煤矿自动化控制系统的雷电安全防护措施分析
卢东贵
摘 要：目前煤矿自动化控制系统已引起广泛关注。然而从客观角度论证分析，此类控制体系的雷电防护能力相对不是很高，一旦遭遇雷击，不单会令系统自身产生特定程度的损害，严重情况下甚至会直接导致系统失灵，引发施工现场大规模的安全事故，威胁到施工和管理人员的生命财产安全。因此，文章在理清煤矿自动化控制系统雷电安全防护工作的必要性基础上，结合实际探讨这类系统雷电安全的妥善性防护办法。
关键词：煤矿自动化；雷电安全；安全措施；防护办法
雷击的破坏具有较强的综合性，可以顺势细化出机械、热、电效应等不同类型的破坏情况，特别是由此而滋生出电磁辐射，往往会令弱电设备出现严重的损坏迹象。煤矿矿区通常处于空旷或是山区地带，引发雷击事故的概率相对较高。因此矿井综合自动化控制系统在现场安全生产活动中有着极为深刻的影响[1]。但是现实往往与之相悖，涉及煤矿雷电的设施安全却未能得到合理重视。因而尽快探讨出有效的煤矿自动化控制系统的雷电安全防护办法尤为必要。
1 煤矿自动化控制系统主动进行雷电安全防护的必要性
煤矿自动化控制系统归属于弱电体系行列，本身抵抗雷电的能力不足，即便进行相关屏蔽设备引入，滋生感应影响的概率也未必能快速缩减[2]。但是煤矿自动化控制系统在煤矿安全生产活动中又发挥着决定作用。因此，为了保证尽量减少雷电击打带来的消极影响，使得煤矿本身可以持续性地安全运营，进行自动化控制系统雷电安全防护方案的科学性规划布置很有必要。
1.1 有助于大幅度提升煤矿安全生产的绩效水平
煤矿自动化控制系统可以说与煤矿现场安全生产中的诸多因素维持着极为缜密的关联，包括矿区排水与通风条件的保障、现场环境危险程度的检测、监控视频的录制和供应等，都必须利用煤矿自动化控制系统加以协调性处理。特别是经过雷电防护体系完善化构建之后，能够令上述技术设备得到妥善性运作的前提下，切实地为整个矿井安全体系运行的有效性提供一定的支持服务力度。
1.2 有益于全面保障煤矿生产的生产状态
煤矿生产活动本身保留着较强的连续特性，而经过煤矿自动化控制系统创建与运营之后，则可以更好地控制这部分生产活动的连续性和最终的能效。特别是经过雷电防护体系日渐完善之后，则可以保证顺利规避因为气象风险造成的煤矿停工或停产状况，进一步有机保障整个生产活动的连续性。
1.3 有利于将煤矿自动化控制系统的损坏风险降低到最小范畴
煤矿自动化控制系统始终属于弱电系统，其本身的系统承载力可谓是极为有限。一旦说突发雷击事件过后，因为煤矿自动化控制系统内部的数据存储和处理设备，以及传输信号的网络，都将无法全面承受过强的电压或是电流冲击，因此，非常容易导致熔断热效应和击穿等消极状况。如若长期放置不管，最终势必令一切关键性设备陷于完全损坏的尴尬境遇，给生产企业造成难以想象的经济损失。
2 现代我国煤矿自动化控制系统进行雷电安全防护的科学合理性办法
2.1 直击雷防护的措施
首先，督促有关技术人员在第一时间内将接闪线/网进行架空处理，否则就是针对单枝或是多枝独立的接闪杆实施安置，之后配合这类相对独立的接闪装置来处理对应的接闪事务。
其次，考虑引入和沿用与自然接闪器规格要求相互贴合的结构设施，进行必要的防雷设施规划设计，畢竟接闪器只可以针对被三维空间包围的区域实施保护。
需要注意的是，接闪器的接地与引下系统也存在一定的可靠性，大多数状况下有关技术人员选取沿用的冲击电阻为稳定在10 Ω以内，至于独立性的防雷设施和处于被保护状态的建筑物、井口、钻孔、管道、电缆等金属物间的距离，则要尽量保证超出5 m，对应人行道彼此的间距则保证不小于3 m。
2.2 电源系统本身进行雷电防护的方式
因为煤矿电源线路主要借助地面和井下两类结构单元布置拓展，因此，在处理这部分线路的雷电防护工作期间，理当结合上述两类结构单元状况加以研究论证。文章主要将煤矿自动化控制系统作为研究对象，针对当中电源系统具体的防护方式加以论证解析。
