煤礦裝車站自動化系統防雷技術初探 部分

喬　華1 ，吳義祥2
(1. 天地科技股份有限公司高新事業部，北京　100013 ；
2. 山東龍口礦業集團有限公司煤業公司信息中心,山東龍口　265700)

摘 要：通過對雷電存在形式的分析，論述了防雷技術的基本原則。詳細闡述了外部防雷、內部防雷和過電壓保護所采取的措施，為煤礦裝車自動化系統提供了一套完整的防雷技術實施方案。
關鍵詞：煤礦； 裝車自動化； 防雷技術；等電位聯接；過電壓保護

0 　引言
煤礦裝車站裝車系統是煤炭生產與銷售的重要環節之一。隨著煤炭工業及鐵路運輸的迅速發展，企業對煤炭外運的速度、裝車計量準確度、安全生產和減人提效提出了更高的要求,煤礦原有的手動裝車系統已難以滿足現代煤炭生產和銷售的需要。目前我國新建的大、中型煤礦均配備自動化裝車系統、各大、中型生產礦井也在進行裝車系統的自動化改造。煤礦裝車自動化系統是一個智能綜合性的系統，建筑物包括上百米長的膠帶走廊及四十多米高的鋼結構建筑物,電氣系統包括自動化控制、信息傳輸、稱重計量、計算機網絡管理等電子設備。由于電子設備耐壓等級較低,且控制線、數據線、電源線分布較廣，有的不可避免地暴露在建筑物外,因此很容易受到各種電磁信號的干擾。在這些干擾中，雷電和過電壓對系統的影響最為嚴重。建筑物地處空曠地帶，覆蓋面之大，遭受雷電的可能性比較大。因此在系統設計時,不僅要注重系統的性能指標和設備的先進性,同時要做好系統的防雷及抗干擾設計。

1 　系統防雷技術
1. 1 　基本原則
雷電存在的主要形式有直擊雷、感應雷、雷電波侵入。雷電有兩個放電參數：一個是起主要破壞作用的雷電流，常達幾十安培到幾十萬安培，其作用時間極短；另一個是雷電流的上升速度，其值在1～80 kA/μs之間。雷電的危害都是由以上兩個放電特性引起的。直擊雷是指電流直接擊在建筑物構架上，常因電效應、熱效應和機械效應等造成建筑物的損壞。而感應雷由雷閃電流產生的強大電磁場變化與導體感應出的過電壓、過電流所形成，對電氣系統輕則產生一定的干擾,重則導致整個系統或系統內部件損壞。防雷技術的基本原則就是要提供一條雷電流(包括雷電電磁脈沖輻射) 對地泄放的合理的阻抗路徑，而不能讓其隨機地選擇放電通道,簡言之就是要控制雷電能量的泄放與轉換。

根據我國煤礦裝車站的實際情況，在對煤礦裝車站自動化系統進行防雷保護設計時，目前主要采取以下3 道防線：
(1) 外部保護:將絕大部分雷電流直接引入大地泄放；
(2) 內部保護:阻塞沿電源線或數據線、信號線侵入的雷電波危害設備；
(3) 過電壓保護:限制被保護設備上的雷電過電壓的幅值。目前我國建筑物防雷系統設計執行國家標準《GB50057 建筑物防雷系統設計規范》。防直擊雷采用避雷針、避雷帶、避雷線和避雷網作為接閃器，然后通過良好的接地裝置迅速安全地把雷電流傳導入大地。對感應雷防護是從整體和系統建立起三維的防護體系，在被保護設備構成的系統中主要采取電源防雷、信號系統防雷、防止地電位反擊及等電位連接、金屬屏蔽、重復接地等。同時又采用了防雷分區及多層分級保護原則,即把一個欲保護的建筑物從外到內劃分為幾個保護區,根據電氣、微電子設備的不同功能及不同受保護程序和所屬保護區，確定防護要點，進行分類保護。

1. 2 　系統的外部、內部防雷技術
1. 2. 1 　外部防雷技術
(1) 接閃器
煤礦裝車站自動化系統的建筑物屬鋼結構金屬屋面。根據《GB50057 建筑物防雷系統設計規范》，利用金屬屋面作為防雷接閃器，但還必須符合下列要求：
①金屬板之間采取搭接時，其搭接長度不應小于100 mm；