七臺河小型煤礦防雷裝置的改造設計

畢　然，孫　強，張學博（.七臺河市氣象局，黑龍江七臺河54600；.徐州市氣象局，江蘇 徐州000）

七臺河小型煤礦防雷裝置的改造設計

畢然1，孫強2，張學博1
（1.七臺河市氣象局，黑龍江七臺河154600；2.徐州市氣象局，江蘇 徐州221000）

1　引言

隨著我國經濟的飛速發(fā)展，煤炭產業(yè)的現(xiàn)代化步伐也越來越快，煤礦的電力系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)和各種監(jiān)控系統(tǒng)中裝備著大量精密、敏感的電子設備，這需要提高雷電防護等級，重新設計煤礦的雷電防護體系［1］。黑龍江七臺河市是一座煤炭資源豐富的煤城，主要以小型煤礦居多，其煤層分布淺且不均勻、瓦斯含量普遍較高，大部分煤井分散在地勢空曠的丘陵半山中［2］。本文結合現(xiàn)有的防雷技術規(guī)范，通過實地勘測，雷電資料收集，綜合設計七臺河小型煤礦的雷電防護體系。

2　雷擊環(huán)境和現(xiàn)場勘查

歷史氣象資料統(tǒng)計表明：七臺河市年平均雷暴日約22.6 d，屬雷電多發(fā)區(qū)。通過對礦區(qū)的初步勘查，礦區(qū)內存在的防雷隱患有：

（1）礦區(qū)內配電設施沒有安裝電源避雷器進行保護；

（2）礦區(qū)內監(jiān)控系統(tǒng)沒有安裝信號避雷器對設備進行保護；

（3）監(jiān)控室沒有等電位連接；

（4）監(jiān)控設施沒有防雷接地。

3　建筑物雷擊等級劃分

（1）Ng按當?shù)乩纂娀顒訌姸扔嬎憷讚舻孛婺昶骄芏龋鄞?（km2·a）］，Td=22.6 d/a；

Ng=0.024 Td1.3=0.024×42.31.3=1.94次/（km2· a）；

（2）計算建筑物雷擊概率：N=kNgAe，式中N：建筑物預計雷擊次數(shù)（次/a），k：校正系數(shù)（一般情況下選取1），Ae：建筑物雷擊等效面積（由下式確定）。

當建筑物高度H＜100 m，等效面積Ae按下式計算：

其中：L，W，H為建筑物長寬高，單位：m。被保護建筑物群：L=150.00 m、W=100.00 m、H=15.00 m按建筑群計算將數(shù)據代入計算：

根據GB50057-2010中對建筑物防雷分類，當

0.06次/a≤N時的人員密集的公共建筑物屬于第二類防雷建筑物［3］。故本方案將按第二類防雷建筑物對其進行雷電防護。

4　電子信息系統(tǒng)雷擊防護等級劃分

4.1信息系統(tǒng)可接受雷擊次數(shù)計算

Nc=5.8*10-1.5/C（次/年）；

其中：C=C1+C2+C3+C4+C5+C6=7.5；

式中：C：影響因素總和；C1：建筑物結構、材料因素；C2信息系統(tǒng)重要程度；C3：電子設備耐沖擊能力因素；C4：電子設備所處的防雷區(qū)因素；C5：電子設備雷擊后果嚴重程度因素；C6：區(qū)域雷暴等級

Nc=5.8×10-1.5/C=0.0245次/a；

4.2建筑物及入戶設施年預計雷擊次數(shù)

建筑物及入戶設施年預計雷擊次數(shù)：

N=N1+N2

N1為建筑物年預計年雷擊次數(shù)，由前節(jié)計算可知為：

N1=0.097次/a；

N2為入戶設施年預計雷擊次數(shù)：

Ae1：電源線纜入戶設施的截收面積（km2）；

Ae2：信號線纜入戶設施的截收面積（km2）；

4.3確定防雷等級

防雷裝置攔截效率：

根據防雷規(guī)范（GB50343-2012）對防雷裝置攔截效率，確定的信息系統(tǒng)防雷等級（表1）

表1　信息系統(tǒng)的防雷等級

根據計算，參照規(guī)范要求，電源系統(tǒng)雷電防護等級為B級［4］。根據建筑物使用性質和重要性及其設備耐壓水平，在電源線路上至少設置三級電涌保護器保護。

5　防雷裝置改造方案

5.1電源浪涌保護器改造設計

對礦區(qū)內配電設施進行初步勘查得知，礦區(qū)內配電系統(tǒng)應做三級保護。第一級電源浪涌保護器安裝在礦區(qū)總電源配電柜，采用國產雷霆避雷器，型號為：LTSPD100/4P+N；第二級電源避雷器安裝在屋內分配電柜，采用國產雷霆避雷器，型號為：LTSPD60/ 4P+N；第三極電源浪涌保護器用于設備前端，采用國產雷霆避雷器，型號為LTSPD40（LTSPD20）；同時建議用電設備最好使用帶有防雷功能的插座或插排。三級浪涌保護器接地端口應與等電位端子板連接。

5.2信號浪涌保護器改造設計

在計算機前端安裝多孔視頻避雷器，選用 LTPC-BNC/16K信號避雷器，具體參數(shù)信息見表2。

每個監(jiān)控攝像頭前端設計安裝二合一或三合一監(jiān)控避雷器［5］，具體型號參數(shù)如表3所示。

5.3等電位連接改造設計

在監(jiān)控室內設置等電位端子板，端子板經25*4扁鐵引至接地裝置，接地電阻≤4 Ω；監(jiān)控室內的所有金屬構件，金屬機架外殼采用BVR6多股絕緣銅導線等電位聯(lián)結；監(jiān)控室內避雷器接地、安全保護地、金屬機架外殼等均連接至等電位端子板上，采用栓接；機房內形成S型等電位連接網絡。

表2　LTP-C-BNC/16K信號避雷器參數(shù)信息

表3　三合一監(jiān)控避雷器參數(shù)信息

5.4接地裝置改造設計

防雷接地是防雷工程里最重要的一項，接地的目的是利用地作為傳導電流回路的一個元件，從而在正常、事故或遭受雷擊的情況下將電氣連接處的電位固定在某一允許的范圍內，以保證人身和設備的安全，維護系統(tǒng)和設備安全可靠運行。

經現(xiàn)場勘查，礦區(qū)內的防雷接地：水平接地體為熱鍍鋅扁鐵，垂直接地體為防雷專用接地極，水平接地體的埋地深度不應小于0.5 m，焊接處用瀝青等作為防腐。接地體掩埋時，應添加降阻劑。

6　小結

文章通過實地勘測，分析得出了七臺河煤礦存在的雷擊隱患，并結合當?shù)氐臍庀髼l件和礦井的實際情況，確定了雷擊防護等級；依據國家防雷技術規(guī)范，提出了針對七臺河煤礦本身的防雷改造方案，該方案已通過實際應用，預防雷擊災害效果良好。

［1］景東平，延雪花.煤礦的雷擊安全隱患及防雷保護［J］.電氣技術，2012，10：57-60.

［2］張宇峰，陸明明.小型煤礦防雷檢測要點［J］.黑龍江氣象，2013，30（2）.

［3］《建筑物防雷設計規(guī)范》［S］GB50057-2010（2011年版）.

［4］《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術規(guī)范》［S］GB50343-2012（2012年版）.

［5］姜明學.煤礦防雷技術改造設計及應用［J］.煤礦機電，2015，01：91-93.

畢然（1989-），男，黑龍江省大慶市人，南京信息工程大學，本科生，助理工程師.

1002-252X（2015）04-0019-03

2015-9-1