，所以说就会有雷电现象的产生。当出现雷电的时候，电压与电流都比较大，故其对机电设备有很严重的破坏力。高速公路机电系统的组成部分如下：隧道的通风照明，收费、监控、通讯系统等。当雷电发生时，这些系统就可能被破坏，形成很多不利的影响。主要影响有下面3个部分：设备的损坏，人员的伤亡，系统无法运转；损害设备使用寿命；一些数据的丢失以及一些信号被干扰。由于雷电的破坏力极强，产生的电压和电流很大，所以国际电工委员会已经将其作为危害电子系统的重点公害。其主要通过以下两种方式入侵：第一种就是雷电经过地管线或金属管线来损坏相关设备；还有第二种方式为疏流通道以及闪电通道的雷电电脉和电磁利用电磁场、电容性、电感性或是电阻性等等方式接收到地线生产浪涌或金属管线来造成设备受损（大多数雷电损失都是通过这种感应发生的）。
2 高速公路机电设备雷击事故发生的一般原因研究
2.1 环境方面的客观因素
由于高速公路都处在比较空旷的地方，地势一般比较平坦，而收费站就会显得比较突出，而且收费站旁边一般都有高的照明灯，这就大大增加了遭受雷击的可能性。
高速公路具有数量多、面积大、路程长的特点，而且有很多高速公路的地势险峻，地形复杂，这些客观因素都会导致防雷工作难度增加。
现今科学技术不断发展，高科技的电子设备虽然为高速公路的相关工作提供了很多方便，但是也对防雷的工作增添了很大的压力。基于这种现状，当进行防雷的相关事务时，一定要高度关注位置较高的设备。而且高科技的电子设备一般更容易受到电磁干扰，需要高度重视。
2.2 对强弱电设备的防雷工作和安装工作在设计以及施工时比较轻视
设计相关高速公路工程以及施工过程中，对于强弱电的防雷工作相关部门及单位较为轻视，很多设计单位在设计雷电防护时，其认识还是不够透彻，在设计安排时，其重点也只是侧重于直击雷。但是在实际当中，直击雷对与高速公路的电气设备并不会造成特别大的破坏。
2.3 雷电防护技术不够先进
高速公路防雷工作要想取得大的进步，必须要经过一定时间，积累一些经验。在很多年前，我国在雷电的防护方面也有一定的研究成果，但是就高速公路来说，其雷电防护方面的技术研究还是较为有限，这就直接导致了我国目前高速公路雷电防护设计及施工能力有限、监管力度不够以及防雷技术较为落后。
2.4 机电系统在防雷装置检测方面较为欠缺
为了防雷装置能够正常工作，避免因为防雷装置的故障对人身及财产安全造成损害，相关制度以及规范硬性规定防雷装置必须定期进行设备的检测以及维护。通常来说，一般项目规定每年至少应进行一次检测，对于比较重要的部位及系统，每次雷击后应第一时间进行检测检查，发现问题及时处理。就现在而言，有部分高速公路的防雷电系统并没有相对完善的检查检测制度，并且没有及时处理在检测中发现的各类问题，导致重复发生雷电事故。
3 高速公路机电系统的防雷方式
接地在防雷技术中，是非常重要的环节之一，无论是预防直击雷的发生或是感应雷的发生，其原理都是将雷电接入大地，从而防止雷电事故发生。优质的接地系统是确保人员安全、设备正常运行以及系统稳定的保证。
3.1 监控系统的防雷
目前，在高速收费站不仅仅配备了收费监控系统，同时还安装了行车监控系统，通常摄像机的配备数量与车道数量相符，为了保障摄像机不受雷电干扰，技术人员需要将485防雷器设置在每个摄像机的控制系统当中，其设置方式大多数为直接安装在摄像机外壳，少部分也会直接与地相连。将BNC型的防雷设备在每一台摄像机的视频输出端口进行安装，无论是安装在摄像机外壳还是接地，其原则均为就近安装原则。将机房的监控系统与摄像机的视频顺利连接后，BNC型防雷器与485型防雷器就需要安装在各个视频输出端口及控制端口。
3.2 收费计算机网络的防雷方式
