煤礦行業電氣系統智能防雷

解

決

方

案

山西捷力通防雷科技有限公司

2019年8月

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煤礦行業電氣系統智能防雷解決方案

前言

雷電是發生于大氣中的一種瞬時高電壓、大電流、強電磁輻射災害性天氣現象，自古以來

就是威脅人類生命財產的一大自然災害。長期以來，防雷保護都是一個重要的問題。

圖1雷電入侵示意圖

雷電對煤礦生產的影響主要是對配電設備、信息設備和現代化生產設備的影響。

（1）雷電對配電設備和用戶設備的影響。

（2）在雷雨季節，經常因雷害事故引起損壞，如絕緣子擊穿或爆裂、配電線路斷線、避雷器爆裂，造成大面

積停電，嚴重的情況下甚至造成人身傷亡等，給煤礦生產和安全帶來巨大的損失，同時給人們日常生活

也帶來了很大的不便。在多雷、土壤電阻率高、地形復雜的地區，雷擊配電線路引起的故障率是很高的

配電線路能否安全、可靠地運行，不但直接關系到煤炭企業用電的暢通，用電人員的安全，而且涉及到

煤礦電力系統能否正常的運行。

（3）雷電對煤礦現代化設備的影響。

雷擊時由于雷電過電壓產生的雷電過電壓干擾、雷電過電流干擾、靜電干擾等會對自動化設備中的電子元件造成很的

影響，使其無法正常的工作。近年來，也經常發

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煤礦行業電氣系統智能防雷解決方案

生因雷電造成微機保護和綜合自動化系統模塊損壞，使得微機保護產生了誤動或

者拒動，給煤礦生產帶來了巨大的安全事故和經濟損失。

由上述兩點可以看出，煤礦電網、信號防雷對煤礦安全生產十分必要。用科學的

方法對煤礦電網、信號防雷技術改造措施，降低雷擊跳閘率，減少配電網雷擊損壞率,

減輕電子元件受到的干擾，最終提高配電網供電的可靠性，確保煤礦生產安全經濟的

運行。

煤礦可以做防雷的地方：

1）調度中心：電源防雷、信號防雷、等電位連接、智能防雷系統、接地系統、

2）主、副井口通訊線路防雷設備，包括接地系統、接地電阻測試！

3）風機房、主要安裝避雷塔和接地

4）變電站：主要做接地升級改造、智能防雷

5）炸藥庫：主要做避雷塔、等電位連接、接地、防雷檢測

6）洗煤廠：主要做避雷塔

7）電子地磅、絞車房、

8）架空線路一般安裝避雷針、避雷塔、接地系統

9）煤礦每年防雷檢測

雷電是聯合國公布的對人類威脅最大的十大自然災害之一。為加強防雷減災的統一管理，防

雷減災的有關條目已列入《中華人民共和國氣象法》和相應的《防雷減災管理方法》。

現代防雷技術強調全方位防護、綜合治理、層層設防的原則，把防雷看作是一個系統工程。

為了確保設備及通信網絡系統穩定可靠運行以及保障工作人員有安全的工作環境，除了架設

良好的避雷針、避雷帶外，還必須在大樓的電源系統（所有供電設備、用電設備、備用發電

設備）、天饋系統、信號采集傳輸系統、程控交換系統等所有進行可靠有效的防護，在攔截

分流、均壓、屏蔽、接地、綜合布線等六大方面均作完整的、多層次的防護。

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煤礦行業電氣系統襠能防雷解決方案

建筑物電子信息系統綜合防雷系統

圖2綜合防雷系統示意圖

煤礦行業電氣系統智能防雷解決方案

1.雷電入侵的途徑

雷電、過電壓形式

①直擊雷②感應雷③球形雷④電磁脈沖⑤地電位反擊⑥操作瞬間過電壓

雷云對大地放

電，并產生瞬態空間

電磁波避雷針雷云之間發生閃擊產生的

空中電出波

引下線

空中電隧場在導線上產生感應雷電

天饋線配電柜

埋地信號線

圖1-2感應雷擊示意圖

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煤礦行業電氣系統智能防一解決方案

雷電的兒種引入途徑：

?網絡數據線路在遠端遭受直接或感應雷擊，沿河絡線路進入設備；

?有線通訊線路在遠端遭受直接或感應雷擊，沿通訊線路進入設備；

?建筑物內部的各種線路，感應雷擊電磁脈沖輻射，進入設備；

?電源供電線路在遠端遭受直接或感應雷擊，沿供電線路進入設備；

?地電壓過高，反擊進入設備；

?天線遭受直接雷擊或接收感應雷擊；

?避雷針引下線，在避雷針接閃泄放雷電流時，產生的雷電電磁脈沖（LEMP）輻

射；

?臨近建筑物或附近地面、樹木等遭受雷擊，同時帶來LEMP和附近地面的跨步電壓（地

電壓反擊）。

2.煤礦現場電氣設施狀況

近幾年來，隨著礦區供電網絡的不斷增加及系統完善，礦區發、供電系統供電可靠性

電網供電質量、供電安全性都有了大幅度提高。但是，作為電網的天敵“雷電”的

危害，則越來越影響礦區現場安全生產。當礦區電網遭受雷擊時，雷電放電產生的大

氣過電壓，使變、配電設備、線路及其他電器設備上的電壓值，大大超過其耐受電壓

值，使其絕緣擊穿而造成大面積停電或設備損壞事故，嚴重影響礦區發、供電及礦井

安全。

現場勘察案例：

煤礦行業電氣系統智能防宙解決方案

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煤礦行業電氣系統智能防雷解決方案

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煤礦行業電氣系統智能防-雷.解決方案

架空電源線和信號線繞在一

起，室內電源線與信號線未分

離布線

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煤礦行業電氣系統智能防雷解決方案

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煤礦行業電氣系統智能防雷解決方案

煤礦行業電氣系統智能防雷解決方案

圖2-1獷區現場勘察圖

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煤礦行業電氣系統智能防一解決方案

3.防雷設計方案的依據

3.1設計參考標準

[1]GB50057—2010《建筑物防雷技術規范》[2]

