安迅收费站防雷系统设计方案
(一)、项目概况
本次收费站防雷更新改造涉及3条高速公路的13个收费站。
(二)、设计依据
1、 《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010
2、 《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343-2004
3、 《民用闭路监视电视系统工程技术规范》GB50198-94
4、 《雷电电磁脉冲的防护》IEC-61312
5、 《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》GB/T50311-2000
6、 《电子计算机机房设计规范》GB50174-93
7、 《建筑物防雷》IEC61024
8、 《电信大楼内的连接结构和接地》ITU K27
9、 《光缆的防雷》ITU K25
10、 《通信工程电源系统防雷技术规范》YD5078-98
11、 《气象信息系统雷击电磁脉冲防护规范》XQ3-2000
(三)、设计原则
1、 认真执行国家政策,法令和有关规定,严格按照国家规范和地方标准进行设计,并按照《中华人民共和国标准化法》的有关要求，积极采纳标准,提高设计技术要求。
2 、在进行综合防雷设计时，应坚持全面规划、综合治理、优化设计、多重保护、技术、经济合理、定期检测、随机维护的原则，进行综合设计及维护。
3、 高速公路综合防雷系统的防雷设计应采用直击雷防护、等电位连接、屏蔽、合理布线、其用接地系统和安装电涌保护装置等措
施进行综合防护。必须坚持预防为主、安全*的指导方针。
4 、根据相应的防雷规范要求、地方标准及有关技术负责人员的介绍和现场实地勘察设计防雷方案。
(四)、设计范围
1、本次设计将对各收费站的收费、监控系统防雷、接地保护进行完善。
(五)、现状调查及设计方案
根据对各收费站防雷设施现状的实地调查，安迅防雷发现有以下几点问题：
1、由于高速各收费站已经建成运营5年多，大部分防雷设施损坏、老化、缺失；
2、收费广场四周接地扁钢裸露在外，存在安全隐患；
3、由于防雷设计规范的更新修订，现有的部分防雷设施设计不满足规范要求。
信号防雷浪涌器已缺失
收费站防雷系统的设计方案坚持全面规划、多重保护、技术、经济合理的原则，进行综合设计。将采用等电位连接、屏蔽、合理布线、共用接地系统和安装(更换)电涌保护装置等措施进行综合防护。
1、电源系统的防护方案
在UPS电源前安装一套单相电源防雷器，作为三级保护。SPD连接导线应短而直，SPD连接导线不宜大于0.5m，当长度大于0.5m 时应适当加粗线径。当两SPD间的线距大于5米时，应在两SPD间加装退耦装置。为防止SPD老化造成短路，要求SPD安装线路上应有过流保护装置。
在收费亭内的供电线路上各安装一套单相电涌保护器，保护各亭收费计算机、票据打印机、收费指示板、指示灯、自动拦杆、车道控制器、语音提示系统、对讲机等电源线路安全。
摄像头头部低压直流供电线路两端各安装一只低压电涌保护器，以保护低压直流供电线路安全。在摄像头供电线路上安装一只低压电涌保护器以保护摄像头供电线路安全。
2、信号传输线路的防护方案
所有监控摄像头到控制中心的视频传输电缆两端应安装视频、信号各一个，以保护摄像头。在收费电脑视频卡视频输入、输出BNC端口安装视频信号防雷器各1个，保护收费电脑。在监控中心机房计算机网络服务器至网络交换机(HUB)间安装一只安迅计算机网络信号防雷器以保护服务器。
3、屏蔽措施、等电位连接与共用接地系统的防护方案
屏蔽措施、等电位连接是现代防雷技术重要的防护措施之一。为减少电磁干扰，所有与建筑物组合在一起的大尺寸金属部件都应等电位连接在一起，并与接地装置相连。监控系统设备的金属外壳，应用zui短的导线将其与等电位连接带连接。计算机、通信、监控机房的设备应与建筑物外墙保护1m左右距离。以防止大楼遭到直击雷时沿外墙泄流入地的引下线周围产生较强的电磁场而损坏微电子设备。将进入监控中心大楼的各类电缆的金属外皮和各类金属管道在进入大楼前与接地装置相连接。将摄像头输出的同轴电缆的金属外层在进入大楼前与接地装置相连接。利用建筑物的基础钢筋地网作为共用接地系统，在监控中心大楼四周埋设人工接地体。接地体的接地电阻不宜大于4Ù。人工水平接地体宜采用40×4mm 镀锌扁钢。人工垂直接地体间的距离宜为2m，当受条件限制时可适当减小。人工接地体在土壤中的埋设深度不应小于0.5m。接地电阻值<4 欧。此地网作为监控中心大楼和收费亭所有防雷装置的共用接地系统。
(六)、收费、监控系统设施防雷与接地技术要求
