高速公路機(jī)電系統(tǒng)包括通信、收費(fèi)、監(jiān)控設(shè)備的弱電設(shè)備系統(tǒng)和供配電照明設(shè)備的強(qiáng)電設(shè)備系統(tǒng)。由于高速公路所涉地域廣、距離長、穿越地形復(fù)雜，極易受到雷電的干擾。因此，建設(shè)一個良好的防雷系統(tǒng)十分重要。

　　一、雷電的危害

　　雷電是一種破壞極大的強(qiáng)干擾源，對機(jī)電設(shè)備主要影響有兩個方面：（1）直擊雷：巨大的電流，瞬間使地電位升高，巨大的電位差對設(shè)備造成損壞。（2）感應(yīng)雷：雷電流產(chǎn)生強(qiáng)大的電磁波，可使電源線、信號線感應(yīng)極高的脈沖電壓，雷電流在流經(jīng)電氣設(shè)備時產(chǎn)生高熱，對設(shè)備造成破壞。

　　二、雷電的防御

　　機(jī)電設(shè)備通常采用的防雷手段主要有接地、屏蔽、等電位連接和過電壓保護(hù)等方法。接地是防雷技術(shù)的重要環(huán)節(jié)，根據(jù)其作用和要求，可分為防雷接地(避雷針、避雷帶、避雷網(wǎng)的接地)、交流工作接地(電源零線)、安全保護(hù)接地(機(jī)殼接地、防靜電接地)、直流工作接地(邏輯地、信號地)四大類。

　　1．收費(fèi)站防雷

　　在收費(fèi)站，應(yīng)將收費(fèi)車道、監(jiān)控機(jī)房、配電房的接地網(wǎng)連為一體，相互間用4×40mm扁鋼帶不少于兩處連接，實(shí)現(xiàn)地網(wǎng)均壓等電位，防止地電位反擊。這樣就可消除建筑物上及建筑物內(nèi)所有設(shè)備之間危險的電位差，并減少建筑物內(nèi)部的磁場強(qiáng)度。收費(fèi)車道、監(jiān)控機(jī)房、配電房接地系統(tǒng)應(yīng)盡量采用建筑物地基的鋼筋和自然金屬接地物統(tǒng)一連接起來作為地網(wǎng)，盡量以自然接地物為基礎(chǔ)輔以人工接地體補(bǔ)充，外形盡可能采用閉合。

　　2．監(jiān)控室雷電防護(hù)

　　監(jiān)控室供配電系統(tǒng)一般采用三相五線和單相三線的供電制式運(yùn)行。由于電力線采用戶外線路直接引入為監(jiān)控室提供有效的能源支持，電力線是重要的引雷途徑，必須進(jìn)行有效的防護(hù)。第一級防護(hù)：在配電室使用火花間隙放電器對直擊雷進(jìn)行絕大部分吸收。第二級防護(hù)：在監(jiān)控機(jī)房電源的輸入端加裝三相電源避雷器進(jìn)行二級防護(hù)，對第一級火花間隙放電器吸收雷電后殘余部分感應(yīng)雷電進(jìn)行吸收，使雷電的能量基本吸收完畢。第三級防護(hù)：在專用設(shè)備輸入端加裝三級防雷設(shè)備，對第二級吸收后，殘余的雷電雜波及其它操作過電壓、容性負(fù)載感性負(fù)載引起的浪涌過電壓實(shí)施進(jìn)一步的吸收，并對電力線出現(xiàn)的差模干擾、共模干擾實(shí)施有效的抑制和吸收。如有條件，應(yīng)使第一級防雷器件與第二級防雷器件之間拉開直線距離10m以上、第二級與第三級之間拉開直線距離5m以上，利用電力線上的自由電感、自由電阻進(jìn)行級級解偶，以達(dá)到級級保護(hù)器的響應(yīng)時間相配合，實(shí)現(xiàn)真正的多級保護(hù)；如不能實(shí)現(xiàn)利用電力線實(shí)施距離解偶時，應(yīng)該采用人為的電阻、電感實(shí)施LC延遲解偶，以達(dá)到多級保護(hù)的目的。

　　3． 收費(fèi)亭防雷

　　收費(fèi)亭應(yīng)保證其金屬墻體整體電氣連通，利用收費(fèi)島地基的鋼筋網(wǎng)，將收費(fèi)亭、自動欄桿、通行燈、車道監(jiān)控攝像機(jī)等金屬構(gòu)件可靠電氣連通，實(shí)現(xiàn)等電位連接。收費(fèi)亭內(nèi)的金屬機(jī)柜、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及終端設(shè)備的金屬外殼與已可靠接地的收費(fèi)亭金屬構(gòu)件應(yīng)可靠電氣連通。

　　4． 外場設(shè)備防雷

　　外場機(jī)電設(shè)備一般包括高速公路兩側(cè)的路況檢測設(shè)備、緊急電話、可變情報板等，除安裝避雷針外，還應(yīng)對這些設(shè)備進(jìn)行信號防雷和電源防雷。按傳輸信號類型可分為：視頻、音頻、數(shù)據(jù)、控制信號防雷。通常的防雷措施是在信號線兩端安裝相應(yīng)的信號防雷器。信號防雷器有過壓、過流雙重保護(hù)功能，可以有效的濾除信號線路感應(yīng)入侵的雷電波，起到防雷效果。

　　三、防雷器安裝應(yīng)注意的問題

　　1．在機(jī)電系統(tǒng)中經(jīng)常有幾臺設(shè)備串并接在一起的現(xiàn)象，如422/485通訊形式，這時應(yīng)實(shí)現(xiàn)多級防護(hù)，多級防護(hù)是以各防雷區(qū)為層次，使雷電能量逐級減弱，使各級限制電壓相互配合，最終使過電壓值限制在設(shè)備絕緣強(qiáng)度之內(nèi)。

　　2．防雷器的保護(hù)范圍是有限的，一般防雷器與設(shè)備線路距離超過10m以上將使防護(hù)效果劣化，這是因?yàn)榉览灼骱托枰Ｗo(hù)的設(shè)備之間的電纜上有反射造成的電壓，其輻值與線路長度、負(fù)載阻抗成正比。

　　3．一般電源防雷器連線長度要求在25cm之內(nèi)。當(dāng)連接線長度超過該值時，可以采用兩根以上分開的連接線并接以分擔(dān)磁場強(qiáng)度，減少壓降，單純加粗連接線是沒有什么效果的。

　　4．當(dāng)串并式防雷器的輸出線和輸入線、地線靠近敷設(shè)，會使輸出線內(nèi)感應(yīng)出瞬態(tài)浪涌，雖然其強(qiáng)度較原來為小，但仍可能是危險的。應(yīng)使輸入線、地線與輸出線分開敷設(shè)或垂直敷設(shè)，盡量減少并行敷設(shè)的長度，拉開敷設(shè)的距離。

　　5．防雷器的接地應(yīng)與設(shè)備保護(hù)地相連，連接線應(yīng)采用多股銅絞線，不應(yīng)采用單股銅芯線，以便于雷電流泄放。其線徑應(yīng)按等電位連接導(dǎo)體的方法估算。