高速公路收費(fèi)所(站)一般由建筑物、供配電系統(tǒng)、收費(fèi)系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)和通信系統(tǒng)組成,大都位于空曠區(qū)域,且站內(nèi)部分設(shè)施孤立、較高,所以雷雨天氣時(shí),容易引發(fā)雷電,從而對(duì)機(jī)電系統(tǒng)造成損壞,導(dǎo)致整個(gè)收費(fèi)系統(tǒng)癱瘓。
那么雷電一般通過(guò)什么途徑去侵害高速公路機(jī)電系統(tǒng)呢?
雷電侵害高速公路征管所(站)機(jī)電系統(tǒng)設(shè)備的途徑很多,主要包括感應(yīng)雷、電磁波輻射、雷電波的侵入、直擊雷以及高電位反擊等途經(jīng)。
1、感應(yīng)雷
感應(yīng)雷是雷電在雷云之間或雷云對(duì)地放電時(shí),強(qiáng)大的雷電流會(huì)在其周?chē)袘?yīng)出瞬變的強(qiáng)電磁場(chǎng)(電磁感應(yīng)現(xiàn)象),并會(huì)在放電通道附近的導(dǎo)線或機(jī)電設(shè)備上產(chǎn)生靜電感應(yīng)。感應(yīng)雷雖然沒(méi)有直接雷猛烈,但其發(fā)生的幾率比直擊雷高得多,感應(yīng)雷包括靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)兩種情況。
1)靜電感應(yīng)雷:帶有大量負(fù)電荷的雷云所產(chǎn)生的電場(chǎng)會(huì)在架空線路上或外場(chǎng)設(shè)備上感生出被電場(chǎng)束縛的正電荷。當(dāng)雷云對(duì)地放電或?qū)υ崎g放電時(shí),云與大地間的電場(chǎng)消失(嚴(yán)格說(shuō)是大大減弱),那么在線路上或外場(chǎng)設(shè)備上感應(yīng)出的這些被束縛的正電荷也就在一瞬間失去了束縛,電荷來(lái)不及立即流散,在電勢(shì)能的作用下,產(chǎn)生對(duì)地很高的靜電感應(yīng)過(guò)電壓,這些正電荷將沿著線路對(duì)高速公路機(jī)電系統(tǒng)產(chǎn)生大電流沖擊,造成高速公路機(jī)電系統(tǒng)設(shè)備產(chǎn)生不同程度的毀壞。
2)電磁感應(yīng)雷:雷擊發(fā)生在供電線路或外場(chǎng)設(shè)備上附近,或擊在避雷針、避雷帶等金屬體上會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的交變電磁場(chǎng),此交變電磁場(chǎng)的能量將感應(yīng)于線路并通過(guò)電力線纜、傳輸信號(hào)線纜、設(shè)備間連接線或金屬體等,使連接在線路中高速公路機(jī)電系統(tǒng)的電子設(shè)備遭到損害(由于避雷針、避雷帶的存在,建筑物上落雷機(jī)會(huì)反倒增加,內(nèi)部設(shè)備遭感應(yīng)雷危害的機(jī)會(huì)和程度增加了)。
2、電磁波輻射
雷電發(fā)生時(shí),會(huì)產(chǎn)生雷電電磁脈沖。由于高速公路收費(fèi)系統(tǒng)微電子設(shè)備非常靈敏,它極易接收微弱的信息電磁波,所以更易接收強(qiáng)大的雷電電磁脈沖信號(hào)。
3、雷電波的侵入(浪涌)
最常見(jiàn)的電子設(shè)備危害不是由于直接雷擊引起的,而是由于雷擊發(fā)生時(shí)在電源和信號(hào)線路中感應(yīng)的電流浪涌引起的。一方面由于電子設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)高度集成化,從而造成設(shè)備耐壓、耐過(guò)電流的水平下降,對(duì)雷電(包括感應(yīng)雷及操作過(guò)電壓浪涌)的承受能力下降,另一方面由于信號(hào)來(lái)源路徑增多,系統(tǒng)較以前更容易遭受雷電波侵入。
4、直擊雷
直擊雷是指雷云直接對(duì)大地某點(diǎn)發(fā)生的強(qiáng)烈放電,它可以直接擊中高速公路機(jī)電系統(tǒng)的線纜、金屬體等,雷電流便沿著線纜或金屬體進(jìn)入高速公路供配電系統(tǒng)(電源系統(tǒng))及信號(hào)系統(tǒng)(征費(fèi)系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、通信系統(tǒng)),直接摧毀高速公路機(jī)電系統(tǒng)的終端設(shè)備。此時(shí)雷電的主要破壞力為電流特性,而不是放電產(chǎn)生的高電位。
5、高電位反擊
雷電發(fā)生時(shí),受雷擊的金屬體與大地之間產(chǎn)生一個(gè)很高的電壓,若高速公路機(jī)電系統(tǒng)恰好處在這個(gè)高電位之中,該高電壓就會(huì)對(duì)機(jī)電系統(tǒng)產(chǎn)生閃擊(高電位反擊),造成高速公路機(jī)電系統(tǒng)設(shè)備的絕緣被擊穿。
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