金礦防雷設計研究

楊恩麗　李和平

摘 要：結合廣西壯族自治區(qū)昭平縣金礦防雷工作的現(xiàn)狀，研究、探討了金礦防雷設計，以確保金礦的穩(wěn)定運行和安全生產(chǎn)，同時，也為其他礦區(qū)的防雷工作提供參考借鑒。

關鍵詞：金礦；雷電災害；防雷設計；安全生產(chǎn)

中圖分類號：TD79 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.21.118

廣西壯族自治區(qū)昭平縣蘊藏著豐富的礦產(chǎn)資源，是廣西最大的“黃金寶地”之一。但是，金屬礦山地下埋有大量的導電礦藏，地表也存放了一定數(shù)量的礦石和精礦，這些礦物質的土壤電阻率很低，再加上礦區(qū)通訊、監(jiān)控、電力等弱電系統(tǒng)的廣泛應用，能夠在雷云與大地之間形成良好的放電通道。這嚴重威脅了金礦的安全生產(chǎn)。同時，昭平縣地形復雜，群山起伏，河谷深切，平地狹小，地勢西北高東南低，使得氣流抬升。正是因為該地的特殊地形，昭平縣特別容易出現(xiàn)雷暴天氣，年平均雷暴81.8 d，屬于多雷區(qū)，更是增加了昭平縣金礦受到雷擊的概率。因此，必須要加強金礦的防雷設計研究，以減少或避免因雷電災害造成的經(jīng)濟損失和人員傷亡。

1 金礦防雷設計原則

了解和掌握了金礦所在地的環(huán)境、氣象條件后，結合金礦位置、配備問題和相關設施等問題，做好防雷設計方案。雷電具有突發(fā)性、破壞強度大等特點，很難掌握發(fā)生時間和地點，所以，雷電災害防御工作難度比較大。金礦雷電防護設計工作需要以“預防為主、安全第一”為原則，運用相應的防護對策減小被保護設備遭受雷擊損害的風險。

2 金礦的防雷設計研究

2.1 礦區(qū)場所

根據(jù)金礦地理位置的特征，在礦區(qū)場所裝設避雷針或避雷網(wǎng)等避雷裝置，可以有效吸引雷電流。避雷裝置需要沿屋脊、屋檐、女兒墻等容易遭受雷電襲擊的位置敷設，同時，屋面避雷網(wǎng)通常采用熱鍍鋅的扁鋼或圓鋼和熱鍍鋅件，而且在大屋面的位置需設置8 m×12 m或10 m×10 m的圓鋼或者扁鋼當作接閃器。對于礦區(qū)高度超過25 m的建筑物，通常沿著女兒墻或屋脊設置￠12鍍鋅圓鋼當作避雷網(wǎng)。針對屋面突出的金屬建筑物，不用單獨設置接閃器，可以直接將金屬屋面當作接閃器。在此需注意的是，全部接閃器都需要與防雷引下線相連接。

2.2 井口

依據(jù)《建筑物防雷設計規(guī)范》（GB 50057—2012）、《電子計算機防雷設計規(guī)范》（GB 50156）和《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術規(guī)范》（GB 50343）的要求，井口防雷設計要做到以下幾點：①要在人員定位、調(diào)度通信、瓦斯監(jiān)控、產(chǎn)量監(jiān)控等工控機的傳輸線安裝信號避雷裝置；②要在坑口實行地網(wǎng)防雷接地（電阻小于4 Ω）；③程控電話要安裝信號避雷裝置；④坑道口各種設備在設計時需要做等電位連接，同時，與地網(wǎng)可靠連接，形成電氣通道。

