电子不停车收费系统(ETC)专题(4)——技术探讨(2)
1. 雷电压脉冲侵入ETC设备的主要通道
（1）空间感应
当ETC车道附近发生雷击时，由于电磁感应或静电感应，就会在雷击点周围的电缆线及设备的不同构件上产生感应高电压脉冲，直接造成设备不同构件上存在不能承受的电位差，破坏绝缘导致击穿损坏。这种破坏比较致命，一般是损坏主板等，目前还没有较理想的防护方法。
（2）雷电波侵入
同样，因为电磁感应或静电感应，会在雷击点周围的电源线、信号线上产生感应高电压脉冲，这种脉冲会沿缆线传输到设备端口，造成设备端口击穿损坏。这种破坏相对较小，当某一端口损坏、断路时，留电流迅速消失，从而保护其他端口。
（3）地电位反击
当雷电击中收费雨棚、广场CCTV杆体、高中杆灯等附近物体时，地电位突然升高，造成不同设备间或同一设备不同端口间绝缘击穿。这种破坏威力极大，防不胜防。
2. ETC系统防雷配置和施工要求
针对雷电脉冲进入设备的主要通道，我们采用围追堵截、逐一消减的防护原则。即防空间感应、防电波传导、防地电位反击“三点式”的综合防护。
电磁屏蔽是防护空间感应的最基本方式。收费亭良好接地、本地控制器机柜、收发天线外壳良好接地、光端机良好接地等。如下图:
合理布线有利于减小空间雷电感应：
SPD配置要求
电源防雷器满足的主要技术指标参数如下：
标称电压：380V（220V）
持续耐压：440V（275V）
频 率：40—60Hz
通流容量：40KA
动作电压：620V
响应时间：≤50ns
保护方式：全模式
工作环境：-40—+70℃
相对湿度：≤95%
数据防雷模块满足的主要技术参数如下：
额定工作电压：5V
额定工作电流：200mA
频宽：≤2MHz
额定放电电流：5KA
最大放电电流：10KA
工作湿度：0—95%
环境温度：-5—+60℃
视频防雷模块满足的主要技术参数如下：
额定工作电压：5V
额定工作电流：200mA
保护电压：＜16V
频宽：≤40MHz
额定放电电流：5KA
最大放电电流：10KA
连接头及阻抗：BNC/75Ω
工作湿度：0—95%
环境温度：-5—+60℃
如下图：
良好的等电位连接是降低地电位反击的有效方法。
定义：设备和装置外露可导电部分的电位基本相等的电气连接。
方式：分S型、M型和综合型三种。如下图：
电气和电子设备的金属外壳、机柜、机架、金属管(槽)、屏蔽线缆外层、信息设备防静电接地和安全保护接地及浪涌保护器接地端等均应以最短的距离与等电位连接网络的接地端子连接。其要求“以最短距离”系指连接导线应最短。过长的连接导线将构成较大的环路面积会增大对防雷空间内比LEMP的耦合机率，从而增大LEMP的干扰度。电子信息系统等电位连接网络结构如上图所示。
S型结构一般宜用于电子信息设备相对较少或局部的系统中。如消防、建筑设备监控系统、扩声等系统。当采用S型结构等电位连接网时，该信息系统的所有金属组件，除等电位连接点ERP外，均应与共用接地系统的各部件之间有足够的绝缘(大于10kV，1.2/50us)。在这类电子信息系统中所有信息设施的电缆管线屏蔽层，均须经该点(ERP)进入信息系统内。S型等电位连接网只允许单点接地，接地线可就近接至本机房或本楼层的等电位接地端子板，不必设专用接地线引下至总等电位接地端子板。
对于较大的电子信息系统宜采用M型网状结构，如计算机房、通信基站、各种网络系统。当采用M型网状结构的等电位连接网时，该电子信息系统的所有金属组件，不应与共用接地系统的各组件绝缘。M型网状等电位连接网应通过多点组合到共用接地系统中去，并形成M型等电位连接网络。而且在电子信息系统的各分项设备(或分组设备)之间敷设有多条线路和电缆，这些分项设备和电缆，可以在M型结构中由各个点进入该系统内。
对于更复杂的电子信息系统，宜采用S型和M型两种结构的组合式。这种等电位连接方法接线简便、灵活方便、安全可靠。
电子信息系统的等电位连接网采用S型还是M型，除考虑系统设备数量和机房面积外，还应根据电子信息设备的工作频率来选择等电位连接网络形式及接地形式，从而有效地消除杂讯干扰。
施工要求:
v型连接防雷器与电源线的连接采用凯文连接法，进一步降低连接线上的电压降。
地线、SPO连接线直径:地线不小于1O平方毫米，连接线不小于6平方毫米。
地线、SPO连接线长度：不大于0.5米，一般应采用凯文接线法。
接地点间距:地下距离不小于5米，条件允许时应大于10米。
接地阻值建议:等同于收费雨棚、收费站房的接地阻值要求。
3. 总结
三段式防护原则应因地制宜，不能一概而论，要根据设备的具体构成，雷暴环境、经济效益等情况的不同而采用不同的防雷配置，以达到既经济又有效的目标。