煤礦防雷設(shè)計(jì)

煤礦防雷設(shè)計(jì)思路雷電是由天空中云層間的相互高速運(yùn)動(dòng)、劇烈磨擦，使高端云層和低端云層帶上相反電荷。此時(shí)，低端云層在其下面的大地上也感應(yīng)出大量的異種電荷，形成一個(gè)極大的電容，當(dāng)其場(chǎng)強(qiáng)達(dá)到一定強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生對(duì)地放電，這就是雷電現(xiàn)象。雷電災(zāi)害是客觀存在的自然災(zāi)害，有史以來(lái)雷電給人類的生活、工作帶來(lái)很大的影響。雷電成災(zāi)可以分為直接雷擊和間接雷擊兩種。直擊雷是雷電直接擊在物體上，產(chǎn)生電效應(yīng)、熱效應(yīng)和機(jī)械力，直接雷的高電壓和強(qiáng)電流對(duì)地面物體造成巨大的破壞。間接雷主要是雷電感應(yīng)和雷電波侵入。雷電感應(yīng)是雷電在放電時(shí)，在附近導(dǎo)體上產(chǎn)生的靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)，并可能使金屬部件之間產(chǎn)生火花。雷電波侵入是雷電放電時(shí)產(chǎn)生的強(qiáng)烈電磁脈沖，在金屬管道的導(dǎo)線上感應(yīng)出強(qiáng)大的電磁脈沖，雷電過(guò)電壓波可能沿著架空線路或金屬管道侵入屋內(nèi)，危及人身安全或損壞儀器設(shè)備。雷擊釋放的強(qiáng)大的瞬間脈沖電流產(chǎn)生巨大的熱能、機(jī)械能并誘發(fā)脈沖過(guò)電壓、過(guò)電流，造成建筑物倒塌、起火，人員傷亡，電力、電子設(shè)備的工作失靈或損壞，通信中斷，系統(tǒng)癱瘓等嚴(yán)重后果，甚至?xí)＜叭松陌踩?，?duì)于生命和財(cái)產(chǎn)構(gòu)成威脅。國(guó)家有關(guān)部門頒布的《煤礦安全規(guī)程》中涉及防雷安全的規(guī)定多達(dá)20多條。《安全生產(chǎn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)AQ1048-2007》對(duì)煤礦防雷也作出了嚴(yán)格的規(guī)定,國(guó)家把煤礦安全生產(chǎn)中防御雷電災(zāi)害提上了重要日程。一、雷擊的形式①直擊雷②感應(yīng)雷③球形雷④電磁脈沖⑤地電位反擊⑥操作瞬間過(guò)電壓1、直擊雷破壞：當(dāng)雷電直接擊在建筑物上，強(qiáng)大的雷電流使建（構(gòu)）筑物水份受熱汽化膨脹，從而產(chǎn)生很大的機(jī)械力，導(dǎo)致建筑物燃燒或爆炸。另外，當(dāng)雷電擊中接閃器，電流沿引下線向大地瀉放時(shí)，這時(shí)對(duì)地電位升高，有可能向臨近的物體跳擊，稱為雷電“反擊”，從而造成火災(zāi)或人身傷亡。2、感應(yīng)雷破壞：感應(yīng)雷破壞也稱為二次破壞。它分為靜電感應(yīng)雷和電磁感應(yīng)雷兩種。由于雷電流變化梯度很大，會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的交變磁場(chǎng)，使得周圍的金屬構(gòu)件產(chǎn)生感應(yīng)電流，這種電流可能向周圍物體放電，如附近有可燃物就會(huì)引發(fā)火災(zāi)和爆炸，而感應(yīng)到正在聯(lián)機(jī)的導(dǎo)線上就會(huì)對(duì)設(shè)備產(chǎn)生強(qiáng)烈的破壞性。3、靜電感應(yīng)雷：帶有大量負(fù)電荷的雷云所產(chǎn)生的電場(chǎng)將會(huì)在金屬導(dǎo)線上感應(yīng)出被電場(chǎng)束縛的正電荷。當(dāng)雷云對(duì)地放電或云間放電時(shí)，云層中的負(fù)電荷在一瞬間消失了（嚴(yán)格說(shuō)是大大減弱），那么在線路上感應(yīng)出的這些被束縛的正電荷也就在一瞬間失去了束縛，在電勢(shì)能的作用下，這些正電荷將沿著線路產(chǎn)生大電流沖擊。易燃易爆場(chǎng)所、計(jì)算機(jī)及其場(chǎng)地的防靜電問(wèn)題，應(yīng)特別重視。4、電磁感應(yīng)雷：雷擊發(fā)生在供電線路附近，或擊在避雷針上會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的交變電磁場(chǎng)，此交變電磁場(chǎng)的能量將感應(yīng)于線路并最終作用到設(shè)備上。由于避雷針的存在，建筑物上落雷機(jī)會(huì)反倒增加，內(nèi)部設(shè)備遭感應(yīng)雷危害的機(jī)會(huì)和程度一般來(lái)說(shuō)是增加了，對(duì)用電設(shè)備造成極大危害。因此，避雷針引下線通體要有良好的導(dǎo)電性，接地體一定要處于低阻抗?fàn)顟B(tài)。5、雷電波引入的破壞：當(dāng)雷電接近架空管線時(shí)，高壓沖擊波會(huì)沿架空管線侵入室內(nèi)，造成高電流引入，這樣可能引起設(shè)備損壞或人身傷亡事故。如果附近有可燃物，容易釀成火災(zāi)。怎樣進(jìn)行雷電災(zāi)害防護(hù)二、煤礦防雷范圍計(jì)算機(jī)機(jī)房網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)、安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)、入井線纜、人員定位系統(tǒng)、井下無(wú)線通訊系統(tǒng)、抽風(fēng)機(jī)房、瓦斯抽放站、炸藥庫(kù)房、大屏顯示系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)廣域網(wǎng)雷電防護(hù)、局域網(wǎng)雷電防護(hù)、無(wú)線通信系統(tǒng)雷電防護(hù)、光纜通信雷電防護(hù)、監(jiān)控視頻信號(hào)雷電防護(hù)和機(jī)房?jī)?nèi)部設(shè)備之間的串口雷電防護(hù)等。