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摘 要：本文是基于作者多年在矿井机电防雷电工作经验的基础上进行的总结，分析了雷电对煤矿控制系统侵袭主要因素，并提出了相应的安全防护措施，对矿井的防雷电具有一定的作用。
关键词：煤矿雷电；防护技术；实施方案；
中图分类号：X752 文献标识码：A 文章编号：1674-3520（2014）-05-00225-01
一、概述
雷电是大气中剧烈的自然放电现象，具有冲击电流大、放电时间短、雷电流变化梯度大、冲击电压高的特点。其破坏作用是综合的，包括电效应、热效应和机械效应破坏，特别是由此产生的电磁辐射对弱电设备造成的危害越发严重。在科学技术日益发展的今天，已积累起很多有关防雷的知识和经验，形成一系列对防雷行之有效的方法和技术，如拦截、等电位、屏蔽、接地等。煤矿矿区均处于山区和旷野，雷击事故多发，矿井综合自动化控制系统在安全生产中起止至关重要的作用，因此，加强煤矿煤矿的雷电安全防护具有十分重要的意义。雷电对煤矿控制系统侵袭的主要形式有：
（一）煤矿综合控制系统的电源或信号线路由现场仪表经过长距离敷设进入控制室，沿途极有可能遭受雷电直接袭击。
（二）带大量电荷的雷雨云在天空中移动，以电场耦合的形式通过地面导体影响井下。
（三）雷电波通过进出矿井的金属管道窜入井内，对人员和设备造成危害。
（四）雷电击中避雷针时，强大的雷电流经过引下线和接地体泄入大地，在接地体附近产生放射型的电位分布，会在靠近的其他电子设备接地体产生高压地电位反击。
二、雷电防护原则
防雷设计应考虑环境因素、雷电活动规律、系统设备的重要性、发生雷灾后果的严重程度，分别采取相应的防护措施。在进行综合防雷设计时，应坚持全面规划、多重保护、技术先进、经济合理、定期检测、随机维护的原则，进行综合设计及维护。防雷系统的防雷设计应采用直击雷防护、等电位连接、屏蔽、合理布线、专用接地系统和安装电涌保护装置等措施进行综合防护。必须坚持预防为主，安全第一的指导方针。在设计综合防雷时，应从雷电通道进行重点防护，同时做好等电位连接和接地系统。结合我矿的防雷现状，主要针对地面监控系统（包括瓦斯监控，人员定位，产量监控），网络通信系统，绞车机控制系统，通风系统等重点部位从电源和信号，等电位连接三个方面进行精细完善。
三、防雷依据
（一）《建筑物防雷设计规范》 GB50057—2010（2010）
（二）GB50343—2008 《建筑物电子信息系统防雷设计规范》
（三）BG/T21545—2008 《通信设备过电压过电流保护导则》
（四）《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》 GB50169—2006
（五）《雷电防护第一部分：总则》 GB/T21714.1-2008
四、实施方案
坪湖煤矿位于江西省中部，当地年平均雷暴日为58d/a，为多雷区，矿区土壤电阻率较大，初步测量为1000欧姆，不利于雷电流的泄放。该矿为五十年代老矿，各种新旧线路和管道错综复杂，分布凌乱，防雷装置历经多次整改，多处防雷设施已经劣化失效，新增设备也有相当一部分没有采取防雷措施。
监控机房（主办公大楼二楼），总配箱内2个32A空气开关前端装有一台SPD，但已经劣化失效，根据《建筑物防雷设计规范》GB50057—2010（2010）4.3.8第4款之规定，本案拟更换一台SPD，型号为DXH06-FCS/4r40（原有接地符合要求），共1台。
调度室及其机房和控制台（主办公大楼二楼），该机房内总电源经刀闸开关引入，没有防雷措施。因此在此刀闸前端并联一台SPD，作为第二级（第一级在总配电房）电涌保护，型号选用DXH06-FCS/4r40，并在该机房内的两个机柜内个增设两台防雷插座，作为第三级电涌保护器件，型号为DXH06-Z20/7K。对9路监控的视频信号，分别在端口处加设一台信号SPD，型号选用QFL06-V40，共9台。调度控制台有多次被雷击损坏的情况，故在其R232串口输入端加设一台SPD，型号为QFL06-DB9/9。监视器机架需要做等电位连接。
