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白山市浑江区六道江井煤矿防雷设计

关键词:

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2013/8/18

 

 

白山市道清煤矿嘉懋公司六道江井有限公司
防雷设施现场勘察及技术整改
设计方案
 
 
2013521日白山天泰防雷工程中心受白山市道清煤矿嘉懋公司六道江井有限公司委托对煤矿现有防雷措施进行了现场勘察,并结合《煤矿安全生产规程2011》《建筑物防雷设计规范》(GB500057-2010)、《建筑物电子信息系统防雷技术规范》(GB50343-2012)相关要求,针对现有防雷措施提出整改意见和设计方案,具体情况如下。
一、     现场勘察情况
1、     自然情况
白山市处于寒温带湿润气候区,年雷暴日32天,集中于6-8月份。白山市道清煤矿嘉懋公司六道江井有限公司位于白山市浑江区六道江镇西村,占地面积约5万平方米。主要建筑物为煤矿办公楼、空气压缩机房、变电所、主井、副井、储煤场、主副井绞车房、通风机房(包括排风口)及其它附属建筑物等。
六道江井位于通化-白山市浑江河谷,地势两山夹河,受较强的山谷风影响,属自西向东气流交汇处。煤矿依山而建(通白公路北侧),设施集中,从最低处办公楼到最高处副绞车房高差大约为100米。土壤电阻率随山坡高度变化,由山脚至山坡逐渐增大,根据白山市闪电定位仪资料分析,属于高落雷区。
煤矿办公楼为六层,框架结构,平顶,有直击雷防护措施;主、副绞车房均为起脊覆盖彩钢瓦,未安装防直击雷措施;通风扇机房为钢梁结构、起脊覆盖彩钢瓦,未安装防直击雷措施;新、老变电所为起脊覆盖彩钢瓦,位于避雷塔直击雷保护范围之内。办公区及生产区依山而建,土质较差,土壤电阻率略高约为350-550Ω
六道江井煤矿建筑物情况

序号
名称
长度(米)
宽度(米)
高度(米)
备注
1
办公楼
60
17.5
18
框架结构彩钢瓦起脊
2
主井绞车房
16.6
12.7
8
同上
3
副井绞车房
16.9
13.1
8
同上
4
副硐口
 
3.7
3.5
 
5
主硐口
 
4.4
4.0
 
6
变电所
(主配电室)
28
6.0
3.5
彩钢瓦起脊
6
副井压缩机房(排风口)
18.3
6
3.0
彩钢瓦起脊
8
空气压缩机房(压风机)
7.8
4.8
3.0
彩钢瓦起脊

2、     电源系统情况
10KV动力电源,双回路互备,架空电缆,长度2.0km,架空高度12米,引入煤矿主(备变电所)。由主(备)变电所各变压器变压后引入煤矿各用电部分。主要回路包括主硐(四条)、副硐(两条)动力电(IT制式);主井绞车房、副井绞车房(一条)动力(TNC制式);副井通风机房(一条)动力电(TNC制式);压风机房(一条)动力电;办公楼机房供电由办公楼西侧配电室单独引入,沿电缆沟敷设(TNC制式);锅炉房、办公楼用动力电(TNC制式)等。各动力电缆均为铠装电缆。
3、     信号系统情况
煤矿主要信号有瓦斯监控信号、井下人员定位信号、井下设备监控信号、井下缆车控制信号、电话线路;网络线路。

序号
名称
线制
数量
入户方式
防雷措施
备注
1
外网
光纤
1
架空
 
 
2
电视监控
光纤
多条
架空
 
 
3
井下设备监控线
光纤
多条
架空
 
 
4
电话交换机
大对数电缆
1
架空
保安配线架
 
5
人员定位系统
RS485线
多条
架空
 
 
6
瓦斯监控系统
RS485线
1
架空
 
7
楼内网络系统
RJ45口双绞线
多条
室内配线
 
 
8
地面电话系统
RJ11电话线
多条
室内配线
室外配线
保安配线架
 

 

