东曲煤矿防雷方案

1、.东曲煤矿综合防雷方案设计单位：XX普天科比特防雷技术XX联系人： X云云 日期：2010年8月20日一、前言雷电现象是自然界中一种瞬间放电现象，同时伴随有雷声，具有高电流、高电压、变化快、放电时间短、辐射强等特征。雷电灾害是“联合国国际减灾十年”公布的最严重的十种自然灾害之一。全球每天约发生800万次雷电，每年因雷击造成的人员伤亡、财产损失不计其数。导致火灾、爆炸、信息系统瘫痪等事故频繁发生。伴随着科学技术的飞速发展，信息时代已经到来。信息技术已渗透到了人类社会生产和生活的各个领域，各种信息设备应用X围之广、种类之多、数量之大是前所未有的。然而，以微电子技术为基础的电子信息设备因其集成度高、

2、工作电压低、运算速度快，其耐过电压、过电流和抗雷击电磁脉冲（LEMP）的能力差，极易遭受雷电的危害，特别是雷击电磁脉冲的干扰对这些设备和系统的影响越来越突出，对这些设备及系统造成的失效与损坏事故的发生率逐年增高。雷击电磁脉冲可影响几公里X围的电子设备，这也使电子设备受损的几率增大。电子信息系统受损后，除直接损失外，间接损失往往很难估量。因此，信息时代的到来，已使雷击电磁脉冲的防护成为当务之急，雷击电磁脉冲干扰是信息时代雷电灾害最显著的特征。国际电工委员会（IEC）将雷电灾害称为“信息时代的公害”。19501960197019801990干扰变量/设备内置电子元件数量时间抗干扰能力真空管晶体管集

3、成电路2000个人电脑11雷电危害种类Ø 直击雷：直击雷是雷雨云对大地或建筑物等的放电现象。它产生强大的脉冲电流、炽热的高温、猛烈的电动力，损坏放电通道上的建筑物、输电线、室外电气、电子设备，击死击伤人员，同时产生的强烈的电磁感应和电磁辐射，对周围的电气、电子设备造成损坏或干扰。Ø 雷击电磁脉冲(LEMP)：雷击电磁脉冲是由于雷雨云之间和雷雨云与大地之间放电时，产生的电磁感应、电磁辐射以及雷雨云与输电线静电感应电荷在雷击放电瞬间泄放产生的过电压过电流通过连接建筑物内外各种金属管道、电源线、信号线、天馈线等侵入损坏室内外的电气、电子设备。Ø 操作过电压和暂时过电压（

4、TOV）：供电系统中的电感性和电容性负载开启或断开造成的操作过电压以及供电系统高（中）压故障产生的暂时过电压，都能在电源线路上产生高压脉冲，其脉冲电压可达到线电压的3.5倍，从而损坏设备。破坏效果与雷击类似。12雷电侵入途径l 网络数据线路在远端遭受直接雷击或LEMP，沿网络线路进入设备；l 有线通讯线路在远端遭受直接雷击或LEMP，沿通讯线路进入设备；l 建筑物内部的各种线路，雷击电磁脉冲辐射，进入设备；l 电源供电线路在远端遭受直接雷击或LEMP，沿供电线路进入设备；l 地电压过高，反击进入设备；l 天线遭受直接雷击或接收LEMP；l 避雷针引下线，在避雷针接闪泄放雷电流时，产生的雷击电磁

5、脉冲辐射；l 临近建筑物或附近地面、树木等遭受雷击，同时带来LEMP和附近地面的跨步电压（地电压反击）；l 95%的闪电发生在云对云之间，可以产生几百千安培的电流和极强的LEMP。煤矿矿区大多处于山区，平均海拔都比较高，多属于雷害多发地区。随着通信技术、计算机技术、信息技术的飞速发展，煤矿开采方式从人工作业转变为电气化，开采作业的瓦斯检测由原来的人工定时检测变为自动监控。繁杂的事务通过电脑、自动化和通信设备处理得井然有序。这些电子设备的工作电压很低，导致过压、过流保护能力极其脆弱。其数量和规模又在不断扩大，因而它们受过电压特别是雷电袭击而遭受损坏的可能性就显著增加了。这是由于以雷击中心1.52

6、.0kmX围内都可能出现危险电压破坏线路上的设备。其后果可能使整个系统的运行中断,造成难以估计的经济损失。雷电可以在电源线和通信线或数据线上感应出过电压。因此采用电源和通信防雷器是保护通信线路、设备及人身安全的重要技术手段，是确保通信线路、设备运行不可缺少的技术环节，是煤矿生产安全的重要组成部分。为确保煤矿生产的安全可靠运行，本方案提出了煤矿防雷的综合设计。本方案的制定，目的是提供出一套完整且易于操作的防雷解决方案予有关部门进行参考实施。二、设计依据本方案在编写过程中，主要参考了下列国家标准、国际相关标准及行业规X的有关条款：1GB50057-94建筑物防雷设计规X（2000年版）2GB501