GB/T21431—2008《建筑物防雷檢測規范》

[3]GB50343—2012《建筑物電子信息系統防雷技術規范》[4]

GB50174-93《電子計算機機房設計規范》

[5]GB50200-94《有線電視系統工程技術規范》

[6]GB50198-94《民用閉路監視電視系統工程技術規范隱患分析》

[7]GB/T17949.1-2000《接地系統的土壤電阻率、接地阻抗和地面電位測量導則》[8]

IEC61312《雷電電磁脈沖的防護》

[9]《煤礦安全規程2016年版》

3.2建筑物的防雷分級

1.煤獷企業在建筑物中屬于第一類防雷級別的有炸藥庫；

2.煤礦企業在建筑物屬于第二類防雷級別的有汽油庫、選煤廠主廠房（如生產系統的

選煤樓）等；

3.煤礦企業在建筑物中屬于第三類防雷級別的有制氧車間、煙囪、大型機械廠房及重

要的建筑物等。

J1P/QA

圖3-1防雷區的劃分圖

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煤礦行業電氣系統智能防雷解決方案

防雷區防雷區的劃分

LPZOA本區內的各物體都可能遭到直接雷擊和導走全部雷電流；本區內的電磁場強度沒有衰減。

本區內的各物體不可能遭到大于所選滾球半徑對應的雷電流直接雷擊，但本區內的電磁場強

LPZOB

度沒有衰減。

本區內的各物體不可能遭到直接雷擊，流經各導體的雷電流比LPZ0B更小；本區內的電磁場

LPZ1

強度可能衰減，這取決于屏蔽措施。

強度可能衰減，這取決于屏蔽措施。

當需要進一步減小流入的雷電流和電磁場強度時，應增設后續防雷區，并按照需要保護的對

LPZN+1

象所要求的環境區選擇后續防雷區的要求條件。

4.根據建筑物防雷設計規范GB50057-2010估算，雷電直接擊中建筑物，雷電的不到50%

的能量將會從引下線等外部避雷設施泄放到大地，另外50%的能量將通過建筑物的供電

系統、通信網絡線纜以及建筑物的其他金屬管道、纜線分流。

根據IEC1312防雷及過電壓規范中有關防雷分區的劃分，針對重要系統的防雷應分為三個區，分別加以考慮。只做

單級防雷可能會帶來因雷電流過大而導致泄流后殘壓過大破壞設備或者保護能力不足引起的設備損壞。電源系統采用

多級保護措施，可防范從直擊雷到工業浪涌的各級過電壓的侵襲。按照GB50343-2012《建筑物電子信息系統防雷技

術規范》防雷設計中關于電源線路的浪涌保護器標稱放電電流參數值應符合下表規定：

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煤礦行業電氣系統智能防一解決方案

4.雷擊電磁脈沖(LEMP)的防護措施

雷擊電磁脈沖(LEMP)所產生的感應電動勢通過侵入通道疊加在線路信號上產生瞬間高電壓

擊毀各類用電設備和微電子芯片，因此在實施防雷工程時必須將感應雷擊作為重點，進行有

效的防御。其主要方法是采用隔離、等位、鉗位、均壓、濾波、屏蔽、過壓過流保護、接地

等方法將雷電過電壓、過電流及雷擊電磁脈消除在設備外圍，從而有效地保護各類設備。目

前主要采用氣體放電管、放電間隙、高頻二極管、壓敏電阻、瞬態二極管、晶閘管、高低通

濾波器等元件根據不同頻率、功率、傳輸速率、阻抗、駐波、插損、帶寬、電壓、電流等要

求，組合成電源線、天饋線、信號線系列電涌保護器(SPD)安裝在微電子設備的外連線路

中。

在設計綜合防雷時，從以上通道進行重點防護，同時做好等電位連接和共用接地系統，配置

智能防雷環境預警監控系統，對綜合防雷系統分運行情況進行監管，服務，保證防雷措施

有效可靠。

4.1設計說明

(1)第一級電源防雷設計：

根據建筑物防雷設計規范(GB50057-2010版)第4.3.8款第4條在電氣接地裝置與防

雷接地裝置共用或相連的情況下，應在低壓電源線路引入的總配電箱、配電柜處裝設I

級試驗的電涌保護器。電涌保護器的電壓保護水平值應小于或等于2.5kVo每一保護模

式的沖擊電流值，當無法確定時應取等于或大于12.5kV。根據建筑物防雷設計規范

(GB50343-2012版)第5.4.3款第3條進入建筑物的交流供電線路，在線路的總配電

箱等在LPZOA或LPZOB與LPZ1區交界處，應設置I類試驗的浪涌保爐?器或H類試驗的

浪涌保護器作為第一級保護。

根據規范要求，將第一級電源防雷設計為在總電房低壓配電柜電源總開關處安裝

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煤礦行業電氣系統智能防雷解決方案

標稱通流容量為15KA/線（10/350us）的三相電源開關型電涌保護器，將數萬甚至數

十萬伏的過電壓限制到2.5千伏以下,此級電涌保護器并聯安裝，通流容量為最大120KA

（8/20us）,對后接設備的功率不限，可以對通過線路傳輸的直擊雷和高強度感應雷

實施瀉放保護。

（2）第二級電源防雷設計：

雖然已經在總電房低壓配電柜電源進線端安裝了第一級的電涌保護器，可以將絕

大部分雷電流瀉放入地，但是當較大雷電流進入時，第一級電涌保護器上的殘壓加上

引線上的電壓仍足以損壞后接設備，另外由總電房低壓配電柜到其他分配電柜仍存在

感應雷電波的二次入侵的可能，所以應在各分配電柜安裝第二級電源電涌保護器。

根據《建筑物防雷設計規范》第六章：防雷擊電磁脈沖，第四節，第6.4.1至6.4.12條IPZ1區

對電涌保護器（SPD）的要求及GB50054^5《低壓配電設計規范》第四章的有關規定，依據雷電

分流理論，需使用8/20us波形，通流容量20KA,能將4KV的線路殘余感應雷擊過電壓限制到

2.5KV以下。對于特殊區域需要做重點防護的配電電源需使用通流容量40KA的電涌保護器進行加

強保護。

（3）第三級電源防雷設計：

這也是系統防雷中最容易被忽視的地方，現代的電子設備都使用很多的集成電路和精密的

元件，這些器件的擊穿電壓往往只是幾十伏，最大允許工作電源也只是M級的，若不做

第三級的防雷，山經過一、二級防雷而進入設備的雷擊殘壓仍將有千伏之上，這將對后接

設備造成很大的沖擊，并導致設備的損壞。

（4）注意事項：

電源線路防雷與接地應符合以下規定：

A.進、出電子信息系統機房的電源線路不宜采用架空線路。

B.電子信息系統設備由TN交流配電系統供電時，配電線路必須采用TN-S系統的接地方式。

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C.配電線路設備的耐沖擊過電壓額定值應符合相關規定。

D.在直擊雷非防護區(LPZOA)或直擊雷防排區(LPZOB)與第一防護區(LPZ1)

