一、?防雷原理?
???? 1、直擊雷經過接閃器[如避雷針（帶）]、引下線和接地裝置而直接泄放入地，導致地網地電位上升。高電壓由設備接地線引入電子設備造成地電位反擊。?
2、雷電流沿引下線入地時，在引下線周圍產生磁場，引下線周圍的各種金屬管（線）上經感應而產生過電壓。?
?? ? ?3、進出大樓或機房的電源線和信號線等在大樓外受直擊雷或感應雷而加載的雷電壓及過電流沿線竄入，入侵電子設備。因此，我們對以上三種途徑對整個入侵的雷擊過電壓及過電流進行防護。?
完整系統防雷方案包括外部防雷和內部防雷兩個方面:?
???? 1、外部防雷包括接閃器（避雷針、帶、線）、引下線（建筑物鋼筋、人工引下線）、接地裝置（接地體、地網）等等，其主要的功能是為了確保建筑物本體免受直擊雷的侵襲，將可能擊中建筑物的雷電通過避雷針、避雷帶、引下線、接地體等，泄放入大地。?
2、內部防雷系統是為保護建筑物內部的設備以及人員的安全而設置的。在需要保護設備的前端安裝合適的避雷器，使設備、線路與大地形成一個有條件的等電位體。將可能進入的雷電流阻攔在外，將因雷擊而使內部設施所感應到的雷電流得以安全泄放入地，確保后接設備的安全。
當雷電發生在距離建筑物較近的地方，通過避雷針將可能擊中于建筑物本體的雷電吸引并通過避雷針泄放入大地時，所產生的感應電動勢會對內部所有的金屬線路均產生具破壞作用的感應電流，正是由于電源、網絡、通訊等線路出現感應雷電流，增加了建筑物內部較為敏感的計算機等設備破壞的可能性，安裝避雷針時沒有做好完備的內部防護感應雷的措施，將會大大增加雷擊損壞事故的機會，此時的避雷針就真正成為了引雷針。?
????當所在的建筑物附近出現雷雨云時，雷電不通過建筑物頂部的避雷帶等泄放雷電流時，也會在建筑物內部設備的電源和網絡系統中產生感應雷電流，導致設備的損壞。因此建筑物內部通過電源、網絡和通訊線路相連接的計算機系統，期望通過較為傳統的方法：安裝避雷針以避免感應雷擊的事故是不可能的，作為內部系統的防雷，只做避雷針等外部防雷，其作用是不充分的。只有針對感應雷擊損壞設備的特性，采用防范感應雷擊的解決方法，才能避免雷電對設備的侵


襲。?????由于感應雷產生的途徑有許多種，在距離帶電雷雨云較近所有的金屬回路中均會產生破壞性的可能，只是有些的雷電過電壓較小，不會對設備產生明顯的破壞力而已，但過電壓的存在對設備的長期使用的壽命必然產生影響，因此感應雷防范的難度遠大于直擊雷的防范，而且所需要投入的費用也高于直擊雷的防護。?????針對于系統的防雷，從可能引雷的兩個途徑：電源線路、信號線路，根據每一類設備的特性、需要的防雷等級程度，選用性價比合適的防雷產品，做到以合理的價格達到充分的防護。確保設備對直擊雷和感應雷以及線路操作過電壓的全面防護。

二、雷電破壞途徑
1-1直擊雷
在雷雨季節，雷暴活動頻繁的區域內，雷云直接通過人體，建筑物或設備等產生對地放電。這是各種雷電危害中最嚴重的。
1-2 感應雷擊
從雷云密布到發生閃電放電的整個過程中，雷電活動十分頻繁，主要表現為A、靜電感應：在雷云來臨時，雷云低部分布著大量的負電荷，由這些負電荷產生的靜電場。B、電磁感應：閃電電場在閃電通道周圍的空間產生磁場，這種隨時間變化的磁場在附近的各類金屬導體上激發出感應電動勢和感應電流。
1-3電磁脈沖輻射
閃電放電時，其電流是隨時間而非均勻變化的。閃電的電磁脈沖輻射通過空間以電磁波的形式耦合到對瞬態電磁脈沖極其敏感的現代電子設備，也造成設備故障或損壞設備。
1-4地電位反擊
在雷暴活動區域內，當雷電閃擊到建筑物的接閃裝置上時，盡管接閃裝置的接地系統十分良好，其接地電阻也很小，但由于雷電流幅值大，波頭陡度高，雷電流流過時也會使接地引下線和接地裝置的電位驟升到上百千伏。如果建筑物的接地引下線與各種金屬導線、管道或用電設備的工作地線間的絕緣距離未達到安全要求，則可能造成接地引下線與各種金屬導線、管道或用電設備的工作地線之間放電，從而使這些金屬導線、管道或用電設備的工作地線上引入反擊電流，造成人身和設備雷擊事故。

