超化煤矿综合防雷系统分析及设计.doc

超化煤矿综合防雷系统分析及设计 【摘 要】超化煤矿综合防雷系统是一项现代化的综合防雷工程，很好的提高了煤矿生产的本质安全可靠度。既保证了工作人员、主要生产设备及建筑物和高压设备的防雷安全措施，又保证了矿井综合自动化包括在线安全监控设施等弱电设备的防雷安全措施。 【关键词】综合防雷；安全生产；综合自动化 由于各类矿产资源的特性及所处的地理位置，矿山工程建设、生产的地点往往是雷暴活动较多的地区，时常有雷击事故发生。超化煤矿位于雷电灾害的多发区域，根据国家现行建筑物防雷设计规范（GB50057-94）及建筑物的防雷分类，超化煤矿应划为二类以上防雷建筑物；近年来，频发的雷击事故多次对我矿安全生产和机电设备安全运行带来重大隐患。超化煤矿四周无高大建筑，易遭受直击雷侵袭，且随着矿井综合自动化建设的深入开展，我矿引进了大量的精密机电设备和仪器，自动化程度较高，具有较复杂的电源及信号系统，其控制线路、视频线路、网络线路众多。为了保护煤矿的人员安全和正常的安全生产，必须采取较好的雷电保护措施，避免各类雷电事故的发生。 一、防雷措施 为了保护建筑物和建筑物内各类设备不受雷电损害或使雷击损害降到最低程度，应采取综合防雷的形式。而现代综合防雷设计方案主要包括两个方面外部防雷、内部防雷。缺少任何一方面都是不完整的、有缺陷的和有潜在危险的。在建筑物防雷设计规范GB50057-2011里，对这两个方面已有明确的规定，外部防雷就是防直击雷；内部防雷包括防闪电感应、防反击以及防闪电电涌侵入和防生命危险。 二、外部防雷 外部防雷装置是由接闪器、引下线和接地装置组成，主要用以防直击雷的防护装置，其目的是保护建筑物不受雷击的破坏，给建筑物内的人或设备提供一个相对安全的环境。 2.1接闪器。避雷针、避雷网、避雷带（线）以及金属屋面和金属构件等为接闪器。位于防雷装置的顶部，利用其高出被保护物的突出地位把雷电引向自身，承接直击雷放电。所用材料满足机械强度、耐腐蚀和热稳定性。 控制室建筑物接闪器采用避雷网防直击雷的措施，采用装设在建筑物上的避雷网（带）或避雷针或由其混合组成的接闪器。应符合GB50057-94（2000版）建筑物防雷防护设计规范第二类防雷建筑物”接闪器的要求。 2.2引下线。控制室建筑物避雷网设置多根专用引下线，间距不应大于18m。避雷网引下线设置在控制室建筑物的外墙四角。围绕建筑物设置环形接地装置，避雷网的引下线就近直接接入接地装置。材料参照GB50057-94建筑物防雷设计规范“第二类防雷建筑物”第三节第3.3.3条、3.3.4条的要求。 避雷网防雷接地点（引下线到地网的接入点）与其它功能性接地点（保护地、交流地、直流地、屏蔽地等）之间的水平距离应大于5米。各接地共用接地装置时，联合接地系统的接地电阻不大于1Ω。 2.3接地装置。避雷针的接地系统和其他接地系统独立，保持15m的安全距离。除避雷针以外的其他接地可采用共用接地，在大楼外地面设置共用接地，提供给大楼直击雷防护接地、机房各种接地使用；各种接地线在地网上的连接点距离大于5米；独立避雷针接地系统的接地电阻不大于10Ω，其他各接地点的接地电阻值应不大于4Ω。采用联合接地接地电阻值不大于1Ω。防雷接地装置与其它接地装置共用时，接地电阻以接入系统要求的最小值确定。 人工接地体按安装方式不同分为垂直接地体和水平接地体。