淺談煤礦變電所和地面電氣設(shè)備防雷擊措施

摘 要：煤礦行業(yè)中，電力設(shè)備系統(tǒng)極其繁瑣，大部分的設(shè)備電壓和電流都需要變電所對(duì)電能的電壓和電流進(jìn)行處理，比如變換、集中和分配。電氣設(shè)備和變電所在實(shí)際的煤礦作業(yè)中起著至關(guān)重要的作用，因此，對(duì)它們的維護(hù)工作就必須慎重，尤其是要做好防雷擊措施。本文分析了煤礦變電所和地面電氣設(shè)備的防雷擊問題，并給出了明確的解決方案。

關(guān)鍵詞：變電所；電氣設(shè)備；防雷擊措施

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.22.075

雷電感應(yīng)對(duì)地面變電所和電氣設(shè)備的影響非常大，一般地面都會(huì)裝有完善的雷擊防護(hù)系統(tǒng)，但是雷電中帶有強(qiáng)大的電流，防雷系統(tǒng)作用時(shí)產(chǎn)生的電流和電磁脈沖以及雷電帶有的過大電壓會(huì)影響甚至破壞地面控制室中的各種弱電電磁設(shè)備，雷電作用產(chǎn)生的電磁干擾直接會(huì)影響電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。具體影響是雷電中的電流通過內(nèi)部集中接地裝置通入地下，在地網(wǎng)上形成強(qiáng)大的沖擊電流，嚴(yán)重時(shí)引起局部放電現(xiàn)象，破壞電氣設(shè)備甚至導(dǎo)致電氣設(shè)備絕緣；另外，雷電在通過避雷針時(shí)，由于過大的電流，在接入地下時(shí)對(duì)周圍空間產(chǎn)生短暫的電磁場(chǎng)，從而在通訊、防護(hù)、控制電線和電纜上以及一些弱電設(shè)備上產(chǎn)生暫態(tài)電壓，嚴(yán)重破壞這些設(shè)備的安全性和它們的正常運(yùn)行。

1 對(duì)地面變電所的保護(hù)

關(guān)于地面變電所防止雷擊的措施，大多數(shù)時(shí)候是采用避雷針、避雷線，這些避雷設(shè)備的作用是通過攔截引導(dǎo)雷電流，從而改變其入地路徑。單支避雷針的保護(hù)半徑一般可以滿足小型變電所的要求，對(duì)于大型的變電場(chǎng)所，多數(shù)情況下會(huì)使用避雷針和避雷線相結(jié)合的方法來(lái)避免雷擊。在我國(guó)，很多地方的防雷措施都是使用避雷針，它通過吸引雷電流并將這些電流引入大地來(lái)避免設(shè)備遭受雷擊，被保護(hù)設(shè)備的雷電波受到影響之后，避雷設(shè)備會(huì)降低雷電波，從而使其符合電氣裝置絕緣強(qiáng)度允許范圍，有效地防護(hù)被保護(hù)電路，其中，避雷針的高度決定了其保護(hù)范圍。

2 對(duì)地面變壓器的防護(hù)

電氣設(shè)備的組成很復(fù)雜，一些相關(guān)的電氣設(shè)備的參數(shù)計(jì)算也很繁瑣，而且電磁相互關(guān)聯(lián)非常緊密，空氣中或者周圍一個(gè)微小的電磁波都可能影響電氣設(shè)備的相關(guān)參數(shù)，從而導(dǎo)致生產(chǎn)過程中止或造成更嚴(yán)重的后果。例如雷擊情況下，有關(guān)電氣設(shè)備的參數(shù)計(jì)算值會(huì)發(fā)生變化，當(dāng)微弱的雷電流接入時(shí)，就算接地電阻合格，地面變壓器的低電壓線圈的對(duì)地點(diǎn)也會(huì)非常高。因此避雷器必須安裝在變壓器低壓線圈中，不然，當(dāng)變壓器被雷電流侵入時(shí)，變壓器的正常使用會(huì)由于高壓側(cè)中性點(diǎn)承受了太高的過電壓幅值而損壞。避雷器不止需要安裝在低壓側(cè)，變壓器的高壓側(cè)也應(yīng)該加強(qiáng)防護(hù)，并且高壓側(cè)的避雷器要配置在熔斷器內(nèi)側(cè)，低壓側(cè)避雷器要安裝在配變低壓桿頭附近，來(lái)盡可能地降低接地電阻和縮短避雷器接地引入線的長(zhǎng)度。除了這種方法，還可以單獨(dú)將高壓側(cè)的中性點(diǎn)抽出，配置避雷器進(jìn)行保護(hù)，這樣可以有效防止電壓的逆變換過程，方法簡(jiǎn)單但是有效，非常容易實(shí)現(xiàn)。