交界處應安裝通過T經分類試驗的浪涌保護器或限壓型浪涌保護器作為第一級保護，

第一防擴區之手的各分區(含LPZ1區)交界處應安裝限壓型浪涌保護器。使用直流

電源的信息設備，視其工作電壓要求，宜安裝適配的直流電源浪涌保護器。

E、浪涌保護器連接導線應平直，其長度不宜大于0.5限當電壓開關型浪涌保護

器到限壓型浪涌保護器之間的線路長度小于10m,限壓型浪涌保護器之間的線路

長度小于5m時，在兩級浪涌保護器之間應加裝退耦裝置。當浪涌保護器具有能

量自動配合功能時，浪涌保護器之間的線路長度不受限制。浪涌保護器應有過電

流保護裝置，并宜有劣化顯示功能。

F、浪涌保護器安裝的數量，應根據被保護設備的抗擾度和雷電防護分級確定。G、用于電

源線路的浪涌保護器標稱放電電流參數值宜符相關規定。

4.2等電位連接與共用接地

1.等電位連接是現代防雷技術重要的防護措施之一。將進入建筑物的各類管線的

屏蔽層、機架等在進入大樓前進行等電位連接后接地。在進入設備前再進行二次等電

位連接后接地。將攝像頭輸出的同軸電纜的外層和其它管線外層在進入大樓前進行等

電位連接后接地。

2.將分開的外導電裝置用等電位連接導體連接后接地，以減少系統設備所在的建筑物金屬構件與設備之間或設備與設

備之間因雷擊產生的電位差。利用鋼筋混凝土結構的建筑物內所有金屬構件的多重連接建立一個三維的連接網絡是實

現等電位連接的最佳選擇。為方便等電位連接施工，應在一些合適的地方預埋等電位連接預留件。

進入系統所在建筑物的各類水管、采暖和空調管道等金屬管道的金屬外層在進入建筑物處應做等電位連接，燃氣管道

入戶后應在法蘭盤連接處插入一塊絕緣兩端用開關

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煤礦行業電氣系統智能防一解決方案

型SPD連接后戶內金屬管道可參加等電位連接，并與建筑物組合在一起的大尺寸金

屬件連接在一起，按GB50054的要求做總等電位連接之后，接總等電位連接帶，并可

靠連通接地。

3.在建筑物入口處，即LPZOB與LPZ1區交界進行總等電位連接后接地，在后續的雷電防護

區交界處按總等電位連接的方法進行局部等電位連接，連接主休應包含系統設備本身（含外

露可導電部分）、PE線、機柜、機架、電氣和電子設備的外殼、直流工作地、防靜電接地

金屬屏蔽線纜外層、管道、屏蔽槽、電涌保護器SPD的接地等均應以最短的距離就近與這

個等電位連接帶直接連接。連接基本方法應采用網型（M）結構或星型（S）結構。網型結

構的環行等電位連接帶應每隔5m經建筑物墻內鋼筋、金屬立面與接地系統連接。當采用S

型等

電位連接網絡時，系統的所有金屬組件除在接地基準點，即ERP處連接外，均應與共用接

地系統的各組件有足夠的絕緣（大于10KV,1.2/50us）o

5.煤礦雷電綜合防護措施

煤礦防雷范圍：煤礦防雷措施是從一次設備避雷和二次設備避雷兩方面進行的。其中一次設備是構成電力系統的主體

是直接生產、輸送、分配電能的電氣設備，包括發電機、電力變壓器、電力電纜和輸電線路等；二次設備是對一次設

備進行監測、控制、調節和保護的電氣設備，包括計算機機房網絡通信系統、安全監測監控系統、入井線纜、人員定

位系統、井下無線通訊系統、抽風機房、瓦斯抽放站、炸藥庫房、大屏顯示系統、計算機網絡系統廣域網雷電防護、

局域網雷電防護、無線通信系統雷電防護、光纜通信雷電防護、監控視頻信號雷電防護和機房內部設備之間的串口雷

電防護，測量儀表、控制及信號器具、繼電保護和自動裝置等。

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煤礦行業電氣系統智能防雷解決方案

5.1現場工況

1）強電部分

高壓到礦：電力變壓器轉換為35kV.10（或6）kV高壓

地面部分：電力變壓器轉換為380v低壓供地面其他配電所或用電設備使用

（380v\220v.24v、12v、5v）。

地面部分380v\220v:電力變壓器轉換的220V作為照明和辦公用電。

