CN219106533U

CN219106533U - 一种高速公路征管所的防雷接地系统

Info

Publication number: CN219106533U
Application number: CN202222885892.0U
Authority: CN
Inventors: 何挺; 张金开; 沈于腾; 陈硕; 王骁纬; 林南; 林晋; 林灿烺; 胡枫
Original assignee: Fujian Xiamen Expressway Management Co ltd
Current assignee: Fujian Xiamen Expressway Management Co ltd
Priority date: 2022-10-31
Filing date: 2022-10-31
Publication date: 2023-05-30
Anticipated expiration: 2032-10-31

Abstract

本实用新型公开了一种高速公路征管所的防雷接地系统，包括接地网系统和浪涌保护系统，接地网系统包括：将高速公路征管所内的各个建筑物的接地网通过新增主接地网进行等电位连接，形成高速公路征管所闭环联合接地网，消除了各个建筑物之间的有害电位差，同时，设置一条等电位接地母线一端与主接地网连接，另一端经征费大棚地下通道延伸至各个票亭底下，连接每个车道形成的防雷接地等电位岛；浪涌保护系统：根据高速公路征管所内设备的功能与性能设置为三层防护，对应采用浪涌保护器分三级降低雷击环境下的瞬态过电压和分泄电涌电流，有效保障了高速公路征费系统设备正常运行和道路畅通。

Description

一种高速公路征管所的防雷接地系统

技术领域

本申请涉及防雷技术领域，具体涉及一种高速公路征管所的防雷接地系统。

背景技术

由于高速公路征管所大多位于空旷区域，且高速公路征管所电气设备大多处于孤立且较高的建筑物内，雷雨天气时易引发雷电侵害，从而损坏高速公路征管所内的电气设备，导致整个收费系统瘫痪、车辆滞留，并造成高速公路的不良形象和较大的经济损失。

因此，为高速公路征管所设计了新型防雷接地系统，该新型防雷接地系统包括防雷接地网部分和浪涌保护器部分。但是，高速公路征管所的征费大棚、办公楼、宿舍楼和配电室等建筑物的防雷接地网各自独立，接地电阻均不相同，容易形成雷击电位差，且，各建筑物的防雷接地电阻均按照建筑物防雷接地标准设计，防雷接地电阻小于4Ω的标准，均未达到国家电子信息系统防雷接地电阻小于1Ω的标准。且，现有的高速公路征管所内建筑物防雷接地网各自独立，存在雷击电位差，浪涌保护无法进行统一的分区分级限制瞬态过电压和分泄电涌电流，征管所每年都多次遭受雷电侵害，造成高速公路征管所征费系统设备损坏事故。

实用新型内容

本实用新型提供了一种高速公路征管所的防雷接地系统，其克服了背景技术所存在的不足，本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

接地网部分包括：

一较佳实施例之中：在征费大棚旁的绿化带地下新增设主接地网小于1Ω、原设置于征费大棚地下的征费大棚接地网、原设置于办公楼地下的办公楼接地网、原设置于宿舍楼地下的宿舍楼接地网、原设置于配电室地下的配电室接地网。将配电室接地网、办公楼接地网、宿舍楼接地网、征费大棚接地网与绿化带内的主接地网相连接，形成一个高速公路征管所内闭环联合接地网，消除了各建筑物之间的雷击电位差，同时，减小各建筑物的防雷接地电阻实测0.75Ω，达到国家电子信息系统防雷接地电阻小于1Ω的标准。

一较佳实施例之中：主接地网靠近征费大棚处设置一个测试井，另设有一根等电位接地母线，该等电位接地母线一端与主接地网连接、另一端经征费大棚地下通道延伸至征费大棚的各个票亭底下，在每一个票亭地下线缆井内设置一个等电位接地汇流母排，接地汇流母排与等电位接地母线相连接，形成所有车道等电位，同时连接至主接地网。

一较佳实施例之中：每个车道均有栏杆机、摄像机、费显、光栅、地磅称台、空调等，票亭内有计算机、打印机、摄像机等设备。沿着车道收费岛内边沿用扁钢设置成等电位闭合环路与票亭地下的等电位接地汇流母排连接，将车道栏杆机、摄像机、费显、光栅、地磅称台、空调设备的金属外壳及所有导电部件就近连接到等电位闭合环路上，票亭内计算机、打印机、摄像机设备金属外壳及所有导电部件与本车道票亭地下线缆井内接地汇流母排相连，形成一个车道等电位岛，同时连接至等电位接地母线。