3 對(duì)配電線路的保護(hù)

（1）除了變壓器、變電所等大型設(shè)備的保護(hù)外，配電線路也需要做好防雷措施。將避雷器安裝在斷路器兩側(cè)，使避雷器接地線與斷路器金屬外殼一起接地。現(xiàn)在配電線路之間的距離很小，斷路器本身的絕緣水平又有限，當(dāng)發(fā)生雷擊時(shí)，非常容易因?yàn)槎搪吩斐赏ｋ姮F(xiàn)象，所以需要在斷路器兩側(cè)安裝避雷器加以保護(hù)。

（2）加強(qiáng)線路絕緣能力，采用瓷橫擔(dān)。安裝避雷器之外，線路的絕緣水平需要加強(qiáng)，避免受電后造成絕緣子擊穿或斷線。

（3）配電線路的導(dǎo)線強(qiáng)度要合適。煤礦的變電站配電線路中，由于斷路器的絕緣水平較低，間距的相隔距離較短，倘若遭到雷擊，容易引發(fā)短路與停電的現(xiàn)象。因此，要選擇強(qiáng)度適中的導(dǎo)線，避免被雷擊斷。

（4）對(duì)相關(guān)電纜配置避震器。和架空的配電線路相連的，長(zhǎng)度超過50m的電纜，需要將避雷器安裝在電纜兩端。與此同時(shí)，避震裝置與金屬斷路器要一起接線接地。

煤礦行業(yè)的相關(guān)安全規(guī)定非常嚴(yán)格，通入井下的所有配電線路必須符合國(guó)家相關(guān)規(guī)定并配置與電壓等級(jí)相匹配的防雷電裝置；通信線路也要安裝熔斷器和防雷電裝置；管道無(wú)論是從地面入井還是露天架空引入引出的，在井口附近至少有不少于兩處的集中接地，防止雷擊電流進(jìn)入地下引起不可避免的后果。

4 對(duì)室內(nèi)控制室的防護(hù)

（1）微機(jī)防雷保護(hù)。控制室中的計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，以及其他的電力電子設(shè)備需要供電，為了防止雷擊，電源的選擇至關(guān)重要。不間斷電源是一種含有儲(chǔ)能裝置的電源，而且還利用逆變器使其擁有恒壓恒頻功能，對(duì)防止雷擊具有非常突出的效果。目前市場(chǎng)上生產(chǎn)的這種電源采用了先進(jìn)的國(guó)際現(xiàn)代化技術(shù)，例如雙變換在線，全方面數(shù)字系統(tǒng)控制，用高質(zhì)量的工頻正弦電源保障負(fù)荷工作，具有良好的雷電防護(hù)功能。

（2）微機(jī)防干擾措施。雷電發(fā)生時(shí)，空氣中的電磁感應(yīng)現(xiàn)象、靜電感應(yīng)現(xiàn)象、地電位情況等會(huì)產(chǎn)生變化，這些變化會(huì)導(dǎo)致被測(cè)信號(hào)有串模干擾，影響控制室內(nèi)的各種監(jiān)控、控制設(shè)備，而且還會(huì)產(chǎn)生共模干擾，影響信號(hào)線輸入端和接地效果。解決這些問題的方法通常是，將通入地下的雷電流分散，將引入地下的線路分開，對(duì)屏蔽電纜也采用分屏模式，通常將截面積≥25平方毫米的軟銅線作為接地線，這些線分別與匯流接地母排電連接，而且與屏體絕緣，截面積≥95平方毫米的電纜與室外的接地裝置連接。

5 總結(jié)

綜上所述，煤礦變電所及相關(guān)電氣設(shè)備的安全防雷擊措施中，用到最多的是避雷針。為了良好的避雷效果，需要將每個(gè)避雷針或避雷線安裝獨(dú)立的接地裝置。避雷裝置需要根據(jù)建筑物的特點(diǎn)來(lái)特殊配置，讓避雷網(wǎng)的引下線與建筑物的主接地體、環(huán)狀基礎(chǔ)鋼筋焊接及人工接地體相連，形成相同的電位，引下線的數(shù)量也應(yīng)該≥2。其次，接地電阻也需要根據(jù)不同的地勢(shì)考慮，有的地方的土壤電阻系數(shù)高，這就需要配置多根引下線來(lái)降低接地電阻。最后，引下線的機(jī)械連接和電氣接觸需要保障良好，同時(shí)對(duì)于敏感的弱電設(shè)備，需要采用更加先進(jìn)的手段加以保護(hù)，這樣才能在雷電情況下，將損失降到最低，最大程度的保障安全。

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作者簡(jiǎn)介：毛慧（1988-），女，江西人，本科，助理工程師，研究方向：機(jī)電專業(yè)。