矿山供电系统防雷保护措施研究

何慧荣

摘 要：供电系统能否正常运行，在根本上决定了矿山开采作业效率与安全性，为防护管理的要点。基于矿山工程所处环境的特殊性，受气候因素影响比较严重，尤其是雷击灾害频发，如果不对供电系统采取措施进行防护，很容易出现事故，影响正常供电，甚至会出现安全事故。因此，必须要重点做好矿山供电系统防雷防护措施的研究，根据实际情况，来采取相应的处理技术，提高作业实施的安全性，本文对此进行了简要分析。

关键词：矿山；供电系统；防雷保护

中图分类号：TD608 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）04-0164-01

矿山出现雷击灾害的频率更大，为保证供电系统的正常运行，需要根据实际情况采取有效的防雷保护措施，及时将过大雷电流导入地下，避免其对供电设备造成影响，而出现供电事故。在对矿山供电系统防雷保护技术进行研究时，需要基于矿山作业特点，以及地理环境特征，来选择科学合理的方式，减少雷击事故的发生，提高供电系统运行稳定性和可靠性。

1 矿山防雷技术特点

雷击发生时间、地点以及强度具有很强的随机性，想要有效采取措施进行防护，在技术上具有很大的难度，想要通过一定措施来完全规避雷击事故的影响基本上不可能，只能通过科学合理的安排，来最大程度上规避产生的影响。供电系统是维持矿山作业开展的关键因素，如果供电出现问题，将会造成整个生产流程中止，不仅会影响作业效率，情况严重的甚至会出现安全事故。针对供电系统来采取防雷措施，主要包括外部与内部两部分，外部防雷措施即通过建筑物钢筋混凝土结构金属框架来组成屏蔽笼，以及立面金属表面、屋顶金属表面、金属门窗框架等，及时将雷电流导入地下，避免过大雷电流进入到供电系统内，造成设备损坏[1]。内部防雷措施即对供电系统各传输线路端口设置适配的浪涌保护器，不仅可以抑制雷电过电压，同时还可以防止操作过电压影响。

2 矿山供电系统防雷措施要点

2.1 直击雷保护措施

直击雷对矿山供电系统影响较大，也比较常见，一般会选择用接闪器进行防护，最为常见的如避雷针。避雷针多由镀锌圆钢制成，将其安装到地面变电所内电杆或专用构架上，然后将其下端利用引下线与接地装置进行有效焊接。这样便可以对雷电场产生一个附加电场，促使雷电场产生畸变，将雷云放电通路由被保护物体转变为避雷针，然后过大雷电流便可以通过引下线与接地装置导入到大地中，保护供电设备与系统不会受雷击影响。

2.2 雷电波侵入保护

还可以对矿山附近变电所内设置避雷器，来避免雷电波沿供电线路侵入到变电所内部，对供电设备绝缘产生损害。其中，避雷器需要与被保护设备进行并联，且安装在设备电源侧，这样如果供电线路内产生影响设备绝缘的过电压时，避雷器火花间隙会被击穿，或者是由高阻变为低阻，促使过电压对地放电，来避免对供电设备绝缘产生影响。一般矿山变电所主要以保护配电变压器为核心，因此要尽量将避雷器安装在靠近变压器位置，且要将避雷器接地线以及变压器二次绕组中性点和外壳进行有效连接。并且因为变压器一次侧装有高压开关设备，会造成变压器高压接线端与避雷器连接点间存在一定距离L，为有效保护变压器，要求L≤（Ush-Vsh·F·v/2a），其中a表示雷电波陡度，取值150kV～300kV/us；v表示雷电冲击波速度，取值300m/us；Ush表示变压器绝缘冲击耐压能力，取值5UN；Ush·F表示避雷器冲击放电电压[2]。另外，避雷器放电阶段，变压器绝缘需要承受避雷器残压与引下线电感压降之和相同的过电压，即U残+L·di/dt，其中L表示避雷器引下线上电感，与长度成正比。为保证变压器在雷击情况下的安全性，需要有效降低电感压降。

2.3 反变换过电压保护

变压器受到雷击损坏后，大部分会集中在高压线圈匝间与层间绝缘击穿，且大部分为末端部位。另外还包括高压引出线对外壳闪络、低压线圈层间绝缘击穿以及高低压线圈同时击穿等。在发生雷击事故后，虽然变压器高压侧安装有避雷器，并且变压器自身绝缘性能良好，但是仍然会造成高压线圈中性点附近绝缘被击穿。出现此类问题主要是因为反变换过电压造成，即雷电对变电压高压侧产生影响是，首先动作的为高压侧避雷器，使得接地电阻产生电压降。并且因为避雷针设置有共同接地的接地引线、设备外壳与低压零线，电压降会直接作用到低压绕组。并且高压绕组出线端电位会受避雷器控制，最终电压会分布在高压绕组，中性点则达到最大值，导致中性附近绝缘被击穿。为有效改善此类问题，需要在二次侧出线端安装一组压敏避雷器，来防治反变换过电压对变压器产生损坏。雷击时如果一次侧避雷器放电，当接地装置电位达到一定程度后，压敏避雷器会放电，使得二次绕组出线端电位以及二次中性点和外壳电位差减小，达到降低甚至消除反变换过电压的目的[3]。

3 結语

因为矿山作业环境的特殊性，更容易产生雷击灾害。供电系统作为维持正常作业的重要因素，为保证其稳定可靠运行，需要针对山区雷电灾害特点，确定防雷保护方向与要点，有针对性的采取措施来避免雷击对系统和设备产生影响。

参考文献

[1]张成春.矿山供电系统漏电保护措施研究[J].科技创新与应用，2015，18：184.

[2]夏国明.变电站电源系统防雷保护措施研究[J].煤炭技术，2011，04：52-54.

[3]朱金龙.变电站综合自动化系统防雷保护措施的研究[J].电子技术与软件工程，2013，16：194.