煤矿监控系统防雷设计方案

1、煤矿监控系统防雷设计方案一、设计目的 煤矿监控系统防雷方案 雷电是发生在大气层中的声、光、电物理现象，它给人类的生活带来很大影响，雷电造成的灾害自远古以来一直威胁着人类和地球上的一切生物。随着科学技术的发展，在现代生活中，雷电除以对生命造成危害，使建筑物和森林发生火灾，更严重的是对电力、广播电视、航空航天、邮电通讯、国防建设、交通运输、石油化工、电子工业等几乎是各行各业产生危害，尤其是电子计算机的普及和微电子设备对雷电电磁脉冲的敏感，更使雷电灾害的危害程度加剧，经济损失剧增。正如江泽民主席视察北京气象局时所讲的：“看来经济越发展，气象灾害越容易造成大的损失。”雷电是一种天气现象，雷电灾害是一种

2、自然灾害。随着科学技术的迅速发展，电子设备特别是计算机在各领域中的广泛应用，使人们产生了对高速数据信息网和自动化控制系统的强烈要求，它标志着我们现在已步入高速信息化时代。但是，利用微电子技术生产的设备，它的安全性、可靠性和电磁兼容性已成为人们非常关注的问题。在实际应用中，各种微电子设备对人为的或自然的电压、电流的冲击，敏感到几乎按指数增长的趋势，它的易损性给我们的生活和工作带来了无法估算的损失。而人为的或自然的电压、电流冲击大多数来源于四个方面：即雷击放电、静电放电、开关动作和强电磁脉冲。其中雷击放电对电子设备的损坏最为严重，破坏性极大。无论是“静电感应”还是“电磁感应”都能在金属导 体、线路

3、上感应出很高的电压和电流，并沿线路传入高速数据信息网络和自动化控制系统，使系统受到破坏，带来不可弥补的损失。我国煤矿监控系统防雷现状分析随着现代化管理意识的增强和以计算机为核心的煤矿安全监控技术的日益成熟，煤矿安全生产监控系统在全国大中型矿井中已比较广泛地得到应用。这些系统从中心监控微机系统、通讯设备、检测设备和执行设备等的投资到安装调试，其资金投入少则几十万元，多则几百万元。但是，目前在煤矿安全生产监控系统发展上，生产厂家的注意力主要集中在监测与控制的性能指标上，对一些不常发生的系统安全问题则关注不够，因此在电路设计时没能给予充分的重视。如系统自身防雷击能力就不同程度地存在缺陷。近年来，行业

4、主管部门注意到了这个问题，并组织专家对原煤矿监控系统总体设计规范进行了修订，对相关内容提出了明确要求。但是很多较早安装并正工作在煤矿中的系统，其固有隐患仍没能得到解决。当携带有大能量的雷电击中系统防雷能力较薄弱的通讯传输线路，尤其在击中有一定高度的架空传输线路后，尽管传输线路使用的是屏蔽线缆，并要求做可靠接地(如果屏蔽效果不好，接地质量较差则更危险)，但雷电的危险能量仍能窜入线路中，并进入正在运行的设备，轻则造成设备损坏，重则有可能因设备损坏造成电火花外漏，由电火花引严重的事故。二、雷电防护的基本理论 （1）、雷击侵入设备的途径直击雷： 感应雷： 球形雷： 电磁脉冲： 地电位反击： 操作瞬间过

5、电压：三、雷击防护的基本原理所谓雷击防护：就是通过合理、有效的手段将雷电流的能量尽可能的引入到大地，是疏导，而不是堵雷或消雷。一个完整的防雷系统包括两个方面：直接雷击的防护和感应雷击的防护。缺少任何一面都是不完整的、有缺陷的和有潜在危险的。一般我们将其分为外部避雷和内部避雷两部分。由避雷针（或避雷带、避雷网）、引下线和接地系统构成外部防雷系统，主要是为了保护建筑物免受雷击引起火灾事故及人身安全事故；而内部防雷系统则是防止雷电和其它形式的过电压侵入设备中造成损坏，这是外部防雷系统无法保证的，为了实现内部避雷，需对建筑物进出各保护区的电缆、金属管道等安装过电压保护器进行保护并良好接地。a、多级保护

6、原则：即根据电气、微电子设备的不同功能、受保护的程序和所属保护区域确定防护要点作分类保护；根据雷电和操作瞬间过电压危害的可能通道，对电源线和数据、通信线路都应做多级层保护。 b、外部无源保护：在0级保护区即外部作无源保护，主要依靠避雷针（网、线、带）和接地装置。保护原理：当雷云放电接近地面时，它使地面电场发生畸变。在避雷针（线）顶部，形成局部电场强度畸变，以影响雷电先导放电的发展方向，引导雷电向避雷针（线）放电，再通过接地引下线，接地装置将雷电流引入大地，从而使被保护物免受雷击。这是人们长期实践证明的有效的防直击雷的方法。建筑物的所有外露金属构件（管道），都应与防雷网（带，线）良好连接。c、内

