高速公路收费站防雷系统基础框架构成

一、方案设计原则

     由于电子设备雷电防护系统对所保护系统的业务正常运行具有非常重要的作用，因此，雷电防护系统应具备先进性、可靠性、易维护、易升级等方面的突出特性。防雷工程设计及设备的选择应遵从以下的原则：

1.可靠性原则

设计系统雷电防护工程应******考虑的问题就是可靠性。防雷保护技术是不断发展变化的，所选产品必须符合国际标准、国家标准及行业标准。这样才能对网络的未来发展提供保证。

2.先进性、可扩充性原则

采用当今国内、国际上******进和成熟的技术，使新建立的系统能够******限度地适应今后技术发展变化和业务发展变化的需要，从目前国内发展来看，系统总体设计的先进性原则主要体现在以下几个方面：

采用的系统结构应当是先进的、开放的体系结构；

采用的技术应当是可扩充的，能满足今后日益扩充的需要。

3.经济实用性原则

本着一切从用户实际角度出发，配置防雷保护系统的目的，在保证系统的正常运行下，整个防雷保护的建设要坚持实用为主，根据投资的强度结合实用价值，应尽可能选择可靠性高，可维护性好的性能价格比高的产品，以便节省投资，以******成本来完成系统设备雷电防护的建设。

二、方案设计思想

      一个完整的防雷系统包括两个方面：直接雷击的防护和感应雷击的防护。直接雷击的防护主要使用避雷针、避雷网（带）、避雷线和接地系统。它直接接闪，牺牲自己保护设备。要求保护范围能保护到整个设备，且接地要良好。感应雷击的防护主要使用感应雷击防雷器。直击雷防雷状况良好的同时，并不能保证所保护电子设备不受影响。而且，往往是因为避雷针（或避雷带）遇到雷击，雷电流沿引下线泄放时，电源线路、信号线路被感应雷电而产生瞬态过电压，进而损坏设备。一般来说，雷击过电压对电子设备的损害主要有以下三个途径：

① 电子设备的电源线和通信线缆等受直击雷或感应雷而加载的雷电压及过电流沿线路侵入电子设备。

② 雷电流沿直击雷引下线入地时，在引下线周围产生磁场，引下线周围的供电线路、信号电缆等各种金属管线上，经感应而产生过电压。

③ 直击雷经过接闪器（如避雷针、避雷带、避雷网等）入地时，导致地网地电位上升，高电位由设备接地线引入电子设备造成地电位反击。

因此，我们必须对以上三种途径入侵的雷电压及过电流采用等电位连接、分流、接地、屏蔽和过电压保护等方法进行防护，并应把电源线、网络线进入的端口加装防雷设施进行防护，把雷电压达到其设备端子的残压控制在电子设备不被雷电损坏的范围之内。

三、设计依据

      GB50057-2010《建筑物防雷设计规范》

      GB50343-2012《建筑物电子信息系统防雷技术规范》

      GA267-2000《计算机信息系统雷电电磁脉冲安全防护规范》

      IEC 61024 《建筑物防雷》

      GB/T 50314-2000《 智能建筑设计标准》

      GB/T50311-2000《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》

      GB2887—89《计算机场地安全要求》

四、方案设计

1、项目情况介绍

收费站数量：5

收费车道 总车道数量：46

以*******站为例做方案：*******站共有3入5出8个车道。

每个车道须保护的设备

收费计算机：1

车道计重设备：1

车道摄像机：1

●每个收费站的电源情况都是一样的：架空1kv进入收费站经变压器（1000/400）进入配电室，配电室母线分配给照明或者设备，机电设备还有一个专门的配电室，在这个配电室里，再次分配不同的设备得电。

●高速公路收费站是保证高速公路收费运行的重要站点，电子信息设备要求全天候运行，否则将影响整个系统的运行，因此必须在安全方面加以******考虑。

高速公路收费站电子系统主要包括小型机房，机房内有交换机、服务器、打印机和收费计算机、车道计重设备和车道监控系统等。其中监控摄像机大多在露天环境中，因此有遭到直击雷的可能，并且整个系统都由金属部件和电子设备组成，所有的导体都能产生感应过电压或过电流，因此极易造成电子设备的损坏，因此高速公路收费站的防雷设计要从直击雷和感应雷两方面进行考虑。