就收费计算机网络而言，其防雷方式如下：首先需要将RJ45型防雷接口及RJ45型防雷器分别安装在收费电脑的计算机网卡端口以及HUB间的双绞电线上；将RJ45型接口及RJ45型防雷器分贝安置在监控机房及收费站HUB间的同轴电线处；其所有的防雷器安装原则都采用安装在机壳上或直接接地，就近原则安装。
3.3 电源线路防雷
对于＞10kV的高压电线，在接入三相电电源变压器时，需要在合适的位置安装氧化锌材料的防雷装置；无论是电源低电压一边的零线、电缆的金属外套，还是电源变压器的外壳，都必须选择最短距离接地；而对于配电房到电源变压器之间的低电压电缆电路也有相应要求，首先最好采取地下走线，而且长度要＞15m；由监控室到配电房的输电电路也要做好保护措施。而对于楼内配电箱的零线就简单了，只需要把电路两端的屏蔽部分就近接地即可；B380/40K型电源防雷箱需要安装于监控室里面，这种防雷箱的功能比较先进，可以远程主动防御报警，这对于远程监控是很有帮助的；而B380/80kA型电源防雷箱安装的位置一般是在配电室里面的低压配电屏上，这有利于电源线产生的强大电流被完全地吸收，进而实现保护系统的目的；由于收费系统选用的是弱电，所以会选择B220/20kA型单相电源防雷器在电缆两端进行安装，且大多数选择在地下布线，而且是选用屏蔽式电缆；就户外摄像机而言，都要以串联的方式将2P型电源防雷器安装在它的电源输入端；将金属护套或者是绝缘护套的电缆，将其穿入钢管并埋于地下，然后将配电室连接10kV电压供电线路的末端，就钢管两端以及金属护套来说，同样采用就近安装原则。
3.4 机电设备电子防雷
对于一些建筑物，尤其是里面有机电设备和监控设备的，必须做好相关的防雷工作，而且要兼顾建筑物的内部和外部防雷。在建筑物内部，一定要配备合适的电涌保护器，以确保雷电发生时不会对电源造成破坏。除此之外，还需要对电子信息系统中其他部分做好防雷工作，如均压等电位、泻流分流和屏蔽等。
3.5 通信系统和交流配电系统防雷接地措施
通信设备对于高速公路机电系统非常重要，其正常运行关系到整个高速公路工作的服务状况，通信设备对传输设备的安全性影响很大，而且通信系统涉及面非常广泛，因此防雷接地工作非常重要。可将两个接地螺栓安装在传输设备机柜上，其安装方式为单点接地，两条分别为传输设备工作地线（GND）和二次保护电路地线（PGND），第一条线的作用是将不同的直流工作电源的地线连接起来，第二条线的作用是泄放接入大地后剩余的电荷。这样来说，其交流场所相对安全并且独立，同时可以将部分保护地线进行切断，对于交流配电系统而言这是十分重要的。如果不能实现这个功能，还有一种选择就是和配线架组合起来进行防雷，但是这就需要安装电源防雷设备，以此来防止交流网产生干扰信号。防雷保护系统如图1所示。
图1 防雷保护系统
4 结语
综上所述，在生活中雷电不可回避，雷电的产生会对机电系统和人员的安全造成威胁。高速公路机电设备容易受到雷电的破坏，因此需要采用先进的技术做好防雷工作，并不断研究降低雷电损害的有效措施，尽量将雷击的损失降到最低，为我国高速公路的正常运转提供有力保证，进而不断推进我国经济快速发展。
参考文献
[1]杨帆．高速公路收费站机电设备防雷方案[J]．交通世界，2017，（36）.
[2]陈忠，李洁玮．关于高速公路机电设备防雷措施探讨[J]．科技创新与应用，2016，（20）.
[3]王露．关于高速公路机电系统防雷问题的探讨[J]．西部交通科技，2016，（4）.
[4]叶丽娜．浅谈雷电对机电设备的危害和预防[J]．能源与环境，2011，（6）.
收稿日期：2018-07-20
作者简介：李晓华（1983-），男，山西翼城人，供职于山西中交翼侯高速公路有限公司侯马北收费站，研究方向：收费站管理。