2）井礦部分：高壓10（或6）kv直接下井，至井下中央變電所（及其它變電所），經移動變電所（或干式變

壓器）轉換為所需低壓（1140、660）,礦井電力電壓為6<\「一1140/6kv->660v-127v-36v->24vo

3）所有向井下供電部分：H系統，三相中性點不接地系統，但所有設備都要求可靠接地，高壓電纜分為橡

套和鎧裝兩種。

4）弱電部分

（1）礦山信號線路主要有：瓦斯監控系統、提升絞車聲、光信號裝置線路，辦公樓內與樓外之間的網

絡布線、光纜布線、通訊線纜布線，入井的光纜、通訊線纜。

（2）經由地面架空線路引入井下的供電線路和電機車架線，必須在入口處裝設防

雷設備；

（3）避雷針接地裝置與鐵軌盡量獨立，當區域土壤電阻率在200-400。?m左右、

地網面積足夠時候，可以采用共用接地裝置；

（4）由地面直接接入井的軌道及路天架空引入出的管路，必須在井口附近將金屬體進

行不少于兩處的良好的集中接地，水平接地體距離地面深度不小于0.8m;

（5）通信線路必須在入井處裝設熔斷器和防雷設備；

（6）井下電氣設備保護接地；

采場架空線主接地極不得少于兩組，排土場可設一組。應設在運輸線路附近

ji

煤礦行業電氣系統智能防雷解決方案

或電阻率較低的地方。每組RV4Q,在P>1000C.m的地方，不得超過30Q,移動設備與

架空線的接地線之間的電阻不得大于1。。接地線和設備的金屬外殼的接觸電壓不得大于50V

有爆炸危險場所的金屬設備、管道和其他導電物體，均應有可靠的接地。

5.2煤礦現場雷電防護措施

5.2.1煤礦防雷要從直擊雷和感應雷兩方面防護，主要是：避雷針、引下線接地、屏蔽、等電

位連接、電源線路的防雷、信號線路的防雷等，不能只做局部，要為煤礦做一個整體的

系統的防雷保護。通過分析煤礦行業雷電防護現狀，結合配套防雷、監管技術手段，可

在煤礦行業應用10?35kV配網輸電線路智能雷電定位、及線纜溫度采集系統、接地電

阻在線檢測系統、隔離式智能過電壓防護系統、電力鐵塔監控系統，構建煤礦行業智能

防雷環境預警監控系統管理平臺，對煤礦生產現場實施系統化的雷電防護、監管平臺。

5.2.2礦區一般在設計上已經充分考慮了對雷電的防護，但其缺乏一套能提前偵測雷電臨近

的一款設備，大氣電場監測與雷電預警系統則能很好的彌補這一缺口，其能實時監測

廠區周圍半徑15KM以內的空氣靜電場的變化，依據大氣物理規律及數學算法，在雷

電來臨前5-20分鐘告知用戶，為企、業的安全生產提供科學依據。

5.2.3大氣電場監測與雷電預警系統

大氣電場監測與雷電預警系統是目前公認的能大幅降低雷擊傷亡與災害最有時、準

確地預報當地雷擊活動情況，為企業的安全生產管理提供科學的依據；雷電認可，

成為能大幅減少重大雷擊事故的科學措施。D雷電預警系統的基本原理

ji

煤礦行業電氣系統智能防雷解決方案

眾所周知，靜電場是由電荷建立的，雷暴的發生來源于雷雨云內部的電荷累積；這意味著

只要能夠準確檢測空間靜電場的變化，就可以間接了解雷雨云電荷累積的情況。根據多年

來世界各地所記錄的相關氣象資料表明，雷暴的發生需要一定條件，并且具有規律性：以

在平地距地面約1.5m處設立的檢測點為例，在一個無云天氣檢測到的平均場強約為

250V/m,而當場強檢測值達到2KV/m以上時，通常意味著該地點上方雷雨云已經產生；

如果場強持續增大至4kV/m,發生雷暴現象的可能性就將超過90%；雷暴發生時，場強會

增大至14KV/m以上。一般情況下，獨立雷雨云或雷雨云群的產生需要至少約20分鐘。

基于上述原理設計的高性能雷暴預警系統，它能夠實時檢測其所在位置的靜電場場強變化

然后反映在愉出結果中并與預設的三個場強門限相比較，以確定警報等級。這樣，在第一

次閃電前，就已經探測到雷暴發生的可能性，并且迅速發出雷暴預警信息。由于雷雨云電

場的自身建立存在客觀規律，實際上大氣電場檢測儀所檢測到的是一個較大范圍的場強變

化，在通常情況下，系統的檢測半徑在10-20km范圍。

當雷云形成或靠近的時候，對地靜電場的電場強度會呈現顯著變化特征。如圖所示:

