煤礦瓦斯電站的防雷設(shè)計(jì)淺析

成榮杰

摘 要：對(duì)于煤礦企業(yè)來(lái)說(shuō)，生產(chǎn)安全的意義尤為深刻。而煤礦瓦斯電站由于采用易爆氣體作為發(fā)電物質(zhì)，在遭受雷擊后易造成重大的經(jīng)濟(jì)損失?；诖?，本文論述了煤礦瓦斯電站的相關(guān)防雷措施。

關(guān)鍵詞：煤礦瓦斯；電站；防雷

中圖分類號(hào)：TD76 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）09-0181-01

煤礦瓦斯發(fā)電，既可以有效地解決煤礦瓦斯事故、改善煤礦安全生產(chǎn)條件，又有利于增加潔凈能源供應(yīng)、減少溫室氣體排放，達(dá)到保護(hù)生命、保護(hù)資源、保護(hù)環(huán)境的多重目標(biāo)。因此我國(guó)鼓勵(lì)煤礦坑口煤層氣（煤礦瓦斯）發(fā)電項(xiàng)目的建設(shè)。

由于煤礦企業(yè)的特殊性，電網(wǎng)對(duì)供電可靠性有著極高的要求，煤炭企業(yè)應(yīng)加強(qiáng)礦區(qū)電網(wǎng)防雷，防止直擊雷、感應(yīng)雷過(guò)電壓事故，提高供電可靠性，保障生產(chǎn)安全。瓦斯電站又是礦區(qū)電力系統(tǒng)中存在的特殊電廠，做好瓦斯電站的防雷對(duì)礦區(qū)安全運(yùn)行有著極其重要的意義。

1 背景簡(jiǎn)介

三水溝低濃度瓦斯電站位于沁水縣嘉峰鎮(zhèn)張山村西北部，寺河礦三水溝瓦斯泵站西南側(cè)，該地區(qū)屬晉城電網(wǎng)的供電范圍。

該瓦斯電站裝機(jī)容量為6×1.0MW，發(fā)電機(jī)出口電壓為6.3kV。結(jié)合接入系統(tǒng)確定的并網(wǎng)電壓等級(jí)（35kV），瓦斯電站設(shè)1臺(tái)三相油浸式無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓升壓變壓器，容量為8MVA，電壓等級(jí)為35/6kV，6臺(tái)發(fā)電機(jī)經(jīng)升壓變壓器通過(guò)35kV聯(lián)絡(luò)線在三水溝35kV變電站與系統(tǒng)并網(wǎng)，瓦斯電站6kV及35kV均采用單母線接線方式，6kV配電裝置、35kV配電裝置、廠用變壓器以及380V配電裝置均布置在箱式變電站中。主要發(fā)電設(shè)備采用國(guó)外先進(jìn)水平的德國(guó)曼海姆（MWM）TCG2020 V20燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)組及配套設(shè)備和控制設(shè)備，即6×2MW集裝箱式燃?xì)鈨?nèi)燃發(fā)電機(jī)組。建成投產(chǎn)后，電廠具備6MW的發(fā)電能力。

2 防直擊雷措施

當(dāng)雷電直接擊在瓦斯電站的某個(gè)部件上時(shí)，被擊中的物體會(huì)在瞬間產(chǎn)生出較大的熱量，這樣很容易引起瓦斯氣體快速膨脹、燃燒，進(jìn)而引起爆炸。若是雷電流通過(guò)截面較小的金屬件時(shí)，則可能引起該金屬件熔化，從而對(duì)瓦斯發(fā)電系統(tǒng)造成影響。下面就電站主要建筑物防直擊雷措施進(jìn)行分析：（1）安裝在電站廠區(qū)外的瓦斯防散管為不可控放散管，高度約10m，根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求，該放散管應(yīng)按第一類防雷建筑物設(shè)防，放散管需保護(hù)距離管口處水平距離5m，管帽以上垂直距離2.5m。本設(shè)計(jì)采用接閃線作為瓦斯放散管的直擊雷防護(hù)。由于瓦斯放散管布置在山坡上，根據(jù)兩基接閃塔高度布置的位置，考慮地形高差，兩基接閃塔高度不同，本設(shè)計(jì)以瓦斯放散管位置標(biāo)高為基準(zhǔn)，接閃塔相對(duì)高度按30m考慮。接閃塔與放散管具體位置詳如圖1所示。接閃線塔接地極不與電站主接地網(wǎng)連接，其接地裝置的接地電阻不應(yīng)大于10Ω，否則應(yīng)延長(zhǎng)接地線或追加接地極。接閃線塔接地裝置與電站內(nèi)人工接地網(wǎng)距離不應(yīng)小于3m。（2）集裝箱式瓦斯發(fā)電機(jī)組煙囪高度相對(duì)室外地坪約12.5m，根據(jù)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50057-2010）4.3.2條的規(guī)定，集裝箱式瓦斯發(fā)電機(jī)組煙囪不用專門設(shè)接閃線等防直擊雷的防雷措施，但應(yīng)將瓦斯發(fā)電機(jī)組煙囪與瓦斯發(fā)電機(jī)機(jī)組通過(guò)接地線可靠連接，保證形成電氣通路。箱式變電站利用箱變殼體做接閃器，箱式變電站通過(guò)不同處的接地線與廠區(qū)接地網(wǎng)可靠連接，保證形成電氣通路。（3）聯(lián)合建筑等輔助用房利用金屬屋面板做接閃器，利用鋼柱做引下線，并在引下線下端設(shè)斷接卡箱，斷接卡通過(guò)接地線與室外接地網(wǎng)連接，該接地線在地面以上應(yīng)穿改性塑料管或橡膠管等加以保護(hù)。

