高速公路收費站的建筑主要由收費棚、辦公管理樓和收費廣場等組成，收費棚區主要由收費棚區組成ETC，MTC出入口車道，收費車道機電設備集中安裝在收費島上；辦公室管理大樓有通信室、收費電源室等，通信系統設備、服務器、交換機、UPS等待設備；收費廣場有攝像頭柱、高桿燈、可變信息板等機電設施。收費棚區、辦公樓機房、進線室、廣場設備屬于獨立的不同防雷區，需要獨立考慮機電設備的電源和信號部分防雷應獨立考慮。此外，在采取適當的防雷措施后，結合科學巡檢制度，以保持防雷措施的持續有效性。

一、雷電對高速公路收費站機電系統的危害
1.直擊雷：指雷電直接擊在建筑物、設備設施等構筑物上，由于電、熱、機械效應等混合力的作用，直接摧毀周建筑物以及引起人員傷亡等；并且，雷電從引下線等外部避雷設施泄放到大地，使地電位暫態升高，高電壓可能通過接地系統或建筑物間的線路入侵到建筑物內部設備形成地電位反擊，造成不同設備間或同設備端口間絕緣擊穿，破壞設備。
2.感應雷：雷擊產生時，雷電流會產生強大的電磁波，可使信號線與電源線感應脈沖電壓，脈沖電壓通過傳導體傳送至設備，在設備不同構件上產生電位差，破壞絕緣，造成設備或者端口擊穿損壞。
大多數高速公路收費站都設置了內外收費廣場，周邊場地空曠，往往成為附近制高點。在雷雨季節，容易引起雷電，損壞收費站內的機電系統，甚至導致整個系統癱瘓，造成設備損壞的直接經濟損失，還會導致收費廣場車輛擁堵，影響高速公路暢通。雖然高速公路收費站建設、機電工程一般按照相關技術規范設計安裝防雷系統，但在后期運行過程中，仍經常發生雷電損壞，說明防雷工程建設必須綜合考慮，加強后期運行維護，保持防雷系統有效。隨著智慧交通的發展，電子設備的集成和廣泛應用不斷提高，但雷電對高速公路電子設備的危害并沒有減少。為保證高速公路收費站的通信、監控、收費、供配電系統的正常運行，將雷電災害降至最低，并對高速公路收費站的綜合防雷設計方案進行全面規劃。

二、高速公路收費站防雷問題與解決措施
高速公路收費站建筑和機電系統一般是單獨招標，由不同設計單位和施工單位設計施工，外部建筑和內部系統缺乏統一規劃和綜合設計，加上部分施工單位對防雷要求重視不夠，出現較多防雷措施錯漏，導致雷擊損壞事故時有發生。
1.外部防雷包括：接閃器（包括避雷針、避雷帶）、引下線（包括建筑物鋼筋、專用引下線）、接地裝置（接地體、地網）等等，其主要功能是避免建筑物本體免受直擊雷的侵襲，讓雷電通過避雷針、避雷帶、引線等方式放入大地。
2.內部防雷：內部防雷系統是指對電源、信號線纜以及輔助設施的感應雷防護和各種接地處理，通過在設備的前端安裝避雷器，將雷電流阻攔在外，將感應電流安全泄放入地，并使設備、線路與大地形成一個有條件的等電位體，從而保護建筑物內部的設備以及人員的安全。
內部防雷和外部防雷是綜合運行，共同發揮作用，只有外部防雷不能發揮有效的保護作用，甚至增加雷電危害，如只安裝避雷針沒有完整的內部保護高壓脈沖措施，將大大增加雷電損壞事故的機會，避雷針成為避雷針。當建筑物附近出現雷云時，雷電不會通過建筑物頂部的避雷針或避雷帶及時釋放雷電流，也會在建筑物內的設備和導體電纜中產生感應雷電流，加速電子元件的老化，甚至對設備造成損壞。

三、浪涌保護器安全監測及功能
高速公路收費站及機電設備分布點多線長、數量多，相應的電源和信號浪涌保護器數量巨大，僅靠人工巡檢很難及時發現浪涌保護器失效。通過建立防雷安全監測系統，使用軟件對浪涌保護器、SCB（浪涌后備保護器）、接地電阻進行全面遠程管理，及時發現故障，一方面可減少運維人員的工作量，節省運維成本；另一方面，比人工巡檢更加及時有效，可降低因浪涌保護器故障而帶來的機電設備損壞風險。 （一）系統構成
 防雷安全監測系統主要由帶遙信遙測接口的浪涌保護器（帶遙信接口的SCB）、RTU和監管系統軟件及服務器三部分組成。
（二）系統主要功能
1.浪涌保護器故障告警
實時監測系統內所有浪涌保護器運行狀態和故障具體位置，監測到浪涌保護器失效時發出警報，管理人員可實時掌握安全監測數據并及時處理故障點，提高巡檢效率和質量，確保防雷設備持續有效；
2.SCB分合狀態監測
防雷后備保護器處于開閘狀態時，系統會自動發出告警，提示維護人員及時恢復，確保浪涌抑制器正常運行；
3.浪涌保護器溫度監測
監測到電涌保護器溫度有變化或過高時發出溫度過高告警，以便及時查找并排除浪涌保護器過熱原因，避免浪涌保護器外殼變形，加快老化；
4.監測雷擊電流峰值，過電壓次數，浪涌保護器泄放高壓脈沖電流次數，用于分析該區域雷電活動頻率，為將來優化防雷方案提供數據支撐。
5.實時監測接地網接地電阻值變化
季節天氣的變化及金屬接地體腐蝕會導致接地電阻值發生變化，當監測到接地電阻變化波動很大，或長時間超出要求的電阻值，說明該接地網出問題了，應進行檢查維護。
 
一方面，高速公路收費站機電系統的防雷保護應考慮防雷設計中的方案和綜合設計。另一方面，應注意防雷系統建成后的維護。結合物聯網技術，建立防雷安全監控系統，可實現廣泛分布、大量浪涌保護器的遠程監控，維護人員可根據系統監測及時更換失效浪涌保護器，確保高速公路機電系統防雷保護的有效運行。防雷安全監控系統可根據不同的應用場景和需求進一步擴展應用。

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