煤矿自动化系统机房防雷技术研究

天地（常州）自动化股份有限公司 非煤张建

在煤矿的现代化生产中，为了实现其生产效率和质量的提升，积极的对其做了自动化系统的改造，由此实现了煤矿生产自动化程度的提高。从煤矿的自动化系统运行来看，其运行依靠的主要动力能源是电力，而将电力的作用做稳定发挥的便是电力设备。从具体的运行实践分析来看，在多雷电的夏秋季节，煤矿的运行容易受到雷击的威胁，所以加强煤矿自动化机房的防雷布置对于煤矿的安全和持续运行来讲具有重要的意义，因此系统的讨论煤矿自动化系统机房防雷技术的具体应用实效意义十分的突出。

1 煤矿自动化系统机房防雷技术原理

从目前的实际分析来看，我国大部分的煤矿都处在雷暴的密集区，所以受到的雷击威胁比较的严重，而传统的防雷措施已经越来越不能抵御雷电的侵害，所以需要对防雷技术和措施做综合的改善。根据目前实际考察的情况可知大部分的煤矿地面变电所以及主井口机房处进行了具有国际先进水平的主动式提前预放电避雷针的安装，此种装置利用离子接地极进行防雷。从具体的分析来看，此种主动式提前预防避雷针是一种提前放电主动式防雷的装置，所以当风暴或者是雷电发生的时候，装置会通过底部进行大气电场中能量的吸收并将其进行储存，当电荷的充电达到一定程度后，其利用其他电极的放电，在其尖端位置会形成和云层电荷相反的离子层，这种电离放电和传统的避雷针主动放电来讲强度更大。从具体的利用来看，主动式提前预放避雷针这种强的电离放电会产生向上发射的先导放电，从而使雷电下行先导放电发生畸变。当上行先导放电和下行先导放电在空中相遇后，雷电的电流会疏至避雷针的中心轴，在其向下引导后释放至大地，由此实现了对下方设施的保护。从具体的分析来看，这种装置的避雷范围更大，效果更为突出。

2 煤矿防雷采取的措施

在煤矿的具体生产中，为了对建筑物以及建筑物当中的设备等进行有效的保护，从而避免其遭受雷击的损害或者是将雷击造成的损害降到最低，必须要做相应的防雷措施布置。而就目前的具体分析来看。防雷主要采取以下三方面的措施。

2.1 外部防雷

首先是进行外部的防雷。从具体的分析来看，外部防雷需要接闪器、引下线和接地装置共同作用发挥，其主要的作用是避免直击雷的损害。从具体效果来看，外部防雷的有效利用对建筑物形成有效的保护，从而为建筑物当中的设备运行提供了相对安全的环境。

接闪器是外部防雷系统的重要组成部分，像避雷针、避雷网以及避雷带等金属构件均属于接闪器。从接闪器的具体位置来看，其处于防雷装置的顶端，在具体的利用中，接闪器利用其高出建筑物的特性可以将雷电引向自身，进而承接直击雷的伤害，这样，直击雷对建筑物的直接损害现象就会避免。为了保证雷电引导的效果，接闪器所用的材料需要具备较强的机械强度、耐腐蚀和热稳定性。整体而言，接闪器是防雷装置发生作用的第一步，如果接闪器的效果不能得到充分的发挥，整个防雷装置的作用会减弱，因此在措施利用中，接闪器的选用要科学合理。

引下线是防雷装置中的另一种重要构件。从目前的具体分析来看，控制室建筑物的避雷网一般需要设置多根专用的引下线，其设置的间距标准要小于18m，从具体的布置来看，引下线的位置一般要处在建筑物的外墙四角，接地装置要围绕建筑物做环形布置，这样，避雷网的引下线可以直接的接入接地装置。需要注意的一点是在设置避雷网的防雷地点和其他功能性接地点的时候，其水平距离要在5m以上。另外，在接地装置共用的时候，联合接地系统其接地电阻要在1Ω以下。

接地装置是外部防雷系统的第三种重要部件。从具体的分析来看，为了保证较好的防雷效果，避雷针的接地系统和其他的接地系统要保证独立性，一般需要保持15m的安全距离。在实践中，除去避雷针以外，其他的接地可以采用共用接地，所以在具体建筑的外地面可以设置共用接地，由此给建筑物提供直击接地保护。从目前的应用实践分析来看，为了保证效果，各个接地线在地面上的连接点其距离要大于5m，独立使用的避雷针接地线接地电阻要不超过10Ω，其他的各接地点，接地电阻保持在4Ω以下即可。在防雷接地装置和其他接地装置共用的时候，接地电阻的确定需要以接入系统的最小值为基准。