接地体的材料和规格应符合下列规定 埋于土壤中的人工垂直接地体采用镀铜接地棒，规格为直径17.2*2500mm，铜层厚度≥0.25mm，抗拉强度≥600N/mm； 埋于土壤中的人工水平接地体采用镀铜绞线，规格为50mm2，多芯线，不少于7芯。 高土壤电阻率地区接地电阻不易达到本规范要求时，可选用新型接地产品降阻。 三、内部防雷 内部防雷由等电位连接系统、共用接地系统、屏蔽系统、合理布线系统、浪涌保护器等组成，主要用于减小和防止雷电流在需防空间内所产生的电磁效应，通过采取各种积极的防护措施，堵塞闪电电涌损坏设备的各种途径，给人员和设备提供一个安全可靠的工作环境。 3.1等电位连接系统 1、各机房内设等电位连接网络，设置等电位接地汇流排。 2、进出机房的所有线路、金属管道等必须在机房与外界分界处做等电位处理，与机房内等电位连接网络就近电气连接。 3、在有防静电地板的机房内，在防静电地板的下面敷设局部接地汇流排，所有保护性接地线和功能性接地线均与汇流排就近连接构成S型等电位连接网络；在没有防静电地板的机房内，直接在地面绝缘橡胶垫下敷设S型等电位连接网络。 4、电气和电子设备的金属外壳、机柜、机架、金属管、金属线槽、金属门窗、屏蔽线缆外层、设备防静电接地、安全保护接地、浪涌保护器（SPD）接地端等均应以最短的距离与等电位连接网络的接地端子连接，等电位连接导体应采用绝缘多股铜芯导线，其截面积最小不应小于6mm2。 3.2屏蔽系统。主要通信机房内部放置有多台服务器及大型交换机，还需加装屏蔽系统。机房侧面和顶面屏蔽层应选用金属面夹芯墙板屏蔽材料。机房屏蔽工程还应与机房防静电工程相互配合，要求机房地面屏蔽网格应铺设在防静电地板之下且与防静电地板的金属支架可靠电气连接，没有设置防静电地板的机房，要求地面屏蔽层上必须铺设不小于5mm厚度的绝缘橡胶垫。屏蔽层必须与接地汇流排可靠连接，最终经汇流排接入共用接地网，使机房屏蔽做到可靠接地。 3.3浪涌保护器（SPD）。按照浪涌保护器在煤矿机电自动化系统的功能，可分为电源浪涌保护器、天馈浪涌保护器和信号浪涌保护器。正确选择的电涌保护器无论用于防护交流供电系统、信号数据系统，都不应影响和改变应用系统的特性和可靠性。 四、外部线缆防护 电缆与防雷引下线交叉敷设的间距大于2m；平行敷设的间距大于3m。当无法满足敷设间距时，对电缆进行穿钢管屏蔽，屏蔽钢管应在两端接地。当电缆穿钢管或在封闭金属电缆槽内敷设时，上述距离可以减半。 所有入井通信电缆（包括电话线、同轴线、多芯屏蔽线、现场总线等）在入井口处装设防雷器装置。防雷器的选择，应根据线路的工作频率、传输介质、传输速率、传输带宽、工作电压、接口型式、特性阻抗等参数，选用电压驻波比和插入损耗小的适配的浪涌保护器。同时在接入防雷器后，不得影响原有线路的正常运行。 五、效益评价 通过对我矿各类建筑物和机电设施进行了系统的分析研究，对各类可能产生的雷击因素进行排除，兼顾内、外部防雷设计，形成综合的防雷体系，从根本上解决由于雷电活动造成的建筑物倒塌、起火，人员伤亡，电力、电子设备的工作失灵或损坏，通信中断，系统瘫痪等严重后果，从而有效的保证了人身及财产安全；煤矿综合防雷系统是确保煤矿生产本质安全重要的一环。 六、结语 超化煤矿综合防雷系统是一项现代化的综合防雷工程，从全方位、多层次保护了矿井各类建筑和自动化、信息化系统以及供电系统等免受雷电灾害的侵袭，通过整体防御和多重保护等有效手段，从以往的被动防雷变为主动防雷，是现代防雷理念的综合应用，在煤矿生产企业及相关生产领域具有极高的推广应用价值。