首先，地面地缘设备雷电防护的技巧。通常状况下煤矿自动化控制系统的电源主要利用TN-S接地制式，与此同时选取4级保护方案。电源一级防护结构中主要选取波形为8/20 μs、通流容量为100 kA每线的B级电源电涌保护装置，其核心作用是尽量保证其感应雷击过电压维持在6 kV以内；电源二级防护结构则是针对TN系统电源组织的第二级雷电防护方案[3]，其间应该保证选择波形为8/20 μs、通流容量为60 kA每线的电源电涌保护装置，与此同时注意令线路残余感应雷击过电压维系在4 kV以下；电源3级保护便需要选取波形为8/20 μs、通流容量为20 kA每线的电源电涌保护器，同时规避感应雷击过电压超过2.5 kV的现象；电源末级保护应该确保结合有关设备的实际状况，进行波形为8/20 μs、通流容量为20 kA每线插座型电源电涌保护器选择应用，并保证对应的感应雷击过电压不会超出1.5 kV；至于不间断电源（Uninterruptible Power System，UPS），应该注意将对应的直流电源电涌保护器进行并联控制，并在后背电源UPS线路的前端位置加以装设。
其次，井下电源设备雷电防护的办法。由于井下供电系统电源线路保留一定的特殊性，因此在针对避雷器加以选取应用期间务必要进行各类状况交互式验证分析。如要将对应等级的避雷器在电源线路各级变配电系统的前端安装，同时选择将安置地面电源设备避雷器的要求作为参考；又如电涌保护器（Surge Protection Device，SPD）的启动电压、漏电压、残压、能量配合等不同类型参数的选取工作，要予以充分重视，包括660 kV供电的电源系统不得针对常规启动电压560 V的避雷器加以匹配，否则会令避雷器长期维持在导通的状态之上，特别是在保护电器的过程中会出现跳断电源的状况，最终使得整个生产供电活动变得极为不正常；又如SPD保护要尽量做到多级控制，必要状况下可以考虑将高压防爆专用的避雷器，在采区、井下中央、矿井地面等等不同类型的变电所前端安置。如若矿区内部经常引发雷击状况，则务必要将专用的避雷器在矿井地面变电所工作面配电点前端和出线端安置。
2.3 监控系统雷电防护的手法
负责进行信号传输的线路务必要保证选择屏蔽线缆，与此同时线缆屏蔽层应该覆盖在煤矿入井井口的区域之中并进行妥善的接地处理，目的是令接地电阻控制在合理的范畴之内。
第一，在针对井下分站和主控接口进行连接的线路，务必要将对应分站接口形式的避雷器信号SPD1安置在分站总线进线的前端位置上；而在进行井下监控分站和主控接口连接的线路，务必要保证将对应主控端接口形式的避雷器信号SPD2安置在主控接口设备前端之上；面对于主控接口和计算机主机相互连接的线路，则需要将有关适应接口形式的主机避雷器信号SPD3覆盖在主机的前端；最后基于各类服务器和交换机运行的必要性考虑，选择将SPD4适当地在前端装设。需要额外加以强调的是，有关SPD最好在沿用国际知名品牌的元部件的同时，保证其反应的灵敏性、防爆功能的优质性、通流容量的较大结果、插入损耗的状态最小等。
第二，务必要保证端口数目差距不大，并且接口类型号相同的多端信号浪涌保护器，在不同类型交换机的前端位置装设，与此同时，更需要将SPD3和SPD4的频带范围加以持续拓宽，保证和10/100/1 000 Mbps等传输速率相互适应之后，保留较为理想化的自动恢复和响应动作、相对不高的残压水平和插入损耗、布局相对紧凑的机构，以及安装的方便快捷性等。另外，还应该保证和综合布线的实际要求相互贴合，如此才能更为高效率地进行日后各类雷电冲击和浪涌效应抵御，即便是经过较多次数的雷电冲击过后，这部分防雷器始终能够做到循环应用。需要注意的是，SPD连接之后，必须保证不会针对电缆的屏蔽效果造成任何消极性影响，具体做法是接地端的接地电阻不超过2Ω的同时，尽量维持连接线直和短的状态。
3 结语
综上所述，煤矿自动化控制系统能够保证在大幅度提升煤矿生产安全性的基础上，极力削减有关安全事故的滋生概率，最终大幅度提升煤矿整体的生产能效。当然，煤矿自动化控制系统不单单进行强电系统整合，同时还需要进行完善化的弱电网络创建。在该类环境之下，有关煤矿自动化控制系统只具备较低的雷电抵抗能力，如若不考虑将防雷电工作落到实处，势必会对整个系统正常运作结果和现场安全状态造成深入影响。希望本文能够对有关煤矿施工和管理人员有所帮助，助力我国煤矿开采事业呈现出全新的竞争与发展。
[参考文献]
[1]杨先和.爆炸和火灾危险环境雷电防护安全评价方法浅析[J].民营科技，2010（11）：144-151.
[2]張军利.浅析煤矿自动化发展现状和应对策略[J].电子世界，2013（14）：133-138.
[3]徐浩.浅谈我国雷电防护措施的创新与发展[J].江苏科技信息，2015（24）：79-86.