7、74-93电子计算机机房设计规X3GB2887-2000电子计算站场地通用技术规X4GB9361-88计算站场地安全要求5IEC62305-4：2006雷电防护 第4部分：建筑物内的电气系统和电子系统6GB18802.1-2002低压配电系统的电涌保护器（SPD） 第1部分：性能要求和试验方法7GB/T18802.21-2004低压电涌保护器 第21部分：电信和信号网络的电涌保护器（SPD） 性能要求和试验方法8DIN VDE0675：1989过电压放电保护器（适用于100V1000V的交流系统）三、设计方案31设计说明311雷电防护原理雷电防护是一项综合性的系统工程，所采取的技术措施也是多方

8、面的。任何单一的防护措施，其效果都是有限的。综合防雷系统应包括直击雷防护（外部防护系统）和雷击电磁脉冲的防护（内部防护系统）。外部防护系统的主要作用，是捕捉雷电闪击点，保护建筑物及室外部分设备免受雷电的直接打击。外部防护系统的主要组成部分为：接闪器（避雷针、避雷带等）、引下线、接地装置。内部防护系统的主要作用，是降低雷击时的冲击电位差和磁场强度，保护电气、电子设备免受雷击电磁脉冲的危害。内部防护系统的主要组成部分为：电磁屏蔽、等电位连接、电涌保护器（SPD）等。现代防雷技术强调“整体防护、综合治理、层层设防”。在防雷工程设计时应系统地、因地制宜地将外部防护和内部防护有机地结合起来，贯彻整体防御

9、思想，综合运用分流(泄流)、均压（等电位）、屏蔽、接地和保护（箝位）等各项技术，构成一个完整的防护体系，才能取得明显的效果。综合防雷系统主要应从以下几个要素着手。1) 分流（泄流）：在大楼顶部安装接闪器，让雷电按指定的路径泄放入地。避免大楼直接接受雷电流而受损。2) 均压（等电位）：防止相邻金属导体及不同地网之间产生电位差，采用等电位连接和共用接地等措施。3) 屏蔽：利用建筑物的钢筋混凝土墙体、人工屏蔽网和各种设备自身的金属屏蔽层以及屏蔽电缆，衰减雷击电磁脉冲对设备的危害。4) 接地：接地是分流和泄放直击雷和雷击电磁脉冲干扰能量的最有效的手段之一，也是等电位连接的基础。5) 保护（箝位）：是在

10、电源线、信号线、接等过电压可能侵入的所在端口，装设必要的电涌保护器，将侵入设备系统的冲击过电压限制到设备能承受的冲击过电压水平之内。电涌保护器（SPD），俗称防雷器，是在最短时间（纳秒级）内将被保护线路连入等电位系统中，使设备各端口电位相等，同时释放系统中因雷击而产生的大量脉冲能量，并短路泄放到大地，降低设备各接口端的电位差，从而保护线路上用户的设备。322分区防雷保护概念分区防雷的基本思想是在过电压到达终端设备造成损害之前，逐级地减少它至无害的水平。为了达到这个目的，IEC根据雷击电磁脉冲的严重程度将建筑物内、外电磁环境划分为不同等级的雷电保护区（LPZ）。区间定义区LPZ0A区本区内的各物

11、体都可能遭到直接雷击和导走全部雷电流；本区内的电磁场强度没有衰减。LPZ0B区本区内的各物体不可能遭到大于所选滚球半径对应的雷电流直接雷击，但本区内的电磁场强度没有衰减。LPZ1区本区内的各物体不可能遭到直接雷击，流经各导体的电流比LPZ0B区更小；本区内的电磁场强度可能衰减，这取决于屏蔽措施。LPZ2区本区内流入的电流和电磁场强度进一步减小。防雷区（LPZ）和等电位连接示意图雷电过电压对内部电子设备的损害主要是沿线路引入。保护区的界面通过外部的防雷系统、建筑物的钢筋混凝土及金属外壳等构成的屏蔽层而形成。电气通道以及金属管则通过这些界面，穿过各级雷电保护区的金属构件必须在每一穿过点做等电位连接

12、。进入建筑物大楼的电源线和通讯线应在LPZ0与LPZ1、LPZ1与LPZ2区交界处，以及终端设备的前端根据IEC62305-4：电气和电子系统防护标准，安装不同类别的电源类SPD，以及通讯网络类SPD。SPD是用以防护电子设备遭受雷电闪击及其它干扰造成的传导电涌过电压的有效手段之一。32方案设计雷电感应和雷击电磁脉冲是造成电子设备损坏的主要原因。除了附近发生雷击时，感应电磁脉冲可通过传输线形成入侵波。同样道理，即使在远处发生雷击时，只要传输线通过那个区域，一样可以引入感应雷电波。因此，传输线涉及的X围越广，受雷电感应的机率就越高。 从电子设备本身讲，微电子设备耐过压的能力很弱，且这些电子设备大

