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昭平縣金礦防雷工作的現狀，研究、探討了金礦防雷設計，以確保金礦的穩定運行和安全生產，同時，也為其他礦區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

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

廣西壯族自治區昭平縣蘊藏著豐富的礦產資源，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，再加上礦區通訊、監控、電力等弱電系統的廣泛應用，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。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雷暴天氣，年平均雷暴81.8 d，屬于多雷區，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。雷電具有突發性、破壞強度大等特點，很難掌握發生時間和地點，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 礦區場所

根據金礦地理位置的特征，在礦區場所裝設避雷針或避雷網等避雷裝置，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。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《建筑物防雷設計規范》（GB 50057—2012）、《電子計算機防雷設計規范》（GB 50156）和《建筑物電子信息系統防雷技術規范》（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、調度通信、瓦斯監控、產量監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，與地網可靠連接，形成電氣通道。

2.3 礦區變電所

變電所是電力系統的心臟和樞紐，如果遭受雷擊，發電機、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。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，大大減小進線段內出現雷電波的概率。

2.4 電源系統

對于礦區機房電源系統的雷電防護，礦區低壓主配電系統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，電源系統可考慮使用TN-S系統。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接地系統的電源防雷器，在礦區內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 網絡、通信系統

針對礦區通信網絡系統的雷電防護，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機房或設備房進行綜合防護。網絡通信系統雷電防護主要涵蓋廣域網雷電防護、局域網雷電防護、無線通信系統雷電防護和機房內部設備之間的串口雷電防護等。廣域網遠距離傳輸數據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。局域網防雷工作主要是做好局域網網線的屏蔽，同時，還要做好終端設備局域網端口的防雷設計。局域網絡一般以雙絞線傳輸數據，沒有屏蔽保護，布線也不是特別規范，網絡系統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。局域網的網口也要做好防雷設計，網絡交換機、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工程，其可以有效減少或防止礦區遭受雷電的襲擊，確保礦區設備設施和工作人員的安全。基于此，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

[1]林明華，閆景東，欒紹海，等.招遠市金礦系統防雷設計[J].云南大學學報（自然科學版），2012，34（S2）.

[2]王本海，陳國強，李濤.高原礦區防雷研究及應用[J].煤炭科技，2014（1）.

〔編輯：白潔〕