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摘要：文章就中国五矿香炉山钨矿的一次雷击事故，从防直击雷、防雷电感应、防雷电波侵入、等电位连接和屏蔽等方面分析其雷击原因，指出其防雷系统存在的缺陷，并提出相应的防护对策。
关键词：香炉山钨矿；中国五矿；雷击；屏蔽
一、概述
（一）基本情况
修水县属于亚热带季风气候，年平均雷暴日达68天，春季和夏季强对流天气十分活跃，雷电现象十分频繁和强烈。香炉山钨矿位于修水县港口镇香炉山上，属于雷害多发区。山上多金属矿，土壤电阻率大，曾多次发生雷击建筑物和电子设备事件。特别是2010年4月12日发生的雷击事故，造成办公区、选厂和坑口光端机、矩阵主板、红外芸台、考勤机、程控电话交换机、电视、摄像头等电子设备损坏。
（二）现有防雷装置情况
经过对香炉山钨矿办公区、选厂和坑口防雷装置现场勘察和检测，有关数据如下：办公区、一选厂、二选厂、三选厂、四选厂安装了防直击雷装置，但不完善；部分监控设备安装了一级电源避雷器，设备外壳进行了接地保护，但大多数接地电阻偏大；各类信号线路布设极不合理。
二、雷击原因分析
（一）雷电观测记录
据查闪电定位观测记录，4月12日0时至20时24分共有389次闪电记录，闪电纬度从北纬28.70度~29.33度、经度从东经113.97度~114.91度，闪电强度从-5.2KA~38.9KA，25KA以上出现7次，分别为-25.9KA（15时12分42秒）、-26.9KA（16时6分55秒）、-25.7KA（16时12分42秒）、-38.9KA（16时46分52秒）、29.3KA（16时52分4秒），-27.3KA（17时50分36秒）、-25.3KA（19时57分4秒），闪电强度极值为-38.9KA、对应的闪电陡度为-19.0、闪电电荷为-9.5、闪电能量为7270272，由四站算法定位确定。
（二）现场勘察测试情况
1．四选厂办公楼红外芸台损坏，两台监控主机损坏，其芸台安装在直击雷引下线钢架棚上；传输线进屋前端为非屏蔽电缆沿墙布设进入值班室，SPD经测试正常；多处摄像头损坏，其接地多为单桩接地且接地电阻偏大，传输线为非屏蔽电缆且多处电缆沿避雷带绕过；剩磁测试为0.44~0.82mT。
2．三选厂精矿库红外摄像头损坏，除磷车间主板损坏，碎矿车间及石灰房摄像头损坏，其接地多为单桩接地且接地电阻偏大，传输线为非屏蔽电缆且多处电缆沿避雷带绕过；接地线剩磁测试为0.38~0.76mT。
3．调度室红外芸台损坏多台，光端机损坏，其芸台多安装在户外，无任何防护措施；传输线进屋前端为非屏蔽电缆且多处电缆沿避雷带绕过；调度室内无电源防雷及防感应雷措施；剩磁测试为0.44~0.68mT。
4．保卫部光端机损坏4台，矩阵主板损坏；传输线进屋前端为非屏蔽电缆且多处电缆沿避雷带绕过；保卫部内无电源防雷及防感应雷措施；剩磁测试为0.44~0.68mT。
（三）雷击原因分析
根据雷电观测记录，4月12日16时42分左右在香炉山附近有4次强落地雷，闪电强度最大-38.9KA。同时根据现场勘察、测试，分析可知，致使这些设备损坏的原因是：（1）由于雷电强度大，空间雷电电磁脉冲直接在这些设备及其线路上耦合产生的过电压和过电流超过了设备的耐雷水平而导致设备损坏；（2）新增设备传输线路安装、布设不合理，导致雷电流有可能通过线路引入；（3）因地处山坡，土壤条件差，原来安装时添加的降阻剂流失，造成部分接地网接地电阻偏大，不能取到保护作用。（4）部分摄像头单桩接地电阻偏大；有一部分未做任何保护；导致雷电流无法及时下泄；（5）安装的电源避雷器保护级数太少，不能取到有效的保护作用。