山西捷力通防雷科技有限公司依此自主研發的雷電預警系統采用大氣電場偵測儀運用測

量環境靜電場的原理來對雷云進行偵測分析。在任何時候，系統都可以根據對環境靜電

場的變化來偵測15公里以內靠近的雷雨云。當靜電場的電場強度逐漸升高的時候，這

就意味著在測量區域范圍很可能出現雷電。

感應頭能夠探測到可能產生雷擊的雷云電場。大氣電場中的場強將會被一組相關

ji

煤礦行業電氣系統智能防雷解決方案

數據修正，將探測頭所在地的具體情況對預測的影響計算在內，然后反映在輸出結果中

并與三個場強門限相比較，以確定警報等級。

一般我們用以下三個場強閥值來界定警報等級：

1級警報:默認的閥值為2kV/m,此時雷暴正在形成，對雷暴的初始活動進行報警；

2級警報：默認的閥值為妹V/m,此時雷暴正逐漸逼近，對正在接近的雷暴或在本地

生成的雷暴進行報警，一般提前時效為5-20分鐘：

3級警報：默認的閥值為6kV/m,雷暴即將發生，對即將在監測地發生的雷擊進行報警，此

時雷電隨時發生;

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O業電氣系纖智能防雷解決方案

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2）該雷電預警系統已經在全國氣象部門得到應用證實，并在全國的各類型單位都得到了很

好的應用。

3）雷電預警系統的基本組成

雷電預警系統的基本架構如下圖：

ji

煤礦行業電氣系統智能防■雷.解決方案

大氣電場儀

DetecStorm

O5)

支

撐

圓

桿

接地電纜

供電電源：交流

四芯屏蔽電纜220V或太陽能

a）雷電預警監測儀

感應頭是建立在差模測量技術基礎上的大氣探測產品，它的

工作原理是對不斷被屏蔽及開放的探測電極帶電量的增益放大，

轉換為數字電場值，從而實時監測大氣電場的變化進而實現對

半徑15-20km區域可能產生的雷電進行預測和報警。

感應頭利用先進的微處理器數據系統，能實時準確地測量記錄地面上的靜電場值有變化

率，能連續啟動三級雷電報警。

感應頭所測場強的數字和圖像顯示

感應頭所采用的核心材料在海洋和化學工業環境中具有較強的耐腐蝕能力，能

適應各種惡劣的安裝環境。能提供聲、光報警，手機短信報警等功能。

感應頭可以在單機或聯網狀態下使用，單機可以為單一場所提供雷電預警；多臺聯網使用可以組成雷電偵測網絡，使

用者可以實時地對不同范圍進行探測與觀察,通過計算機軟件把按定規律分布在各處的探頭收集到的數據進行匯總

和計算、分析,掌握整個區域某一時段的帶電云層的變化資料，并可以此作出較為準確的推測和預報。數據傳輸支持

LAN、GPRS、CDMA2000.3G等網絡，并能提供雙模通訊功能。采用了先進的通訊控制接口，進而可以直接通過Internet

網來進行遠程監控和切換市電與UPS電源

ji

煤礦行業電氣系統智能防雷解決方案

?等操作。在嵌入式軟件中，增加了數據預處理功能，使周邊的環境電場對探測所造成的影響降至最低限度

保證了所測數據的有效性，同時在某種程度上，降低了對安裝點的要求。采用了精度更高、更靈敏的電子

元器件，保證了數據的準確性。數據采集與處理系統采用了最新一代的數據采集芯片，取樣速度是8ms,

而同類產品的取樣速度約在32ms左右。

?獨特的外形設計

?先進的硬件系統

?較強的抗干擾能力

?靈活的通訊功能

?能多探頭組網

?能與其他氣象設備配合使用

?能提供多種報警手段

?能適應各種惡劣的環境

參數名稱及單位參數值

材質鋁合金，澆灌樹脂

尺寸(mm)L:240;H:100;P:240

重量(kg)2.5

保護指數(IP)53

固定圓支撐桿及支撐

功耗(mA)130

運吁溫度(°C)-20到55

有效探測半徑(km)20或根據現場特征

連接可插拔連接頭

分辨率(V/m)10

動態變化(KV/m)+/-300

供電電源(Vde)24（18至36）

連接線2對4芯屏蔽電纜

符合標準安全認證標準，CE,CEM(電磁兼容)

b)CCW通訊控制器、聲光報警與Aswitch電源切換系統

CCW通訊控制器支持LAN/GPRS/CDMA2000.RS485/RS232等網絡通

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煤礦行業電氣系統智能防雷解決方案

訊，并有3路繼電器輸出控制和2路數字開關輸入通道。

1.LAN/GPRS/CDMA2000:主要用于雷電預警監測儀的聯網在線監測和輸入輸出狀態監

測。它同時支持短信收發功能。

2、RS485/RS232:主要用于與雷電預警監測儀的數據通訊。

3.3路繼電器輸出控制主要用于控制聲光報警的控制或電源切換裝置的控制。

4.2路數字開關輸入通道主要用于電源切換裝置的供電狀態的監測。

大氣電場實時監測與雷電預警系統軟件平臺：1.實時顯示電場強度

2.實時顯示雷電預警狀態

3.聲光語音告警報警

4.實時監測與操控電源狀態

5.數據查詢、數據分析

4）戶外雷電預警監測儀安裝

雷電預警監測儀安裝位置可根據實際現場條件進行選擇。雷電預警監測儀安裝點選擇的一般要求示意圖如下:

