七台河小型煤矿防雷装置的改造设计

2015-08-22张学博七台河市气象局黑龙江七台河54600徐州市气象局江苏徐州000

黑龙江气象 2015年4期

毕　然，孙　强，张学博（.七台河市气象局，黑龙江七台河54600；.徐州市气象局，江苏徐州000）

七台河小型煤矿防雷装置的改造设计

毕然1，孙强2，张学博1
（1.七台河市气象局，黑龙江七台河154600；2.徐州市气象局，江苏徐州221000）

1　引言

随着我国经济的飞速发展，煤炭产业的现代化步伐也越来越快，煤矿的电力系统、通讯系统和各种监控系统中装备着大量精密、敏感的电子设备，这需要提高雷电防护等级，重新设计煤矿的雷电防护体系［1］。黑龙江七台河市是一座煤炭资源丰富的煤城，主要以小型煤矿居多，其煤层分布浅且不均匀、瓦斯含量普遍较高，大部分煤井分散在地势空旷的丘陵半山中［2］。本文结合现有的防雷技术规范，通过实地勘测，雷电资料收集，综合设计七台河小型煤矿的雷电防护体系。

2　雷击环境和现场勘查

历史气象资料统计表明：七台河市年平均雷暴日约22.6 d，属雷电多发区。通过对矿区的初步勘查，矿区内存在的防雷隐患有：

（1）矿区内配电设施没有安装电源避雷器进行保护；

（2）矿区内监控系统没有安装信号避雷器对设备进行保护；

（3）监控室没有等电位连接；

（4）监控设施没有防雷接地。

3　建筑物雷击等级划分

（1）Ng按当地雷电活动强度计算雷击地面年平均密度［次/（km2·a）］，Td=22.6 d/a；

Ng=0.024 Td1.3=0.024×42.31.3=1.94次/（km2· a）；

（2）计算建筑物雷击概率：N=kNgAe，式中N：建筑物预计雷击次数（次/a），k：校正系数（一般情况下选取1），Ae：建筑物雷击等效面积（由下式确定）。

当建筑物高度H＜100 m，等效面积Ae按下式计算：

其中：L，W，H为建筑物长宽高，单位：m。被保护建筑物群：L=150.00 m、W=100.00 m、H=15.00 m按建筑群计算将数据代入计算：

根据GB50057-2010中对建筑物防雷分类，当

0.06次/a≤N时的人员密集的公共建筑物属于第二类防雷建筑物［3］。故本方案将按第二类防雷建筑物对其进行雷电防护。

4　电子信息系统雷击防护等级划分

4.1信息系统可接受雷击次数计算

Nc=5.8*10-1.5/C（次/年）；

其中：C=C1+C2+C3+C4+C5+C6=7.5；

式中：C：影响因素总和；C1：建筑物结构、材料因素；C2信息系统重要程度；C3：电子设备耐冲击能力因素；C4：电子设备所处的防雷区因素；C5：电子设备雷击后果严重程度因素；C6：区域雷暴等级

Nc=5.8×10-1.5/C=0.0245次/a；

4.2建筑物及入户设施年预计雷击次数

建筑物及入户设施年预计雷击次数：

N=N1+N2

N1为建筑物年预计年雷击次数，由前节计算可知为：

N1=0.097次/a；

N2为入户设施年预计雷击次数：

Ae1：电源线缆入户设施的截收面积（km2）；

Ae2：信号线缆入户设施的截收面积（km2）；

4.3确定防雷等级

防雷装置拦截效率：

根据防雷规范（GB50343-2012）对防雷装置拦截效率，确定的信息系统防雷等级（表1）

表1　信息系统的防雷等级

根据计算，参照规范要求，电源系统雷电防护等级为B级［4］。根据建筑物使用性质和重要性及其设备耐压水平，在电源线路上至少设置三级电涌保护器保护。

5　防雷装置改造方案

5.1电源浪涌保护器改造设计

对矿区内配电设施进行初步勘查得知，矿区内配电系统应做三级保护。第一级电源浪涌保护器安装在矿区总电源配电柜，采用国产雷霆避雷器，型号为：LTSPD100/4P+N；第二级电源避雷器安装在屋内分配电柜，采用国产雷霆避雷器，型号为：LTSPD60/ 4P+N；第三极电源浪涌保护器用于设备前端，采用国产雷霆避雷器，型号为LTSPD40（LTSPD20）；同时建议用电设备最好使用带有防雷功能的插座或插排。三级浪涌保护器接地端口应与等电位端子板连接。

5.2信号浪涌保护器改造设计

在计算机前端安装多孔视频避雷器，选用 LTPC-BNC/16K信号避雷器，具体参数信息见表2。

每个监控摄像头前端设计安装二合一或三合一监控避雷器［5］，具体型号参数如表3所示。

5.3等电位连接改造设计

在监控室内设置等电位端子板，端子板经25*4扁铁引至接地装置，接地电阻≤4 Ω；监控室内的所有金属构件，金属机架外壳采用BVR6多股绝缘铜导线等电位联结；监控室内避雷器接地、安全保护地、金属机架外壳等均连接至等电位端子板上，采用栓接；机房内形成S型等电位连接网络。