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浅谈矿山仪表系统防雷

    【摘 要】某矿山都地处广西百色南部山区,春夏两季雷雨频繁,仪表设备在生产运行中易遭受雷电袭击损坏,严重地影响到了矿山生产,本文探讨矿山仪表设备的防雷措施。


  【关键词】矿山;仪表设备;防雷1 矿山仪表防雷击意义雷电是一种常见自然现象,在本地区发生频率很高,对矿山设备有很大危害。据统计矿山仪表中容易遭受雷电袭击的仪表主要有以下几个:


  (1)地磅,在2008 -2012年间,两个矿区的地磅的称重传感器累计被雷击导致损坏,累计共坏了8个,称重显示二次仪表也被击坏了3个。


  (2)高位水池液位变送器及其二次显示仪表,据统计,在2010年6月,雷电频繁发生,仅仅这个月液位变送器就被雷击坏了6个,其二次显示仪表也坏了1个。


  (3)摄像头,在2010年5月雷雨的一天,配矿堆场片区的11个摄像头突然就全部遭雷击损坏,其中9个没有了图像显示,仅存的2个有图像的摄像头也不能控制其转动方向。


  雷电对矿山仪表设备的危害也非常严重,所以探讨有关仪表的防雷非常必要,对于仪表的安全使用有重要的意义。


  2 雷击基本原理2.1雷击的形式通常雷击有三种主要形式:


  (1)带电的云层与大地上某一点之间发生迅猛的放电现象,叫做“直击雷”。


  (2)带电云层由于静电感应作用,使地面某一范围带上异种电荷。当直击雷发生以后,云层带电迅速消失,而地面某些范围由于散流电阻大,以致出现局部高电压,或者由于直击雷放电过程中,强大的脉冲电流对周围的导线或金属物产生电磁感应发生高电压以致发生闪击的现象,叫做“二次雷”或称“感应雷”。


  (3)“球形雷”,这种情况极少发生,本文不讨论。


  2.2 矿山雷击破坏形式对于矿山设备而言,一般讲来,按照目前的防雷理论,雷击从形式上只有上述的直接雷击和感应雷击两种。


  (1)直接雷击的破坏方式是指雷电直接击在物体上,产生电效应、热效应和机械力破坏。对于直接雷击的防护,主要采用给建筑物设置避雷装置以及在强电系统安装高低压避雷器装置等办法。


  (2)感应雷击是指雷电通过静电感应或电磁感应途径破坏被击物,一般目前弱电设备发生的雷击多为感应雷击故障,其主要破坏力主要表现为:


  1)由于雷电引发的电荷分布不均,通过静电感应而产生的局部过压对仪器仪表电子设备的损害,据有关资料,此电压有时可达几十千伏,足以使接地不良的电器遭受破坏。


  2)由于雷电流形成的电磁场的变化,通过电磁感应使周围导体产生过压,此感应电压往往会沿导线传输,破坏与之相连的有关电子设备。


  3)雷击使微电子设备地不电位不均,导致高电位地反击破坏电子设备。


  3 矿山仪表设备防雷方法3.1 防直击雷矿山仪表设备基本装设在办公楼、车间厂房、化验室、库房、皮带廊、泵房、地磅房等建筑物内,其信号线路和电源线路也有大部分敷设在建筑物内部或地下,用以防范仪表设备不受雷击。尤其应保证设备所处的建筑物有完善的避雷设施,以及确保电力供电系统避雷措施完备其防直击雷。


  矿山建筑防雷除总降压变电所使用避雷针外,其余建筑物的接闪器都采用避雷带或避雷网,材料采用8mm镀锌圆钢,避雷引下线有两种:办公楼、各车间厂房、化验室、库房、泵房用12*4mm扁钢,皮带廊和地磅房用8mm镀锌圆钢。各建筑防雷均为多点接地,接地电阻值除油库≤4Ω外,其余≤10Ω。