7、部防护 ：（1）、电源部分防护：雷电侵害主要是通过线路侵入。对380v低压线路应进行过电压保护，按国家规范应分三部分 （2）、接地处理： 在计算机机房中，一定要有一个良好的接地系统，因所有防雷系统都需要通过接地系统把雷电流泄入大地，从而保护设备和人身安全。如果机房接地系统做得不好，不但会引起设备故障，烧坏元器件，严重的还将危害工作人员的生命安全。另外还有防干扰的屏蔽问题，防静电的问题都需要通过建立良好的接地系统来解决。一般整个建筑物的接地系统有：建筑物地网、电源地网（要求地阻小于10欧）、逻辑地（也称信号接地）、防雷接地等二、防雷设计方案执行的标准及规范电子计算机房设计规范 gb50174-9

8、3计算站场地安全要求 gb/t9361-1998低压配电设计规范 gb50054-95计算机信息系统雷电电磁脉冲安全防护规范 ga267-2000建筑物防雷设计规范 gb50057-94煤矿工业矿井设计规范 gb50215-94四、设计原则本设计方案完全依照现代综合防雷理论的要求，做到全方位防护，综合治理层层设防。既要经济合理，又要安全有效，确保贵单位电源和信号部分的防雷安全。五、设计内容（一）1）、在机房所在楼房的总配电电源处各安装一组电源避雷器（共一组），型号为：lga601j-ii；最大持续工作电压：420v，标称放电电流60ka；响应时间：25ns,对近点雷击、雷电电磁脉冲感应形成电源

9、系统低压侧第一级防护。 2）在机房所在楼层分配电箱内配电处安装一组电源避雷器，型号为：lga401j-ii；最大持续工作电压：420v，标称放电电流40ka；对近点雷击、雷电电磁脉冲感应形成电源系统低压侧第二级防护。3）、在机房监控设备前端或ups前端安装电源防雷箱，型号为：lga201p-ii；最大持续工作电压：365v，标称放电电流20ka；，对近点雷击、雷电电磁脉冲感应形成电源系统低压侧第三级防护。4）网络；信号防雷器： 在信号传输到室外前安装四合一信号防雷器。防止静电感应雷，在摄像机前段安装三合一或二合一视频防雷器，防止直击雷的侵害。5）防雷接地系统： 在机房外设置一组由非金属模块组成

10、的防雷接地系统，能起到良好的引雷效果。6）iec61312中指出：“等电位连接的目的在于减小需要防雷的空间内各金属部件和各系统之间的电位差。在一个防雷区内部的金属部件和系统都应在防雷区交界处，采用等电位连接线做等电位连接”；国家标准gb50057-94局部修订条文中指出：“穿过各防雷区界面的金属物和系统，以及在一个防雷区内部的金属物和系统均应在界面处做等电位连接”六：以下为视频监控方案中所用的主要产品 1）部分电源防类最大持续工作电压365v;标称工作电压220v/380v 50hz;通流容量20ka;限制电压1.2kv;响应时间25ns;雷击计数:p型不带记数，j型带;状态检测:有;外形尺寸

11、227mm*140mm*84mm;导体截面（最大）16mm2;保护区域lpz1-2，2-3最大压420v，工作电压380v/50hz；通流容量60ka限制电压1.5kv；响应时间25ns；雷击计数：有；告警方式：指示灯；外形尺寸400mm*300mm*140mm；导体截面（最大）25mm；保护区域lpzob-12）、四路视频监控防雷器dj-d-15v/100m/4tv同轴通讯信号电涌保护器依据 iec 标准设计，分为f头、n头、bnc 头等同轴接口，适用于有线电视、公共电视、卫星电视接收、监控等系统以及视频点播系统等同轴通讯设备，专用于设备端的雷击及浪涌保护，特性:安装便捷无需维护反应速度纳秒

12、级低损耗10/100m自适应传输独有抗干扰功能 执行标准: gb/t17626.5-1999 (浪涌冲击抗扰度）。3）二合一视频信号防雷器：tv 系列交直流供电监控摄像机一体化多功能防浪涌保护器,独有的集成视频抗干扰功能、100mhz传输频率、使图像更清晰安装方便.可以分别对摄像机的电源、视频音频、云台控制线路同时实施浪涌保护，最高通流容量可达10000a。而限制电压则可低至15v，反应速度为纳秒级， 完全保护采用最新技术的监控设备。4）、控制系统电涌保护器：最大持续工作电压24v ；保护脚 二线 ；最大放电电流10ka；冲击防护电压线对线40v，线对地40v ；标称工作电流300ma ；传输速率30mbit/s；响应时间1ns ；插入损耗 0.5db；接口形式 bnc。5）防雷插座：最大持续工作电压300v ；标称工作电压220v ；额定功率2000w ；通流容量10ka；限制电压1kv ；响应时间25ns ；告警方式： 指示灯 ；保护区域 lpz2-3，3-4 6)天馈防雷器最大放电电流20kv ;冲击防护电600v ;频率范