人员定位系统/瓦斯监控系统线路图
矿用电话系统线路图
电视监控系统线路图
4、     煤矿设备耐压能力

设备位置
电源进线端设备
配电分支线路设备
用电设备
需要保护的电子信息设备
耐冲击电压类别
Ⅳ类
Ⅲ类
Ⅱ类
Ⅰ类
Uw(KV)
6
4
2.5
1.5
设备名称
变压器、开关柜等
电动机等
调频柜、UPS、操作台等
PLC、计算机、电话交换机、网络交换机、视频设备等

注:Ⅰ类—需要将瞬态过电压限制到特定水平的设备
    Ⅱ类—如家用电器,手提工具和类似负荷
    Ⅲ类—如配电盘、断路器、包括电缆、母线、分线盘、开关、永久接至固定装置的固定安装的电动机等一些其他设备
    Ⅳ类—如电气计量仪表,一次线过流保护设备,波形控制设备
二、     防雷措施及整改意见
1、主绞车房与副绞车房位于山坡,不处于煤矿独立避雷针直击雷保护范围内。由于六道江井主副绞车房均为起脊彩钢瓦屋顶,可利用彩钢瓦下钢梁做接闪器,拟于主副绞车房后侧做单条式接地系统。
2、通风主扇机房为彩钢瓦起脊建筑物,未安装直击雷防护措施。可利用彩钢瓦下钢梁做接闪器,拟于主扇机房南侧做“L”型接地系统。
3、     机房(调度室)
煤矿调度室位于办公楼五楼西侧。共有4个机房,总面积约140平方米。电源系统为AC380TN-C制式,单独回路,未安装电源SPD;机房无专用接地系统;弱电线路部分安装有防雷措施。根据GB50343-2012 5.4.25.4.3规定:机房安装专用接地系统;电源线路安装三级SPD;金属线路安装专用SPD
4、     电源系统防护措施
煤矿主(备)变电所安装有高压阀式避雷器,变电所未配备电脑监控设备,符合DL/T621-1997规范要求;主副绞车房高压配电室内变压器安装有阀式避雷器,配电柜未安装低压SPD,建议于低压配电柜安装SPD;主扇机房室内变压器安装有阀式避雷器,各扇配电柜安装有专用SPD,室内无电脑等弱电设备,符合DL/T621-1997规范要求;压缩机配电室为AC380V TN-C系统,无专用保护接地,各重要设备未做外壳接地保护,不符合煤矿安全生产规程第459条要求,拟建设专用接地装置并安装二级SPD。办公楼用电为AC380V TN-C系统,从现场勘察情况大楼内部有等电位测试点,办公楼用电为TN-C-S制式,符合煤矿安全生产规程第459条要求,但办公楼内安装有大量弱电设备,拟安装三级SPD防护。
5、     信号电缆防护措施
本煤矿的信号、通讯线路多条,光纤引入不做防护;仅对RS485线路和RJ11线路做弱电SPD安装,防护措施要符合GB50343-2012及《煤矿安全生产规程》第459条要求。
6、     办公室等附属设施防护措施
白山市永安矿业六道江井办公楼共计6层,框架式结构,彩钢瓦起脊,有直接雷防护措施。
7、煤矿主(备)变电所为一层砖混建筑,彩钢瓦起脊,处于避雷塔直击雷保护范围之内。符合QX/T150-20115.1条要求。
8、副井压缩机房为砖混结构,普通瓦起脊。处在煤矿避雷针保护范围内,按GB50057-20123.0.4要求不做防直击雷措施。
建筑物年预计雷击次数表

序号
名称
长度(米)
宽度(米)
高度(米)
预计年雷击次数
1
办公楼
60
17.5
18
0.0878
2
主井绞车房
16.6
12.7
8
0.0318
3
副井绞车房
16.9
13.1
8
0.0321
4
副硐口
 