3 防閃電電涌侵入措施

閃電電涌侵入是指由于金屬管道對(duì)雷電的傳導(dǎo)的作用，雷電波可能沿著這些管線侵入屋內(nèi)，危及人身安全或損壞設(shè)備。

瓦斯管路進(jìn)出瓦斯電站的位置處應(yīng)當(dāng)與防雷電感應(yīng)的接地裝置進(jìn)行可靠連接； 與建筑距離在100m以內(nèi)的管道，應(yīng)當(dāng)每間隔25m左右接地一次，其沖擊接地電阻不得大于30Ω，同時(shí)可利用金屬支架或鋼混支架的焊接、綁扎鋼筋網(wǎng)作為引下線，可將其鋼筋混凝土基礎(chǔ)作為接地裝置； 埋地或地溝當(dāng)中的金屬管道，在進(jìn)出建筑物的位置處等電位應(yīng)連接到等電位連接帶或防雷電感應(yīng)的接地裝置上。

4 防感應(yīng)雷措施

閃電放電時(shí)，在泵站導(dǎo)體上產(chǎn)生的閃電靜電感應(yīng)和閃電電磁感應(yīng)，可能使金屬部件之間產(chǎn)生火花放電，易引起瓦斯氣體爆炸和燃燒。

泵站內(nèi)的設(shè)備、管道、構(gòu)架、電纜金屬外皮、鋼屋架、鋼窗等較大金屬物和突出屋面的放空管，采用L50mm×5mm 鍍鋅扁鋼與防閃電感應(yīng)的接地裝置相連。平行敷設(shè)的抽采管道、構(gòu)架和電纜金屬外皮等長(zhǎng)金屬物，其凈距離小于100mm時(shí)，應(yīng)用金屬線跨接，跨接點(diǎn)的間距不應(yīng)大于30m；交叉凈距離小于100mm時(shí)，其交叉處也應(yīng)跨接。當(dāng)長(zhǎng)金屬物的彎頭、閥門、法蘭盤等連接處的過(guò)渡電阻大于0.03Ω時(shí)，連接處應(yīng)用金屬線跨接。

5 結(jié)語(yǔ)

三水溝瓦斯電站的防雷保護(hù)主要包括集裝箱式瓦斯發(fā)電機(jī)組、聯(lián)合建筑等輔助設(shè)施、放散管及輸送管路3大類型。本文主要對(duì)這三類的防雷接地進(jìn)行了分別闡述，主要考慮直擊雷保護(hù)、感應(yīng)雷保護(hù)、閃電電涌侵入保護(hù)等三個(gè)方面。

直擊雷保護(hù)：所有可能遭受直擊雷的部位應(yīng)安裝接閃塔、接閃線、接閃器等導(dǎo)體，并連成整體，最后引入大地泄流。

閃電電涌侵入保護(hù)：進(jìn)出建筑物的架空金屬管道，在進(jìn)出處與接地裝置可靠連接。

感應(yīng)雷保護(hù)：發(fā)電機(jī)組及配套箱變內(nèi)易受過(guò)電壓破壞的設(shè)備，安裝避雷器、防雷器或電涌保護(hù)器等設(shè)備。

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