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、具體防雷保護方案
(一)、設計依據
⑴ GB50057-94(2000版) 《建筑物防雷設計規范》
⑵ JGJ/T16-92 《民用建筑電氣設計規范》
⑶ GB 50174-93 《電子計算機機房設計規范》
⑷(99D562) 《建筑物、構筑物防雷設施安裝》
⑸ GB50343-2004 《建筑物信息系統防雷技術規范》
⑹ IEC 1312-1-2-3 《雷電電磁肪沖的防護》
(二)、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GB50057-94《建筑物防雷設計規范》的規定要求基本滿足，因此本方案不涉及收費站的直擊雷防護。
(三)、具體方案
1、 網絡系統防雷方案
a.網絡中心
計算機中心機房所在建筑物總電源安裝三相電涌保護器，通流容量60KA，帶雷擊計數器，箱體結構，也可使用大通流量模塊防雷器 ,計算機中心機房總開關安裝三相電涌保護器，通流容量40KA(如果是單相電則選擇單相電源防雷器)，如果配電箱內有安裝空間，可以使用模塊防雷器電腦或其他設備取電處需要使用防雷PDU插座，具體型號為：可直接安裝在網絡機柜上。
網絡中心的進出線需要根據實際情況配備，網絡進線為光纖的信號無需另外安裝防雷器，但光纖加強筋必須接地良好；ADSL寬帶線進入分離器的前端使用進線為專線的根據專線類型加裝相應專線防雷器,交換機所有端口如果需要防雷的可采用多口電腦網絡避雷器.共16口；交換機所連的高風險終端加裝單口網絡防雷器。
b. 外部高風險網絡端口
電腦中心往各收費點的網絡線多數為普通網線，這些網線因為鋪設較遠，有些還沒有良好屏蔽，極易受雷擊感應電壓的破壞，這些線路雷擊風險程度非常高，需要安裝網絡信號防雷器，該信號防雷器通流量達5KA,可有效保護網絡線路。此類端口對應的就是網絡中心的高風險端口。
c. 接地處理
所有避雷器均利用其現有接地設施，不再加地網。(依抽樣檢測地阻結果，接地電阻均可達到要求)。
2、監控系統防雷方案
監控系統的綜合防雷設計應考慮環境因素、雷電活動規律、系統設備的重要性、發生雷災后果的嚴重程度，分別采取相應的防護措施。
(1) 在進行綜合防雷設計時，應堅持全面規劃、綜合治理、優化設計、多重保護、技術*、經濟合理、定期檢測、隨機維護的原則，進行綜合設計及維護。
(2) 監控綜合防雷系統的防雷設計應采用直擊雷防護、等電位連接、屏蔽、合理布線、其用接地系統和安裝電涌保護裝置等措施進行綜合防護。必須堅持預防為主，安全的指導方針。
(3) 監控綜合防雷系統應根據所在地區雷暴等級、設備放置在雷電防護區的位置不同，采用不同的防護標準。
A、監控中心防雷方案
a.電源方面：建議該中心側總電房處安裝三相交流電源避雷器(并聯，通流容量60KA)，作為級防雷，箱體結構，也可使用大通流量模塊防雷器 中心總電源開關處安裝單相交流避雷器(并聯，通流容量40KA)，型號為：作為第二級防雷(如果是三相電則選擇三相電源防雷箱)，如果配電箱內有安裝空間，可以使用模塊防雷器每臺設備供電用之插座采用多功能插座，作為電源第三級防雷，以便達到三級防雷的效果。如果是機架式安裝的PDU,需要將其更換為防雷PDU。b.信號線路方面：由于引入監控中心的信號線只有視頻信號和云臺控制信號，所有室外攝像機引入線需對視頻信號進行防雷，每條視頻線路在進入機房視頻卡前均采用視頻信號避雷器，以達到防雷作用，如果視頻信號較多，可以使用集線式多路視頻防雷器，有12路、16路多種形式。對云臺控制線路，由于該線路采用編碼控制方式，信號在引入前可能已經合并，這樣只需對合并后將要進入電腦的剩余線路進行防雷保護，可采用相應對數的控制線路避雷器保護云臺控制信號。
c. 室外攝像機防雷
1)對室外攝像機，每支攝像機視頻線路均采用視頻信號避雷器，對室外云臺，每條線路均采用控制線路避雷器。
每支攝像槍電源線路均安裝攝像槍電源避雷器，如果攝象機電源是從控制中心拉過去的12伏或24伏直流電，則可使用萬有公司直流電源防雷器或對前后端的電源端子進行防感應雷擊防護。
