礦山供電系統(tǒng)防雷保護(hù)措施研究

何慧榮

摘 要：供電系統(tǒng)能否正常運(yùn)行，在根本上決定了礦山開采作業(yè)效率與安全性，為防護(hù)管理的要點(diǎn)?；诘V山工程所處環(huán)境的特殊性，受氣候因素影響比較嚴(yán)重，尤其是雷擊災(zāi)害頻發(fā)，如果不對(duì)供電系統(tǒng)采取措施進(jìn)行防護(hù)，很容易出現(xiàn)事故，影響正常供電，甚至?xí)霈F(xiàn)安全事故。因此，必須要重點(diǎn)做好礦山供電系統(tǒng)防雷防護(hù)措施的研究，根據(jù)實(shí)際情況，來采取相應(yīng)的處理技術(shù)，提高作業(yè)實(shí)施的安全性，本文對(duì)此進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析。

關(guān)鍵詞：礦山；供電系統(tǒng)；防雷保護(hù)

中圖分類號(hào)：TD608 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）04-0164-01

礦山出現(xiàn)雷擊災(zāi)害的頻率更大，為保證供電系統(tǒng)的正常運(yùn)行，需要根據(jù)實(shí)際情況采取有效的防雷保護(hù)措施，及時(shí)將過大雷電流導(dǎo)入地下，避免其對(duì)供電設(shè)備造成影響，而出現(xiàn)供電事故。在對(duì)礦山供電系統(tǒng)防雷保護(hù)技術(shù)進(jìn)行研究時(shí)，需要基于礦山作業(yè)特點(diǎn)，以及地理環(huán)境特征，來選擇科學(xué)合理的方式，減少雷擊事故的發(fā)生，提高供電系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性和可靠性。

1 礦山防雷技術(shù)特點(diǎn)

雷擊發(fā)生時(shí)間、地點(diǎn)以及強(qiáng)度具有很強(qiáng)的隨機(jī)性，想要有效采取措施進(jìn)行防護(hù)，在技術(shù)上具有很大的難度，想要通過一定措施來完全規(guī)避雷擊事故的影響基本上不可能，只能通過科學(xué)合理的安排，來最大程度上規(guī)避產(chǎn)生的影響。供電系統(tǒng)是維持礦山作業(yè)開展的關(guān)鍵因素，如果供電出現(xiàn)問題，將會(huì)造成整個(gè)生產(chǎn)流程中止，不僅會(huì)影響作業(yè)效率，情況嚴(yán)重的甚至?xí)霈F(xiàn)安全事故。針對(duì)供電系統(tǒng)來采取防雷措施，主要包括外部與內(nèi)部?jī)刹糠?，外部防雷措施即通過建筑物鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)金屬框架來組成屏蔽籠，以及立面金屬表面、屋頂金屬表面、金屬門窗框架等，及時(shí)將雷電流導(dǎo)入地下，避免過大雷電流進(jìn)入到供電系統(tǒng)內(nèi)，造成設(shè)備損壞[1]。內(nèi)部防雷措施即對(duì)供電系統(tǒng)各傳輸線路端口設(shè)置適配的浪涌保護(hù)器，不僅可以抑制雷電過電壓，同時(shí)還可以防止操作過電壓影響。

2 礦山供電系統(tǒng)防雷措施要點(diǎn)

2.1 直擊雷保護(hù)措施

直擊雷對(duì)礦山供電系統(tǒng)影響較大，也比較常見，一般會(huì)選擇用接閃器進(jìn)行防護(hù)，最為常見的如避雷針。避雷針多由鍍鋅圓鋼制成，將其安裝到地面變電所內(nèi)電桿或?qū)Ｓ脴?gòu)架上，然后將其下端利用引下線與接地裝置進(jìn)行有效焊接。這樣便可以對(duì)雷電場(chǎng)產(chǎn)生一個(gè)附加電場(chǎng)，促使雷電場(chǎng)產(chǎn)生畸變，將雷云放電通路由被保護(hù)物體轉(zhuǎn)變?yōu)楸芾揍?，然后過大雷電流便可以通過引下線與接地裝置導(dǎo)入到大地中，保護(hù)供電設(shè)備與系統(tǒng)不會(huì)受雷擊影響。

2.2 雷電波侵入保護(hù)

