煤矿瓦斯发电站防雷接地综合措施
一、前言综述
煤矿瓦斯抽放站是利用瓦斯抽放站设备将井下瓦斯气体抽出地面，送入瓦斯放电站，利用瓦斯发电。剩余瓦斯气体通过瓦斯放空管直接排放。“瓦斯”是一种有毒的混合气体，主要含有甲烷和一氧化碳两种气体，常产生在矿井之中，如遇明火，即可燃烧，发生“瓦斯”爆炸，直接威胁着旷工的生命安全。瓦斯气是很好的民用核工业燃料，近年来为了实现煤炭的安全生产，对矿井内瓦斯气体采取预抽采措施，一方面降低了瓦斯的危害，同时，还利用瓦斯进行发电。
二、雷电的形成和危害
雷电是一种极具破坏力的自然现象，其电压可高达数百万伏，瞬间电流更可高达数十万安培。千百年来，雷电所造成的破坏可谓不计其数。落雷后在雷击中心1.5-2Km半径的范围内都可能产生危险过电压损害线路上的设备。雷电灾害如同暴雨、飓风一样都属于气象（自然）灾害，它与水、旱、刑事犯罪、交通事故统称为影响社会安全和经济发展的六大灾害。
一般而言，雷电灾害具有突发性、多样性、复杂性、破坏性和选择性等特点。随着现代化高新技术产品基础---电子技术的迅速发展和广泛运用，雷电灾害跟踪而至，还呈现出新的特点：受灾面大大扩展，特别容易侵入与高新技术最密切的领域，损失和危害程度大大增加。近年来，随着大量的数据设备和精密仪器应用的范围日益广泛，雷电损害造成的事故有逐年上升的趋势。由于通讯计算机网络精密设备内部结构的高度集中化，使设备耐受过电压、过电流的能力下降，更易遭受雷电破坏。轻者可造成计算机终端盒通信设备的接口损坏，使通信中断，大量信息丢失或无法传输；严重者使网络主机损坏，导致网络瘫痪，工作无法进行。计算机网络系统易遭受雷击损坏的设备有：MODEM(调制解调器)、ROUTER（路由器）、SWITCH（交换机）、HUB、网卡、通信卡、UPS、计算机电源及主板。
工业化和科技的进步使得各种高层建筑和特殊用途建筑如雨后春笋般的拔地而起，这也为雷电防护提出了大量新的问题。“静电抵抗”、“电磁干扰”、“热岛效应”等等的问题都有待进一步去研究和结局。近十多年来围绕这些问题人们进行了不懈的努力，提出了许多新的防雷理论，研制出一大批新的防雷器件、设备和材料，开发出许多全新的雷电防护技术。我国于1994年颁布了新的《建筑物防雷设计规范》GB50057-1994，该规范参考了大量国际标准，对原有的规范做了大量的修改，无论从指导思想、技术要求还是技术措施上讲都处在国际领先地位，这也标志着我们国家对雷害的重视。
三、雷电破坏途径
1、直击雷，在雷雨季节，雷暴活动频繁的区域内，雷云直接通过人体，建筑物或设备等产生对地放电。这是各种雷电危害中最严重的。
2、感应雷击，从雷云密布到发生闪电放电的整个过程中，雷电活动十分频繁，主要表现为A、静电感应：在雷云来临时，雷云低部分布着大量的负电荷，由这些负电荷产生的静电场。B、电磁感应：闪电电场在闪电通道周围的空间产生磁场，这种随时间变化的磁场在附近的各类金属导体上激发出感应电动势和感应电流。
3、电磁脉冲辐射，闪电放电时，其电流是随时间而非均匀变化的。闪电的电磁脉冲辐射通过空间以电磁波的形式耦合到对瞬态电磁脉冲极其敏感的现代电子设备，也造成设备故障或损坏设备。
4、地电位反击，在雷暴活动区域内，当雷电闪击到建筑物的接闪装置上时，尽管接闪装置的接地系统十分良好，其接地电阻也很小，但由于雷电流幅值大，波头陡度高，雷电流流过时也会使接地引下线和接地装置的电位骤升到上百千伏。如果建筑物的接地引下线与各种金属导线、管道或用电设备的工作地线间的绝缘距离未达到安全要求，则可能造成接地引下线与各种金属导线、管道或用电设备的工作地线之间放电，从而使这些金属导线、管道或用电设备的工作地线上引入反击电流，造成人身和设备雷击事故。
