高速公路機電系統(tǒng)包括通信、收費、監(jiān)控設備的弱電設備系統(tǒng)和供配電照明設備的強電設備系統(tǒng)。由于高速公路所涉地域廣、距離長、穿越地形復雜，極易受到雷電的干擾。因此，建設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干擾源，對機電設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，巨大的電位差對設備造成損壞。（2）感應雷：雷電流產(chǎn)生強大的電磁波，可使電源線、信號線感應極高的脈沖電壓，雷電流在流經(jīng)電氣設備時產(chǎn)生高熱，對設備造成破壞。

　　二、雷電的防御

　　機電設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等方法。接地是防雷技術的重要環(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)、安全保護接地(機殼接地、防靜電接地)、直流工作接地(邏輯地、信號地)四大類。

　　1．收費站防雷

　　在收費站，應將收費車道、監(jiān)控機房、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所有設備之間危險的電位差，并減少建筑物內部的磁場強度。收費車道、監(jiān)控機房、配電房接地系統(tǒng)應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輔以人工接地體補充，外形盡可能采用閉合。

　　2．監(jiān)控室雷電防護

　　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，必須進行有效的防護。第一級防護：在配電室使用火花間隙放電器對直擊雷進行絕大部分吸收。第二級防護：在監(jiān)控機房電源的輸入端加裝三相電源避雷器進行二級防護，對第一級火花間隙放電器吸收雷電后殘余部分感應雷電進行吸收，使雷電的能量基本吸收完畢。第三級防護：在專用設備輸入端加裝三級防雷設備，對第二級吸收后，殘余的雷電雜波及其它操作過電壓、容性負載感性負載引起的浪涌過電壓實施進一步的吸收，并對電力線出現(xiàn)的差模干擾、共模干擾實施有效的抑制和吸收。如有條件，應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、自由電阻進行級級解偶，以達到級級保護器的響應時間相配合，實現(xiàn)真正的多級保護；如不能實現(xiàn)利用電力線實施距離解偶時，應該采用人為的電阻、電感實施LC延遲解偶，以達到多級保護的目的。

　　3． 收費亭防雷

　　收費亭應保證其金屬墻體整體電氣連通，利用收費島地基的鋼筋網(wǎng)，將收費亭、自動欄桿、通行燈、車道監(jiān)控攝像機等金屬構件可靠電氣連通，實現(xiàn)等電位連接。收費亭內的金屬機柜、計算機網(wǎng)絡及終端設備的金屬外殼與已可靠接地的收費亭金屬構件應可靠電氣連通。

　　4． 外場設備防雷

　　外場機電設備一般包括高速公路兩側的路況檢測設備、緊急電話、可變情報板等，除安裝避雷針外，還應對這些設備進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的信號防雷器。信號防雷器有過壓、過流雙重保護功能，可以有效的濾除信號線路感應入侵的雷電波，起到防雷效果。

　　三、防雷器安裝應注意的問題

　　1．在機電系統(tǒng)中經(jīng)常有幾臺設備串并接在一起的現(xiàn)象，如422/485通訊形式，這時應實現(xiàn)多級防護，多級防護是以各防雷區(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備絕緣強度之內。

　　2．防雷器的保護范圍是有限的，一般防雷器與設備線路距離超過10m以上將使防護效果劣化，這是因為防雷器和需要保護的設備之間的電纜上有反射造成的電壓，其輻值與線路長度、負載阻抗成正比。

　　3．一般電源防雷器連線長度要求在25cm之內。當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磁場強度，減少壓降，單純加粗連接線是沒有什么效果的。

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

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