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摘 要根据现场勘查，煤矿所有弱电系统均无任何感应雷防护措施。雷电电磁脉冲可由供电线路、信号线路入侵，从而影响整个系统和设备的正常工作甚至损毁设备。为防止雷电电磁脉冲由各种途径入侵，我们提出防护措施方案。
关键词感应雷电；煤矿；防雷方案；防雷器；接地
中图分类号TM文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)012-0171-01
1引言
禹州市属地处伏牛山脉与豫东平原过渡带，于雷电多发地区，每年都发生有因雷击造成人员伤亡或财产损失的事件。针对雷击事件分析了防雷的设计方案供大家参考：
1）雷击的类型。按现有的雷电理论，雷击从类型上来讲，可分为直接雷击和感应雷击两种；直接雷击：云间或雷雨云对地面某一点的迅猛放电现象称之为直接雷击。感应雷击：雷电放电时，在附近导体上产生的静电感应和电磁感应等现象称之为感应雷击。
2）雷击引入的途径。①天线遭受直接雷击或接收感应雷击；②电源供电线路在远端遭受直接或感应雷击，沿供电线路进入设备；③有线通信线路在远端遭受直接或感应雷击，沿通信线路进入设备；④网络数据线路在远端遭受直接或感应雷击，沿网络线路进入设备；⑤雷击发生在1000米范围内时（包括临近建筑物避雷针接闪或云中放电）；⑥建筑物、附近的避雷针遭受雷击或雷电直接击中附近树或地面时，由地线引入设备。
3）雷电的防护。由于直击雷和感应雷的侵入渠道不同，因而防护措施也就不同。防避直击雷主要采用避雷针、避雷带（网）等传统避雷装置，只要设计规范，安装合格，这些避雷设施便能对直击雷进行有效的防御。但是无论多么完善的避雷针（带），对感应雷的防护都无能为力，因为感应雷是由于电子、电气设备的电源线、信号线和天馈线等招引而致，加之有的系统无任何屏蔽和等电位联结措施、综合布线不合理、接地不规范，造成地电位反击等，因而感应雷击很容易击坏相应的电子、电气设备。而当富兰克林发明避雷针时及以后的200多年间，电子设备并不多，感应雷击现象也不明显，人们自然就想不到要对它进行防避，只要能防直击雷就足够了。然而，当今社会电子设备大量应用，特别是电子计算机技术和微波通信技术日益普及，感应雷击的危害明显增加，仅靠避雷针防雷已远远不能满足社会的实际需求。为了适应这种需要，近年来防雷也由简易避雷针防直击雷击，发展到综合防雷工程的新阶段。
防雷工程是一个系统工程，它包括直击雷防护、等电位联结措施、屏蔽措施、规范综合布线、感应雷击及雷电电磁脉冲（LEMP）的防护、完善合理的接地及地网系统六个组成部分。在一个完整的防雷系统工程特别是微电子设备的防雷工程中缺一不可。如果一个环节考虑不周，不但起不到防雷的作用，还有可能引雷入室而损坏设备。
感应雷击及雷电电磁脉冲是由于雷云间放电和雷云对大地放电产生的电磁波藕合到附近的导体中形成过电压，这种过电压可高达几千伏，特别对微电子设备的危害最大。它的主要通道是通过“三线”侵入设备系统，造成电子设备失灵或永久性损坏。因此感应雷击的防护主要在“三线”上将雷电过电压泄放入地，从而达到保护电子设备的目的。其主要方法是：隔离、钳位、均压、滤波、屏蔽等方法将雷电过电压消除在设备外围，目前主要由气体放电管、高频二级管、压敏电阻、瞬态二极管、晶闸管、高低通滤波器等原件根据不同频率、功率、电压、电流组合成电源、天馈、信号线系列避雷器安装在微电子设备的外连线路中，将地线接在联合地网上按“共网不共线，分类接地线，不串不共用一点接地法”的原则接入系统的地线，才不至于造成地电位反击，从而真正起到安全保护接地的目的。
2煤矿监控系统防雷现状分析
随着现代化管理意识的增强和以计算机为核心的煤矿安全监控技术的日益成熟，煤矿安全生产监控系统在大中型矿井中已比较广泛地得到应用。这些系统从中心监控微机系统、通讯设备、检测设备和执行设备等的投资到安装调试，其资金投入少则几十万元，多则几百万元。但是，目前在煤矿安全生产监控系统发展上，生产厂家的注意力主要集中在监测与控制的性能指标上，对一些不常发生的系统安全问题则关注不够，因此在电路设计时没能给予充分的重视。如系统自身防雷击能力就不同程度地存在缺陷。近年来，行业主管部门注意到了这个问题，并组织专家对原《煤矿监控系统总体设计规范》进行了修订，对相关内容提出了明确要求。但是很多较早安装并正工作在煤矿中的系统，其固有隐患仍没能得到解决。当携带有大能量的雷电击中系统防雷能力较薄弱的通讯传输线路，尤其在擊中有一定高度的架空传输线路后，尽管传输线路使用的是屏蔽线缆，并要求做可靠接地（如果屏蔽效果不好，接地质量较差则更危险），但雷电的危险能量仍能窜入线路中，并进入正在运行的设备，轻则造成设备损坏，重则有可能因设备损坏造成电火花外漏，由电火花引起井下瓦斯和煤尘的爆炸。
