摘要：随着经济与科技的不断发展，煤矿企业的发展已经成为了我们国家当前最为关注的问题之一。煤矿的自动化控制系统主要依靠弱电体系，对设备展开监控工作，进而促使企业的经济效益不断增长。然而，系统中的弱电体系在防雷能力方面较差，一旦发生雷击事故之后，不仅会对系统本身造成一定程度的损坏，同时还有可能导致整个系统出现故障，进而造成更为严重的安全事故。为此，企业必须加强弱电体系的防雷能力，提升生产工作的安全性。本篇文章将阐述雷电安全防护工作的重要性，分析雷电的主要危害形式，并对于具体安全防护策略提出一些合理的建议。
关键词：煤矿；自动化控制系统；雷电；防护策略
引言：雷电本身具有较强的冲击电流，且放电时间相对较短，因此其对自动化造成的影响是多个方面。为此，工作人员需要根据系统本身的实际情况，对其进行调整，采取最为有效的方法进行处理，进而降低安全事故发生的概率。
一、雷电安全防护的意义
煤矿的自动化控制系统属于弱电体系，对雷电的抗击能力很差。即便工作人员在其周围设置了屏蔽设备，仍然会对其造成一定破坏和干扰。而煤矿本身的自动化控制系统对于生产影响极大，为此，工作人员必须展开深入研究，选择相应的处理方式对其展开防护。
（一）提升生产效率
自动化控制系统与煤矿的正常生产有着密切的联系，最常见的便是能够确保井下的排水以及通风，同时还能对内部生产的运行环境进行检测，以此确保煤矿企业的生产经营活动能够正常展开。因此，创设雷电防护体系能够有效减少雷电对于设备造成的影响，进而提升安全体系本身的有效性。
（二）确保正常生产
由于煤矿的生产工作具有持续性的特点，在实际工作的过程中不能出现中断，否则将会造成人员伤害或大量的经济损失。而自动化控制系统的设置主要目的是为了确保人员安全的前提下生产工作的连续性和稳定性。因此，创设雷电防护体系能够有效减少系统出现停产的情况，进而提升煤矿企业生产的收益。
（三）降低损坏风险
自动化系统本身属于弱电体系，对于雷电冲击的承载力十分有限。一旦有雷击事故发生，系统数据储存设备以及信号网络对于电击的承受能力也同样非常有限，很容易出现熔断，甚至会完全击穿，如此便使得设备损坏，重要监测数据信息丢失，造成大规模损失。
二、雷电危害的主要表现
（一）直接雷击产生的伤害
所谓直接雷击，主要是指雷电击中了系统内部的相关设备，从而产生剧烈的热反应和机械效应。如果雷电直接击中系统内部的中架空线或者数据线的时候，瞬时间产生的大量电流将会随着线路直接进入系统之中，促使设备被完全击穿，造成数据丢失。而如果雷电直接集中了地面的时候，雷电产生的电流将会沿着导线流入地下，并在地面中产生感应电磁场，并通过耦合效应对设备本身造成巨大影响。通常情况下，系统自身的接地装置是处于独立状态的，一旦受到强烈雷击之后，其便会与系统自身的接地体之间引发巨大的电力，促使整个控制系统发生严重损伤。经过总结，这种现象便能称之为雷电反击。
（二）电磁脉冲产生的伤害
当雷电击中地面之后，其电流会瞬间产生十分剧烈的脉冲磁场。通常情况下，该磁场对系统造成的损害主要体现为两个方面，下面分别展开分析。
其一，如果自动控制系统内部控制室所在的建筑物，其防雷装置出现接闪的情况时，将会在在引线位置产生巨大的雷击电流。而如果引线周围的地区有系统电源或者通信线路存在时，雷电产生的电流将会对其造成电磁感应，使得系统的内部受到强烈的雷电冲击，最终导致系统设备发生损坏。
其二，如果自动控制系统内部控制室所周围有雷击情况出现，则会在其管路以及电缆位置产生巨大的感应电压。该电压会受着管道进入系统内部，对设备造成损坏，进而导致严重的损失。
三、雷电防护的具体策略
（一）防护直击雷
