关键词：煤矿；自动化控制系统；雷电安全防护
1雷电对煤矿的主要危害形式
煤矿遭受雷电侵袭的形式多种多样，主要包括：因为环境问题煤矿综合控制系统的信号不是由现场直接传入到数据终端，而是经过长距离的传送进入到最终控制室，但是在沿途中因为信号相对防御比较低而引起雷电直接袭击而无从防护的情况；当雷雨云在空中形成并且移动的时候也伴随着大量的电荷离子在不断的移动，并受地球引力的作用以耦合形式和地面为导体对煤矿设备设施产生影响，还会通过空间辐射的形式入侵井下控制系统，影响矿井作业；因为矿井下面敷设有金属材料的管道或者一些作业设备，因此当雷电波出现时会因为金属的缘故对煤矿内的设备以及人员造成一定程度的伤害；当雷电与避雷针相接触时，因为雷电的电流比较大，因此会通过引下线以及接地体的形式泄入大地，之后在接地体的附近发生一些具有放射性的电荷，引起一定的电位分布，对靠近地面的电子设备产生严重的影响。
2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。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。
2.1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。
2.2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。
3煤矿自动化控制系统的雷电安全防护策略
3.1直击雷的防护策略
在直击雷的防护过程中，需要加装单支或者多支独立的接闪杆，以此来确保接闪工作的顺利完成。在制订雷电防护策略时，除了借助设备中独立的接闪器之外，还要在合适的部位加装单支接闪线。除此之外，为了提升对直击雷的防护效果，还可以将符合结构要求的设备安装到整个系统之中，如GB50057—2010接闪器等。接闪器在使用过程中存在一定的缺陷，即只能对三维空间区域进行保护，在二维平面的保护上几乎无法发挥保护作用。另外，在接闪器接地系统安装过程中，需要具备较高的可靠性，在接地电阻的选择上一般不会超过10Ω，在独立防雷设施、钻孔以及管道等结构的设置过程中，它们之间的间距需大于5m，与行人通道之间的距离要大于3m。
3.2电源系统的防雷策略
在煤矿发展过程中，对电源线路的设置主要分成地面和井下两部分，因此，在雷电安全防护的研究方面，也需要从这两方面进行考虑。下面以A自动化控制系统为例，对实际安全防护操作进行深入解析。
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3.2.1煤矿地面电源设备雷电防护策略
煤矿电源系统的接地形式主要以TN-S为主，并设置四级防护。在电源一级防护过程中，波形选择主要以8μs/20μs为主，导线容量在100kA左右，波形为10μs/350μs，并配有A、B两级电源保护器，以此来确保雷击电压不会超过6kV；在电源二级防护之中，主要是针对TN系统来设计，最合适的波形为8μs/20μs，通流容量也应该保持在60kA左右，并保证雷击过程中线路残留的雷击电压不会超过4kV；在电源三级防护过程中，在波形的选择上与以上两级相同，但在通流容量上，需要保证大于20kA，并确保雷击电压不会超过2.5kV。
3.2.2井下电源设备雷电防护策略
井下供电系统中的电源线路具有较高的特殊性，在对雷电防护策略进行选择时需要注意：在煤矿自动化控制系统中，SPD启动电压与漏电压等的选择十分关键，例如在660V供电电源系统防雷上不能选取常规的避雷器，否则会导致避雷器长期处于导通状态，最终引起异常供电现象的出现。
一般来说，SPD保护必须是多级的，促使专业的避雷器可以安装到各种变电所之中，还可以将专用避雷器安装在矿井变电所的配电端和出线端。由于SPD的作用，自动化控制系统中的各级数据就能通过放电电流计算得到，从而满足雷电防护标准，实现SPD可靠性的有效提升。除了上述策略之外，在供电线路防雷过程中，需要对避雷器进行防潮、防水等处理，增强整条线路的防雷效果。在使用避雷器时，需要保证启动电压不低于1.15U0，通流容量也要大于20kA，接地面积要大于25mm2。
3.3监控系统的雷电防护策略
在传输信号线路选取过程中，需要对屏蔽线进行合理控制，与此同时，还要保证屏蔽层在煤矿入口位置的选择更加合理，为接地电阻的确认提供基础。而在井下分站线路的确定上，应该将避雷器信号SPD1安装在分站总线的前端。对于井下监控和连接口的主线路，还需要将主控端接口形式信号设置于设备前端，增强SPD2信号的使用强度。之后再根据服务器和交换器的相互作用，对SPD4进行合理安装。另外，自动化控制系统的端口数量也应该与多口端的接口型号保持一致，并通过保护器的安装降低雷电对其的影响，与此同时，还要确保SPD3和SPD4具有较宽的频带区域，可在系统自动恢复过程中迅速做出响应动作。这样，即使遭受到多次雷电攻击，依然可以确保避雷器的循环使用，提升整个自动化生产系统的抗干扰能力，为设备稳定运行提供良好的环境。
3.4静电防护对策
由于煤矿生产中的瓦斯和粉尘较多，很容易在工作过程中出现静电问题，对煤矿正常生产影响十分严重。因此，相关企业需要提高对煤矿静电防护工作的重视程度。根据煤矿安全制度，如果相关工作涉及到用电雷管的使用，应该在整个电雷管库内对静电防护装置进行全面安装。除此之外，还应该对阻燃非铝电缆及静电装置进行合理选择，防止工作过程中静电现象过于严重。为了防止静电现象的出现，还可以对自动化控制系统中的设备和元器件进行电气连接，从而形成一个电气连续的整体。
4结束语
总之，煤矿自动化控制系统的作用是增加煤矿生产的工作效率，保障煤矿安全生产，所以自动化控制系统不仅仅要将自身的弱电系统进行完善，还应该加强强电系统的整合，以便于增加煤矿自动化控制系统的抗雷电能力，使煤矿中的设备安全可靠地运行，减少煤矿生产过程中的安全隐患，保障煤矿工作人员的安全。因此研究煤矿自动化控制系统的雷电安全防护技术，记录煤矿所在地的地质情况，对气象条件进行分析，观察周围环境，对雷电活动情况进行分析总结，对煤矿的正常高效生产具有极其重要的作用。
参考文献
［1］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.
［2］王德伟．谈煤矿自动化控制系统的雷电安全防护策略[J]．科学中国人，2015(11).
［3］王勇．井下供电系统预防地面雷电影响的安全供电技术研究[J]．矿业装备，2015(6)：70-71.
论文作者:赵强
论文发表刊物:《科学与技术》2019年第12期
论文发表时间:2019/11/14
标签：雷电论文; 煤矿论文; 防护论文; 自动化控制系统论文; 过程中论文; 避雷器论文; 安全防护论文; 《科学与技术》2019年第12期论文;