3防雷方案
根据现场勘查，煤矿所有弱电系统均无任何感应雷防护措施。雷电电磁脉冲可由供电线路、信号线路入侵，从而影响整个系统和设备的正常工作甚至损毁设备。为防止雷电电磁脉冲由上述各种途径入侵，我们提出如下感应雷防护措施：
1）直击雷防护。由于监控系统在房屋内部，所以本方案暂不考虑防直击雷。
2）感应雷防护—电源防雷。①在煤矿的电源总配电房低压柜电源输入端，安装HY38P-80三相交流电源防雷器，作为电源系统的第一级防雷保护。该产品为高速能量释放，低残压等级，快速响应
（tA ≤100ns），高绝缘电阻（103 MΩ）。适用于：银行机房、计算中心机房、证券机房、邮电机房、传呼机房、电台、电视台机房、交换机机房等信息，网络系统中的电子设备的电源环境的防雷保护。②在煤矿洞口下井前的电源输入端，安装HY38P-60长寿命三相电源防雷器，作为电源系统的第二级防雷保护。
3）接地与等电位联结地网施工说明。接地装置由多根水平或垂直接地体，为了减小相邻接地体的屏蔽作用，接地体间距一般5M，相应的利用系数为0.75-0.85。此距离可根据实际情况适当减小，但不能小于垂直接地体长度。接地体埋得越深，土壤湿度和温度的变化越小，接地电阻越稳定。根据计算，在均匀土壤电阻率的情况下埋得太深对降低接地电阻值不显著。实际上，接地装置埋设深度一般不小于0.5-0.8米，既能避免接地装置遭受机械毁坏，同时也减小气候对接地电阻值的影响。
在煤矿变压器房两旁的低压配电房外，新建一组地网。地网垂直接地极使用L40×40×4的镀锌角钢，水平接地体使用—40×4的镀锌扁钢，配合使用适量降阻剂。使地网阻值达到安全保护接地和防雷接地规定要求（R≤4Ω）。
4）等电位联结。①在煤矿变压器房两旁的两个低压配电房内，设置一套接地汇流排，作为低压配电房内的安全保护接地和防雷接地，接地引下线至低压配电房新建地网；②煤矿低压配电房地网与煤矿铁轨在进洞口处做等电位连接。
作者简介
王振领（1976—），男，河南省禹州市人，专科学历，助理工程师，主要从事防雷工作。
关键词感应雷电；煤矿；防雷方案；防雷器；接地
中图分类号TM文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)012-0171-01
1引言
禹州市属地处伏牛山脉与豫东平原过渡带，于雷电多发地区，每年都发生有因雷击造成人员伤亡或财产损失的事件。针对雷击事件分析了防雷的设计方案供大家参考：
1）雷击的类型。按现有的雷电理论，雷击从类型上来讲，可分为直接雷击和感应雷击两种；直接雷击：云间或雷雨云对地面某一点的迅猛放电现象称之为直接雷击。感应雷击：雷电放电时，在附近导体上产生的静电感应和电磁感应等现象称之为感应雷击。
2）雷击引入的途径。①天线遭受直接雷击或接收感应雷击；②电源供电线路在远端遭受直接或感应雷击，沿供电线路进入设备；③有线通信线路在远端遭受直接或感应雷击，沿通信线路进入设备；④网络数据线路在远端遭受直接或感应雷击，沿网络线路进入设备；⑤雷击发生在1000米范围内时（包括临近建筑物避雷针接闪或云中放电）；⑥建筑物、附近的避雷针遭受雷击或雷电直接击中附近树或地面时，由地线引入设备。
3）雷电的防护。由于直击雷和感应雷的侵入渠道不同，因而防护措施也就不同。防避直击雷主要采用避雷针、避雷带（网）等传统避雷装置，只要设计规范，安装合格，这些避雷设施便能对直击雷进行有效的防御。但是无论多么完善的避雷针（带），对感应雷的防护都无能为力，因为感应雷是由于电子、电气设备的电源线、信号线和天馈线等招引而致，加之有的系统无任何屏蔽和等电位联结措施、综合布线不合理、接地不规范，造成地电位反击等，因而感应雷击很容易击坏相应的电子、电气设备。而当富兰克林发明避雷针时及以后的200多年间，电子设备并不多，感应雷击现象也不明显，人们自然就想不到要对它进行防避，只要能防直击雷就足够了。然而，当今社会电子设备大量应用，特别是电子计算机技术和微波通信技术日益普及，感应雷击的危害明显增加，仅靠避雷针防雷已远远不能满足社会的实际需求。为了适应这种需要，近年来防雷也由简易避雷针防直击雷击，发展到综合防雷工程的新阶段。