一较佳实施例之中：办公楼内设有监控室，监控室内设置有等电位汇流母排，该等电位汇母流排与办公楼接地网相连接，且，等电位汇流母排与办公楼接地网的连接处与办公楼防雷接地网引下线之间的距离大于3米。

一较佳实施例之中：将监控室内控制台、机柜、显示屏等设备的金属外壳及所有导电部件与等电位汇流母排连接，形成监控室等电位，同时连接至办公楼接地网。

一较佳实施例之中：办公楼内还设置有收费设备电源室，电源室内设置有等电位汇流母排，该等电位汇流母排与办公楼接地网相连接，且，等电位汇流母排与办公楼接地网的连接处与办公楼防雷接地网引下线之间的距离大于3米。

一较佳实施例之中：将电源室内征费配电箱、UPS柜、蓄电池柜等设备金属外壳及所有导电部件与等电位汇流母排连接，形成电源室等电位，同时连接至办公楼接地网。

一较佳实施例之中：将监控室内的等电位汇流母排与电源室内的等电位汇流母排用等电位母线连接，形成监控室等电位汇流母排与电源室等电位汇流母排环形接地。

浪涌保护部分包括：

一较佳实施例之中：根据高速公路征管所内低压配电系统功能划分为三个防护区，对应设置三级浪涌保护。

一较佳实施例之中：LPZ1区；配电室低压柜、征费系统总配电箱、大棚照明总配电箱、办公楼照明进线柜、宿舍照明进线柜，采用三相浪涌保护器SPD1；

一较佳实施例之中：LPZ2区；征费系统分配电箱UPS输入端、大棚照明分配电箱、办公楼各楼层照明配电箱、宿舍各楼层照明配电箱，采用三相浪涌保护器SPD2；

一较佳实施例之中：LPZ3区；各票亭征费系统配电箱、各票亭照明配电箱、监控室设备配电箱、办公楼每间办公室配电箱、宿舍楼每间宿舍配电箱均安装一套单相电涌保护器SPD3。

一较佳实施例之中：三相电涌保护器SPD1采用的型号为：ln:20kA、lmax:40kA、Up:4kV；三相电涌保护器SPD2采用的型号为：ln:10kA、lmax:25kA、Up:2.5kV；单相电涌保护器SPD3采用的型号为：ln:5kA、lmax:15kA、Up:1.5kV；其中，ln为额定通流量，lmax为最大通流量，Up为电压保护水平。

本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：

1、该防雷接地方式将高速公路征管所内的各个建筑物的接地网通过主接地网进行等电位连接，形成高速公路征管所联合接地网，可以消除各个建筑物之间的有害电位差，同时，还能减小各建筑物的防雷接地电阻实测0.75Ω，达到国家电子信息系统防雷接地电阻小于1Ω的标准。

2、收费大棚地下通道内的等电位接地母线一端与主接地网连接、另一端经地下通道延伸至各个票亭底下，每一个票亭地下线缆井内均设置一个等电位接地汇流母排，接地汇流母排与等电位接地母线相连接，形成所有车道等电位，同时连接至主接地网。

3、沿着车道收费岛内边沿用扁钢设置成等电位闭合环路与票亭地下的等电位接地汇流母排连接，将车道栏杆机、摄像机、费显、光栅、地磅称台、空调等设备的金属外壳及所有导电部件就近连接到等电位闭合环路上，票亭内计算机、打印机、摄像机等设备金属外壳及所有导电部件与本车道票亭地下线缆井内接地汇流母排相连，形成一个车道等电位岛，消除导电部件之间的有害电位差，防止发生旁侧闪络放电。

4、监控室的等电位汇流母排与办公楼接地网的连接处与办公楼接地网引下线之间的距离大于3米，可避免产生反向电流而损坏监控室内的电子设备。

5、电源室的等电位汇流母排与办公楼接地网的连接处与办公楼接地网引下线之间的距离大于3米，可避免产生反向电流而损坏电源室内的电子设备。

6、该防雷接地方式根据高速公路征管所内低压配电系统功能划分为三个防护区，对应设置三级浪涌保护：LPZ1区，三相浪涌保护器SPD1对雷电浪涌进行一级衰减，有效降低由征管所内低压供电组合部件构成的系统在雷击环境下的瞬态过电压和分泄电涌电流。LPZ2区，三相浪涌保护器SPD2对雷电浪涌进行二级衰减，进一步减弱雷电瞬态过电压和分泄电涌电流，对高速公路征管所内的电气设备进行保护。LPZ3区，单相浪涌保护器SPD3对雷电瞬态过电压和电涌电流进行三级衰减，保护车道征费设备、监控室内设备、办公室照明及宿舍照明等所有用电设备的正常运行。高速公路征管所信号浪涌保护器串联安装在被保护设备前端，在雷击环境下，有效降低信号线路的电磁效应，保证信号线路安全，从而保护高速公路征管所征费系统电子设备。