三、設計依據
（1）《建筑物防雷設計規范》（2010版） GB50057-2010
（2）《電子計算機機房設計規范》 GB50174-93
（3）《雷電電磁脈沖的防護》 IEC 6I312
（4）《過電壓保護器》 IEC 61643
（5）《SPD 通訊網絡防雷器》 IEC 61644
（6）《低壓配電設計規范》 GB 50054-95
（7）《工業與民用電力裝置的過電壓保護設計規范》 GBJ 64-83
（8）《電子設備雷擊保護導則》 GB 7450-87
（9）《電氣裝置安裝工程接地裝置施工及驗收規范》 GB 50169-92
（10）《建筑物防雷》 IEC 61024
（11）《建筑物電子信息系統防雷技術規范》 GB50343-2012

四、現場環境分析?
高速公路收費站既有強電設備,又有大量的監控、通信、傳感設備等弱電設施,同時,它一般多位于郊外,周圍地勢空曠,其建筑物常常為附近至高點,電力線路往往要翻山越嶺,信息傳輸和控制線路則需穿越復雜的地質層面,并且由于高速公路的路基、路面施工造成了公路沿線的土壤電阻率變化,極易遭雷電侵害，特別是感應雷和地電位反擊。但是，目前我國在高速公路設計和施工中對防雷問題一直重視不夠，高速公路配套建筑及其機電系統防雷缺少統一規劃、綜合設計，建筑物、路基、照明、監控、通信、收費等系統往往由多家單位設計、施工完成，防雷薄弱環節較多，遭雷擊損毀的事故時有發生。輕者部分設備被雷電擊壞，系統喪失部分功能，重者全系統癱瘓，經濟損失慘重，特別是高速公路收費站被雷擊后，收費系統癱瘓，無法進行計重收費，手工收費不僅緩慢，還會因為收費不能客觀計重引發爭議或糾紛，造成高速公路收費站車輛堵塞、影響高速公路暢通。隨著智能交通的不斷發展，電子設備的廣泛應用和集成化程度不斷提高，雷電對高速公路電子設備的危害程度還將不斷增加，因此，加強高速公路收費站的防雷工作刻不容緩。?

高速公路收費站包括監控系統、收費系統、通信系統等。收費站的綜合防雷主要包括對建筑物直擊雷防護,網絡收費系統、監控系統、通信系統三大系統的電源和信號系統以及輔助設施的感應雷防護和各種接地處理。由于收費站所有建(構)筑物基本上在土建工程中已實施了直擊雷防雷措施，大多直擊雷防雷措施相對GB50057-2010《建筑物防雷設計規范》的規定要求基本滿足。

五、防雷設計方案
1、直擊雷防護設計
外部防雷包括避雷針、避雷帶、引下線、接地極等等，其主要的功能是為了確保建筑物本體免受直擊雷的侵襲，將可能擊中建筑物的雷電通過避雷針、避雷帶、引下線等，泄放入大地。
2、電源配電系統雷電防護設計
針對電源配電系統，按《建筑物防雷設計規范》第六章：第四節6.4.7條要求每線標稱放電電流不易小于15KA。同事，依據《建筑物防雷設計規范》第六章：第四節6.4.7及IEC《雷電電磁脈沖的防護》第三部分浪涌保護器的要求，浪涌保護器可以將數萬伏的感應雷擊過電壓限制到4KV以下。
綜上所述應在380V低壓總配電箱安裝標稱通流容量40KA的8/20us波形的開關型模塊式電源電涌保護器，用于整個收費站所有用電設備的第一級電源防護。
3、信號部分雷電防護設計
在周圍1000公尺左右范圍內（有資料為500公尺或1500公尺，距離應隨著雷擊大小和屏蔽措施而變化）。發生雷擊時，LEMP在上述有效范圍內，在所有的導體上產生足夠強度的感應浪涌。因此分布于建筑物內外的各種電力、信息線路將會感應雷電而對設備造成危害。
隨著現代高科技的發展，精密儀器，通訊設備，數據網絡的應用越來越廣泛，因而感應雷造成的雷擊事故也越來越多，除直接造成了巨大的經濟損失外，因重要設備損壞使系統網絡陷入癱瘓后造成間接的損失更是驚人.