四、雷电的防护原理
1、直击雷
一般防直击雷是通过避雷装置即接闪器（避雷针、避雷带、避雷网、避雷线引下线）构成完整的电气通路后将雷电流泄入大地。按照滚球法计算被保护物应在接闪器的保护范围内，接地冲击电阻不大于10Ω。
2、感应雷
感应雷击防护应主要从线路防护考虑。机房电源进线处应加装电源避雷器，机房信号进线处应加装信号避雷器。计算机场地的安全保护接地应不大于4Ω，交流工作接地应不大于4Ω。直流工作接地如果设备有特殊要求，按设备的特殊要求接地，无特殊要求则参照交流工作接地的要求，应不大于4Ω。
机房用电是由配电房集中供电实现的，既：由总配电房内配电柜分动力、空调、照明等多条供电线路分别供至楼内用电系统。因此，对网络数据及语音、安全防范等系统设备供电线路防感应雷保护也要整体考虑。
五、设计方案
1、瓦斯泵房（新建）防雷措施
一般瓦斯泵房为钢架屋面，砖混结构，为了提高其防雷可靠性，建议在屋面敷设避雷网格，网格采用6*10的网络密度，屋脊、檐角处设置避雷短针；避雷网每隔12米设置引下线，将避雷网和金属屋面与避雷带良好焊接；每根引下线处设置一组接地装置，每组接地装置的接地电阻小于等于4姆，如土质不好可采用降阻剂或降阻模块。
2、瓦斯放空管防雷措施
预计瓦斯放空管的高度为10米，依据要求管帽上方垂直高度为5米，水平距离为5米，则瓦斯放空管需保护的高度为21 米，水平距离为5米，依据《建筑物防雷设计规范》避雷针滚球法保护范围计算公式，取避雷针距离瓦斯放空管为6米，避雷针的高度应为27米。
3、回风井防雷措施
高度按照10m考虑，长、宽各按照6米考虑。考虑到瓦斯气体的放散高度和水平距离，各取5米，避雷针的保护高度应为25米，
防雷设计的避雷针距离被保护的建筑物和设施均较近，存在有雷电感应和反击造成电子设备损坏的可能性，特别是弱电设备应采取必要的屏蔽、等电位和防雷电感应措施。基于以上考虑，为了提高整个瓦斯泵站区域的防雷安全系数，尽可能使雷电在该区域以外的空间提前泄放，根据实际经验，可在距离以上危险区50米左右周围设置较高避雷塔提前截收雷电。结合厂区实际情况，建议在瓦斯泵站和回风井较空旷的地方设置30米高避雷塔，并在避雷塔上装设提前放电避雷针。提前放电避雷针是一种先进的防雷技术，尤其在区域防雷方面，它有着明显的优势，它具备当在进入该区域的雷雨云达到闪电能量时提前发出上行闪电，拦截雷雨云上发出的雷电并安全导入地下，形成可以基本界定的保护范围。
雷地网的制作方法：
4、接地装置安装
人工接地体在土壤中的埋设深度大于0.8米，（冻土层除外）埋在土壤中的接地装置，其连接应采用焊接，并在焊接处作防腐处理。垂直接地体宜直接打入地网沟内，其间距不宜小于其长度的2 倍并均匀布置。垂直接地体坑内、水平接地体沟内宜用低电阻率土壤回填并分层夯实。在高土壤电阻率地区，宜采用换土法、降阻剂法或其它新技术、新材料降低接地装置的接地电阻。
本方案制定的目的是考虑瓦斯发电厂实际环境因素和用户实际需要而做出一套比较完整而易于操作的防雷设计及安装技术的防雷方案，从而达到建筑物免受雷击引起火灾事故及人身安全事故。所有防雷接地装置施工完工后，测试接地电阻值必须符合设计要求，隐蔽工程部分应有检查验收合格记录。