一般而言，直击雷的防护可以分为两个部分。第一类防护必须将网全部架空，或者设置多条接闪杆进行安置，依靠这种独立于系统之外的装置完成接闪的工作。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆而第二类防护不但需要依靠建筑自身的设备架构接闪器，而且还可以在其外围单独安装接闪器。除此之外，对于第二类防护还能采用型号为GB50058-2017的接闪器作为主要防雷设置，且该接闪器的使用规格必须满足系统正常运行的需要。通常情况下，接闪器只能对三维空间完成包围的区域进行保护。
而接闪器内部的接地系统必须具有足够的可靠性和稳定性，在选择电阻时，其规格最好能够低于10Ω。同时，处于独立状态的防雷设备需要与建筑物之间建设联系管道，且间距至少为6米，与人行道保持的间距则至少为3米。
（二）电源的防护
通常而言，煤矿的电源相连主要包括两个部分，分别是地面部分和井下部分。因此，在进行雷电防护工作时，需要从两个角度出发。本篇文章主要将煤矿自动化的控制系统作为主要案例，对相关雷电安全防护的策略进行介绍。
1.地面地源的雷电防护策略
首先是地面设备的防护，电源系统应当选择TN-S系统，保护等级为4级，以此进行接地[1]。
电源本身的一级防护的波形理应调整为9/21μs，而通流容量应当选为每线100kA，同时还要保证雷击造成的电压不能超过6kV。
电源本身的二级防护的波形理应调整为9/21μs，而通流容量应当选为每线60kA，同时还要保证雷击造成的电压不能超过4kV。
电源本身的三级防护的波形理应调整为9/21μs，而通流容量应当选为每线20kA，同时还要保证雷击造成的电压不能超过2.6kV。
电源本身的末级防护的波形理应调整为9/21μs，而通流容量应当选为每线60kA，同时还要保证雷击造成的电压不能超过1.5kV。
而对于后备电源UPS，应当对直流电源的外部保护器采取并联的方式进行安装，具体位置设置在电源UPS的前端。
2.井下地源的雷电防护策略
由于井下的供电系统相对较为特殊，在进行避雷器选择的时候，必须将以下两个方面的内容考虑进来。
首先是SPD启动电压的选取，如果选取不够合理，则避雷器将会长时间保持为导通状态，促使电源发生跳闸，从而导致电源供电出现问题。
其次是SPD的保护，其保护方式必须为多种等级。先将防爆避雷针放置在前端位置，如果矿区仍然偶有雷电现象发生，则还需要在出线端的位置放置避雷器。之后在对各级所需要的电流数据进行计算，为了确保其可靠性，则需要对一个数量级的SPD进行选取[2]。
（三）监控系统的防护
结合井下分站线路的设置情况，需要将避雷针的SPD1放置在总线的前端位置。并结合接口位置的连接线路，则需要将SPD2放置在接口设备的前端位置。再根据接口与内部电脑的线路连接，则需要将SPD3放置在主机的前端位置。所有SPD元件必须满足具体工程要求，具备灵敏的反应速度，同时还具备一定的防爆效果[3]。
（四）静电的防护
如果雷电发生的位置在一些高粉尘的工作地区，很容易导致安全事故发生。因此，工作人员需要按照当前制度的要求，对用电雷管进行改装，为其增添静电防护的装置。同时在电缆的选择方面，需要选择一些阻燃较高的非铝芯。
三、结束语
综上所述，煤矿自动化的控制系统对于生产工作有着极为重要的影响，因此其雷电防护工作必须引起人们的重视。根据现场的实际情况，选择最为有效的处理方式，从而将安全事故发生的概率降至最低。
参考文献：
[1]汪国祥.煤矿自动化控制系统的雷电安全防护策略[J].低碳世界,2016(22):34-35.
[2]黄小晃,张日高,王少军.煤矿自动化控制系统的雷电安全防护策略[J].气象与减灾研究,2010,33(1):68-72.
[3]黄成玉,张全柱.新型矿井供电自动化远程监测监控系统的设计与实现[J].电气应用,2012(4):84-88.
论文作者:郇荣
论文发表刊物:《基层建设》2018年第5期
论文发表时间:2018/5/21
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