金矿防雷设计研究

杨恩丽　李和平

摘 要：结合广西壮族自治区昭平县金矿防雷工作的现状，研究、探讨了金矿防雷设计，以确保金矿的稳定运行和安全生产，同时，也为其他矿区的防雷工作提供参考借鉴。

关键词：金矿；雷电灾害；防雷设计；安全生产

中图分类号：TD79 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.21.118

广西壮族自治区昭平县蕴藏着丰富的矿产资源，是广西最大的“黄金宝地”之一。但是，金属矿山地下埋有大量的导电矿藏，地表也存放了一定数量的矿石和精矿，这些矿物质的土壤电阻率很低，再加上矿区通讯、监控、电力等弱电系统的广泛应用，能够在雷云与大地之间形成良好的放电通道。这严重威胁了金矿的安全生产。同时，昭平县地形复杂，群山起伏，河谷深切，平地狭小，地势西北高东南低，使得气流抬升。正是因为该地的特殊地形，昭平县特别容易出现雷暴天气，年平均雷暴81.8 d，属于多雷区，更是增加了昭平县金矿受到雷击的概率。因此，必须要加强金矿的防雷设计研究，以减少或避免因雷电灾害造成的经济损失和人员伤亡。

1 金矿防雷设计原则

了解和掌握了金矿所在地的环境、气象条件后，结合金矿位置、配备问题和相关设施等问题，做好防雷设计方案。雷电具有突发性、破坏强度大等特点，很难掌握发生时间和地点，所以，雷电灾害防御工作难度比较大。金矿雷电防护设计工作需要以“预防为主、安全第一”为原则，运用相应的防护对策减小被保护设备遭受雷击损害的风险。

2 金矿的防雷设计研究

2.1 矿区场所

根据金矿地理位置的特征，在矿区场所装设避雷针或避雷网等避雷装置，可以有效吸引雷电流。避雷装置需要沿屋脊、屋檐、女儿墙等容易遭受雷电袭击的位置敷设，同时，屋面避雷网通常采用热镀锌的扁钢或圆钢和热镀锌件，而且在大屋面的位置需设置8 m×12 m或10 m×10 m的圆钢或者扁钢当作接闪器。对于矿区高度超过25 m的建筑物，通常沿着女儿墙或屋脊设置￠12镀锌圆钢当作避雷网。针对屋面突出的金属建筑物，不用单独设置接闪器，可以直接将金属屋面当作接闪器。在此需注意的是，全部接闪器都需要与防雷引下线相连接。

2.2 井口

依据《建筑物防雷设计规范》（GB 50057—2012）、《电子计算机防雷设计规范》（GB 50156）和《建筑物电子信息系统防雷技术规范》（GB 50343）的要求，井口防雷设计要做到以下几点：①要在人员定位、调度通信、瓦斯监控、产量监控等工控机的传输线安装信号避雷装置；②要在坑口实行地网防雷接地（电阻小于4 Ω）；③程控电话要安装信号避雷装置；④坑道口各种设备在设计时需要做等电位连接，同时，与地网可靠连接，形成电气通道。

2.3 矿区变电所

变电所是电力系统的心脏和枢纽，如果遭受雷击，发电机、变压器等重要电器设备会被毁坏，不仅维修复杂，而且还会造成大范围和长时间的停电。因此，必须要做好矿区变电所的雷电防护工作。在对其进行防雷设计的过程中，需要考虑在变电所安装避雷装置。接闪器可采用避雷针、带、线和网。另外，引下线要保证接闪器与大地之间的连接良好，接地电阻应≤10 Ω。避雷针保护范围包括变电所厂房及其室外所有设备，可将极大的雷电流通过引下线引入接地装置，尽快散逸到大地，并与异种电荷中和，使保护设备遭受雷击的概率小于0.1%.变电所内的主变电压最重要，需要重点保护，所以，可以利用变电所母线安装阀型避雷器，把它接在主变压器旁边。当雷电波入侵到主变压器时，产生全反射使它们身上的电压升高，雷电波电压曲线与阀型避雷器比较平坦的伏秒特性相交。在工作过程中，要选择好安装避雷器的位置，它与主变压器和其他设备的距离都应小于最大允许电气距离。当一组不满足要求时，可再增加一组。在防雷设计时，还可以安装35～110 kV无避雷线的输电线路。当进线段遭到雷击时，雷电波的幅值和陡度会超过变电所设备的耐压值。在接近变电所1～2 km的进线段处安装避雷线能减缓雷电波的陡度，能限制流过变电所阀型避雷器中的雷电流小于等于5 kA，大大减小进线段内出现雷电波的概率。

2.4 电源系统

对于矿区机房电源系统的雷电防护，矿区低压主配电系统需要做两级防雷保护，其他设备进出端需要使用第三级防雷防护。在防雷设计中，电源系统可考虑使用TN-S系统。其特点是N线（中线）和PE线（地线）在变压器的低压侧合为1条PEN线，而且还需要在相线与PEN 线之间设置避雷装置。对于运用了TN-S接地系统的电源防雷器，在矿区内总配电屏中安装一级防雷保护，在二级配电屏中安装二级防雷保护、在设备前端安装三级防雷保护。另外，结合工作电压的要求，要安装适配的直流电源浪涌保护器。

2.5 网络、通信系统

针对矿区通信网络系统的雷电防护，在防雷设计中，需要考虑运用屏蔽、接地、等电位连接和合理布线等措施对信息系统机房或设备房进行综合防护。网络通信系统雷电防护主要涵盖广域网雷电防护、局域网雷电防护、无线通信系统雷电防护和机房内部设备之间的串口雷电防护等。广域网远距离传输数据通信在进入机房设备前端需要设置具备二级保护的防雷保护装置。局域网防雷工作主要是做好局域网网线的屏蔽，同时，还要做好终端设备局域网端口的防雷设计。局域网络一般以双绞线传输数据，没有屏蔽保护，布线也不是特别规范，网络系统不但会遭受感应雷的袭击，还会受到交流线路的干扰。因此，在防雷设计中，需要在局域网络的两端布设避雷装置，防止各种过电压对设备的损坏。局域网的网口也要做好防雷设计，网络交换机、服务器和集线器等端口需要考虑运用专用防雷器。无线通信时，常在建筑物上架设天线，而它们属于地面突出物，是雷电释放的重要途径，所以，在设计时，需要特别注意要加装避雷装置。

3 结束语

金矿防雷工作是一项复杂的系统工程，其可以有效减少或防止矿区遭受雷电的袭击，确保矿区设备设施和工作人员的安全。基于此，金矿防雷技术人员在进行防雷接地设计时，需综合考虑各方面因素，严格按照相关规范要求进行设计、研究，以探索出一套全面、完善的防雷设计方案，确保金矿防雷系统的可靠性和实用性，从而达到防御雷电灾害的目的。

参考文献

[1]林明华，闫景东，栾绍海，等.招远市金矿系统防雷设计[J].云南大学学报（自然科学版），2012，34（S2）.

[2]王本海，陈国强，李涛.高原矿区防雷研究及应用[J].煤炭科技，2014（1）.

〔编辑：白洁〕