测试系统开关技术分析
徐崇瑞
[摘 要]防雷措施的实施，可最大限度的保障生产区域的正常生产秩序，使其在雷雨季节到来时，能最大限度的免遭雷击及雷击电磁脉冲的危害，从而达到较为理想的雷电防护效果。本文通过对大柳行金矿燕山矿区防雷设计实例，分析和总结了防雷接地系统施工过程中主要技术参数接地电阻的变化情况，希望能为以后类似的工程提供较好的参考依据。
[关键词]直击雷；浪涌保护器；
中图分类号：TD792 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）31-0080-01
1 引言
雷电是一种常见的自然现象，在世界上每天约发生800万次雷闪放电，平均每秒放电100次左右，可见雷电活动是相当频繁的。雷电是由于积雨云中的大气电场较为强烈，使积雨云中产生电荷，当带电荷的云层与带极性相反电荷的云层或地面之间的电场强度足够大时（大于3×105V.m-1），空气就会击穿，产生局部放电即雷电现象。雷电发生时伴随的电磁效应、热效应和机械效应就是雷击产生的危害。本文通过对山东黄金金创集团有限公司蓬莱市大柳行金矿燕山989井的现场勘测，了解起内部及外部结构。由于该井位于山区，是雷电高发区域，建筑物、提升井架易于受到直击雷的危害。然后根据《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010、《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343-2012对矿区建筑物及井架周围设备进行防雷设计，依照防雷规范的相关要求及现场情况，从最大限度的保障厂区的正常生产秩序的角度出发，主要从提升井井架的直击雷防护，供电系统、PLC系统、监控系统方面的暂态过电压防护方面进行。
1.1 直击雷的危害分析
直击雷是指雷电直接击中建筑物或人员设备，其能量是巨大的，强大的雷电流转变成热能。雷击放电的电量大约为25～100C。据此估算，雷击点的发热量大约500～2000J。该能量可以熔化50～200mm的钢材。因此雷电流的高温热效应将灼伤人体，引起建筑物燃烧，使设备部件熔化。在雷电流流过的通道上，物体水分受热汽化而剧烈膨胀，产生强大的冲击性机械力。该机械力可以达到5000～6000N，因而可使人体组织，建筑物结构、设备部件等断裂破碎，从而导致人员伤亡、建筑物破坏，以及设备毁坏等。
1.2 雷击过电压的危害
当雷雨云之间、雷雨云对大地之间放电时，雷击电磁脉冲对暴露在空间中的电源线、信号控制线，金属管道，线槽等产生感应过电压，并沿线路侵入设备造成设备损坏。当雷云来临时，地面上的物体，尤其是导体聚积大量电荷从而产生高电位，如果与其他电位不同的线路或导体发生放电现象，放电电流进入弱电系统和用电设备，会造成设备损坏。
1.3 地电位反击
防雷装置接闪时，强大的瞬间雷电流通过引下线流入接地装置，由于大地电阻的存在，雷电电荷不能快速向大地泄放，必然会引起局部地电位上升（可能上百上千伏），此电位产生的跨步电压会带来人身的伤害，如果用电设备的接地体与该点没有足够安全距离，它们之间就会产生放电，造成反击电流，可直接击穿电器的绝缘部分，会对用电设备产生干扰乃至破坏。
1.4 目前井架防雷现状分析
井架雷击事件是威胁人员、设备及其他财产安全的重要隐患源之一。目前，矿山企业防雷措施过于简单，且接地电阻过大，不符合规范要求，已不能满足现代防雷技术需求。
2 现场勘测
蓬莱市大柳行金矿燕山矿区位于大柳行镇南部山区，989井位于山体上，选建筑物有配电室、卷扬机室、提升机控制室、提升井架、办公室、生活区平房。
989井配电、监控系统未安装电涌保护器；办公室是瓦脊房，屋顶无避雷带；矿区的提升井井架已经完工，井架高度51.5米，井口内部在做局部的土建项目；