通风科总配箱内SPD已经劣化，需更换，型号选用DXH06-FCS/4r40。本室内有两个网络机柜，共有3台交换机，均由光线传入，输出48路网线（RJ45），线路凌乱，机柜未做等电位连接。
程控交换机房，該机由光线引入，光线输出到主办公楼调度监控室，同时用普通BYV电话线传到本楼内个单位。电源由隔离变压器提供。为防止感应过电压或电磁脉冲过电压耦合到次级负载端，在隔离变压器前端加设一级防雷箱，型号为DXH06-380ZJ/150，组合式交流防雷电源箱，安装于墙上，要求采用凯文接线法并联于变压器进线端。该程控交换机的协议板多次被雷击损坏。在机柜内程控交换机电源输入端加第三级SPD，型号为DXH06-F/2DC48B40。
绞车房及其控制室，其中主控LPC（S7-300）有多次被雷击损坏的记录。在低压总配电柜设置一台BC级防雷模块，型号为DXH06-FBCS/3+1B150，在PLC柜内24V开关电源输出端设置一台SPD，型号选用DXH06-FZ/24W10，其RS232输入端设置1台SPD，型号选用QFL06-DB9/9。绞车控制台下副PLC机柜内，设置一台三级电源SPD（DXH06-Z10/5K），替换现有的普通插座。
压风机房，半户外形式，电源开关屏由不锈钢栅栏隔离，电源线路由桥架架空沿建筑物外墙引入。电源为三相四线制，中性点没有接地，无接地系统。在总电源开关前端设置一级组合式交流防雷箱，型号为DXH06-380ZJ/150，安装于墙上，同时在棚架内破水泥地面重做地网，要求冲击接地电阻不大于4欧姆。桥架、不锈钢栅栏接屏体架均须做等电位接地。
主皮带机房，东西抽风机房，由于其电源均由电缆架空桥架引入，均各设置一级一级组合式交流防雷箱，型号为DXH06-380ZJ/150，安装于墙上，共3台。桥架、柜体体均须做等电位接地。
五、结语
通过我矿技术人员的共同努力，全面提高应对防雷电灾害的技术实施，近年来，没有因打雷而引起设备损坏，确保了公众的生命、财产安全，为矿井的安全生产提供了保障。
作者简介：陈剑，1971年12月8日生，男，大专学历，工作单位：江西煤业集团有限责任公司坪湖煤矿机电科。
关键词：煤矿雷电；防护技术；实施方案；
中图分类号：X752 文献标识码：A 文章编号：1674-3520（2014）-05-00225-01
一、概述
雷电是大气中剧烈的自然放电现象，具有冲击电流大、放电时间短、雷电流变化梯度大、冲击电压高的特点。其破坏作用是综合的，包括电效应、热效应和机械效应破坏，特别是由此产生的电磁辐射对弱电设备造成的危害越发严重。在科学技术日益发展的今天，已积累起很多有关防雷的知识和经验，形成一系列对防雷行之有效的方法和技术，如拦截、等电位、屏蔽、接地等。煤矿矿区均处于山区和旷野，雷击事故多发，矿井综合自动化控制系统在安全生产中起止至关重要的作用，因此，加强煤矿煤矿的雷电安全防护具有十分重要的意义。雷电对煤矿控制系统侵袭的主要形式有：
（一）煤矿综合控制系统的电源或信号线路由现场仪表经过长距离敷设进入控制室，沿途极有可能遭受雷电直接袭击。
（二）带大量电荷的雷雨云在天空中移动，以电场耦合的形式通过地面导体影响井下。
（三）雷电波通过进出矿井的金属管道窜入井内，对人员和设备造成危害。
（四）雷电击中避雷针时，强大的雷电流经过引下线和接地体泄入大地，在接地体附近产生放射型的电位分布，会在靠近的其他电子设备接地体产生高压地电位反击。
二、雷电防护原则
防雷设计应考虑环境因素、雷电活动规律、系统设备的重要性、发生雷灾后果的严重程度，分别采取相应的防护措施。在进行综合防雷设计时，应坚持全面规划、多重保护、技术先进、经济合理、定期检测、随机维护的原则，进行综合设计及维护。防雷系统的防雷设计应采用直击雷防护、等电位连接、屏蔽、合理布线、专用接地系统和安装电涌保护装置等措施进行综合防护。必须坚持预防为主，安全第一的指导方针。在设计综合防雷时，应从雷电通道进行重点防护，同时做好等电位连接和接地系统。结合我矿的防雷现状，主要针对地面监控系统（包括瓦斯监控，人员定位，产量监控），网络通信系统，绞车机控制系统，通风系统等重点部位从电源和信号，等电位连接三个方面进行精细完善。
