礦井主提升機的安全運行——防雷

一、雷電

　　雷電是一種自然放電現象。雷擊是自然災害，不僅會造成設備、房屋設施的損壞，而且可能引起火災、爆炸，甚至還可能傷害人、畜等。

　　1．雷電的種類

　　雷電的主要放電形式有四種：即雲中閃電、雲際閃電、雲空閃電和雲地閃電。其中雲地閃電對人類危險最大。

　　從雷電危害的角度分，有直擊雷(雲地閃電)、感應雷、雷電侵入波和球形雷等幾種雷電現象。

　　直擊雷是指天空中帶電雲團與大地之間的放電現象。
　　約占全球每年雷電的1／5～1／6，放電電流可達200kA以上，並且有1Mv以上的高電壓，因而危害性最大。

　　感應雷也稱作雷電感應，分靜電感應和電磁感應兩種。靜電感應是由於雷雲接近地麵時在架空線路或其他凸出物頂部感應出大量電荷引起的；電磁感應是由於雷擊後，巨大的雷電流在周圍空間產生迅速變化的強磁場所引起的。這種強磁場能在其附近的金屬導體上感應出很高的電壓。

　　雷電侵入波是由於雷擊而在架空線路或空中管道產生衝擊電壓，並以極快的速度沿線路或管道的兩個方向傳播的雷電波。

　　球形雷是一種雷電時形成的發紅光或白光的火球。在雷雨季節，球形雷有時可能從門窗、煙囪等通道侵入室內。

　　2．雷電的破壞作用

　　雷電的破壞力很強，主要可分為三大類：

　　（1）電性質的破壞作用：幾十萬至幾百萬伏的衝擊電壓可擊穿或毀壞各種電氣設備和設施，引起火災和爆炸02manbetx.com ，並可導致接觸電壓或跨步電壓的觸電02manbetx.com 。

　　（2）熱性質的破壞作用：巨大的雷電流通過導體時，在極短的時間內轉換成大量的熱能，造成火災或爆炸。

　　（3）機械性質的破壞作用；巨大的雷電流通過被擊物時，在被擊物縫隙中的氣體劇烈膨脹，縫隙中的水分也急劇蒸發為大量氣體，致使被擊物受到破壞或爆炸。此外，由於同性電荷之間的靜電斥力，同方向電流或電流拐彎處的電磁推力也有很強的破壞作用。

　　二、防雷措施

　　1．防雷裝置

　　避雷針、避雷線、避雷網、避雷帶、避雷器都是經常采用的防雷裝置。一套完整的防雷裝置包括接閃器、引下線和接地裝置。上述的針、線、網、帶都隻是接閃器，而避雷器是一種專門的防雷裝置。

　　（1）接閃器

　　避雷針、避雷線、避雷網和避雷帶都可作為接閃器，建築物的金屬屋麵可作為第一類工業建築物以外其他各類建築物的接閃器。這些接閃器都是利用其高出被保護物的突出地位，把雷電引向自身，然後通過引下線和接地裝置，把雷電流泄入大地，以此保護被保護物免受雷擊。

　　①接閃器保護範圍。接閃器的保護範圍可根據模擬實驗及運行經驗確定。由於雷電放電途徑受很多因素的影響，要想保證被保護物絕對不遭受雷擊是很困難的，一般隻要求保護範圍內被擊中的概率在0.1%以下即可。接閃器的保護範圍現有兩種計算方法：對於建築物閃器的保護範圍按滾球法計算；對於電力裝置，接閃器的保護範圍按折線法計算。

　　②接閃器材料。接閃器所用材料應能滿足機械強度和耐腐蝕的要求，還應有足夠的熱穩定性，以能承受雷電流的熱破壞作用。

　　避雷針一般用鍍鑄圓鋼或鋼管製成。避雷網和避雷帶用鍍鑄圓鋼或扁鋼製成。

　　避雷線一般采用截麵積不小於35mm2的鍍鑄鋼絞線。

　　用金屬屋麵作接閃器時,金屬板之間的搭接長度不得小於100mm。金屬板下方無易燃物品時,其厚度不應小於0.5mm；金屬板下方有易燃物品時,為了防止雷擊穿孔，所用鐵板、銅板、鋁板厚度分別不得小於4mm、5mm和7mm。所有金屬板不得有絕緣層。接閃器焊接處應塗防腐漆，其截麵鏽蝕30%以上時應予更換。

　　接閃器使整個地麵電場發生畸變，但其頂端附近電場局部的不均勻,由於範圍很小,而對於從帶電積雲向地麵發展的先導放電沒有影響。因此，作為接閃器的避雷針端部尖不尖、分叉不分叉,對其保護效能基本上沒有影響。接閃器塗漆可以防止生鏽，對其保護作用也沒有影響。