4.0
3.5
 
5
主硐口
 
4.0
3.5
 
6
变电所
(主配电室)
28
6.0
3.5
0.0178
7
副井压缩机房
(排风口)
18.3
6.0
3.0
0.0136
8
空气压缩机房
(压风机)
7.8
4.8
3.0
0.0108

主副硐口处均有集中接地装置,并主副井轨道入口处均有绝缘隔离措施。符合《煤矿安全生产规程》第459条第二点要求。
三、     煤矿防雷具体设计方案
1、     设计依据
2011版《煤矿安全生产规程》
GB50057-2010《建筑物防雷设计规程》 
GB50343-2012《建筑物电子信息系统防雷技术规范》
GA838-2009《小型民用爆炸物品存储库安全规范》
QX/T150-2011《煤炭工业矿井防雷设计规范》
99501-1图集《防雷与接地安装》
2、     具体方案
接地系统总计4
主绞车房及副绞车房共用接地系统,要求R≤4Ω,接地装置为单条型
办公楼机房独立接地系统, i≤4Ω,接地装置为单条型
主扇控制机房直击雷接地系统Ri≤10Ω,接地装置为单条型;
压缩机房设备接地系统Ri≤5Ω,接地装置单条型
接地系统均采取单条式独立接地,长度设计22-28米,水平深度1.0-1.5米,水平接地极采用热镀锌扁钢,规格40×4;垂直接地极采用热镀锌角钢,规格50×50×5,长度1.5米,间距3米敷设。安装4-5块石墨类降阻模块,加强泄流能力。接地装置距门处应局部包敷绝缘物,可采取50-80MM的沥青层或埋深1.5米以上。各配电室、变压器、主要设备处预留接地卡子。理论接地电阻值:6.44Ω。
 
②电源防护系统总计4处
主井(副井)绞车房配电室:高压架空引入室内变压器,入户最末杆横担接地;入户铠装电缆屏蔽层接地;变压器高低压端安装有阀式避雷器,主配电柜首次雷击能量为100KA/2/4=12.5KA;室内主要回路拟安装AC380 60KA SPD 1组,保护能力≤2.5KV。
调度室内电源线路与信号线路布置不规范,建议各线路按性质不同将弱电与强电信号线路分开布置,减少交叉干扰。调度室内安装有小型配电盘一处,电源为单独回路,建议于南侧监控机房主配电盘处安装60+40KA箱式SPD一组;北侧通讯机房主配电盘处安装40+20KA箱式SPD一组;各计算机前端安装AC220 10KA SPD3-4组。保护能力达到Ⅰ类用电设备最大耐冲击电压,构成机房三级电源防护。
机房内各设备接地分别接入室内接地母排,经母排通过引下线与机房专用接地系统连接。电源接地母排不得与弱电接地母排共用。
 矿灯充电室电源系统改为TN-C-S系统,充电架等设施做接地保护,前端安装AC220 10KA SPD1-2组。
③煤矿内各类弱电线路防护
主副井弱电线路至调度室距室较远且不在直击雷保护范围内,建议于调度室内将屏蔽层做接地保护;并于调度室内按不同线路安装煤矿专用弱电SPD。
                                                             
④煤矿直击雷防护措施总计3处
主副绞车房利用彩钢瓦下钢梁为接闪器。将钢梁经10MM镀锌圆钢为引下线引至主副绞车房后侧单条式接地装置上,引下线间距不易大于18米,引下线设置3-4条,每根引下线冲击电阻不易大于30Ω。
主扇机房为全钢梁结构彩钢瓦起脊屋顶,利用钢梁为引下线,引下线设置四条,沿屋角设置。
彩钢瓦起脊屋顶接地示意图
 
 
 
 
 
 
 
设计单位:白山天泰防雷工程中心 审核单位:白山市防雷办
设计人员:刘相刚               审核人员:
设计时间:2013522    审核时间:2013     
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