附图说明

包括附图以提供对实施例的进一步理解并且附图被并入本说明书中并且构成本说明书的一部分。附图图示了实施例并且与描述一起用于解释本申请的原理。将容易认识到其它实施例和实施例的很多预期优点，因为通过引用以下详细描述，它们变得被更好地理解。附图的元件不一定是相互按照比例的。同样的附图标记指代对应的类似部件。

图1是本申请一个实施例中的一种高速公路征管所的防雷接地系统的接地网系统平面示意图；

图2是本申请一个实施例中的浪涌保护系统防雷区域分级示意图；

附图标记说明：征费大棚10、票亭11、车道12、征费大棚接地网13、等电位接地母线14、办公楼20、办公楼接地网21、宿舍楼30、宿舍楼接地网31、配电室40、配电室接地网41、主接地网50、测试井51。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

图1示出了根据本实用新型的一个实施例中的一种高速公路征管所的防雷接地系统的接地网部分平面示意图，如图1所示，高速公路征管所至少包括征费大棚10、办公楼20、宿舍楼30和配电室40，征费大棚10、办公楼20、宿舍楼30和配电室40，分别设有征费大棚收费车道总配电箱和照明空调总配电箱、办公楼收费电源总配电箱和照明配电柜、宿舍楼照明配电柜和配电室内的配电柜等。且，征费大棚10内设置有若干个票亭11，每一个票亭11内设置有票亭收费配电箱和照明配电箱，如图1所示，征费大棚10内设置有20个车道12，每一个车道12对应一个票亭11。

接地网系统包括新增设于绿化带内的主接地网50、设置于征费大棚地下的征费大棚接地网13和多个附属建筑的接地网，附属建筑的接地网包括设置于设置于办公楼地下的办公楼接地网21、设置于宿舍楼地下的宿舍楼接地网31、配电室地下的配电室接地网41。办公楼接地网21、宿舍楼接地网31、将配电室接地网41、征费大棚接地网13与主接地网50相连接，形成征管所闭环联合接地网，如图1所示，征费大棚接地网13、办公楼接地网21、宿舍楼接地网31和配电室接地网41均呈闭合环形。主接地网50位于征费大棚10与办公楼20、宿舍楼30之间，在开挖好的接地网(5000×5000mm网格)沟槽内(深度≧70mm)采用40根镀锌角钢(50×50×5mm)2.5米长作为垂直接地极打入地下，并将30块降阻模块(400×500×6mm)敷设在挖好的沟槽内，再采用镀锌扁钢(50×5mm)将垂直接地极和降阻模块连接成总宽15米、长45米的主接地网50。主接地网50位于征费大棚10与办公楼20、宿舍楼30之间，在开挖好的接地网5000×5000mm网格沟槽内深度≧70mm，采用40根50×50×5mm镀锌角钢2.5米长作为垂直接地极打入地下，并将30块降阻模块400×500×6mm敷设在挖好的沟槽内，再采用镀锌扁钢50×5mm将垂直接地极和降阻模块连接成总宽15米、长45米的主接地网50。

本实施例中，主接地网50靠近征费大棚处设置一个测试井51直径80mm、深1200mm，另设有一根等电位接地母线52采用BVR7mm²导线，该等电位接地母线52一端与主接地网50连接、另一端经征费大棚地下通道延伸至每一个票亭11底下，票亭11地下的线缆井内设置一个接地汇流母排，接地汇流母排与等电位接地母线52相连接。本实施例中，每一个车道票亭地下的接地汇流母排与等电位接地母线52之间采用BVR3mm²导线进行连接，形成所有车道等电位，同时连接至主接地网。该测试井51的设置，可方便接地电阻的检测及维护。

