淺談煤礦變電所和地面電氣設備防雷擊措施

摘 要：煤礦行業中，電力設備系統極其繁瑣，大部分的設備電壓和電流都需要變電所對電能的電壓和電流進行處理，比如變換、集中和分配。電氣設備和變電所在實際的煤礦作業中起著至關重要的作用，因此，對它們的維護工作就必須慎重，尤其是要做好防雷擊措施。本文分析了煤礦變電所和地面電氣設備的防雷擊問題，并給出了明確的解決方案。

關鍵詞：變電所；電氣設備；防雷擊措施

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.22.075

雷電感應對地面變電所和電氣設備的影響非常大，一般地面都會裝有完善的雷擊防護系統，但是雷電中帶有強大的電流，防雷系統作用時產生的電流和電磁脈沖以及雷電帶有的過大電壓會影響甚至破壞地面控制室中的各種弱電電磁設備，雷電作用產生的電磁干擾直接會影響電力系統的正常運行。具體影響是雷電中的電流通過內部集中接地裝置通入地下，在地網上形成強大的沖擊電流，嚴重時引起局部放電現象，破壞電氣設備甚至導致電氣設備絕緣；另外，雷電在通過避雷針時，由于過大的電流，在接入地下時對周圍空間產生短暫的電磁場，從而在通訊、防護、控制電線和電纜上以及一些弱電設備上產生暫態電壓，嚴重破壞這些設備的安全性和它們的正常運行。

1 對地面變電所的保護

關于地面變電所防止雷擊的措施，大多數時候是采用避雷針、避雷線，這些避雷設備的作用是通過攔截引導雷電流，從而改變其入地路徑。單支避雷針的保護半徑一般可以滿足小型變電所的要求，對于大型的變電場所，多數情況下會使用避雷針和避雷線相結合的方法來避免雷擊。在我國，很多地方的防雷措施都是使用避雷針，它通過吸引雷電流并將這些電流引入大地來避免設備遭受雷擊，被保護設備的雷電波受到影響之后，避雷設備會降低雷電波，從而使其符合電氣裝置絕緣強度允許范圍，有效地防護被保護電路，其中，避雷針的高度決定了其保護范圍。

2 對地面變壓器的防護

電氣設備的組成很復雜，一些相關的電氣設備的參數計算也很繁瑣，而且電磁相互關聯非常緊密，空氣中或者周圍一個微小的電磁波都可能影響電氣設備的相關參數，從而導致生產過程中止或造成更嚴重的后果。例如雷擊情況下，有關電氣設備的參數計算值會發生變化，當微弱的雷電流接入時，就算接地電阻合格，地面變壓器的低電壓線圈的對地點也會非常高。因此避雷器必須安裝在變壓器低壓線圈中，不然，當變壓器被雷電流侵入時，變壓器的正常使用會由于高壓側中性點承受了太高的過電壓幅值而損壞。避雷器不止需要安裝在低壓側，變壓器的高壓側也應該加強防護，并且高壓側的避雷器要配置在熔斷器內側，低壓側避雷器要安裝在配變低壓桿頭附近，來盡可能地降低接地電阻和縮短避雷器接地引入線的長度。除了這種方法，還可以單獨將高壓側的中性點抽出，配置避雷器進行保護，這樣可以有效防止電壓的逆變換過程，方法簡單但是有效，非常容易實現。

3 對配電線路的保護

（1）除了變壓器、變電所等大型設備的保護外，配電線路也需要做好防雷措施。將避雷器安裝在斷路器兩側，使避雷器接地線與斷路器金屬外殼一起接地?，F在配電線路之間的距離很小，斷路器本身的絕緣水平又有限，當發生雷擊時，非常容易因為短路造成停電現象，所以需要在斷路器兩側安裝避雷器加以保護。

（2）加強線路絕緣能力，采用瓷橫擔。安裝避雷器之外，線路的絕緣水平需要加強，避免受電后造成絕緣子擊穿或斷線。

（3）配電線路的導線強度要合適。煤礦的變電站配電線路中，由于斷路器的絕緣水平較低，間距的相隔距離較短，倘若遭到雷擊，容易引發短路與停電的現象。因此，要選擇強度適中的導線，避免被雷擊斷。

（4）對相關電纜配置避震器。和架空的配電線路相連的，長度超過50m的電纜，需要將避雷器安裝在電纜兩端。與此同時，避震裝置與金屬斷路器要一起接線接地。

煤礦行業的相關安全規定非常嚴格，通入井下的所有配電線路必須符合國家相關規定并配置與電壓等級相匹配的防雷電裝置；通信線路也要安裝熔斷器和防雷電裝置；管道無論是從地面入井還是露天架空引入引出的，在井口附近至少有不少于兩處的集中接地，防止雷擊電流進入地下引起不可避免的后果。

4 對室內控制室的防護

（1）微機防雷保護。控制室中的計算機及網絡系統，以及其他的電力電子設備需要供電，為了防止雷擊，電源的選擇至關重要。不間斷電源是一種含有儲能裝置的電源，而且還利用逆變器使其擁有恒壓恒頻功能，對防止雷擊具有非常突出的效果。目前市場上生產的這種電源采用了先進的國際現代化技術，例如雙變換在線，全方面數字系統控制，用高質量的工頻正弦電源保障負荷工作，具有良好的雷電防護功能。

（2）微機防干擾措施。雷電發生時，空氣中的電磁感應現象、靜電感應現象、地電位情況等會產生變化，這些變化會導致被測信號有串模干擾，影響控制室內的各種監控、控制設備，而且還會產生共模干擾，影響信號線輸入端和接地效果。解決這些問題的方法通常是，將通入地下的雷電流分散，將引入地下的線路分開，對屏蔽電纜也采用分屏模式，通常將截面積≥25平方毫米的軟銅線作為接地線，這些線分別與匯流接地母排電連接，而且與屏體絕緣，截面積≥95平方毫米的電纜與室外的接地裝置連接。

5 總結

綜上所述，煤礦變電所及相關電氣設備的安全防雷擊措施中，用到最多的是避雷針。為了良好的避雷效果，需要將每個避雷針或避雷線安裝獨立的接地裝置。避雷裝置需要根據建筑物的特點來特殊配置，讓避雷網的引下線與建筑物的主接地體、環狀基礎鋼筋焊接及人工接地體相連，形成相同的電位，引下線的數量也應該≥2。其次，接地電阻也需要根據不同的地勢考慮，有的地方的土壤電阻系數高，這就需要配置多根引下線來降低接地電阻。最后，引下線的機械連接和電氣接觸需要保障良好，同時對于敏感的弱電設備，需要采用更加先進的手段加以保護，這樣才能在雷電情況下，將損失降到最低，最大程度的保障安全。

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作者簡介：毛慧（1988-），女，江西人，本科，助理工程師，研究方向：機電專業。