三、電子信息系統(tǒng)雷電防護(hù)分級(jí)根據(jù)電子系統(tǒng)雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，將雷電防護(hù)分為四級(jí)。計(jì)算防雷裝置的攔截效率E，E=1-Nc／N，按E值的大小進(jìn)行分級(jí)⑴當(dāng)E>0.98時(shí)定為A級(jí)；⑵當(dāng)0.90<E≤0.98時(shí)定為B級(jí)；⑶當(dāng)0.80<E≤0.90時(shí)定為C級(jí)；⑷當(dāng)E≤0.80時(shí)定為D級(jí)。四、雷擊防護(hù)的基本原理1、多級(jí)保護(hù)原則：即根據(jù)電氣、微電子設(shè)備的不同功能、受保護(hù)的程序和所屬保護(hù)區(qū)域確定防護(hù)要點(diǎn)作分類保護(hù)；根據(jù)雷電和操作瞬間過(guò)電壓危害的可能通道，對(duì)電源線和數(shù)據(jù)、通信線路都應(yīng)做多級(jí)層保護(hù)。2、外部無(wú)源保護(hù)：在0級(jí)保護(hù)區(qū)即外部作無(wú)源保護(hù)，主要依靠避雷針（網(wǎng)、線、帶）和接地裝置。保護(hù)原理：當(dāng)雷云放電接近地面時(shí)，它使地面電場(chǎng)發(fā)生畸變。在避雷針（線）頂部，形成局部電場(chǎng)強(qiáng)度畸變，以影響雷電先導(dǎo)放電的發(fā)展方向，引導(dǎo)雷電向避雷針（線）放電，再通過(guò)接地引下線，接地裝置將雷電流引入大地，從而使被保護(hù)建筑物免受雷擊。這是人們長(zhǎng)期實(shí)踐證明的有效的防直擊雷的方法。建筑物的所有外露金屬構(gòu)件（管道），都應(yīng)與防雷網(wǎng)（帶，線）良好連接。3、內(nèi)部防護(hù)：（1）、電源部分防護(hù)：雷電侵害主要是通過(guò)線路侵入。對(duì)380v低壓線路應(yīng)進(jìn)行過(guò)電壓保護(hù)，按國(guó)家規(guī)范應(yīng)做三級(jí)防護(hù)。（2）、接地處理：在弱電機(jī)房中，一定要有一個(gè)良好的接地系統(tǒng)，因所有防雷系統(tǒng)都需要通過(guò)接地系統(tǒng)把雷電流泄入大地，從而保護(hù)設(shè)備和人身安全。如果機(jī)房接地系統(tǒng)做得不好，不但會(huì)引起設(shè)備故障，燒壞元器件，嚴(yán)重的還將危害工作人員的生命安全。另外還有防干擾的屏蔽問(wèn)題，防靜電的問(wèn)題都需要通過(guò)建立良好的接地系統(tǒng)來(lái)解決。一般整個(gè)建筑物的接地系統(tǒng)有：建筑物地網(wǎng)、電源地網(wǎng)（要求地阻小于10歐）、邏輯地（也稱信號(hào)接地）、防雷接地等五、煤礦防雷設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)1、GB50057-94《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》2、GB50343-2004《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》3、GB50174-2008《電子信息系統(tǒng)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范》4、GB50169-93《電氣裝置安裝工程接地裝置施工及驗(yàn)收規(guī)范》5、IEC61312《雷電電磁脈沖的防護(hù)》6、GB50054-95《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》7、GBJ64-83《工業(yè)與民用電力裝置的過(guò)電壓保護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)范》8、GB50058-92《爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》9、GB50055-93《通用用電設(shè)備配電設(shè)計(jì)規(guī)范》10、GB/T50062-2008《電力裝置的繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》11、GB/T50063-2008《電力裝置的電測(cè)量?jī)x表裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》12、GB50395-2007《視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)范》13、GB14050-2008《系統(tǒng)接地的型式及安全技術(shù)要求》14、GB50417-2007《煤礦井下供配電設(shè)計(jì)規(guī)范》15、GB50515-2010《導(dǎo)（防）靜電地面設(shè)計(jì)規(guī)范》六、雷擊對(duì)煤礦造成的事故案例：1、金沙縣一座中小型煤礦發(fā)生特大瓦斯爆炸傷亡事故。經(jīng)金沙縣防雷辦和有關(guān)部門組成的聯(lián)合調(diào)查組現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)、取證分析,該煤礦沒(méi)有任何防雷裝置,入井軌道的接地裝置也不符合規(guī)范要求,釀成這次瓦斯爆炸事故的直接原因是雷電災(zāi)害。2、2004年4月24日凌晨，仁化縣遭遇大雨雷暴天氣襲擊，5時(shí)45分左右，位于董塘鎮(zhèn)的某煤礦因遭雷擊，造成電路系統(tǒng)停電，使礦井內(nèi)