本实施例中，每个车道收费岛均采用扁钢50×5mm沿着收费岛内边沿设置成一个等电位闭合环路与票亭11底下的接地汇流母排连接。本实施例中，将对应票亭外的车道栏杆机外壳、摄像机外壳、费显外壳、光栅外壳、地磅称台、空调外壳、票亭外壳等所有导电部件就近连接到等电位闭合环路上，票亭11内的计算机外壳、打印机外壳、摄像机外壳等所有导电部件连接到票亭11底下的接地汇流母排上，形成每个车道等电位岛，同时连接到等电位接地母线52。

本实施例中，办公楼20内的监控室，该监控室内设置有等电位汇流母排，将监控室内的控制台、机架、机柜、显示屏等设备的金属外壳及所有导电部件连接到监控室的等电位汇流母排上，形成监控室等电位。

本实施例中，监控室内设置有等电位汇流母排，该等电位汇流母排与办公楼接地网21相连接，且等电位汇流母排与办公楼接地网21的连接处与办公楼接地网引下线之间的距离大于3米，避免产生反向电流而损坏办公楼监控室内的电子设备。

本实施例中，办公楼20内的电源室，该电源室内设置有等电位汇流母排，将电源室内配电箱、UPS柜、蓄电池柜等设备金属外壳及所有导电部件连接至等电位汇流母排，形成电源室等电位。

本实施例中，该办公楼电源室内设置有等电位汇流母排，该等电位汇流母排与办公楼接地网21相连接，且等电位汇流母排与办公楼接地网21的连接处与办公楼接地网21引下线之间的距离大于3米，避免产生反向电流而损坏办公楼电源室内的电子设备。

本实施例中，办公楼20内的电源室等电位汇流母排与办公楼20内的监控室等电位汇流母排通过等电位母线BVR35mm²连接，形成电源室等电位汇流母排和监控室等电位汇流母排环形连接至办公楼接地网21。

图2示出了根据本实用新型的一个实施例中的一种高速公路征管所的防雷接地系统的浪涌保护部分防雷区域分级示意图，如图2所示，该防雷接地方式根据高速公路征管所内低压配电系统功能划分为三个防护区，对应设置三级浪涌保护：三个防护区包括LPZ1区、LPZ2区和LPZ3区，LPZ1区针对的被防护设备包括配电室低压柜、征费系统总配电箱、大棚照明总配电箱、办公楼照明进线柜和宿舍照明进线柜LPZ2区针对的被防护设备包括征费系统分配电箱UPS输入端、大棚照明分配电箱、办公楼各楼层照明配电箱和宿舍各楼层照明配电箱，LPZ3区针对的被防护设备包括各票亭征费系统配电箱、各票亭照明配电箱、监控室设备配电箱、办公楼每间办公室配电箱和宿舍楼每间宿舍配电箱。LPZ1区针对的被防护设备设置有三相浪涌保护器SPD1对雷电浪涌进行一级衰减，LPZ2区针对的被防护设备设置有三相浪涌保护器SPD2对雷电浪涌进行二级衰减，进一步减弱雷电瞬态过电压和分泄电涌电流，LPZ3区针对的被防护设备设置有单相浪涌保护器SPD3对雷电瞬态过电压和电涌电流进行三级衰减。保护车道征费设备、监控室内设备、办公室照明及宿舍照明等所有用电设备的正常运行。

本实施例中，三相电涌保护器SPD1采用的型号为：ln:20kA、lmax:40kA、Up:4kV；三相电涌保护器SPD2采用的型号为：ln:10kA、lmax:25kA、Up:2.5kV；单三相电涌保护器SPD3采用的型号为：ln:5kA、lmax:15kA、Up:1.5kV；其中，ln为额定通流量，lmax为最大通流量，Up为电压保护水平。

高速公路征管所信号浪涌保护器串联安装在被保护设备前端，在雷击环境下，有效降低信号线路的电磁效应，保证信号线路安全，从而保护高速公路征管所征费系统电子设备。

以上描述了本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。措词‘包括’并不排除在权利要求未列出的元件或步骤的存在。元件前面的措词‘一’或‘一个’并不排除多个这样的元件的存在。在相互不同从属权利要求中记载某些措施的简单事实不表明这些措施的组合不能被用于改进。在权利要求中的任何参考符号不应当被解释为限制范围。