三、防护对策
（一）直击雷的防护
1．因办公区、各选厂均采取了直击雷防护措施，基本能达到直击雷防护要求；但一选厂值班房屋顶钢架棚应接地，避雷带保护范围不够需要增加；二选厂宿舍楼水塔、办公楼应增加避雷带进行保护。
2．办公区办公楼屋顶有一云台监控摄像头、选厂有三个芸台监控摄像头、坑口芸台监控摄像头需增加避雷针进行防护。
（二）感应雷及雷电过电压波的防护
将进入办公区、选厂的各类金属管道金属支架做等电位电气连接，并与接地网保持良好的电气畅通。主要针对电源系统防雷，需对各厂区机房的供电系统采取三级电源防护。进入机房的各类通信线缆、监控线缆埋地进入并安装信号SPD。因现有一级电源防雷器，故需增加两级电源防雷和一级信号防雷器。具体做法如下：（1）在电源总配电柜安装一套15KA（10/350μs）电源避雷器，其前端应加装空气开关保护，用于电源一级保护（粗保护）；（2）在楼层分配电柜处安装一套40KA（8/20μs）电源避雷器，用于电源二级保护。利用原已安装的避雷器但安装位置需要变更。（3）在机房UPS电源进线处安装一套20KA（8/20μs）电源避雷器，用于电源三级保护；（4）在网络光纤输入端增加一组信号避雷器；（5）在各选厂摄像头进出线处分别安装一组信号避雷器，以保护重要接口的安全；（6）各用电设备前端加装防雷插座，用于各设备的精细防雷保护；（7）对进入机房的电话通信线路前端安装（压接式）RJ45/24电话通信线电涌保护器；（8）对进入机房的监控线缆和监控设备外壳采取接地进行保护。（9）对选厂和办公区的有线电视光接机采用同轴避雷器进行接地保护。
（三）等电位和接地
1．各选厂机房内安装一块等电位汇流排，规格为50×5mm的铜板；机房内的电源PE线、金属门窗、各种线路的金属屏蔽管、各种电子设备的金属外壳、设备机架等可导电金属物体就近与接地汇流排连接，连接线采用6mm²多股铜芯线。
2．办公区：接地网接地电阻符合要求，可以利用原有地网但需要进行重新布局。信息机房接地线太长，需要就近接地，监控机房因为重新设置没有做任何保护需要设置接地线、最少安装两级电源避雷器；一选厂信息机房接地网接地电阻符合要求，可以利用原有地网但需要进行重新布局，监控线路需要重新布置，做隔离处理；二、三、四选厂信息机房接地网接地电阻不符合要求，需要重新改造地网，监控线路需要重新布置，做隔离处理。
3．进入机房、监控室的金属管道等在入口处做统一的等电位和接地。
4．進入机房的有线电视设备外壳接地。
（四）屏蔽措施
1．机房的屏蔽：计算机和监控系统所有的金属导线，包括电力电缆、通信电缆和信号线均采用屏蔽线或穿金属管屏蔽。为防雷电电磁脉冲，将机房所有线缆均敷设在金属屏蔽管内，埋地引入室内，通过多次等电位连接进入机房。机房内的设备距外墙及梁柱大于1000mm。
2．电缆的屏蔽：所有电缆敷设在金属屏蔽管内，金属屏蔽管首尾电气连通，金属管、线槽的连接处应跨接，并作可靠接地，与等电位连接排作可靠电气连接。
四、结语
经过一年来的使用，香炉山钨矿没有发生雷击事件，我们认为能够达到系统防雷要求。为了使防雷装置充分发挥防护效果，每年雷雨季节来临之前，对防雷装置进行一次全面检测；发现内部防雷装置和设备等电位连接处有松动或者断路，应及时修复；新增设备或线路时应采取相应的防护措施。
参考文献
[1]（GB50057-94）（2000版）建筑物防雷设计规范[S]．
[2]（GB50343-2004）建筑物电子信息系统防雷技术规范[S]．
[3]梅卫群,江燕如. 建筑防雷工程与设计[M]．北京：气象出版社,2004.
