煤礦裝車站自動(dòng)化系統(tǒng)防雷技術(shù)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(yè)部，北京　100013 ；
2. 山東龍口礦業(yè)集團(tuán)有限公司煤業(yè)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(shù)的基本原則。詳細(xì)闡述了外部防雷、內(nèi)部防雷和過電壓保護(hù)所采取的措施，為煤礦裝車自動(dòng)化系統(tǒng)提供了一套完整的防雷技術(shù)實(shí)施方案。
關(guān)鍵詞：煤礦； 裝車自動(dòng)化； 防雷技術(shù)；等電位聯(lián)接；過電壓保護(hù)

0 　引言
煤礦裝車站裝車系統(tǒng)是煤炭生產(chǎn)與銷售的重要環(huán)節(jié)之一。隨著煤炭工業(yè)及鐵路運(yùn)輸?shù)难杆侔l(fā)展，企業(yè)對煤炭外運(yùn)的速度、裝車計(jì)量準(zhǔn)確度、安全生產(chǎn)和減人提效提出了更高的要求,煤礦原有的手動(dòng)裝車系統(tǒng)已難以滿足現(xiàn)代煤炭生產(chǎn)和銷售的需要。目前我國新建的大、中型煤礦均配備自動(dòng)化裝車系統(tǒng)、各大、中型生產(chǎn)礦井也在進(jìn)行裝車系統(tǒng)的自動(dòng)化改造。煤礦裝車自動(dòng)化系統(tǒng)是一個(gè)智能綜合性的系統(tǒng)，建筑物包括上百米長的膠帶走廊及四十多米高的鋼結(jié)構(gòu)建筑物,電氣系統(tǒng)包括自動(dòng)化控制、信息傳輸、稱重計(jì)量、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)管理等電子設(shè)備。由于電子設(shè)備耐壓等級較低,且控制線、數(shù)據(jù)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(tǒng)的影響最為嚴(yán)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(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí),不僅要注重系統(tǒng)的性能指標(biāo)和設(shè)備的先進(jìn)性,同時(shí)要做好系統(tǒng)的防雷及抗干擾設(shè)計(jì)。

1 　系統(tǒng)防雷技術(shù)
1. 1 　基本原則
雷電存在的主要形式有直擊雷、感應(yīng)雷、雷電波侵入。雷電有兩個(gè)放電參數(shù)：一個(gè)是起主要破壞作用的雷電流，常達(dá)幾十安培到幾十萬安培，其作用時(shí)間極短；另一個(gè)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(gè)放電特性引起的。直擊雷是指電流直接擊在建筑物構(gòu)架上，常因電效應(yīng)、熱效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)等造成建筑物的損壞。而感應(yīng)雷由雷閃電流產(chǎn)生的強(qiáng)大電磁場變化與導(dǎo)體感應(yīng)出的過電壓、過電流所形成，對電氣系統(tǒng)輕則產(chǎn)生一定的干擾,重則導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)或系統(tǒng)內(nèi)部件損壞。防雷技術(shù)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(jī)地選擇放電通道,簡言之就是要控制雷電能量的泄放與轉(zhuǎn)換。

根據(jù)我國煤礦裝車站的實(shí)際情況，在對煤礦裝車站自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行防雷保護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)，目前主要采取以下3 道防線：
(1) 外部保護(hù):將絕大部分雷電流直接引入大地泄放；
(2) 內(nèi)部保護(hù):阻塞沿電源線或數(shù)據(jù)線、信號線侵入的雷電波危害設(shè)備；
(3) 過電壓保護(hù):限制被保護(hù)設(shè)備上的雷電過電壓的幅值。目前我國建筑物防雷系統(tǒng)設(shè)計(jì)執(zhí)行國家標(biāo)準(zhǔn)《GB50057 建筑物防雷系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》。防直擊雷采用避雷針、避雷帶、避雷線和避雷網(wǎng)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(dǎo)入大地。對感應(yīng)雷防護(hù)是從整體和系統(tǒng)建立起三維的防護(hù)體系，在被保護(hù)設(shè)備構(gòu)成的系統(tǒng)中主要采取電源防雷、信號系統(tǒng)防雷、防止地電位反擊及等電位連接、金屬屏蔽、重復(fù)接地等。同時(shí)又采用了防雷分區(qū)及多層分級保護(hù)原則,即把一個(gè)欲保護(hù)的建筑物從外到內(nèi)劃分為幾個(gè)保護(hù)區(qū),根據(jù)電氣、微電子設(shè)備的不同功能及不同受保護(hù)程序和所屬保護(hù)區(qū)，確定防護(hù)要點(diǎn)，進(jìn)行分類保護(hù)。

1. 2 　系統(tǒng)的外部、內(nèi)部防雷技術(shù)
1. 2. 1 　外部防雷技術(shù)
(1) 接閃器
煤礦裝車站自動(dòng)化系統(tǒng)的建筑物屬鋼結(jié)構(gòu)金屬屋面。根據(jù)《GB50057 建筑物防雷系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)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(shí)，其搭接長度不應(yīng)小于100 mm；