防雷工程是一个系统工程，它包括直击雷防护、等电位联结措施、屏蔽措施、规范综合布线、感应雷击及雷电电磁脉冲（LEMP）的防护、完善合理的接地及地网系统六个组成部分。在一个完整的防雷系统工程特别是微电子设备的防雷工程中缺一不可。如果一个环节考虑不周，不但起不到防雷的作用，还有可能引雷入室而损坏设备。
感应雷击及雷电电磁脉冲是由于雷云间放电和雷云对大地放电产生的电磁波藕合到附近的导体中形成过电压，这种过电压可高达几千伏，特别对微电子设备的危害最大。它的主要通道是通过“三线”侵入设备系统，造成电子设备失灵或永久性损坏。因此感应雷击的防护主要在“三线”上将雷电过电压泄放入地，从而达到保护电子设备的目的。其主要方法是：隔离、钳位、均压、滤波、屏蔽等方法将雷电过电压消除在设备外围，目前主要由气体放电管、高频二级管、压敏电阻、瞬态二极管、晶闸管、高低通滤波器等原件根据不同频率、功率、电压、电流组合成电源、天馈、信号线系列避雷器安装在微电子设备的外连线路中，将地线接在联合地网上按“共网不共线，分类接地线，不串不共用一点接地法”的原则接入系统的地线，才不至于造成地电位反击，从而真正起到安全保护接地的目的。
2煤矿监控系统防雷现状分析
随着现代化管理意识的增强和以计算机为核心的煤矿安全监控技术的日益成熟，煤矿安全生产监控系统在大中型矿井中已比较广泛地得到应用。这些系统从中心监控微机系统、通讯设备、检测设备和执行设备等的投资到安装调试，其资金投入少则几十万元，多则几百万元。但是，目前在煤矿安全生产监控系统发展上，生产厂家的注意力主要集中在监测与控制的性能指标上，对一些不常发生的系统安全问题则关注不够，因此在电路设计时没能给予充分的重视。如系统自身防雷击能力就不同程度地存在缺陷。近年来，行业主管部门注意到了这个问题，并组织专家对原《煤矿监控系统总体设计规范》进行了修订，对相关内容提出了明确要求。但是很多较早安装并正工作在煤矿中的系统，其固有隐患仍没能得到解决。当携带有大能量的雷电击中系统防雷能力较薄弱的通讯传输线路，尤其在擊中有一定高度的架空传输线路后，尽管传输线路使用的是屏蔽线缆，并要求做可靠接地（如果屏蔽效果不好，接地质量较差则更危险），但雷电的危险能量仍能窜入线路中，并进入正在运行的设备，轻则造成设备损坏，重则有可能因设备损坏造成电火花外漏，由电火花引起井下瓦斯和煤尘的爆炸。
3防雷方案
根据现场勘查，煤矿所有弱电系统均无任何感应雷防护措施。雷电电磁脉冲可由供电线路、信号线路入侵，从而影响整个系统和设备的正常工作甚至损毁设备。为防止雷电电磁脉冲由上述各种途径入侵，我们提出如下感应雷防护措施：
1）直击雷防护。由于监控系统在房屋内部，所以本方案暂不考虑防直击雷。
2）感应雷防护—电源防雷。①在煤矿的电源总配电房低压柜电源输入端，安装HY38P-80三相交流电源防雷器，作为电源系统的第一级防雷保护。该产品为高速能量释放，低残压等级，快速响应
（tA ≤100ns），高绝缘电阻（103 MΩ）。适用于：银行机房、计算中心机房、证券机房、邮电机房、传呼机房、电台、电视台机房、交换机机房等信息，网络系统中的电子设备的电源环境的防雷保护。②在煤矿洞口下井前的电源输入端，安装HY38P-60长寿命三相电源防雷器，作为电源系统的第二级防雷保护。
3）接地与等电位联结地网施工说明。接地装置由多根水平或垂直接地体，为了减小相邻接地体的屏蔽作用，接地体间距一般5M，相应的利用系数为0.75-0.85。此距离可根据实际情况适当减小，但不能小于垂直接地体长度。接地体埋得越深，土壤湿度和温度的变化越小，接地电阻越稳定。根据计算，在均匀土壤电阻率的情况下埋得太深对降低接地电阻值不显著。实际上，接地装置埋设深度一般不小于0.5-0.8米，既能避免接地装置遭受机械毁坏，同时也减小气候对接地电阻值的影响。
在煤矿变压器房两旁的低压配电房外，新建一组地网。地网垂直接地极使用L40×40×4的镀锌角钢，水平接地体使用—40×4的镀锌扁钢，配合使用适量降阻剂。使地网阻值达到安全保护接地和防雷接地规定要求（R≤4Ω）。
4）等电位联结。①在煤矿变压器房两旁的两个低压配电房内，设置一套接地汇流排，作为低压配电房内的安全保护接地和防雷接地，接地引下线至低压配电房新建地网；②煤矿低压配电房地网与煤矿铁轨在进洞口处做等电位连接。
作者简介
王振领（1976—），男，河南省禹州市人，专科学历，助理工程师，主要从事防雷工作。