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煤礦行業電氣系統智能防雷解決方案

雷電預警監測儀的探頭安裝在中50的圓支撐桿上，支撐桿底座一般應使用水泥灌注成面積

不小于0.4平方米、厚度不小于30厘米的固定基礎或固定于牢固的結構體上。雷電預警

監測儀探頭通常安裝實例如下圖：

.地面安裝：

?選擇相對空曠地，周圍無明顯遮擋；

?澆筑水泥基礎和預埋緊固件；

?挖地槽溝至監控室，放入鐵管以便穿入通訊電纜；

?樓頂安裝：

?通訊電纜使用PVC管從樓頂連至監控室；墻側安裝：

通訊電纜從沿墻側安裝的鐵管，連至監控室；

注:探頭與監控室的通訊電纜距離一般建議不超過100米;監控室有良好的接地樁;

5）電源、通信線路、室內控制箱及中途預警箱的安裝

雷電預警監測儀設備通過4芯屏蔽電纜（2芯24V直流供電，2芯

485通訊線）連接至哨所室內的控制箱。控制箱使用交流電源

（AC220V±10%503Hz）供電，內部已配置直流電源、通訊控用

箱應和室內接地系統良好連接。通訊控制器通過網線LAN連接或直

箱一般安裝固定于室內墻體或置于合適位置，安裝實例如下圖。

6）雷電預警監測軟件

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煤礦行業電氣系統智能防宙解決方案

5.2.410?35kV配網輸電線路智能雷電定位及線纜溫度采集系統

礦區近幾年由于雷電走勢的變化，使得該地區成為雷電襲擊高發區，礦區各10?