  地磅因其是全钢铁结构且暴露在外,其雷击事故发生率高,为了保护地磅称重传感器及二次显示仪表,世界杯预选赛赛程表在原有建筑防雷的基础上,增加了更密集的均压带和将地磅称体用镀锌圆钢环绕一周(焊在称体上面)且直接焊接到引下线上面,并将电源及信号线全部通过增加的信号浪涌保护器才接到地磅称重传感器上,整改后效果好,在多次雷雨天气中安然过关。


  3.2 防感应雷经统计,矿山仪表设备的雷击事故都是感应雷引起的。仪表设备工作电压低,抵抗过压能力弱,所以必须重点考虑防范感应雷击。


  目前感应雷击的防护主要有以下几点:


  (1)采用浪涌保护器(SPD)。一般雷击侵入途径是由电源线或信号线入侵,因此雷击防护就是要在雷电的进入端将其泻放到地,从而保护设备。浪涌保护器(SPD)是一种限制暂态过电压并分走电涌电流的器件,主要在低压配电系统和信息系统中,用于对雷电过电压、操作过电压、雷击电磁脉冲或电磁干扰脉冲的防护。


  矿山仪表设备防雷用的浪涌保护器(SPD)有两种:在仪表设备电源处用电压开关型SPD,这种电压开关型SPD在整改后的各低压配电箱中都安装有,电源线通过SPD接地,当电源线路上出现雷击浪涌,SPD对地泄放雷电能量;另外一种安装在摄像头的同轴信号电缆上,保护摄像头免遭感应雷击损坏。2010年5月雷击事故,马牌矿区细碎片区的11个摄像头全部遭雷击损坏,其中9个没有了图像显示,仅存的2个有图像的摄像头也不能控制其转动方向,检查发现,只有这2个仅存的好摄像头都是在现场摄像头端自带有SPD,下步整改所有摄像头都将加装SPD。


  高位水池液位变送器及其二次显示仪表也进行了整改,变送器与水源地二次显示仪表中间相隔近7公里,出现的问题多数因为线路被感应雷击,经过在高位水池变送器端与水源地二次显示仪表端分别加一个信号浪涌保护器,效果明显,很少再发生高位水池液位变送器被雷击事故。


  (2)对可能感应到雷击的信号线加以屏蔽,尽量采用穿金属管埋地方式敷设,形成线路屏蔽。矿山设备的信号线基本采用带屏蔽网的电缆,且敷设在金属线槽或管道中,与设备连接处也用金属蛇皮管保护,各种屏蔽网、金属线槽和金属穿线管接地良好;少量不合格的信号线也将整改加以屏蔽……(3)还有一种情况能感应到雷击,就是避雷装置引下线与仪器设备的电源线或信号线相距太近且平行而通过电磁感应引发雷击事故,通过按标准进行合理的综合布线来整改。


  在感应雷击的防护方面,对于仪器仪表设备的感应雷击防护,应给予全面保护,否则就有漏保的可能。除了一般注重电源线的防护外,切不能忽视信号线防雷,装设于户外的仪表设备或线路,必须采取两端保护或多点保护方式。对于重要线路,尽量采用穿金属管埋地方式敷设,以形成线路屏蔽。


  4 矿山仪表设备防雷管理和维护防雷工作并非一朝一夕,而是一个长期的工作,必须对所有的防雷系统进行管理和维护,避免因其失效造成雷击事故。


  (1)各仪表设备的防雷屏蔽、接地和其所属的SPD需记录归档,定期点检,检查时SPD必须有良好接地,发现问题要处理。


  (2)每年雷雨季节前,需检查各建筑的防雷引下线接地情况,测量接地电阻值,不合格的要处理。


  (3)记录每次雷击事故,分析事故原因,及时做出改进。


  5 结束雷雨是本地常见的天气,要不打雷是不可能的,要百分之百防雷也很难办得到,只有努力学习,小心地摸索,一点点地改进,才能尽量地保护好设备免遭雷击,使矿山能够安全稳定运行。



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