（云南锡业研究院有限公司 云南省红河州个旧市 661000）
摘要：本文叙述雷电的产生及危害。重点阐述提升机电气控制系统怎样预防、消除雷电危害及电源防雷应注意事项。
关键词：提升机；电气；防雷击
1、引言
与我公司同属一控股公司的某公司下属矿山的盲竖井提升机（6kV变频器拖动），正常运行中突然停止运转。维修电工到现场检查，变频器本体未报故障，安全回路未报故障，液压站输出压力正常。控制手柄在零位，电动机运转正常。无论提升或下放，均能检测到主回路电流，但变频器立即报过电流保护，并停止工作。经观察发现，在推动控制手柄给提升或下放指令时，盘形闸始终未打开，故造成变频器过电流保护动作。经进一步检查发现，变频器控制模块损坏，接收变频器控制模块输出信号的电流变送器A损坏。控制台接收电流变送器A输出信号的电压变送器B损坏。接收电压变送器B输出信号的盘形闸控制器损坏。查看损坏的元件，电源部分有非常明显的电流烧灼痕迹。而在提升机发生故障当天，提升机所处位置的地表面时段雷雨交加。因此经分析认为，提升机故障是雷电造成。
2、雷电形成
雷电一般产生于对流发展旺盛的积雨云中，因此常伴有强烈的阵风和暴雨，有时还伴有冰雹和龙卷。积雨云顶部一般较高，可达20公里，云的上部常有冰晶。冰晶的凇附，水滴的破碎以及空气对流等过程，使云中产生电荷。云中电荷的分布较复杂，但总体而言，云的上部以正电荷为主，下部以负电荷为主。因此，云的上、下部之间形成一个电位差。当电位差达到一定程度后，就会产生放电，这就是我们常见的闪电现象。
3、雷电的危害
3.1雷电流高压效应会产生高达数万伏甚至数十万伏的冲击电压，如此巨大的电压瞬间冲击电气设备，足以击穿绝缘使设备发生短路，导致燃烧、爆炸等直接灾害。
3.2雷电流高热效应会放出几十至上千安的强大电流，并产生大量热能，在雷击点的热量会很高，可导致金属熔化，引发火灾和爆炸。
3.3雷电流机械效应主要表现为被雷击物体发生爆炸、扭曲、崩溃、撕裂等现象导致财产损失和人员伤亡。
3.4雷电流静电感应可使被击物导体感生出与雷电性质相反的大量电荷，当雷电消失来不及流散时，即会产生很高电压发生放电现象从而导致火灾。
3.5雷电流电磁感应会在雷击点周围产生强大的交变电磁场，其感生出的电流可引起变电器局部过热而导致火灾。
3.6雷电波的侵入和防雷装置上的高电压对建筑物的反击作用也会引起配电装置或电气线路断路而燃烧导致火灾。
4、提升机电气控制系统防雷装置设置
提升机电气控制系统防御雷击，应考虑控制系统电源子系统和控制信号子系统同时防御。如果只考虑单一子系统防御，是不保障提升机高可靠运行。而且每一子系统还要考虑多级防御，将雷电的能量进行逐级减弱。只做单级防雷可能会带来，因雷电流过大而导致的泄流后残压过大破坏设备或者保护能力不足引起的设备损坏。提升机控制系统电源子系统防雷，不能只单一的考虑控制电源部分的防雷，应从供控制电源的高压电源入手，才能将防雷器动作后的残压逐步衰减到控制电源能够耐受的电压范围内。
根据GB50343《建筑物电子信息系统防雷技术规范》中有关防雷分区的划分，针对重要系统的防雷应分为三个区，分别加以考虑。电源系统多级保护，可防范从直击雷到工业浪涌的各级过电压的侵袭。
4.1第一级电源防雷
即向提供控制电源变压器输送6kV电源的高压电缆进入坑道前应采取的防雷措施。根据国家有关防雷的有关规定，外接金属导线路进入建筑物之前，应埋地穿金属管槽15米以上的距离进入建筑物，且要在建筑物的线路进入端加装防雷器。即6kV电源的高压电缆进入坑道前15米，进行穿金属管埋地处理。并在该电缆进入坑道口处安装避雷器，选用YH5WX-7.6/27。