35kV配網輸電線路，其防雷效果比較薄弱，頻繁發生雷擊故障。

10?35kV配網輸電線路智能雷電定位及線纜溫度采集系統方案主要針對配網

（35kV及以下）輸電線路及防雷設備進行實時監測，通過對防雷設備的監測，及時掌握防雷

設備運行狀態，了解線路的雷擊狀況。同時針對輸電線路或電氣設備電氣連接點的溫度配置

電子型測溫線夾對線纜溫度進行實時監測，及時掌握電氣連接點的運行狀態，對超過設定溫

度進行報警，為設備的狀態檢修提供可靠的數據支持，并降低人工故障查找和排除的工作量

提高設備的可靠性，為提高供電可靠性提供有效支撐。

.方案概述

10?35kV配網輸電線路智能雷電定位及線纜溫度采集系統有終端采集器、DTU

集中器、后臺系統組成。遠距無線傳輸溫度采集器安裝在電氣連接線夾上，通過感應

方式采集導線或電氣設備連接部位的溫度；雷電終端采集器安裝在每只防雷設備底部,

通過感應方式采集防雷設備放電電流和防雷設備的漏電流數據％終端采集器測量防雷

器的漏電流和雷電電流.、溫度數據后上送到DTU集中器，DTU集中器通過GPRS網

絡上送到后臺系統，后臺系統具備設備管理和數據分析、檢索、GTS信息顯示功能。

3組（9只）溫度采集器和3組（9只）雷電終端采集器配一只集中器（DTU）,集中器接收到采集器數據后，實時將數

據通過4G方式傳輸到數據終端,通過分析軟件

ji

煤礦行業電氣系統智能防雷解決方案

進行統計分析，對于超過標準值（可設定）的信息，及時發到指定用戶的手機進行實

時報警。

10?35kV配網輸電線路智能雷電定位及線纜溫度采集系統結構如圖1所示：

圖5-110?35kV配網輸電線路智能雷電定位及線纜溫度采集系統結構示意圖

雷電采集器溫度采集器

圖5-2采集器

圖5-3集中器DTU

終端采集器完成防雷器持續運行電流和雷電電流的檢測；有雷擊時自動喚醒，快速啟動并采集雷擊放電電流，定時喚

醒完成持續運行電流采集；終端采集器配置高可靠性的L0RA通訊模塊。每個終端采集器具有唯一的ID序列號，安

裝時采用手機APP掃描識別該序列號，并將該序列號導入到后臺系統，便于后臺系統的設備管理、設備定位和雷電

數據檢索功能。

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煤礦行業電氣系統智能防雷解決方案

集中器DTU為終端采集器的管理和中繼設備，采用太陽能供電，設計有LORA.GPS

和GPRS功能模塊，LORA實現與終端采集器的網絡通訊，GPS實現地理位置定位、GPRS

實現與后臺的數據通訊和時間同步。每個DTU具有唯一的ID號，在GPRS通訊時，該

ID號將自動注冊到后臺系統，便于后臺系統的設備管理、設備定位功能。

后臺系統實現終端采集器的設備、集中器設備、線路信息的管、GIS信息顯示功能，實現

雷擊數據和持續運行電流的數據分析、檢索、預警等功能。

(1)產品特點：

(2)本產品解決了輸電線路限流保護裝置或避雷器運行狀態觀察困難的難題，大

大降低人工觀察、現場記錄的維護工作量；

具有超溫警示信號燈，直觀、清晰、觀察角度廣。線路運行管理人員在桿下附近即可清

楚地觀察，無需上桿，有效地減輕了勞動強度，可減少運行中線路定期檢測所需的人力

和財力的消耗；

(3)本產品可自動記錄限流或防雷設備的動作次數、放電電流，泄漏電流及電流錄

波功能，可對設備的運行狀況進行全面的管理；

(4)采集器采用低功耗元件，無需外接電源，設備壽命可達八年以上；集中器

具備GPS定位功能，無需手工進行桿塔對應，提高工作效率；

(6)(5)本產品自帶后臺統計分析軟件，可結合保護裝置，對設備安裝區域的雷擊狀況及設備的性能進

行統計分析，為電網運行維護部門提供有力的決策支持；

本產品數據采集和傳輸均采用感應方式和無線方式。安裝無需另外接線，可適應各

種類型限流保護裝置或避雷器，通用性強，安裝方便、高效。

(7)后臺系統提供WEB網頁查詢功能，可隨時隨地了解掌握雷擊定位系統的運行情況。

■技術參數

環境參數：

(1)溫度：-40?85℃；相對濕度：0?99乳海拔高度：W2500m；

(2)性能參數：過電壓放電計數統計、放電電流記錄、泄漏電流、線纜溫度采集、記錄功

能；

電氣參數：

遠距無線傳輸溫度采集器安裝在電氣連接線夾上，通過感應方式采集導線或電氣

煤礦行業電氣系統智能防雷解決方案

設備連接部位的溫度。測溫范圍：-40?250℃

對限流裝置分別以8/20M5kA、20A電流進行5次、正負極性放電試驗，采集器能準確可靠記

錄。

(5)(4)通信距離：2300m；

(6)防護等級：IE6；

使用壽命：8年以上。

圖5-4分析軟件界面圖

煤礦行業電氣系統智能防雷解決方案

圖5-5安裝現場圖

5.2.5接地電阻在線檢測系統

JLT接地電阻在線檢測儀是專為在線監測接地引下線的連接

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煤礦行業電氣系統智能防■解決方案

狀況、路接地電阻、金屬路聯結電阻而精心設計制造的。在線測試、非接觸測

量、地線穿心通過、絕不影響防雷接地效果和設施的正常運行，無需自檢、實時檢測、采

用RS232.RS485有線通信或GSM無線通信傳輸數據，實現遠程在線監測。檢測儀內置傳感器

與電路板，完全封閉，具有防雨淋、防塵、耐高低溫、防腐、阻燃等特性，確保野外、礦

井下、室內等長時間在線監測的高精度、高穩定性、高可靠性。

JLT接地電阻在線檢測收適用于輸電線路桿塔接地；地下礦井設備接地；氣象防

雷接地；石油化工接地；通訊接地；變配電站接地；鐵路設施接地；建筑倉庫接地；

電氣設備接地等。

JLT接地電阻在線檢測儀可以單個安裝使用，也可以組建成有線網絡系統或無線網絡

系統使用。有線網絡系統通過RS232.RS485通訊協議傳輸數據，由主通訊器（集中器）、

監控軟件、電源適配器、電腦等組成，適合于近距離或礦井下接地電阻監測。無線網

絡系統通過RS232.RS485.GSM/GPRS通訊協議傳輸數據，由主通訊器（集中器）、

GSM/GPRS收發模塊、S1M通訊卡、監控軟件、電源適配器、電腦等組成，適合于遠距

離或礦井下接地電阻監測。有線網絡系統適合于1500米距離內監測、無線網絡系統

不受距離限制。

監控軟件可以時時顯示被測接地電阻值，可以設置自動監控記錄時間，間隔記錄

時間為1~200小時，記錄數據自動存儲報表，方便歷史查詢、分析監測點接地阻值的

變化情況。

其中，JLT-C型可以通過LCD直接顯示被測值，還可以通過檢測儀設置報警臨界

值，具有聲光報警指示，非常適合于無需組建網絡時獨立安裝使用。

滿足GB3836-2000《爆炸性氣體環境用電氣設備》的要求。其防爆標志為ExiaIIBT3Ga,

可應用于相應的易燃易爆環境中。

■技術參數

功能1可路接地電阻在線監測、金屬1可路聯結電阻在線監測、接地狀況監測。

檢測儀：6VDC-9VDC,50m.Max.有線網絡通訊器：6VDC,30m.Max.

