煤矿瓦斯电站的防雷设计浅析

成荣杰

摘 要：对于煤矿企业来说，生产安全的意义尤为深刻。而煤矿瓦斯电站由于采用易爆气体作为发电物质，在遭受雷击后易造成重大的经济损失。基于此，本文论述了煤矿瓦斯电站的相关防雷措施。

关键词：煤矿瓦斯；电站；防雷

中图分类号：TD76 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）09-0181-01

煤矿瓦斯发电，既可以有效地解决煤矿瓦斯事故、改善煤矿安全生产条件，又有利于增加洁净能源供应、减少温室气体排放，达到保护生命、保护资源、保护环境的多重目标。因此我国鼓励煤矿坑口煤层气（煤矿瓦斯）发电项目的建设。

由于煤矿企业的特殊性，电网对供电可靠性有着极高的要求，煤炭企业应加强矿区电网防雷，防止直击雷、感应雷过电压事故，提高供电可靠性，保障生产安全。瓦斯电站又是矿区电力系统中存在的特殊电厂，做好瓦斯电站的防雷对矿区安全运行有着极其重要的意义。

1 背景简介

三水沟低浓度瓦斯电站位于沁水县嘉峰镇张山村西北部，寺河矿三水沟瓦斯泵站西南侧，该地区属晋城电网的供电范围。

该瓦斯电站装机容量为6×1.0MW，发电机出口电压为6.3kV。结合接入系统确定的并网电压等级（35kV），瓦斯电站设1台三相油浸式无励磁调压升压变压器，容量为8MVA，电压等级为35/6kV，6台发电机经升压变压器通过35kV联络线在三水沟35kV变电站与系统并网，瓦斯电站6kV及35kV均采用单母线接线方式，6kV配电装置、35kV配电装置、厂用变压器以及380V配电装置均布置在箱式变电站中。主要发电设备采用国外先进水平的德国曼海姆（MWM）TCG2020 V20燃气发动机发电机组及配套设备和控制设备，即6×2MW集装箱式燃气内燃发电机组。建成投产后，电厂具备6MW的发电能力。

2 防直击雷措施

当雷电直接击在瓦斯电站的某个部件上时，被击中的物体会在瞬间产生出较大的热量，这样很容易引起瓦斯气体快速膨胀、燃烧，进而引起爆炸。若是雷电流通过截面较小的金属件时，则可能引起该金属件熔化，从而对瓦斯发电系统造成影响。下面就电站主要建筑物防直击雷措施进行分析：（1）安装在电站厂区外的瓦斯防散管為不可控放散管，高度约10m，根据相关规范要求，该放散管应按第一类防雷建筑物设防，放散管需保护距离管口处水平距离5m，管帽以上垂直距离2.5m。本设计采用接闪线作为瓦斯放散管的直击雷防护。由于瓦斯放散管布置在山坡上，根据两基接闪塔高度布置的位置，考虑地形高差，两基接闪塔高度不同，本设计以瓦斯放散管位置标高为基准，接闪塔相对高度按30m考虑。接闪塔与放散管具体位置详如图1所示。接闪线塔接地极不与电站主接地网连接，其接地装置的接地电阻不应大于10Ω，否则应延长接地线或追加接地极。接闪线塔接地装置与电站内人工接地网距离不应小于3m。（2）集装箱式瓦斯发电机组烟囱高度相对室外地坪约12.5m，根据《建筑物防雷设计规范》（GB50057-2010）4.3.2条的规定，集装箱式瓦斯发电机组烟囱不用专门设接闪线等防直击雷的防雷措施，但应将瓦斯发电机组烟囱与瓦斯发电机机组通过接地线可靠连接，保证形成电气通路。箱式变电站利用箱变壳体做接闪器，箱式变电站通过不同处的接地线与厂区接地网可靠连接，保证形成电气通路。（3）联合建筑等辅助用房利用金属屋面板做接闪器，利用钢柱做引下线，并在引下线下端设断接卡箱，断接卡通过接地线与室外接地网连接，该接地线在地面以上应穿改性塑料管或橡胶管等加以保护。

3 防闪电电涌侵入措施

闪电电涌侵入是指由于金属管道对雷电的传导的作用，雷电波可能沿着这些管线侵入屋内，危及人身安全或损坏设备。

瓦斯管路进出瓦斯电站的位置处应当与防雷电感应的接地装置进行可靠连接； 与建筑距离在100m以内的管道，应当每间隔25m左右接地一次，其冲击接地电阻不得大于30Ω，同时可利用金属支架或钢混支架的焊接、绑扎钢筋网作为引下线，可将其钢筋混凝土基础作为接地装置； 埋地或地沟当中的金属管道，在进出建筑物的位置处等电位应连接到等电位连接带或防雷电感应的接地装置上。

4 防感应雷措施

闪电放电时，在泵站导体上产生的闪电静电感应和闪电电磁感应，可能使金属部件之间产生火花放电，易引起瓦斯气体爆炸和燃烧。

泵站内的设备、管道、构架、电缆金属外皮、钢屋架、钢窗等较大金属物和突出屋面的放空管，采用L50mm×5mm 镀锌扁钢与防闪电感应的接地装置相连。平行敷设的抽采管道、构架和电缆金属外皮等长金属物，其净距离小于100mm时，应用金属线跨接，跨接点的间距不应大于30m；交叉净距离小于100mm时，其交叉处也应跨接。当长金属物的弯头、阀门、法兰盘等连接处的过渡电阻大于0.03Ω时，连接处应用金属线跨接。

5 结语

三水沟瓦斯电站的防雷保护主要包括集装箱式瓦斯发电机组、联合建筑等辅助设施、放散管及输送管路3大类型。本文主要对这三类的防雷接地进行了分别阐述，主要考虑直击雷保护、感应雷保护、闪电电涌侵入保护等三个方面。

直击雷保护：所有可能遭受直击雷的部位应安装接闪塔、接闪线、接闪器等导体，并连成整体，最后引入大地泄流。

闪电电涌侵入保护：进出建筑物的架空金属管道，在进出处与接地装置可靠连接。

感应雷保护：发电机组及配套箱变内易受过电压破坏的设备，安装避雷器、防雷器或电涌保护器等设备。

参考文献

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