還可以對(duì)礦山附近變電所內(nèi)設(shè)置避雷器，來避免雷電波沿供電線路侵入到變電所內(nèi)部，對(duì)供電設(shè)備絕緣產(chǎn)生損害。其中，避雷器需要與被保護(hù)設(shè)備進(jìn)行并聯(lián)，且安裝在設(shè)備電源側(cè)，這樣如果供電線路內(nèi)產(chǎn)生影響設(shè)備絕緣的過電壓時(shí)，避雷器火花間隙會(huì)被擊穿，或者是由高阻變?yōu)榈妥?，促使過電壓對(duì)地放電，來避免對(duì)供電設(shè)備絕緣產(chǎn)生影響。一般礦山變電所主要以保護(hù)配電變壓器為核心，因此要盡量將避雷器安裝在靠近變壓器位置，且要將避雷器接地線以及變壓器二次繞組中性點(diǎn)和外殼進(jìn)行有效連接。并且因?yàn)樽儔浩饕淮蝹?cè)裝有高壓開關(guān)設(shè)備，會(huì)造成變壓器高壓接線端與避雷器連接點(diǎn)間存在一定距離L，為有效保護(hù)變壓器，要求L≤（Ush-Vsh·F·v/2a），其中a表示雷電波陡度，取值150kV～300kV/us；v表示雷電沖擊波速度，取值300m/us；Ush表示變壓器絕緣沖擊耐壓能力，取值5UN；Ush·F表示避雷器沖擊放電電壓[2]。另外，避雷器放電階段，變壓器絕緣需要承受避雷器殘壓與引下線電感壓降之和相同的過電壓，即U殘+L·di/dt，其中L表示避雷器引下線上電感，與長(zhǎng)度成正比。為保證變壓器在雷擊情況下的安全性，需要有效降低電感壓降。

2.3 反變換過電壓保護(hù)

變壓器受到雷擊損壞后，大部分會(huì)集中在高壓線圈匝間與層間絕緣擊穿，且大部分為末端部位。另外還包括高壓引出線對(duì)外殼閃絡(luò)、低壓線圈層間絕緣擊穿以及高低壓線圈同時(shí)擊穿等。在發(fā)生雷擊事故后，雖然變壓器高壓側(cè)安裝有避雷器，并且變壓器自身絕緣性能良好，但是仍然會(huì)造成高壓線圈中性點(diǎn)附近絕緣被擊穿。出現(xiàn)此類問題主要是因?yàn)榉醋儞Q過電壓造成，即雷電對(duì)變電壓高壓側(cè)產(chǎn)生影響是，首先動(dòng)作的為高壓側(cè)避雷器，使得接地電阻產(chǎn)生電壓降。并且因?yàn)楸芾揍樤O(shè)置有共同接地的接地引線、設(shè)備外殼與低壓零線，電壓降會(huì)直接作用到低壓繞組。并且高壓繞組出線端電位會(huì)受避雷器控制，最終電壓會(huì)分布在高壓繞組，中性點(diǎn)則達(dá)到最大值，導(dǎo)致中性附近絕緣被擊穿。為有效改善此類問題，需要在二次側(cè)出線端安裝一組壓敏避雷器，來防治反變換過電壓對(duì)變壓器產(chǎn)生損壞。雷擊時(shí)如果一次側(cè)避雷器放電，當(dāng)接地裝置電位達(dá)到一定程度后，壓敏避雷器會(huì)放電，使得二次繞組出線端電位以及二次中性點(diǎn)和外殼電位差減小，達(dá)到降低甚至消除反變換過電壓的目的[3]。

3 結(jié)語

因?yàn)榈V山作業(yè)環(huán)境的特殊性，更容易產(chǎn)生雷擊災(zāi)害。供電系統(tǒng)作為維持正常作業(yè)的重要因素，為保證其穩(wěn)定可靠運(yùn)行，需要針對(duì)山區(qū)雷電災(zāi)害特點(diǎn)，確定防雷保護(hù)方向與要點(diǎn)，有針對(duì)性的采取措施來避免雷擊對(duì)系統(tǒng)和設(shè)備產(chǎn)生影響。

參考文獻(xiàn)

[1]張成春.礦山供電系統(tǒng)漏電保護(hù)措施研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2015，18：184.

[2]夏國(guó)明.變電站電源系統(tǒng)防雷保護(hù)措施研究[J].煤炭技術(shù)，2011，04：52-54.

[3]朱金龍.變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)防雷保護(hù)措施的研究[J].電子技術(shù)與軟件工程，2013，16：194.