综上所述，外部防雷是煤矿自动化系统机房防雷的重要方式，所以在具体利用的过程中需要对外部隔离技术做综合性分析，然后结合煤矿自动化系统机房的实践做具体的防雷布置，这样，其防雷的效果才会得到显著的提升。

2.2 内部防雷

其次，内部防雷也是煤矿自动化系统机房防雷的重要技术。从具体的分析来看，内部防雷相比于外部防雷其复杂性更为突出。就下阶段的煤矿自动化系统机房的内部防雷来讲其包括了等电位连接系统、共用接地系统、屏蔽系统、合理布线系统以及浪涌保护器系统。这些系统的综合运用其最终的目的是防止或者是降低雷电流在雷防空间内产生电磁效应。从综合应用的效果分析来看，上述系统的综合作用能够将闪电电涌对设备损害的各种途径进行堵塞，这样，人员工作和设备运行的环境会更加的安全可靠。

从目前的具体分析来看，之所以要强调煤矿自动化系统机房防雷是因为主要的通信机房当中放置着多台服务器以及大型的交换机，一旦发生了雷击损害，机房的仪器设备运行停滞，自动化系统会处于瘫痪的状态。所以出于防护的考虑，在机房当中需要加装屏蔽系统，就机房的侧面和顶部屏蔽来讲，为了达到很好的屏蔽效果，需要选用金属面夹芯屏蔽材料；另外，将机房的屏蔽工程和机房的防静电工程进行结合利用，其具体的屏蔽效果会更加的突出。另外，在机房地面屏蔽网格的构建中，铺设厚度在5mm以上的绝缘橡胶垫，并实现绝缘层和接地汇流排的可靠性连接，最终实现由汇流排接入共用接地网，这样，机房的屏蔽可以实现可靠接地。

综上所述，内部防雷是煤矿自动化系统机房防雷的重要应用，其核心在于屏蔽系统的构建，所以在内部防雷的具体屏蔽系统构建时，需要合理选材然后对屏蔽结构做科学的设计和安排，这样，内部屏蔽效果提升，防雷的具体应用结果会更加的显著。

2.3 综合性防雷

最后，综合性防雷也是煤矿自动化系统机房防雷的重要技术利用。从综合性防雷的具体分析来看，其遵循的基本策略是十二个字，即整体防御、综合治理、多重保护。从具体的实施来看，需要对科学合理的防雷体系做完善性的构建，从而实现多级保护的效果，这样，配电系统的防雷可以更加的有效。

为了保证十二字策略的实施，具体的工作分三步走：第一步是从整体出发对防雷做好规划。从具体的分析来看，不同环境下的煤矿自动化系统机房，其防雷的要求是不一样的，所以在具体布置的时候需要结合机房的实践情况做针对性的规划设计，由此可以实现设计的科学性，从而为具体的防雷布置提供有效的指导。第二是做好综合性防雷措施。整体规划为防雷的实践布置提供了基本的方向，而综合性防雷措施则是为具体的防雷构件安装等提供指导。在综合防雷措施指导下，不仅外部防雷要做具体的应用，内部屏蔽层等也要做合理性构建，这样，内外共同作用可以实现防雷效果的强化。第三是做配电系统的防雷措施。所谓的多层防雷指的就是由外而内的实现对系统线路和设备的多层保护，线路防雷措施是多层保护中的重点环节，所以需要对线路的防雷做具体的布置，这样，当雷击发生后建筑物的外部和内部防雷均为实现具体防雷目标的时候，线路防雷还可以发挥作用。简言之，十二字方针将综合防雷的目标和控制策略做了整体性概括，是防雷工作中需要重点掌握的策略。

3 具体实例分析

具体的防雷措施利用是否有效需要对其的实践利用进行评价和分析，这样，其技术的利用价值和缺陷分析才会更加的完善。将上述的技术在具体煤矿生产中做应用，分析评价具体效果其具有突出的参考意义。