4.2第二级电源防雷
虽然已经在总电源进线端安装了第一级的防雷器，但是当较大雷电流进入时，第一级防雷器可将绝大部分雷电流由地线泄放，而剩余的雷电残压还是相当高。假如第一级防雷器的放电电流达到5kA，其残压可达27kV。可见第一级防雷器动作后，残压还是很高。该残压通过变压器传输到低压供电系统高达1.8kV。况且，第一级防雷器的放电电流远不止5kA，传输到低压供电系统的电压将比1.8kV大很多。
并且还存在感应雷电流和雷电波的二次入侵的可能，需要安装电源第二级防雷器。即在变压器低压侧总进线柜处安装防雷器。第二级防雷器，作为次级防雷器，可将几千伏的过电压进一步限制到2千伏以内。选用YF-M65/4低压防雷器。该产品额定电压380V，额定通过电流30kA， 残压小于1.8kV。
4.3第三级电源防雷
第三级防雷器安装在绞车房总电源柜，选用YF-M40/4低压防雷器。该产品额定电压380V，额定通过电流20kA， 残压小于1.5kV。
4.4第四级电源防雷
第四级防雷器安装在提升机控制电源专供回路上，选用YF-M20/2低压防雷器。该产品额定电压220V，额定通过电流20kA， 残压小于1.2kV。
4.5第五级电源防雷
这也是系统防雷中最容易被忽视的地方，现代的电子设备都使用很多的集成电路和精密的元件，这些器件的击穿电压往往只是几十伏，最大允许工作电源也只是mA级的，若不做此级防雷，由经过一、二、三、四级防雷而进入设备的雷击残压仍将有千伏之上，这将对后接设备造成很大的冲击，并导致设备的损坏。第五级防雷器安装在提升机控制电源DC24V专供回路上，选用YF-M24低压防雷器。额定通过电流5kA，残压小于85V。
5、电源线路防雷与接地注意事项
5.1进、出电子信息系统机房的电源线路不宜采用架空线路。
5.2电子信息系统设备由TN交流配电系统供电时，配电线路必须采用TN－S系统的接地方式。
5.3配电线路设备的耐冲击过电压额定值应符合相关规定。
5.4在直击雷非防护区（LPZOA）或直击雷防护区（LPZOB）与第一防护区（LPZ1）交界处应安装通过I经分类试验的浪涌保护器或限压型浪涌保护器作为第一级保护；第一防扩区之手的各分区（含LPZ1区）交界处应安装限压型浪涌保护器。使用直流电源的信息设备，视其工作电压要求，宜安装适配的直流电源浪涌保护器。
5.5浪涌保护器连接导线应平直，其长度不宜大于0.5m。当电压开关型浪涌保护器到限压型浪涌保护器之间的线路长度小于10m、限压型浪涌保护器之间的线路长度小于5m时，在两级浪涌保护器之间应加装退耦装置。当浪涌保护器具有能量自动配合功能时，浪涌保护器之间的线路长度不受限制。浪涌保护器应有过电流保护装置，并宜有劣化显示功能。
5.6浪涌保护器安装的数量，应根据被保护设备的抗扰度和雷电防护分级确定。
5.7用于电源线路的浪涌保护器标称放电电流参数值宜符相关规定。
6、结束语
电气控制系统工作电压较低，考虑其防雷击时，不能只考虑控制系统本级电压预防雷击，应从提供控制电源的高压（10kV、6kV）电源开始考虑防雷，防雷器残压应逐步衰减，上、下防雷器的额定通流量和残压应相互配合。同时，还要考虑电气控制系统的控制信号预防雷击，才能保障电气控制系统高可靠运行。本文防雷系统设置，可以推广到提升机以外的电气控制系统借鉴运用。
参考文献：
[1]GB 50343《建筑物电子信息系统防雷技术规范》.
[2]GB 50057《建筑物防雷设计规范》.
[3]《工业与民用电气设计手册》（第三版）.