電源無線網絡通訊器:9VDC,150mAMax.（內置GSM模塊）

無線網絡通訊器:9VDC,150mAMax.（內置通M模塊）

無線網絡通訊器：9VDC,150mAMax.（內置GSM模塊）

電阻量程0.01。?200。

分辨率0.001Q

顯示范圍0.00C?500Q

精度±2%rcg±3dgt（20℃±5℃,70%RH以下）

地線穿孔尺寸60mmX30mm,閉11式（可以穿過60mmMmm扁鋼或外徑中30mm電纜）

連接線1條，長1米（5芯屏蔽線）

有線網絡：RS232.RS485通信協議

通訊方式

無線網絡：RS232、RS485、GSM通信協議

無線網絡:RS232.RS485、GSM通信協議

無線網絡:RS232、RS485.GSM通信協議

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無線網絡:RS232、RS485、GSM通信協議

有線網絡：1—255個接地點，可擴展

網絡點數

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無線網絡：1-100個接地點，可擴展

有線網絡：約1500米，可擴展

通訊距離

無線網絡：不限制

無線網絡：不限制

GPC1-JDY-B:系統軟件報警指示

報警指示

GPC1-JDY-C:檢測儀聲光報警和系統軟件報警指示

GPC1-JDY-C：檢測儀聲光報警和系統軟件報警指示

GPC1-JDY-B:系統軟件設置

報警設置

GPCl-JDY-Cr檢測儀面板設置，系統軟件設置

GPC1-JDY-C:檢測儀面板設置，系統軟件設置

GPC1-JDY-C：檢測儀面板設置，系統軟件設置

GPC1-JDY-C:4位LCD直接顯示，系統軟件顯示

數據顯示

GPC1-JDY-B:系統軟件顯示

GPC1-JDY-B：系統軟件顯示

工作溫濕度-20℃?55℃；20%RH?90%RH

溫濕度誤差不超過5%

換擋全自切換檔

地線干擾電流應避免

外部磁場<40A/m

外部電場<lV/m

單次測量時間約0.5秒

檢測儀：50m.Max.

功耗有線網絡通訊器：30m.Max.無

線網絡通訊器：150m.Max.

有線網絡通訊器：30mAMax.

無線網絡通訊器：150mAMax.

有線網絡通訊器：30mAMax.

無線網絡通訊器：150mAMax.

防暴志ExiaIIBT3Ga

安裝地線穿心通過檢測儀中心孔

防護等級電路板、傳感器完全封閉

安裝要求避免雨淋、防水浸安裝

供電方式外部提供電源或太陽能電池板加蓄電池供電

■應用方式

(1)、輸電系統桿塔接地

通過架空地線連接，組成多點接地系統，檢測非常方便，其等效電路見下右圖。

圖5-6

煤礦行業電氣系統智能防雷解決方案

其中：R1為預測的蚤地電阻，R0為所有其它桿塔的接地電阻并聯后的等效電阻,

即R0=R2〃R3〃R4〃3〃Rn,若n越大（接地點越多），R0值越接近于0,遠遠小于R1,

從工程角度可以視RO=0,這樣，檢測儀所得的數據就應該是R1的值。

可以對每個桿塔都安裝檢測儀，同時測試各桿塔的接地電阻值。

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煤礦行業電氣系統智能防雷解決方案

圖5-7

⑵、礦井下變電接地

主接地極R、R1?R3…Rn在地下是獨立的接地體，沒有連接在一起，為多點接地系統，檢

測非常方便。檢測儀安裝于主接地極上，其檢測儀讀數Rr=R+Rl〃R2〃R3〃一

〃Rn。若局部接地點越多，Rl〃R2〃R3〃一〃RnQ0,則Rr=R。

通過上述原理可知檢測儀能準確對礦井下接地電阻進行在線監測，快速、安全。下圖中實線

為四芯電纜，其中一芯為接地線，所有設備及局部接地都通過電纜接地線連接成一個網，虛

線為接地裸銅線。

圖5-8

⑶、機房、發射塔接地

機房、發射塔接地在野外一般是獨立的，將兩者連接起來，構成二點回路，再安

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煤礦行業電氣系統智能防一解決方案

裝檢測儀，如下圖。也可另做2個輔助接地極，用三點法監測。

圖5-9

⑷、建筑物接地

若R1?R6…Rn在地下是獨立的接地體，沒有連接在一起，構成多點接地系

統，檢測能非常方便檢測接地電阻值。若R1?R6…Rn在地下是連接在一起的，則為

單點接地系統，測試接地電阻按單點接地系統進行檢測，直接安裝即檢測金屬回路電

阻，可以判斷接地狀況的好壞。

對于大型的建筑地網，監測其接地狀態一一接地引下線與地網間的等電位值就可以了。因為

這類大型地網，若接地出問題只會是接地引下線與地網間的連接處，所以監測判斷等電位值

是否合格即可。

圖5-10

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煤礦行業電氣系統智能防雷解決方案

■軟件界面

圖5-12

5.2.4.通信機房防護方案

依據GB50343-2012標準，信號設備安裝信號電涌保護器，RJ45.BNC接口、端子接口等方式，對

信號電路雷擊及電涌電壓保護進行保護。信號智能防雷器是根據目前網絡通訊系統實際使用維護中不

中斷或者中斷時間盡量短的要求，在現有SPD基礎上

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煤礦行業電氣系統智能防一解決方案

增加遠程監測并切換到備用線路功能的新產品，為業界首創專利產品。產品網絡

線路設計主備線路，主線路為電涌保護線路，產品正常時網絡經保護線路進行保護，

當出現電涌損壞SPD導致網絡通訊中斷時，可以智能將線路切換到備用線路上，確保

通訊正常。產品35mm標準導軌安裝極為便捷，且無需維護，滿足于各類通信設備及

通信數據傳輸防雷和過電壓保護要求。

信息化數據控制中心機房內有許多重要的設備，如開關電源柜、UPS、傳輸柜、數據分配柜

監控系統、綜合自動化屏、上位機等等。煤礦工作現場信號部分防護包括：計算機機房網

絡通信系統、安全監測監控系統、入井線纜、人員定位系統、井下無線通訊系統、大屏顯示

系統、計算機網絡系統廣域網雷電防護、局域網雷電防護、無線通信系統雷電防護、光纜通

信雷電防護、監控視頻信號雷電防護和機房內部設備之間的串口雷電防護等。

圖5-22人員定位系統/瓦斯監控系統線路示意圖

煤礦行業電氣系統智能防雷解決方案

AC220V

-------電算線

-------數據找

圖5-2