Claims

1.一种高速公路征管所的防雷接地系统，至少包括征费大棚、办公楼、宿舍楼、配电室，征费大棚内设置有多个收费车道，其特征在于：所述防雷接地系统包括接地网部分；

所述接地网部分包括新增设于绿化带内的主接地网、设置于配电室地下的配电室接地网、设置于征费大棚地下的征费大棚接地网、设置于办公楼地下的办公楼接地网和设置于宿舍楼地下的宿舍楼接地网，将配电室接地网、办公楼接地网、宿舍楼接地网、征费大棚接地网与主接地网相连接，形成征管所闭环联合接地网。

2.根据权利要求1所述的一种高速公路征管所的防雷接地系统，其特征在于：主接地网靠近征费大棚处设置一个测试井，另设有一根等电位接地母线，所述等电位接地母线一端与主接地网连接，另一端经征费大棚地下通道延伸至各个票亭底下，每一个票亭地下线缆井内设置一个等电位汇流母排，等电位汇流母排与等电位接地母线相连接，形成所有车道等电位，同时连接至主接地网。

3.根据权利要求2所述的一种高速公路征管所的防雷接地系统，其特征在于：采用扁钢沿着收费岛内边沿设置成环形与票亭地下的等电位接地汇流母排连接，形成一个等电位闭合环路，将车道栏杆机外壳、摄像机外壳、费显外壳、光栅外壳、地磅称台、空调外壳和票亭外壳就近连接到等电位闭合环路上，票亭内的计算机外壳、打印机外壳、摄像机外壳连接到票亭地下的等电位接地汇流母排上，形成车道等电位岛，同时连接至等电位接地母线。

4.根据权利要求1所述的一种高速公路征管所的防雷接地系统，其特征在于：办公楼内设有监控室，所述监控室内设置有等电位汇流母排，所述等电位汇流母排与办公楼接地网相连接，且，等电位汇流母排与办公楼接地网的连接处与办公楼防雷接地网引下线之间的距离大于3米。

5.根据权利要求4所述的一种高速公路征管所的防雷接地系统，其特征在于：将监控室内的控制台、机架、机柜和显示屏设备的金属外壳及所有导电部件与等电位汇流母排连接，形成监控室等电位，同时连接至办公楼接地网。

6.根据权利要求1所述的一种高速公路征管所的防雷接地系统，其特征在于：办公楼内还设置有征费设备电源室，所述电源室内设置有等电位汇流母排，所述等电位汇母流排与办公楼接地网相连接，且，等电位汇流母排与办公楼接地网的连接处与办公楼防雷接地网引下线之间的距离大于3米。

7.根据权利要求6所述的一种高速公路征管所的防雷接地系统，其特征在于：将电源室内征费总配电箱、UPS柜、蓄电池柜设备金属外壳及所有导电部件与等电位汇流母排连接，形成电源室等电位，同时连接至办公楼接地网。

8.根据权利要求4或6所述的一种高速公路征管所的防雷接地系统，其特征在于：将监控室内的等电位汇流母排与电源室内的等电位汇流母排用等电位母线连接，形成监控室等电位汇流排与电源室等电位汇流排环形接地。

9.根据权利要求1所述的一种高速公路征管所的防雷接地系统，其特征在于：还包括浪涌保护部分，所述浪涌保护部分包括：

LPZ1区，其特征在于：配电室低压柜、征费系统总配电箱、大棚照明总配电箱、办公楼照明进线柜、宿舍照明进线柜，采用三相浪涌保护器SPD1对雷电浪涌进行一级衰减，有效降低由征管所内低压供电组合部件构成的系统在雷击环境下的瞬态过电压和分泄电涌电流；

LPZ2区，其特征在于：征费系统分配电箱UPS输入端、大棚照明分配电箱、办公楼各楼层照明配电箱、宿舍各楼层照明配电箱，采用三相浪涌保护器SPD2对雷电浪涌进行二级衰减，进一步减弱雷电瞬态过电压和分泄电涌电流，对高速公路征管所内的电气设备进行保护；

LPZ3区，其特征在于：各票亭征费系统配电箱、各票亭照明配电箱、监控室设备配电箱、办公楼每间办公室配电箱、宿舍楼每间宿舍配电箱，采用单相浪涌保护器SPD3对雷电瞬态过电压和电涌电流进行三级衰减，保护车道征费设备、监控室内设备、办公室照明及宿舍照明所有用电设备的正常运行。

10.根据权利要求9所述的一种高速公路征管所的防雷接地系统，其特征在于：高速公路征管所信号浪涌保护器串联安装在被保护设备前端，在雷击环境下，有效降低信号线路的电磁效应，保证信号线路安全，从而保护高速公路征管所征费系统电子设备。