矿区院内有5个摄像头，配电室接地电阻2.2Ω；卷扬机房接地电阻3.4Ω；井架接地电阻3.8Ω。目前该井架未安装有效的防雷设施，存在极大的安全生产隐患。
3 防雷设计
3.1 防直击雷措施
根据建筑物结构特点和GB50057-2010规范标准，该矿区提升井架确定为第三类防雷建筑物。计划在矿区提升井井架顶部安装3米高避雷针支撑杆1根，支撑杆上端加装LMD-B型导体多短针雷电放散装置1套。在井架西侧新建长度50米的地网一处，地网沟槽宽0.5米，深0.8米，用田园土回填，需要40*4热镀锌扁钢50米，石墨接地模块6个。导体多短针雷电放散装置通过引下线与接地网连接，雷电放散装置、引下线与支撑杆（架）之间用橡胶绝缘，使雷电流通过引下线与地网连接而泄放，不经过提升井架；需要Φ10热镀锌圆钢74米，避雷带支撑架62个；以达到良好的防雷效果。
构筑物顶部安装导体多短针雷电放散装置，通过大量放散电极的小能量、高频率的尖端放电，有效的防治电荷在构筑物上方积累，降低构筑物顶部电势，从而避免或减少直击雷在被保护目标处发生的机率，防止雷击的危害。导体多短针雷电放散装置十几年来被广泛应用于通讯、民用和军事领域的直击雷防护。解决了诸多的直击雷防护难题，取得了非常理想的应用效果。
3.2 防雷电感应措施
雷击危害中的80%是由于感应雷害造成的，这比直击雷的破坏面更广，所以在综合防雷系统中，对于感应雷害的防治是重中之重。而防治感应雷采用的主要设备就是：电涌保护器（SPD）。根据《建筑物电子信息系统防雷技术规范》，结合该井通讯系统的重要性，确定信息系统雷电防护为B级。在989井配电室总空开401断路器负载侧加装LMP/I100-03电涌保护器1臺，电涌保护器前端加装C63A-3P空开1台；配电室空压机分配电柜内，2个空压机空开负载侧加装电涌保护器，共需LMP/I80-03电涌保护器2台，C63A-3P空开2台。信息系统防雷重点是雷电波侵入，目的是将雷电过电压（脉冲）的能量利用分流（限幅）技术泄如大地。所以，分流、等电位技术的关键是采用防护器的品质、性能的好坏，因此，选择合格优良的电涌保护器至关重要。
信息系统防雷重点主要是雷电波侵入，按国家标准规范要求，电源雷电感应部分防雷主要有三部分：（1）在高压变压器后端出口到设备总配电源前端的电缆线两端安装电涌保护器，作一级保护；（2）在井架总配电盘至各分配电箱间的电缆线两端安装电涌保护器，作二级保护；（3）在消防、应急、通风、救生、排水、通信以及UPS的前端安装电涌保护器[1]，作为三级保护。
3.3 等电位单点接地技术
采用单点接地新概念和多种接地新方法来消除由于地电位的变化对设备造成的损坏。相对外部传输线母线的位置，安装一个铜母线块在墙外侧，然后将内部母线块接到外部母线块，外部母线块引线接地。所有站内设备外壳都接到内部母线块，最好从每一机壳用一根接地线直接到母线块。雷击发生时，跨越通讯站的跨步电压仍然会有，但由于所有设备外壳点位都取自一点，设备之间不存在电位差，从而避免损害设备。
4 结语
在雷电多发的季节，矿区井架以及各个重要系统所在室内防雷措施的好坏，直接影响其能否正常运行及生产的继续。依据《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010和《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343-2004的标准，通过上述防雷措施，可最大限度的保障生产区域的正常生产秩序，使其在雷雨季节到来时，能最大限度的免遭雷击及雷击电磁脉冲的危害，从而达到较为理想的雷电防护效果。
参考文献
[1] 杨仲江，防雷装置检测审核与验收[M].北京：气象出版社，2009.