13、部分通过各种传输线相互关联，当这些传输线上产生过电压时，设备的接口部分，甚至整个设备都容易损坏。要解决传输线的引雷问题，除了做好防直击雷外，还要在暴露于室外的以及长距离敷设的各种传输线上安装相应的防雷器，对侵入到传输线上的感应雷电波进行控制和泄放，以确保设备的安全。 在各种各样的传输线中，电源线是分布最广的传输线，也就意味着受雷电感应的机率最高。大量事实也证明，6080%的雷电感应和雷电波侵入来自于电力传输线。根据IEC防雷的相关规定，对雷电波侵入应分区域进行防护，在每个区域的界面上采取相应的措施，逐级泄放，直到将感应过电压降到设备可以承受的水平。因此，电源系统的防雷应采取多级保护、层层设防，

14、根据设备的重要性和地理位置进行有重点、有层次的保护。 众所周知，通讯网络设备的接口芯片耐过电压能力很差，一般CMOS电路极限电压均在几十伏以内，极易遭受雷电感应和雷击电磁脉冲的袭击。 信号系统的防护，需针对不同设备选用相应的通讯网络信号防雷器作为通讯线路上防雷电感应过电压的措施，以保护电子设备的安全。1) 西平硐西平硐井口有多条架空信号电缆，包括广播线1条、监测线2条、信号线1条。对广播线安装KBT-A60D防雷器，监测线安装2套KBT-C485防雷器，12V信号线路安装1套KBT-C485防雷器。防雷器集中安装在一个防爆箱内，设置在井口处另外，为减少架空线路上产生的雷电感应，在西平硐入井处对

15、架空线路采用金属线槽进行屏蔽接地处理，敷设长度为30米。2) 东平硐东平硐井口有多条架空电缆，为减少架空线路上产生的雷电感应，在东平硐入井处对架空线路采用金属线槽进行屏蔽接地处理，敷设长度为30米。3) 小沙岩进风井小沙岩进风井的架空信号电缆包括线和联锁信号线。在入井处对联锁信号线采用1套KBT-A60D防雷器进行保护，对10对线采用1套KBT-A60C进行保护，每套可提供10对线的保护，另需配1个10对线的接线模块及背架，安装在防爆箱内。小沙岩进风井处无接地，需做一组接地，接地电阻不宜大于10。4) 小沙岩回风井对其架空信号电缆，在入井处采用薄铜皮进行屏蔽接地处理，敷设长度为30米。小沙岩回

16、风机房双回路电源加装2套V25-B+C/3+NPE，前端串接2组C65N 3P/32A空气开关。5) 黄苔峰在入井处对其架空信号电缆采用薄铜皮进行屏蔽接地处理，敷设长度为30米。黄苔峰双回路电源加装2套KBT-D380/3+1/40，前端串接2组C65N 3P/32A空气开关。6) 2.5m绞车房在2.5m绞车房入井处分别对线路电缆、380V电源线、语音报警信号线、错码信号线、线加装防雷器进行保护。1条线路电缆采用1套DL-170防雷器进行保护，2路380V电源线采用2套KBT-D380/3+1/40防雷器进行保护（防雷器回路中串接2组C65N 3P/32A空气开关），2条语音报警信号线采用2

17、套KBT-A60A防雷器进行保护，1条错码信号线采用1套KBT-C485进行保护，10对线采用1套KBT-A60C进行保护，每套可提供10对线的保护，另需配1个10对线的接线模块及背架，安装在防爆箱内。2.5m绞车房入井处无接地，需做一组接地，接地电阻不宜大于10。另对其架空信号电缆，在入井处采用金属线槽进行屏蔽接地处理，敷设长度为30米。7) 广播站电源一+二级保护：在广播站的闸刀开关处，设置一台8位明装配电箱，将闸刀开关更换为梅兰日兰C65N 2P/63A空气开关，空气开关后端并联安装单相电源防雷器做两级保护，采用1套B+C级联合保护器，型号为KBT-B+C/220/40防雷器前端加装1组

18、C65N 1P/32A空气开关。电源三级保护：在设备机柜内的电源插座处，设置3套KBT-220E防雷插座，作为设备的第三级防雷保护。由于电子设备的重要性和脆弱性，KBT-220E防雷插座能将过电压的水平限制在精密电子设备所能承受的水平内。提高设备使用的安全度。8) 电源防雷其它配置广场变电站：双回路电源加装2套KBT-D220/40，前端串接2组C65N 3P/63A空气开关。九一变电站：双回路电源加装2套KBT-D220/40，前端串接2组C65N 3P/63A空气开关。九二变电站：双回路电源加装2套KBT-D220/40，前端串接2组C65N 3P/63A空气开关。机电科：配电室电源进线处加装1套KBT-D220