唐國(guó)茹

（河北鋼鐵集團(tuán)礦業(yè)有限公司石人溝礦，河北 唐山 063000)）

隨著現(xiàn)代化的不斷發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，各類信息系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用，特別是在礦山工程當(dāng)中，應(yīng)用到超大規(guī)模集成電路，極大的提高了工作效率。但普遍存在著絕緣強(qiáng)度低、過(guò)電壓和過(guò)電流耐受能力差、對(duì)電磁干擾敏感等弱點(diǎn)，一旦礦區(qū)內(nèi)建筑物受到直接雷擊或其附近區(qū)域發(fā)生雷擊，雷電過(guò)電壓、過(guò)電流和脈沖電磁場(chǎng)會(huì)通過(guò)供電線、通信線、接收天線、金屬管道和空間輻射等途徑侵入，威脅電子設(shè)備的正常工作和安全運(yùn)行，輕則使電子設(shè)備誤動(dòng)作，重則造成電子設(shè)備永久性損壞，嚴(yán)重時(shí)還可能造成人員傷亡。

1 礦區(qū)防雷措施及存在的問(wèn)題

石人溝礦區(qū)空曠，礦區(qū)內(nèi)施工設(shè)施較高，有的社工設(shè)施頂部設(shè)置了部分避雷針，部分避雷針無(wú)明顯的接地引下線或銹蝕，避雷針變成了引雷針。由于是集采、碎、選一體金屬礦生產(chǎn)單位，成為雷電多發(fā)區(qū)，主要造成監(jiān)控系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)等工作電壓在幾伏到十幾伏的弱點(diǎn)系統(tǒng)損壞，雷電會(huì)造成線路上感應(yīng)上千伏的過(guò)電壓，足以造成系統(tǒng)的損壞[1]。因此，礦區(qū)內(nèi)為盡量不再遭受雷擊的影響，從全面綜合考慮，對(duì)礦區(qū)進(jìn)行綜合防雷系統(tǒng)布置，有效防止雷電傷害。

2 礦區(qū)防雷系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)施

在充分調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合礦區(qū)實(shí)際情況，綜合防雷系統(tǒng)分為外部防護(hù)和內(nèi)部防護(hù)，即外部：接閃器、引下線、接地網(wǎng)。內(nèi)部：等電位連接、安裝防雷器（SPD）。

2.1 外部直擊雷防護(hù)

采用KYTPD-3大角度直擊雷防護(hù)裝置：根據(jù)礦區(qū)重點(diǎn)設(shè)備、高建筑物、避雷針、電力高壓塔的分布情況，結(jié)合KYTPD-3大角度直擊雷防護(hù)裝置保護(hù)范圍，在礦區(qū)內(nèi)不同部位安裝25個(gè)大角度直擊雷防護(hù)裝置，將整個(gè)雷電敏感區(qū)域進(jìn)行全面覆蓋。KYTPD-3大角度直擊雷防護(hù)裝置，將其被感應(yīng)電荷及時(shí)地散布到空氣中，它以25ns左右的速度可控的反復(fù)不斷的中和雷電的梯級(jí)下行先導(dǎo)，使得被保護(hù)礦區(qū)內(nèi)的電荷和電場(chǎng)強(qiáng)度低于保護(hù)區(qū)外，雷云電場(chǎng)在保護(hù)礦山工作區(qū)域內(nèi)達(dá)不到擊穿空氣的數(shù)值，改變雷電主放電渠道，有效防止在保護(hù)區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生的“雷閃”，在保護(hù)區(qū)域內(nèi)不落直擊雷。若雷云電荷未能完全中和，剩余電荷，由大保護(hù)角新型大角度防直擊雷裝置接閃，但礦區(qū)內(nèi)入地電流大大減小。大保護(hù)角新型大角度防直擊雷裝置的最大中和能力和接閃能力可達(dá)200kA、和65kA。