[4]（GB50200-94）有线电视系统工程技术规范[S]．
[5]（GB50174-93）电子计算机房设计规范[S]．
作者简介：易朝晖（1971-），男，江西修水人，江西省修水县气象局工程师，研究方向：防雷与接地；徐克胜（1973-），男，江西修水人，江西省修水县气象局助理工程师，研究方向：防雷与接地。
关键词：香炉山钨矿；中国五矿；雷击；屏蔽
一、概述
（一）基本情况
修水县属于亚热带季风气候，年平均雷暴日达68天，春季和夏季强对流天气十分活跃，雷电现象十分频繁和强烈。香炉山钨矿位于修水县港口镇香炉山上，属于雷害多发区。山上多金属矿，土壤电阻率大，曾多次发生雷击建筑物和电子设备事件。特别是2010年4月12日发生的雷击事故，造成办公区、选厂和坑口光端机、矩阵主板、红外芸台、考勤机、程控电话交换机、电视、摄像头等电子设备损坏。
（二）现有防雷装置情况
经过对香炉山钨矿办公区、选厂和坑口防雷装置现场勘察和检测，有关数据如下：办公区、一选厂、二选厂、三选厂、四选厂安装了防直击雷装置，但不完善；部分监控设备安装了一级电源避雷器，设备外壳进行了接地保护，但大多数接地电阻偏大；各类信号线路布设极不合理。
二、雷击原因分析
（一）雷电观测记录
据查闪电定位观测记录，4月12日0时至20时24分共有389次闪电记录，闪电纬度从北纬28.70度~29.33度、经度从东经113.97度~114.91度，闪电强度从-5.2KA~38.9KA，25KA以上出现7次，分别为-25.9KA（15时12分42秒）、-26.9KA（16时6分55秒）、-25.7KA（16时12分42秒）、-38.9KA（16时46分52秒）、29.3KA（16时52分4秒），-27.3KA（17时50分36秒）、-25.3KA（19时57分4秒），闪电强度极值为-38.9KA、对应的闪电陡度为-19.0、闪电电荷为-9.5、闪电能量为7270272，由四站算法定位确定。
（二）现场勘察测试情况
1．四选厂办公楼红外芸台损坏，两台监控主机损坏，其芸台安装在直击雷引下线钢架棚上；传输线进屋前端为非屏蔽电缆沿墙布设进入值班室，SPD经测试正常；多处摄像头损坏，其接地多为单桩接地且接地电阻偏大，传输线为非屏蔽电缆且多处电缆沿避雷带绕过；剩磁测试为0.44~0.82mT。
2．三选厂精矿库红外摄像头损坏，除磷车间主板损坏，碎矿车间及石灰房摄像头损坏，其接地多为单桩接地且接地电阻偏大，传输线为非屏蔽电缆且多处电缆沿避雷带绕过；接地线剩磁测试为0.38~0.76mT。
3．调度室红外芸台损坏多台，光端机损坏，其芸台多安装在户外，无任何防护措施；传输线进屋前端为非屏蔽电缆且多处电缆沿避雷带绕过；调度室内无电源防雷及防感应雷措施；剩磁测试为0.44~0.68mT。
4．保卫部光端机损坏4台，矩阵主板损坏；传输线进屋前端为非屏蔽电缆且多处电缆沿避雷带绕过；保卫部内无电源防雷及防感应雷措施；剩磁测试为0.44~0.68mT。
（三）雷击原因分析
根据雷电观测记录，4月12日16时42分左右在香炉山附近有4次强落地雷，闪电强度最大-38.9KA。同时根据现场勘察、测试，分析可知，致使这些设备损坏的原因是：（1）由于雷电强度大，空间雷电电磁脉冲直接在这些设备及其线路上耦合产生的过电压和过电流超过了设备的耐雷水平而导致设备损坏；（2）新增设备传输线路安装、布设不合理，导致雷电流有可能通过线路引入；（3）因地处山坡，土壤条件差，原来安装时添加的降阻剂流失，造成部分接地网接地电阻偏大，不能取到保护作用。（4）部分摄像头单桩接地电阻偏大；有一部分未做任何保护；导致雷电流无法及时下泄；（5）安装的电源避雷器保护级数太少，不能取到有效的保护作用。
三、防护对策
（一）直击雷的防护