3.1 煤矿概述

某煤矿位于我国东部地区，每年到了夏秋季节，雷雨天气十分的频繁，而从该煤矿的具体位置来看，其地势相比于周围的区域存在着明显的突出性，周边的树木也较为茂盛，所以在过去的生产中，该煤矿受雷电侵害产生了巨大的损失，其中既有经济损失也有人员伤亡。在不断的发展中，该煤矿意识到了防雷的重要性，也在积极的做防雷布置，但是传统的防雷技术对现代煤矿的生产需要来讲可利用性较低，实用价值不高，所以在目前的生产中，该煤矿还处于雷电的威胁之中。在煤矿生产的自动化系统改造中，该煤矿领导层下定决心做防雷技术的引进，由此实现了自动化系统机房防雷技术的利用改善，从实践应用分析来看，技术利用的现实意义十分的突出。

3.2 防雷措施利用

该煤矿的防雷措施按照上文提到的十二字方针做了综合的布置，具体布置步骤如下：1）积极的进行外部防雷的设置。该煤矿在自动化系统机房顶部加装了避雷网，并在避雷网中接入了4条引下线，将其固定在机房四周后实现了引下线和接地装置的连接。从具体的分析来看，外部防雷安装中使用的避雷网材料等均达到了相应的要求，所以外部防雷装置的安装具有可靠性。2）积极的进行了内部防雷的布置。从具体分析来看，内部防雷的核心是屏蔽层的构建，该煤矿对机房的内部结构进行了具体的分析，然后在屏蔽层要求的基础上选用合格的材料做机房屏蔽系统的构建，这样，内部防雷的效果明显的提升。3）对机房配电系统的线路防雷做了综合的布置和提升，线路防雷的能力得到了提高。综上所述，通过三步实施，整个防雷系统的完整性得以提升，具体的利用价值提高。

3.3 防雷效果分析

对防雷系统的应用价值进行判断，效果是重要的评价指标。该煤矿自动化系统机房的防雷技术利用产生的效果主要集中在两方面：第一是机房的防雷效果显著的提升，机房运行受影响的程度明显减弱。对比资料发现，在过去的防雷系统应用中，机房容易受到雷电过电压的损害，机房设备的正常运行受到了严重的影响，但是在现阶段防雷技术利用条件下，机房设备受雷电影响的几率明显的减小，设备运行的有效性和持续性得到了提升。第二是雷击造成的设备损坏明显减少。从目前的具体分析来看，使用多层防护体系对雷击进行预防，设备损坏率明显降低。从具体的数据统计来看，过去的雷击造成的设备损坏率高达32.1%，而现阶段，雷击造成的设备损害下降到了10%以内，由此可见其具体的效果十分的显著。

4 结束语

煤矿自动化系统应用对煤矿的具体生产效率和质量提升有着重要的帮助，保证系统的完整性运行意义十分的显著，但是雷击造成的损害会影响系统的持续运行，所以在自动化系统建设的时候，对机房的具体防雷技术做综合性的探讨和应用十分的必要。本文研究分析了具体的防雷技术并对其应用效果做了评价，目的就是要为具体的煤矿自动化系统防雷实践提供参考。

[1]姚毅力.雷电防护技术在煤矿综合自动化信息系统中的应用[C].河南省气象学会2013年年会,2013.

[2]马海林.时钟同步技术在矿井自动化系统中的应用研究[J].蒲白科技,2013(2):1-4.

[3]贾希盛.煤矿自动化系统的研究与应用[J].商品与质量·学术观察,2014(3).

[4]符如康,景旭东.矿井综合自动化系统应用实践及其关键技术研究[C].中国煤矿信息化与自动化高层论坛,2014.

[5]邹松.物联网的煤矿自动化系统设计研究[J].科学与财富,2015(22):107-107.

[6]侯斌元.煤矿自动化控制系统的雷电安全防护技术初探[J].山东煤炭科技,2017(12):145.

[7]唐兆广.煤矿自动化控制系统的雷电安全防护策略电路图[J].电子测试, 2015(21):167-168.

[8]刘序言.浅析煤矿自动化技术发展现状及趋势[J].工程技术:全文版, 2016(5):00278.

[9]宋兴郡.基于现场总线的煤矿自动化供电系统研究与设计[J].山西煤炭管理干部学院学报,2015(3):127-129.

[10]吕建礼,苏长营,陈湘宁.煤矿自动化系统实现配套装置探析[J].工程技术:全文版,2016(68):00269.