　　（2）避雷器

　　避雷器並聯在被保護設備或設施上，正常時處在不通的狀態。出現雷擊過電壓時，擊穿放電，切斷過電壓，發揮保護作用。過電壓終止後，避雷器迅速恢複不通狀態，恢複正常工作。避雷器主要用來保護電力設備和電力線路，也用作防止高電壓侵入室內的安全措施。避雷器有保護間隙、管型避雷器和閥型避雷器之分，應用最多的是閥型避雷器。

　　閥型避雷器主要由瓷套、火花間隙和非線性電阻組成。瓷套是絕緣的，起支撐和密封作用。火花間隙是由多個間隙串聯而成的。每個火花間隙由兩個黃銅電極和一個雲母墊圈組成。雲母墊圈的厚度為0.5～1mm。由於電極間距離很小，其間電場比較均勻，間隙伏-秒特性較平，保護性能較好。非線性電阻又稱電阻閥片。電阻閥片是直徑為55～100mm的餅形元件，由金剛砂(SiC)顆粒燒結而成。非線性電阻的電阻值不是一個常數，而是隨電流的變化而變化的：電流大時阻值很小，電流小時阻值很大。

　　在避雷器火花間隙上串聯了非線性電阻之後，能遏止振蕩，避免截波，又能限製殘壓不致過高。還有一點必須注意到，雖然雷電流通過非線性電阻隻遇到很小的電阻，而尾隨而來的工頻續流比雷電流小得多，會遇到很大的電阻，這為火花間隙切斷續流創造了良好的條件。這就是說，非線性電阻和間隙的作用類似一個閥門的作用：對於雷電流，閥門打開，使泄入地下；對於工頻電流，閥門關閉，迅速切斷之。其“閥型”之名就是由此而來的。

　　火花間隙相當於多個串聯的大小相等的電容。由於各電極對地電容和高壓部分電容不同，而且還受外界條件的影響，使得電壓在各間隙上的分布是不均勻的，使避雷器的性能受到影響。為此，可將火花間隙分成若幹組，每組火花間隙上並聯適當的均壓電阻。如果均壓電阻值比間隙電容的容抗值小得多，則間隙上電壓的分配決定於均壓電阻的大小，可做到大體上是均勻的。電站用FZ10型閥型避雷器就是這種避雷器。

　　壓敏閥型避雷器是一種新型的閥型避雷器，這種避雷器沒有火花間隙，隻有壓敏電阻閥片。壓敏電阻閥片是由氧化鋅、氧化鉍等金屬氧化物燒結製成的多晶半導體陶瓷元件，具有極好的非線性伏安特性，其非線性係數α=0.05，已接近理想的閥體。在工頻電壓的作用下，電阻閥片呈現極大的電阻，使工頻電流極小，以致無須火花間隙即可恢複正常狀態。壓敏電阻的通流能力很強，因此，壓敏避雷器體積很小。壓敏避雷器適用於高、低壓電氣設備的防雷保護。

　　（3）引下線

　　防雷裝置的引下線應滿足機械強度、耐腐蝕和熱穩定的要求。引下線一般采用圓鋼或扁鋼，其尺寸和防腐蝕要求與避雷網、避雷帶相同。用鋼絞線作引下線，其截麵積不得小於25mm2。用有色金屬導線做引下線時，應采用截麵積不小於16mm2的銅導線。

　　引下線應沿建築物外牆敷設，並應避免彎曲，經最短途徑接地。建築藝術要求高者可以暗敷設，但截麵積應加大一級。建築物的金屬構件(如消防梯等)可用作引下線，但所有金屬構件之間均應連成電氣通路，並且連接可靠。

　　采用多條引下線時，為了便於接地電阻和檢查引下線、接地線的連接情況，宜在各引下線距地麵高約1.8m處設斷接卡。

　　采用多條引下線時，第一類和第二類防雷建築物至少應有兩條引下線，其間距離分別不得大於12m和18m；第三類防雷建築物周長超過25m或高度超過40m時，也應有兩條引下線，其間距離不得大於25m。

　　在易受機械損傷的地方，地麵以下0.3m至地麵以上1.7m的一段引下線應加竹管、角鋼或鋼管保護。采用角鋼或鋼管保護時，應與引下線連接起來，以減小通過雷電流時的電抗。引下線截麵鏽蝕30%以上者應予以更換。

　　（4）防雷接地裝置

　　接地裝置是防雷裝置的重要組成部分。接地裝置向大地泄放雷電流，限製防雷裝置對地電壓不致過高。