浅谈矿区防雷系统应用

唐国茹

（河北钢铁集团矿业有限公司石人沟矿，河北 唐山 063000)）

随着现代化的不断发展，科学技术的不断进步，各类信息系统得到广泛应用，特别是在矿山工程当中，应用到超大规模集成电路，极大的提高了工作效率。但普遍存在着绝缘强度低、过电压和过电流耐受能力差、对电磁干扰敏感等弱点，一旦矿区内建筑物受到直接雷击或其附近区域发生雷击，雷电过电压、过电流和脉冲电磁场会通过供电线、通信线、接收天线、金属管道和空间辐射等途径侵入，威胁电子设备的正常工作和安全运行，轻则使电子设备误动作，重则造成电子设备永久性损坏，严重时还可能造成人员伤亡。

1 矿区防雷措施及存在的问题

石人沟矿区空旷，矿区内施工设施较高，有的社工设施顶部设置了部分避雷针，部分避雷针无明显的接地引下线或锈蚀，避雷针变成了引雷针。由于是集采、碎、选一体金属矿生产单位，成为雷电多发区，主要造成监控系统、PLC控制系统等工作电压在几伏到十几伏的弱点系统损坏，雷电会造成线路上感应上千伏的过电压，足以造成系统的损坏[1]。因此，矿区内为尽量不再遭受雷击的影响，从全面综合考虑，对矿区进行综合防雷系统布置，有效防止雷电伤害。

2 矿区防雷系统设计及实施

在充分调查研究的基础上，结合矿区实际情况，综合防雷系统分为外部防护和内部防护，即外部：接闪器、引下线、接地网。内部：等电位连接、安装防雷器（SPD）。

2.1 外部直击雷防护

采用KYTPD-3大角度直击雷防护装置：根据矿区重点设备、高建筑物、避雷针、电力高压塔的分布情况，结合KYTPD-3大角度直击雷防护装置保护范围，在矿区内不同部位安装25个大角度直击雷防护装置，将整个雷电敏感区域进行全面覆盖。KYTPD-3大角度直击雷防护装置，将其被感应电荷及时地散布到空气中，它以25ns左右的速度可控的反复不断的中和雷电的梯级下行先导，使得被保护矿区内的电荷和电场强度低于保护区外，雷云电场在保护矿山工作区域内达不到击穿空气的数值，改变雷电主放电渠道，有效防止在保护区域内产生的“雷闪”，在保护区域内不落直击雷。若雷云电荷未能完全中和，剩余电荷，由大保护角新型大角度防直击雷装置接闪，但矿区内入地电流大大减小。大保护角新型大角度防直击雷装置的最大中和能力和接闪能力可达200kA、和65kA。

图1 矿山工作区内的防护措施

引下线：采用40X4的扁钢作为引下线，外露引下线、易受机械损伤之处，在矿区地面上2.7m至地面下0.3m的一段引下线，采用穿PVC管的方式进行防护。部分避雷针安装在矿区高层建筑物顶层，由于顶层大多为钢混结构，将避雷针用扁钢与顶层的柱筋可靠焊接。未接地的，引下线采用扁钢或圆钢与地网可靠连接。

接地网：对矿山重点区域内的接地网做了单独接地体，施工过程中，垂直接地体宜采用热镀锌角钢与非金属接地模块相结合作为垂直接地体。水平接地体采用40X4的热镀锌扁钢；土壤电阻率较高部位，在敷设水平接地体时增加石墨接地极，多组石墨接地极连接，更好的降低接地电阻，每个接地体接地电阻小于4Ω。

2.2 电源系统防雷方案

进入矿山建筑设施的交流供电线路，在线路的总配电箱等直击雷非防护区（LPZ0A）或直击雷防护区（LPZ0B）与第一防护区（LPZl）交界处、在配电线路分配箱、电子设备机房配电箱等后续防护区交界处、特殊重要的电子信息设备电源端口处分别安装保护装置。

电源第一级防护：总配电箱处安装第一级浪涌保护器，采用标称放电电流（In）≥60KA的浪涌保护器，选择BSPM380-120LT（4+0）型浪涌保护器，采用大于6mm2的BVR多股铜线并联安装。

电源第二级防护：在次级配电柜处安装标称放电电流（In）≥30KA的浪涌保护器,即在变频器的控制柜内安装，采用BSPM380-60LT（4+0）型浪涌保护器，采用大于4mm2的BVR多股铜线并联安装。

电源第三级防护：在末级设备处安装标称放电电流（In）≥5KA的浪涌保护器，采用BSPM220-20LT（2+0）型浪涌保护器，采用大于2.5mm2的BVR多股铜线机架安装，具有工作状态指示功能。

2.3 信号线路浪涌防护措施

整个矿区的信号主要为三部分：控制系统，主要采用RS485控制方式进行对通信系统的控制，采用BSSMT-06型浪涌保护器进行保护；网络部分，主要是矿山办公区域电脑网口的防护，采用BSSR45-05H-4型浪涌保护器进行保护；监控系统，该系统在雷击过程中，主要是采矿工作区域内摄像头损坏比较多，对摄像头比较集中的地方对摄像头进行防护。枪机采用BSSSV-2/220S型浪涌保护器，球机采用BSSSV-3/220S型浪涌保护器，数字摄像机采用BSRSV-2/220S型浪涌保护器对摄像机进行保护。

3 结语

通过以上综合防雷系统的实施应用，组建了一套从直击高空雷、电源系统至弱点网络信号综合的高效防雷系统，通过阶梯式对雷电进行逐步削弱，将雷击伤害降到最小，从而保证了矿山建筑设备设施的安全稳定运行，及矿区内的人员安全。