1．因办公区、各选厂均采取了直击雷防护措施，基本能达到直击雷防护要求；但一选厂值班房屋顶钢架棚应接地，避雷带保护范围不够需要增加；二选厂宿舍楼水塔、办公楼应增加避雷带进行保护。
2．办公区办公楼屋顶有一云台监控摄像头、选厂有三个芸台监控摄像头、坑口芸台监控摄像头需增加避雷针进行防护。
（二）感应雷及雷电过电压波的防护
将进入办公区、选厂的各类金属管道金属支架做等电位电气连接，并与接地网保持良好的电气畅通。主要针对电源系统防雷，需对各厂区机房的供电系统采取三级电源防护。进入机房的各类通信线缆、监控线缆埋地进入并安装信号SPD。因现有一级电源防雷器，故需增加两级电源防雷和一级信号防雷器。具体做法如下：（1）在电源总配电柜安装一套15KA（10/350μs）电源避雷器，其前端应加装空气开关保护，用于电源一级保护（粗保护）；（2）在楼层分配电柜处安装一套40KA（8/20μs）电源避雷器，用于电源二级保护。利用原已安装的避雷器但安装位置需要变更。（3）在机房UPS电源进线处安装一套20KA（8/20μs）电源避雷器，用于电源三级保护；（4）在网络光纤输入端增加一组信号避雷器；（5）在各选厂摄像头进出线处分别安装一组信号避雷器，以保护重要接口的安全；（6）各用电设备前端加装防雷插座，用于各设备的精细防雷保护；（7）对进入机房的电话通信线路前端安装（压接式）RJ45/24电话通信线电涌保护器；（8）对进入机房的监控线缆和监控设备外壳采取接地进行保护。（9）对选厂和办公区的有线电视光接机采用同轴避雷器进行接地保护。
（三）等电位和接地
1．各选厂机房内安装一块等电位汇流排，规格为50×5mm的铜板；机房内的电源PE线、金属门窗、各种线路的金属屏蔽管、各种电子设备的金属外壳、设备机架等可导电金属物体就近与接地汇流排连接，连接线采用6mm²多股铜芯线。
2．办公区：接地网接地电阻符合要求，可以利用原有地网但需要进行重新布局。信息机房接地线太长，需要就近接地，监控机房因为重新设置没有做任何保护需要设置接地线、最少安装两级电源避雷器；一选厂信息机房接地网接地电阻符合要求，可以利用原有地网但需要进行重新布局，监控线路需要重新布置，做隔离处理；二、三、四选厂信息机房接地网接地电阻不符合要求，需要重新改造地网，监控线路需要重新布置，做隔离处理。
3．进入机房、监控室的金属管道等在入口处做统一的等电位和接地。
4．進入机房的有线电视设备外壳接地。
（四）屏蔽措施
1．机房的屏蔽：计算机和监控系统所有的金属导线，包括电力电缆、通信电缆和信号线均采用屏蔽线或穿金属管屏蔽。为防雷电电磁脉冲，将机房所有线缆均敷设在金属屏蔽管内，埋地引入室内，通过多次等电位连接进入机房。机房内的设备距外墙及梁柱大于1000mm。
2．电缆的屏蔽：所有电缆敷设在金属屏蔽管内，金属屏蔽管首尾电气连通，金属管、线槽的连接处应跨接，并作可靠接地，与等电位连接排作可靠电气连接。
四、结语
经过一年来的使用，香炉山钨矿没有发生雷击事件，我们认为能够达到系统防雷要求。为了使防雷装置充分发挥防护效果，每年雷雨季节来临之前，对防雷装置进行一次全面检测；发现内部防雷装置和设备等电位连接处有松动或者断路，应及时修复；新增设备或线路时应采取相应的防护措施。
参考文献
[1]（GB50057-94）（2000版）建筑物防雷设计规范[S]．
[2]（GB50343-2004）建筑物电子信息系统防雷技术规范[S]．
[3]梅卫群,江燕如. 建筑防雷工程与设计[M]．北京：气象出版社,2004.
[4]（GB50200-94）有线电视系统工程技术规范[S]．
[5]（GB50174-93）电子计算机房设计规范[S]．
作者简介：易朝晖（1971-），男，江西修水人，江西省修水县气象局工程师，研究方向：防雷与接地；徐克胜（1973-），男，江西修水人，江西省修水县气象局助理工程师，研究方向：防雷与接地。