防雷系统是个系统性工程，应根据防雷规范要求，对线路上各级防雷进行检测，对于不满足规范要求或使用年限超过5年的原有防雷组件予以更换。
按《低压配电系统的电涌保护器 *部分：性能要求和试验方法》GB18802.1-2011之规定进行定性试验。
(1)防雷器类型定义
① SPD1：三相开关型(10/350us)和限压型(8/20us)防雷器件组；
② SPD2：单相开关型(10/350us)和限压型(8/20us)防雷器件组；
③ SPD3：三相限压型(8/20us)防雷器件组；
④ SPD4：单相限压型(8/20us)防雷器件组；
⑤ SPD5：视频信号防雷器；
⑥ SPD6：数据信号防雷器；
⑦ SPD7：网络信号防雷器；
⑧ SPD8：音频信号防雷器。
(2)防雷器配置要求
本系统应采用防雷器件，由电源防雷器、数据信号防雷器、视频信号防雷器等所组成。本工程中收费系统的供配电系统、车道收费设备及计重设备的供电均由收费站内UPS供电，计重设备的计重设备控制器、车牌自动识别处理单元、计重设备的红外线车辆分离器和雨棚摄像机的供电由车道控制机引出。
① 电源室
在收费站交流配电柜中，即电源机房的总输入端供电回路安装防雷器件组SPD1。
在收费站配电柜至收费广场配电柜电源输出回路安装防雷器件组SPD2。
② 收费监控机房
在收费站机房UPS配电箱电源输出回路安装防雷器件组SPD2。
在分中心监控UPS电源输出回路安装SPD4(或SPD3，视回路相数确定)。
③ 车道设备
在收费亭配电箱的电源进线端安装防雷器SPD4。
在车道控制机和计重控制箱的电源输入端安装防雷器件组SPD2。
在车道摄像机的视频信号输入端安装视频信号防雷器SPD5。
在计重设备的两端的数据信号输入端安装数据信号防雷器SPD6。
在车道控制机与广场以太网交换机、车牌识别摄像机与车道控制机之间网线的数据信号输入端安装网络信号防雷器SPD7。
在拾音器与音视频编码器之间的音频电缆两端的数据信号输入端安装音频信号防雷器SPD8。
在ETC车道天线及ETC信息显示屏设备的数据线缆两端安装数据信号防雷器SPD6。
在车道可变信息屏电源输入端安装防雷器SPD2，与车道控制机之间网线的数据信号输入端安装网络信号防雷器SPD7。
④ 收费广场摄像机
在广场摄像机的交流电源输入端安装防雷器件组SPD2。
在广场摄像机的视频信号输入端安装视频信号防雷器SPD5。
在广场摄像机的控制信号输入端安装数据信号防雷器SPD6。
(3)防雷器组件技术要求
SPD1防雷器组件
① 安装4只开关型和3只限压型防雷器；
② 每一只开关型防雷器可以抵御和吸收10/350微秒的直击雷电流50千安培；
③ 每一只限压型防雷器可以抵御和吸收8/20微秒的zui大放电电流40千安培；
4 具有能量配合型的防雷器件组，保护电平小于等于1.5Kv；
5 在输入端地线上安装雷电峰值电流传感器(具备计数功能)；
6 具备故障指示功能。
SPD2防雷器组件
① 安装2只开关型与1只限压型防雷器；
② 每一只开关型防雷器可以抵御和吸收10/350微秒的直击雷电流50千安培；
③ 每一只限压型防雷器可以抵御和吸收8/20微秒的zui大放电电流40千安培；
4 具有能量配合型的防雷器件组，保护电平小于等于1.5kV；
5 在输入端地线上安装雷电峰值电流传感器(具备计数功能)；
6 具备故障指示功能。
SPD3 电源防雷器组件
① 安装4只限压型防雷器。
② 每一只限压型防雷器可以抵御和吸收8/20微秒的zui大放电电流40千安培。
③ 具备故障指示功能
SPD4 电源防雷器组件
① 安装2只限压型防雷器。
② 每一只限压型防雷器可以抵御和吸收8/20微秒的zui大放电电流40千安培。
③ 具备故障指示功能
SPD5：视频防雷器
1防雷器设定电压Uc：(DC/AC)≤6.0V
2插入损耗(10MHz)：≤0.5 dB
③额定放电电流In(8/20)us： 5KA；
④zui大放电电流Imax(8/20)us(8/20)us： 10KA；
5响应时间ta：芯-屏蔽线/芯-地 ≤1 ns /≤100 ns
6温度范围：-40℃至+80℃
7保护等级：IP20
SPD6：数据信号防雷器
①zui大持续运行电压Uc：24V；
②zui大负载电流IN：500mA；
③额定放电电流In(8/20)us： 5KA；
④zui大放电电流Imax(8/20)us(8/20)us： 10KA；
5响应时间ta：芯-芯/芯-地 ≤500 ns /≤500 ns；
6温度范围在-40℃至+85℃；
7保护等级为IP20。
SPD7: 网络信号防雷器
1In时的保护电压Up：500V；；
2zui大持续耐压Uc：单模块75V；