●综合以上所述，可以分析出雷电对高速公路收费站侵害的途径主要有以下几条：

1）直击雷：雷电直接击在摄像机或电源线或信号线上，造成设备的损坏。

2）供电系统：在雷击发生时产生的巨大瞬变电磁场，在1Km范围内的金属环路内均会产生感应雷电流，另避雷针在接闪雷电时，雷电流通过防雷引下线对地泄放同时，也会对附近的电源金属环路产生雷电电磁脉冲，形成线路感应过电压，造成终端设备电源模块的损坏。

3）信号传输系统：信号传输系统跟电源系统一样，也同样受到感应雷的影响，并且由于信号传输系统工作电压都比较低，更容易遭受雷击，从而造成终端设备端口的损坏，严重影响计量系统的正常运行。

4）监控系统

监控系统主要包括硬盘录像机、传输线缆、摄像机、解码器等组成，电源线路和信号线路都容易感应过电压，造成终端设备的损坏。

2、山西避雷工程具体保护措施

根据以上分析的情况，主要考虑从以下几个方面对收费站电子信息系统进行雷电防护：

◆机房的的雷电防护收费站机房是整个收费站系统的中心，主要设备有网络交换机、服务器、打印机、计量仪表、硬盘录像机等设备。影响机房的感应过电压主要出现在电源线路中，据统计，雷击事故中，从电源线路侵入感应过电压损坏设备占较大比例。根据雷电感应入侵的特点，要实现对设备的安全防护，需要选择合适的避雷器，对机房电源进行三级保护，使浪涌过电压逐级衰减入地，达到有效的防雷和过电压保护。

A.由于电力供给是从总配电箱引入各分配电箱，再到终端设备，按照分级泄放原理，******级防雷可在总配电柜低压端加装1套大能量SPD(10/350)，使大部分雷电能量在此泄放。

B．在UPS进线端安装电源第二级防雷SPD(8/20)。

C．为保障终端设备的安全，在各路由器、网络交换机、服务器、PC机等重要设备前加装插排式电源(PDU)保护。

3.计量系统终端的雷电防护

计量系统终端的雷电防护主要进行秤体的防护、传感器的防护、接线盒的防护、称重仪表的防护、微机的防护等方面进行考虑。

A、秤体的防护

秤体的防护主要是进行直击雷防护，在秤体附近加装避雷针即可，避雷针的高度要根据秤体的长度和宽度计算。例如：台面尺寸为3.4m*16m的汽车衡在秤体中部侧面安装避雷针高度为3m，保护半径为11m，起到直击雷防护的作用。

B、传感器的防护

称重传感器是整个计量设备的核心部件，关系到计量的准确性，也是电子衡器***容易损坏的部件，其敏感元件应变片耐压只有20V左右，并且丝栅很细，线路中的浪涌电压极易损坏应变片。称重传感器共有四条线，两条为电源输入，两条为信号输出，耐压能力一样，因此四条信号线都需要保护。每台秤有6只（2节秤台）或8只（3节秤台）称重传感器，分布在秤台的每个角，然后汇集到接线盒中。因为传感器到接线盒距离较短，所以可以在接线盒统一进行防护，可用小功率电源WLDY-485进行防护。

C、称重仪表防护

称重仪表的外接线缆包括电源线和信号线，因此需要从这两方面进行防护。电源线可跟秤房电源一起进行防护。

称重仪表信号线缆用WLDY-485进行防护。

D、监控系统的防护

监控系统主要组成包括硬盘录像机、摄像机、解码器等，包括电源线、控制线和视频线。电源线、控制线、视频线都能感应雷电过电压，因此防雷设计要从这三方面进行考虑。摄像机可用电源、视频、控制三合一防雷器或电源、视频二合一防雷器进行防护，安装在摄像机的前端。硬盘录像机需要从电源、视频、控制方面进行防护。供电电源可跟秤房电源一起进行防护。视频防护可使用视频信号防雷器进行防护，控制信号可使用控制信号防雷器进行防护。

E、秤房电源的防护

计量设备的秤房内有UPS、称重仪表、微机、交换机、硬盘录像机等设备，因此需要对秤房电源进行统一防护。根据现场的实际情况并根据雷电分级泄放的原理，对秤房的电源可进行两级防护，在UPS前端加装******级防护，在称重仪表、微机、硬盘录像机、交换机前端加装第二级进行防护，达到可靠的电源防护目的。

