煤礦電子信息系統防雷技術

文/董華

在科學技術不斷發展背景下，當今自動化生產技術在煤礦開采領域得到了廣泛應用。由于礦山地表、地下含有大量導電礦藏，提升了對雷電的吸引力，再加上電子信息系統中融合了大量高精度電子儀器，抗雷擊能力非常弱。一旦遭遇了雷擊事故，會直接造成精密電子儀表損壞，致使整個電子信息系統癱瘓，影響煤礦正常生產。這就需要加強上防雷技術的研究，對煤礦整個生產流程展開防雷設計，從而降低雷擊率，為電子信息系統運行提供安全保障。

1 電子信息系統防雷技術簡述

防雷接地技術采用了專業的電氣系統保護技術，在設計防雷方案時，需要針對現有問題提前提出解決方案。電子信息系統雖然是一個整體的系統平臺，但也要確保防雷設計的針對性。由于雷電襲擊帶有不穩定性，任何一個可能被雷電影響的環節都要進行防雷設計，通過相應的優化措施保障系統整體安全性。

對于電子信息系統來說，雷電會瞬間造成巨大傷害，所以在電子信息系統建設之初就要將做好防雷設計工作。當今，接地防雷技術依然最主要的防雷方案，接地防雷是將雷電進行均壓，并導向大地中。防雷接地裝置主要是將處于地點位的系統導線，與電氣設備接地體連接。接入流程為：避雷針引入導線→接地線→連接導入線→接地體系，最終將電流引入到大地。

通常情況下，礦山產房建設中都會配備避雷針、防雷帶等設施，發生累積事故時，可以將廠房吸入的雷電引入到大地當中。但是泄放雷電過程中會對廠房中電子信息系統產生感應電流、電動勢能，損壞信息系統以及相關設備。所以，傳統避雷方案不能阻止雷電損壞電子信息系統，必須要單獨增加防雷設計。

2 煤礦電子信息系統中防雷技術的應用

2.1 電源防雷

電源防雷主要是采用三級防雷體系，這樣即使電源受到雷擊也不會直接受到損壞，將雷電能量逐漸釋放。

第一級防雷模塊安裝到電源總配電柜中，采用4 個B 級的防雷模塊，分別連接于A 線、B 線、C 線、N 線，每個線路都與防雷模塊連接。該方案可以提升雷電的泄放能力，并結合溫控斷路技術，增設熱感熔斷器、過流斷路器，采用自動卸載方案，在這些安全防護裝置在性能降低后會自動脫扣卸載，通信接口會自動將卸載信息傳輸到顯示終端中。第二級防雷模塊在網絡機房配電柜中安裝。第三級防雷模塊在單相電源進線端位置安裝，該防雷層級主要是保護設備電源系統，與重要電氣設備電源連接。

電源防雷的運行機理為：一旦電子信息系統受到雷擊時，則電氣線路會感應大氣中巨大的能量脈沖，防雷模塊在短時間內即可將雷擊電流泄放到大地上，保證電子信息系統安全運行。

2.2 網絡防雷

網絡防雷適用于各種電子信息系統設備，包括路由器、交換機等敏感設備。避免因為雷擊過壓、電源干擾、靜電放電等造成的負面影響。

電子信息系統的防雷接口通常是采用RJ11、RJ45 接頭，采用多口集成形式。防雷器采用二級保護形式，通過發揮前后級耦合效用，從而更加理想的防雷效果。由于網線受到雷擊后會沿著線路兩端傳輸，而網絡防雷器可以調控雷擊電流傳播方向，因此不能只在網絡一端安裝，網絡線路兩端設備都要增設網絡防雷器，濱面電子信息設備被損害。

2.3 信號防雷

信號防雷主要是應用在測量、控制線路防護方面，避免電子信息系統信號因為高電壓、電磁干擾、靜電放電造成損害。信號防雷具有的優勢包括：安裝便捷、通流容量大、衰減小、殘壓低等。大體上，信號防雷可以劃分為模擬量信號防雷、視頻信號防雷。

模擬量信號防雷主要是采用二級保護，第一級保護主要是為了泄放電流電壓；第二級保護用于鉗位。前后兩級通過性能耦合，從而實現防雷的作用，保證整體的防雷、泄放效果。由于煤礦電子信息系統中所需保護的模擬信號非常多，可以在系統PLC 及柜當中安裝多標準信號防雷模塊，從而避免開采現場控制器、檢測儀器的使用安全。

視頻信號防雷采用了電涌組合形式，采用集成化設計方案，整個系統當中包括過壓、過流保護系統，避免雷擊造成電源、控線的瞬間電位差對整個電子信息系統造成的沖擊，保障視頻交換機、攝像頭的安全。

2.4 接地系統設計

對于煤礦接地來說，需要對建筑物、供配電系統、設備儀器進行接地設計。對于電子信息化系統來說，主要是采用獨立接地系統，主要為等電位處理、接地網組合方案。

2.4.1 等電位處理

該方案就是將工作地、防雷保護接地、設備保護接地整合到一個接地系統中，這樣就會形成均壓電位體，整個系統連接的電氣設備電壓相同，可以保證電壓差的穩定性，避免產生感應電流。將整個信息系統電器柜接地處理，將電纜屏蔽層接地處理，礦山金屬管道檢測儀表屏蔽接地相互連接，從而均衡電位差，確保雷擊條件下對連接設備的保護性能。

2.4.2 接地網

接地網主要是設計在中央控制室建筑旁，接地網建設規格為長和寬500mm、深度為800mm。熱鍍鋅角鋼作為垂直接地體、熱鍍鋅扁鋼作為水平接地體，二者之間應用雙面焊接技術，為了提升角鋼的使用壽命，還要在焊接位置涂抹瀝青防腐。在接地網安裝完成之后，采用接地電阻檢測儀檢測接地電阻數值，測量當中要將接地線路和保護設備斷開，這樣才能夠提升檢測精度，測量精度不得超過4Ω。如果超過了4Ω，為了能夠達到接地要求，需要采用減阻的方案降低接地電阻，可以采用降阻劑或者增加接地網面積。

3 結束語

綜上所述，為了能夠保障電子信息系統安全運行，需要采用電子信息系統全過程防雷設計，提升系統的抗雷擊性能和穩定性。通過采用接地防雷、信號防雷電源防雷、網絡防雷等方法，避免電子信息系統免受雷擊影響，提升煤礦生產安全水平。