淺談礦區防雷系統應用

唐國茹

（河北鋼鐵集團礦業有限公司石人溝礦，河北 唐山 063000)）

隨著現代化的不斷發展，科學技術的不斷進步，各類信息系統得到廣泛應用，特別是在礦山工程當中，應用到超大規模集成電路，極大的提高了工作效率。但普遍存在著絕緣強度低、過電壓和過電流耐受能力差、對電磁干擾敏感等弱點，一旦礦區內建筑物受到直接雷擊或其附近區域發生雷擊，雷電過電壓、過電流和脈沖電磁場會通過供電線、通信線、接收天線、金屬管道和空間輻射等途徑侵入，威脅電子設備的正常工作和安全運行，輕則使電子設備誤動作，重則造成電子設備永久性損壞，嚴重時還可能造成人員傷亡。

1 礦區防雷措施及存在的問題

石人溝礦區空曠，礦區內施工設施較高，有的社工設施頂部設置了部分避雷針，部分避雷針無明顯的接地引下線或銹蝕，避雷針變成了引雷針。由于是集采、碎、選一體金屬礦生產單位，成為雷電多發區，主要造成監控系統、PLC控制系統等工作電壓在幾伏到十幾伏的弱點系統損壞，雷電會造成線路上感應上千伏的過電壓，足以造成系統的損壞[1]。因此，礦區內為盡量不再遭受雷擊的影響，從全面綜合考慮，對礦區進行綜合防雷系統布置，有效防止雷電傷害。

2 礦區防雷系統設計及實施

在充分調查研究的基礎上，結合礦區實際情況，綜合防雷系統分為外部防護和內部防護，即外部：接閃器、引下線、接地網。內部：等電位連接、安裝防雷器（SPD）。

2.1 外部直擊雷防護

采用KYTPD-3大角度直擊雷防護裝置：根據礦區重點設備、高建筑物、避雷針、電力高壓塔的分布情況，結合KYTPD-3大角度直擊雷防護裝置保護范圍，在礦區內不同部位安裝25個大角度直擊雷防護裝置，將整個雷電敏感區域進行全面覆蓋。KYTPD-3大角度直擊雷防護裝置，將其被感應電荷及時地散布到空氣中，它以25ns左右的速度可控的反復不斷的中和雷電的梯級下行先導，使得被保護礦區內的電荷和電場強度低于保護區外，雷云電場在保護礦山工作區域內達不到擊穿空氣的數值，改變雷電主放電渠道，有效防止在保護區域內產生的“雷閃”，在保護區域內不落直擊雷。若雷云電荷未能完全中和，剩余電荷，由大保護角新型大角度防直擊雷裝置接閃，但礦區內入地電流大大減小。大保護角新型大角度防直擊雷裝置的最大中和能力和接閃能力可達200kA、和65kA。

圖1 礦山工作區內的防護措施

引下線：采用40X4的扁鋼作為引下線，外露引下線、易受機械損傷之處，在礦區地面上2.7m至地面下0.3m的一段引下線，采用穿PVC管的方式進行防護。部分避雷針安裝在礦區高層建筑物頂層，由于頂層大多為鋼混結構，將避雷針用扁鋼與頂層的柱筋可靠焊接。未接地的，引下線采用扁鋼或圓鋼與地網可靠連接。

接地網：對礦山重點區域內的接地網做了單獨接地體，施工過程中，垂直接地體宜采用熱鍍鋅角鋼與非金屬接地模塊相結合作為垂直接地體。水平接地體采用40X4的熱鍍鋅扁鋼；土壤電阻率較高部位，在敷設水平接地體時增加石墨接地極，多組石墨接地極連接，更好的降低接地電阻，每個接地體接地電阻小于4Ω。

2.2 電源系統防雷方案

進入礦山建筑設施的交流供電線路，在線路的總配電箱等直擊雷非防護區（LPZ0A）或直擊雷防護區（LPZ0B）與第一防護區（LPZl）交界處、在配電線路分配箱、電子設備機房配電箱等后續防護區交界處、特殊重要的電子信息設備電源端口處分別安裝保護裝置。

電源第一級防護：總配電箱處安裝第一級浪涌保護器，采用標稱放電電流（In）≥60KA的浪涌保護器，選擇BSPM380-120LT（4+0）型浪涌保護器，采用大于6mm2的BVR多股銅線并聯安裝。

電源第二級防護：在次級配電柜處安裝標稱放電電流（In）≥30KA的浪涌保護器,即在變頻器的控制柜內安裝，采用BSPM380-60LT（4+0）型浪涌保護器，采用大于4mm2的BVR多股銅線并聯安裝。

電源第三級防護：在末級設備處安裝標稱放電電流（In）≥5KA的浪涌保護器，采用BSPM220-20LT（2+0）型浪涌保護器，采用大于2.5mm2的BVR多股銅線機架安裝，具有工作狀態指示功能。

2.3 信號線路浪涌防護措施

整個礦區的信號主要為三部分：控制系統，主要采用RS485控制方式進行對通信系統的控制，采用BSSMT-06型浪涌保護器進行保護；網絡部分，主要是礦山辦公區域電腦網口的防護，采用BSSR45-05H-4型浪涌保護器進行保護；監控系統，該系統在雷擊過程中，主要是采礦工作區域內攝像頭損壞比較多，對攝像頭比較集中的地方對攝像頭進行防護。槍機采用BSSSV-2/220S型浪涌保護器，球機采用BSSSV-3/220S型浪涌保護器，數字攝像機采用BSRSV-2/220S型浪涌保護器對攝像機進行保護。

3 結語

通過以上綜合防雷系統的實施應用，組建了一套從直擊高空雷、電源系統至弱點網絡信號綜合的高效防雷系統，通過階梯式對雷電進行逐步削弱，將雷擊傷害降到最小，從而保證了礦山建筑設備設施的安全穩定運行，及礦區內的人員安全。