礦山供電系統防雷保護措施研究

何慧榮

摘 要：供電系統能否正常運行，在根本上決定了礦山開采作業效率與安全性，為防護管理的要點。基于礦山工程所處環境的特殊性，受氣候因素影響比較嚴重，尤其是雷擊災害頻發，如果不對供電系統采取措施進行防護，很容易出現事故，影響正常供電，甚至會出現安全事故。因此，必須要重點做好礦山供電系統防雷防護措施的研究，根據實際情況，來采取相應的處理技術，提高作業實施的安全性，本文對此進行了簡要分析。

關鍵詞：礦山；供電系統；防雷保護

中圖分類號：TD608 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）04-0164-01

礦山出現雷擊災害的頻率更大，為保證供電系統的正常運行，需要根據實際情況采取有效的防雷保護措施，及時將過大雷電流導入地下，避免其對供電設備造成影響，而出現供電事故。在對礦山供電系統防雷保護技術進行研究時，需要基于礦山作業特點，以及地理環境特征，來選擇科學合理的方式，減少雷擊事故的發生，提高供電系統運行穩定性和可靠性。

1 礦山防雷技術特點

雷擊發生時間、地點以及強度具有很強的隨機性，想要有效采取措施進行防護，在技術上具有很大的難度，想要通過一定措施來完全規避雷擊事故的影響基本上不可能，只能通過科學合理的安排，來最大程度上規避產生的影響。供電系統是維持礦山作業開展的關鍵因素，如果供電出現問題，將會造成整個生產流程中止，不僅會影響作業效率，情況嚴重的甚至會出現安全事故。針對供電系統來采取防雷措施，主要包括外部與內部兩部分，外部防雷措施即通過建筑物鋼筋混凝土結構金屬框架來組成屏蔽籠，以及立面金屬表面、屋頂金屬表面、金屬門窗框架等，及時將雷電流導入地下，避免過大雷電流進入到供電系統內，造成設備損壞[1]。內部防雷措施即對供電系統各傳輸線路端口設置適配的浪涌保護器，不僅可以抑制雷電過電壓，同時還可以防止操作過電壓影響。

2 礦山供電系統防雷措施要點

2.1 直擊雷保護措施

直擊雷對礦山供電系統影響較大，也比較常見，一般會選擇用接閃器進行防護，最為常見的如避雷針。避雷針多由鍍鋅圓鋼制成，將其安裝到地面變電所內電桿或專用構架上，然后將其下端利用引下線與接地裝置進行有效焊接。這樣便可以對雷電場產生一個附加電場，促使雷電場產生畸變，將雷云放電通路由被保護物體轉變為避雷針，然后過大雷電流便可以通過引下線與接地裝置導入到大地中，保護供電設備與系統不會受雷擊影響。

2.2 雷電波侵入保護

還可以對礦山附近變電所內設置避雷器，來避免雷電波沿供電線路侵入到變電所內部，對供電設備絕緣產生損害。其中，避雷器需要與被保護設備進行并聯，且安裝在設備電源側，這樣如果供電線路內產生影響設備絕緣的過電壓時，避雷器火花間隙會被擊穿，或者是由高阻變為低阻，促使過電壓對地放電，來避免對供電設備絕緣產生影響。一般礦山變電所主要以保護配電變壓器為核心，因此要盡量將避雷器安裝在靠近變壓器位置，且要將避雷器接地線以及變壓器二次繞組中性點和外殼進行有效連接。并且因為變壓器一次側裝有高壓開關設備，會造成變壓器高壓接線端與避雷器連接點間存在一定距離L，為有效保護變壓器，要求L≤（Ush-Vsh·F·v/2a），其中a表示雷電波陡度，取值150kV～300kV/us；v表示雷電沖擊波速度，取值300m/us；Ush表示變壓器絕緣沖擊耐壓能力，取值5UN；Ush·F表示避雷器沖擊放電電壓[2]。另外，避雷器放電階段，變壓器絕緣需要承受避雷器殘壓與引下線電感壓降之和相同的過電壓，即U殘+L·di/dt，其中L表示避雷器引下線上電感，與長度成正比。為保證變壓器在雷擊情況下的安全性，需要有效降低電感壓降。

2.3 反變換過電壓保護

變壓器受到雷擊損壞后，大部分會集中在高壓線圈匝間與層間絕緣擊穿，且大部分為末端部位。另外還包括高壓引出線對外殼閃絡、低壓線圈層間絕緣擊穿以及高低壓線圈同時擊穿等。在發生雷擊事故后，雖然變壓器高壓側安裝有避雷器，并且變壓器自身絕緣性能良好，但是仍然會造成高壓線圈中性點附近絕緣被擊穿。出現此類問題主要是因為反變換過電壓造成，即雷電對變電壓高壓側產生影響是，首先動作的為高壓側避雷器，使得接地電阻產生電壓降。并且因為避雷針設置有共同接地的接地引線、設備外殼與低壓零線，電壓降會直接作用到低壓繞組。并且高壓繞組出線端電位會受避雷器控制，最終電壓會分布在高壓繞組，中性點則達到最大值，導致中性附近絕緣被擊穿。為有效改善此類問題，需要在二次側出線端安裝一組壓敏避雷器，來防治反變換過電壓對變壓器產生損壞。雷擊時如果一次側避雷器放電，當接地裝置電位達到一定程度后，壓敏避雷器會放電，使得二次繞組出線端電位以及二次中性點和外殼電位差減小，達到降低甚至消除反變換過電壓的目的[3]。

3 結語

因為礦山作業環境的特殊性，更容易產生雷擊災害。供電系統作為維持正常作業的重要因素，為保證其穩定可靠運行，需要針對山區雷電災害特點，確定防雷保護方向與要點，有針對性的采取措施來避免雷擊對系統和設備產生影響。

參考文獻

[1]張成春.礦山供電系統漏電保護措施研究[J].科技創新與應用，2015，18：184.

[2]夏國明.變電站電源系統防雷保護措施研究[J].煤炭技術，2011，04：52-54.

[3]朱金龍.變電站綜合自動化系統防雷保護措施的研究[J].電子技術與軟件工程，2013，16：194.