4.机房等电位连接

等电位连接是内部防雷装置的一部分，其目的在于减少雷电流或过电压所引起的电位差。等电位是用连接导线或过电压（浪涌）保护器将处在需要防雷的空间内的防雷装置，建筑物的金属构架、金属装置、外来导线、电气装置、电信装置等连接起来，形成一个等电位连接网络，以实现均压等电位，防止需要防雷空间内的火灾、爆炸、生命危险和设备损坏。无论是计量中心还是秤房，均需做等电位连接。

5.山西防雷工程的接地

如果没有良好的接地，一切防雷措施都是空谈。无论是直击雷防护还是机房和秤房的防雷，都需要有可靠的接地。光缆加强筋接地可利用建筑物本身的接地系统进行就近接地。电源避雷器的接地可通过机房接地系统进行接地。如果现在机房没有接地系统，需要增加接地系统，并在机房内做成等电位连接。

五、山西防雷设备配置清单与工程造价

六、产品介绍

七、施工方案

在实施防雷工程过程中，严格遵循科学的原则和经济的原则，依据有关国家规范和国际电工委员会有关规范，运用先进的防雷理论和工程技术进行工程勘测和施工。

1. 根据该工程的规模、特点及工期要求，分为三个阶段：施工准备阶段，施工阶段，调试验收阶段。

2. 施工准备阶段

2.1 设备及材料准备

2.1.1 在与甲方签订合同后，立即安排准备所有需要的器材、工具、辅材等，并按甲方要求送到施工现场。

2.1.2 电焊机、电烙铁、剥线钳、电工刀、水平仪、冲击钻、扳手、钳子、螺丝刀等施工工具准备（常用工具）。

2.1.3  25 mm2 、16mm2、10mm2BVR铜线、线鼻子、焊条、焊锡、焊膏、绝缘胶带、胶布、等辅材准备。

2.1.4 现场准备

(1)根据甲方要求办妥施工人员出入证。

(2)对施工人员进行严格的安全教育。

(3)与甲方协商每天何时进场与退场的施工时间。

(4)认真检查施工器具的安全性和可靠性。

3. 施工阶段

施工阶段是整个工程项目管理的核心阶段，必须确保工期进度和工程施工质量，做到安全文明施工。

3.1 执行技术规范和技术标准

3.1.1  GB50057—2010《建筑物防雷设计规范》

3.1.2   GB50343—2012《建筑物电子信息系统防雷技术规范》

3.1.3  GB50174—2008《电了计算机机房设计规范》

3.2 电源避雷器挂墙明设，底边距地距离根据现场确定。

3.3接地线安装

3.4电源避雷器进线安装。在UPS前安装电源避雷器时，先检查和确保UPS供电满载在可靠供电时间前提下，安装时应在尽量短的时间内完成。避雷器的引线不宜大于0.5米。

3.5山西防雷公司文明施工

3.5.1 所有施工人员必须佩戴施工证上岗，严禁野蛮施工。

3.5.2 每天对现场垃圾及时清运。

3.5.3 施工现场严禁吸烟

3.5.4 现场所有辅材及机具整齐摆放，专人管理。

4.调试验收阶段

4.1 对电源避雷器进行现场调试，使之达到******工作状态。

4.2 对整个工程进行******检查。

5.施工周期

签订合同之日计算，总共施工出勤天或根据甲方要求（包括所有产品、材料的准备和整个施工时间）。

八、售后服务

1、案所用产品出现问题后，由乙方送工厂检测，确属产品质量问题或由于雷电流冲击造成的享受三年免费保修的服务政策，人为损坏不在免费保修之列。

2、每年雷雨季节前应对接地系统进行检查和维护。主要检查连接处是否紧固、接触是否良好、接地引下线有无锈蚀、接地体附近地面有无异常，必要时应挖开地面抽查地下隐蔽部分锈蚀情况，如果发现问题应及时处理。

3、接地网的接地电阻应每年雨季前进行一次测量。每年雷雨季节前应对运行中的防雷器进行一次检测，雷雨季节中要加强外观巡视，发现防雷模块异常及时处理。

4、程完成后，不但能大大提高信息系统的雷电防御能力，而且能防止误操作等引起的过电压，净化电源、减少网络故障。

5、案中用到的所有防雷器，均由中国平安保险公司投保，设备遭到雷击后，甲方要在24小时内向当地的平安保险公司报案，同时及时通知我们公司。本公司承诺对所售设备提供终身的维修服务。