2.3 礦區(qū)變電所

變電所是電力系統(tǒng)的心臟和樞紐，如果遭受雷擊，發(fā)電機、變壓器等重要電器設備會被毀壞，不僅維修復雜，而且還會造成大范圍和長時間的停電。因此，必須要做好礦區(qū)變電所的雷電防護工作。在對其進行防雷設計的過程中，需要考慮在變電所安裝避雷裝置。接閃器可采用避雷針、帶、線和網(wǎng)。另外，引下線要保證接閃器與大地之間的連接良好，接地電阻應≤10 Ω。避雷針保護范圍包括變電所廠房及其室外所有設備，可將極大的雷電流通過引下線引入接地裝置，盡快散逸到大地，并與異種電荷中和，使保護設備遭受雷擊的概率小于0.1%.變電所內(nèi)的主變電壓最重要，需要重點保護，所以，可以利用變電所母線安裝閥型避雷器，把它接在主變壓器旁邊。當雷電波入侵到主變壓器時，產(chǎn)生全反射使它們身上的電壓升高，雷電波電壓曲線與閥型避雷器比較平坦的伏秒特性相交。在工作過程中，要選擇好安裝避雷器的位置，它與主變壓器和其他設備的距離都應小于最大允許電氣距離。當一組不滿足要求時，可再增加一組。在防雷設計時，還可以安裝35～110 kV無避雷線的輸電線路。當進線段遭到雷擊時，雷電波的幅值和陡度會超過變電所設備的耐壓值。在接近變電所1～2 km的進線段處安裝避雷線能減緩雷電波的陡度，能限制流過變電所閥型避雷器中的雷電流小于等于5 kA，大大減小進線段內(nèi)出現(xiàn)雷電波的概率。

2.4 電源系統(tǒng)

對于礦區(qū)機房電源系統(tǒng)的雷電防護，礦區(qū)低壓主配電系統(tǒng)需要做兩級防雷保護，其他設備進出端需要使用第三級防雷防護。在防雷設計中，電源系統(tǒng)可考慮使用TN-S系統(tǒng)。其特點是N線（中線）和PE線（地線）在變壓器的低壓側合為1條PEN線，而且還需要在相線與PEN 線之間設置避雷裝置。對于運用了TN-S接地系統(tǒng)的電源防雷器，在礦區(qū)內(nèi)總配電屏中安裝一級防雷保護，在二級配電屏中安裝二級防雷保護、在設備前端安裝三級防雷保護。另外，結合工作電壓的要求，要安裝適配的直流電源浪涌保護器。

2.5 網(wǎng)絡、通信系統(tǒng)

針對礦區(qū)通信網(wǎng)絡系統(tǒng)的雷電防護，在防雷設計中，需要考慮運用屏蔽、接地、等電位連接和合理布線等措施對信息系統(tǒng)機房或設備房進行綜合防護。網(wǎng)絡通信系統(tǒng)雷電防護主要涵蓋廣域網(wǎng)雷電防護、局域網(wǎng)雷電防護、無線通信系統(tǒng)雷電防護和機房內(nèi)部設備之間的串口雷電防護等。廣域網(wǎng)遠距離傳輸數(shù)據(jù)通信在進入機房設備前端需要設置具備二級保護的防雷保護裝置。局域網(wǎng)防雷工作主要是做好局域網(wǎng)網(wǎng)線的屏蔽，同時，還要做好終端設備局域網(wǎng)端口的防雷設計。局域網(wǎng)絡一般以雙絞線傳輸數(shù)據(jù)，沒有屏蔽保護，布線也不是特別規(guī)范，網(wǎng)絡系統(tǒng)不但會遭受感應雷的襲擊，還會受到交流線路的干擾。因此，在防雷設計中，需要在局域網(wǎng)絡的兩端布設避雷裝置，防止各種過電壓對設備的損壞。局域網(wǎng)的網(wǎng)口也要做好防雷設計，網(wǎng)絡交換機、服務器和集線器等端口需要考慮運用專用防雷器。無線通信時，常在建筑物上架設天線，而它們屬于地面突出物，是雷電釋放的重要途徑，所以，在設計時，需要特別注意要加裝避雷裝置。

3 結束語

金礦防雷工作是一項復雜的系統(tǒng)工程，其可以有效減少或防止礦區(qū)遭受雷電的襲擊，確保礦區(qū)設備設施和工作人員的安全?；诖?，金礦防雷技術人員在進行防雷接地設計時，需綜合考慮各方面因素，嚴格按照相關規(guī)范要求進行設計、研究，以探索出一套全面、完善的防雷設計方案，確保金礦防雷系統(tǒng)的可靠性和實用性，從而達到防御雷電災害的目的。

參考文獻

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〔編輯：白潔〕