③额定放电电流In(8/20)us： 5KA；
④zui大放电电流Imax(8/20)us(8/20)us： 10KA；
5温度范围在-40℃至+85℃；
6保护等级为IP20。
SPD8：音频电源防雷器
1防雷器设定电压Uc：(DC/AC)≤6.0V/4.2V
2插入损耗(10MHz)：≤0.5 dB
③额定放电电流In(8/20)us：芯-屏蔽线/芯-地5KA；
④zui大放电电流Imax(8/20)us(8/20)us：芯-地10KA；
5温度范围：-40℃至+85℃
6保护等级：IP20
(4)接地要求
在收费站系统中，主要有以下几个建筑物：配电房、综合楼、收费车道，接地系统的采用如下措施：
1.供电电缆应做屏蔽接地、防雷接地，可在外场设备处将铠装层接地。
2.进入电气设备的电力电缆及通信电缆在设备处应采取防雷电、过电压的措施，其避雷装置、过电压吸收装置等都应可靠接地。
3.广场摄像机防雷接地要求：当摄像机保护接地与避雷针接地系统单独接地时，其接地电阻分别不大于4欧姆和10欧姆；当共用接地体时，其接地电阻不大于1欧姆。接地极以L50×50×5长2.5m镀锌角钢(端头为)打入土层，接地极顶端埋深应大于0.7m。各桩相距>5m。角钢之间及角钢与基础地脚螺栓之间用4×40的镀锌扁钢以焊接方式连接。
4.收费车道的基础钢筋应与公路路面的钢筋网相连接。
5.收费车道的所有金属件均应接地。可利用地基的钢筋网，收费亭、自动栏杆、红绿灯等等均在安装时与钢筋网相连，形成等电位状态。
6.所有暴露于室外的供电电缆、信号电缆均应采取屏蔽措施，如采用屏蔽电缆、穿金属管屏蔽等，并采用埋地走线的形式。屏蔽层两端就近接地。
(七)、防雷施工注意事项
防雷施工设备大多都是电气设备，各种防护对象都与电有着密切关系，操作不当不仅会造成电击人身伤亡、被防护设备和系统的损坏或瘫痪等事故，也会造成一些次生灾害。如在易燃易爆场所电火花造成的火灾爆炸等灾害。
防雷施工现场用电安全注意事项和防护措施：
1、安装、巡检、维修或拆除临时用电设施和线路须由专业电工操作完成。
2、临时用电引自正常用电配电箱内时，应悬挂“禁止合闸”或“禁止断电”等断警示牌， 必要时有专人守护。
3、临时用电采用三相五线制系统，用电设备较多、功率大、时间长的场所应采用三级配 电、两级漏电保护防护措施，每台电气设备须实行“一机、一闸、一漏、一箱”制，开关箱与其控制的用电设备间的距离不宜超过3 m，与二级配电柜的距离不宜超过30m，漏电保护器应与所控制的设备容量匹配。
4、安装电源系统浪涌保护器时应理清线路走向，许多配电箱线路经多次改动或增减，线路复杂，布线紊乱、有些线路较隐藏，可能存在线路倒置、分闸不归总闸管等不规范、不合理的情况，因此在未弄清线路的走向前绝不施工。即便是断电情况下也必须使用电笔逐个测试，确认需要安装的线路及手能触及的地方断电后，方可施工。
防雷施工现场的高处作业安全防护措施：高处作业是指在坠落高度基准面2m以上(含2m，有可能坠落的高处进行的作业。 防雷施工很多都属高处作业，楼顶屋面上安装避雷针、布设避雷带、改造工程的引下线布设及监控系统摄像头端监控栏杆上安装信号避雷器等均属高处作业。高处作业直接关系施工人员的人身安全，掌握高处作业安全操作规程已经成为防雷工程安全施工的重中之重。
保护施工现场环境和设施：防雷工程是在已有的建筑物、系统或设备上加装防雷设备、采取防雷措施，免不了影响甚至破坏防雷对象，因此防雷工程施工中既要做好防雷措施，又要不对防护对象造成过多过重的影响和破坏，且完工后恢复其原有状态。
1、改造工程中安装明敷引下线时，应避开人行通道，保持3～5m的安全防护距离。固定引下线不得破坏承重柱，并做好绝缘、防机械损坏、防腐、防水、美观协调等处理。
2、接地体施工过程中注意保护埋地的高、低压电缆、通信光纤等线缆，完工后修复破坏的路面、绿化带、草坪等。
3、安装信息系统、监控系统等的浪涌保护器时注意保护被防护系统的设备安全和系统正常运转，安装前全面了解被保护系统或设备，甲方的技术人员能在一旁协助配合，系统停电或断开线路时必须征得甲方同意，重要的信息、数据备份后方可进行，以免造成不必要的损失；信号线及其接口较脆弱，弱电系统的抗*力差等，因此对信息系统的施工更应小心移动设备、插拔接口应轻拿轻放，接线确保正确规范，防止断路、短路、错接、反置等造成的无法启动、无信号、系统瘫痪等事故。施工安装造成的信号干扰、系统不稳定、无信号等情况应在甲方技术人员的配合下及时排查原因，尽快恢复正常。
防雷施工涉及电工、焊工、高处作业等多个工种，建筑物、配电系统、通信系统等不同对象，是一项系统而复杂的工作，必须做到细致、稳妥、谨慎、全面，才能使防雷工程成为真正的安全工程。