三、防雷依据
（一）《建筑物防雷设计规范》 GB50057—2010（2010）
（二）GB50343—2008 《建筑物电子信息系统防雷设计规范》
（三）BG/T21545—2008 《通信设备过电压过电流保护导则》
（四）《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》 GB50169—2006
（五）《雷电防护第一部分：总则》 GB/T21714.1-2008
四、实施方案
坪湖煤矿位于江西省中部，当地年平均雷暴日为58d/a，为多雷区，矿区土壤电阻率较大，初步测量为1000欧姆，不利于雷电流的泄放。该矿为五十年代老矿，各种新旧线路和管道错综复杂，分布凌乱，防雷装置历经多次整改，多处防雷设施已经劣化失效，新增设备也有相当一部分没有采取防雷措施。
监控机房（主办公大楼二楼），总配箱内2个32A空气开关前端装有一台SPD，但已经劣化失效，根据《建筑物防雷设计规范》GB50057—2010（2010）4.3.8第4款之规定，本案拟更换一台SPD，型号为DXH06-FCS/4r40（原有接地符合要求），共1台。
调度室及其机房和控制台（主办公大楼二楼），该机房内总电源经刀闸开关引入，没有防雷措施。因此在此刀闸前端并联一台SPD，作为第二级（第一级在总配电房）电涌保护，型号选用DXH06-FCS/4r40，并在该机房内的两个机柜内个增设两台防雷插座，作为第三级电涌保护器件，型号为DXH06-Z20/7K。对9路监控的视频信号，分别在端口处加设一台信号SPD，型号选用QFL06-V40，共9台。调度控制台有多次被雷击损坏的情况，故在其R232串口输入端加设一台SPD，型号为QFL06-DB9/9。监视器机架需要做等电位连接。
通风科总配箱内SPD已经劣化，需更换，型号选用DXH06-FCS/4r40。本室内有两个网络机柜，共有3台交换机，均由光线传入，输出48路网线（RJ45），线路凌乱，机柜未做等电位连接。
程控交换机房，該机由光线引入，光线输出到主办公楼调度监控室，同时用普通BYV电话线传到本楼内个单位。电源由隔离变压器提供。为防止感应过电压或电磁脉冲过电压耦合到次级负载端，在隔离变压器前端加设一级防雷箱，型号为DXH06-380ZJ/150，组合式交流防雷电源箱，安装于墙上，要求采用凯文接线法并联于变压器进线端。该程控交换机的协议板多次被雷击损坏。在机柜内程控交换机电源输入端加第三级SPD，型号为DXH06-F/2DC48B40。
绞车房及其控制室，其中主控LPC（S7-300）有多次被雷击损坏的记录。在低压总配电柜设置一台BC级防雷模块，型号为DXH06-FBCS/3+1B150，在PLC柜内24V开关电源输出端设置一台SPD，型号选用DXH06-FZ/24W10，其RS232输入端设置1台SPD，型号选用QFL06-DB9/9。绞车控制台下副PLC机柜内，设置一台三级电源SPD（DXH06-Z10/5K），替换现有的普通插座。
压风机房，半户外形式，电源开关屏由不锈钢栅栏隔离，电源线路由桥架架空沿建筑物外墙引入。电源为三相四线制，中性点没有接地，无接地系统。在总电源开关前端设置一级组合式交流防雷箱，型号为DXH06-380ZJ/150，安装于墙上，同时在棚架内破水泥地面重做地网，要求冲击接地电阻不大于4欧姆。桥架、不锈钢栅栏接屏体架均须做等电位接地。
主皮带机房，东西抽风机房，由于其电源均由电缆架空桥架引入，均各设置一级一级组合式交流防雷箱，型号为DXH06-380ZJ/150，安装于墙上，共3台。桥架、柜体体均须做等电位接地。
五、结语
通过我矿技术人员的共同努力，全面提高应对防雷电灾害的技术实施，近年来，没有因打雷而引起设备损坏，确保了公众的生命、财产安全，为矿井的安全生产提供了保障。
作者简介：陈剑，1971年12月8日生，男，大专学历，工作单位：江西煤业集团有限责任公司坪湖煤矿机电科。