圖1 礦山工作區(qū)內(nèi)的防護(hù)措施

引下線：采用40X4的扁鋼作為引下線，外露引下線、易受機(jī)械損傷之處，在礦區(qū)地面上2.7m至地面下0.3m的一段引下線，采用穿PVC管的方式進(jìn)行防護(hù)。部分避雷針安裝在礦區(qū)高層建筑物頂層，由于頂層大多為鋼混結(jié)構(gòu)，將避雷針用扁鋼與頂層的柱筋可靠焊接。未接地的，引下線采用扁鋼或圓鋼與地網(wǎng)可靠連接。

接地網(wǎng)：對(duì)礦山重點(diǎn)區(qū)域內(nèi)的接地網(wǎng)做了單獨(dú)接地體，施工過(guò)程中，垂直接地體宜采用熱鍍鋅角鋼與非金屬接地模塊相結(jié)合作為垂直接地體。水平接地體采用40X4的熱鍍鋅扁鋼；土壤電阻率較高部位，在敷設(shè)水平接地體時(shí)增加石墨接地極，多組石墨接地極連接，更好的降低接地電阻，每個(gè)接地體接地電阻小于4Ω。

2.2 電源系統(tǒng)防雷方案

進(jìn)入礦山建筑設(shè)施的交流供電線路，在線路的總配電箱等直擊雷非防護(hù)區(qū)（LPZ0A）或直擊雷防護(hù)區(qū)（LPZ0B）與第一防護(hù)區(qū)（LPZl）交界處、在配電線路分配箱、電子設(shè)備機(jī)房配電箱等后續(xù)防護(hù)區(qū)交界處、特殊重要的電子信息設(shè)備電源端口處分別安裝保護(hù)裝置。

電源第一級(jí)防護(hù)：總配電箱處安裝第一級(jí)浪涌保護(hù)器，采用標(biāo)稱放電電流（In）≥60KA的浪涌保護(hù)器，選擇BSPM380-120LT（4+0）型浪涌保護(hù)器，采用大于6mm2的BVR多股銅線并聯(lián)安裝。

電源第二級(jí)防護(hù)：在次級(jí)配電柜處安裝標(biāo)稱放電電流（In）≥30KA的浪涌保護(hù)器,即在變頻器的控制柜內(nèi)安裝，采用BSPM380-60LT（4+0）型浪涌保護(hù)器，采用大于4mm2的BVR多股銅線并聯(lián)安裝。

電源第三級(jí)防護(hù)：在末級(jí)設(shè)備處安裝標(biāo)稱放電電流（In）≥5KA的浪涌保護(hù)器，采用BSPM220-20LT（2+0）型浪涌保護(hù)器，采用大于2.5mm2的BVR多股銅線機(jī)架安裝，具有工作狀態(tài)指示功能。

2.3 信號(hào)線路浪涌防護(hù)措施

整個(gè)礦區(qū)的信號(hào)主要為三部分：控制系統(tǒng)，主要采用RS485控制方式進(jìn)行對(duì)通信系統(tǒng)的控制，采用BSSMT-06型浪涌保護(hù)器進(jìn)行保護(hù)；網(wǎng)絡(luò)部分，主要是礦山辦公區(qū)域電腦網(wǎng)口的防護(hù)，采用BSSR45-05H-4型浪涌保護(hù)器進(jìn)行保護(hù)；監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)在雷擊過(guò)程中，主要是采礦工作區(qū)域內(nèi)攝像頭損壞比較多，對(duì)攝像頭比較集中的地方對(duì)攝像頭進(jìn)行防護(hù)。槍機(jī)采用BSSSV-2/220S型浪涌保護(hù)器，球機(jī)采用BSSSV-3/220S型浪涌保護(hù)器，數(shù)字?jǐn)z像機(jī)采用BSRSV-2/220S型浪涌保護(hù)器對(duì)攝像機(jī)進(jìn)行保護(hù)。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以上綜合防雷系統(tǒng)的實(shí)施應(yīng)用，組建了一套從直擊高空雷、電源系統(tǒng)至弱點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)綜合的高效防雷系統(tǒng)，通過(guò)階梯式對(duì)雷電進(jìn)行逐步削弱，將雷擊傷害降到最小，從而保證了礦山建筑設(shè)備設(shè)施的安全穩(wěn)定運(yùn)行，及礦區(qū)內(nèi)的人員安全。