取料机防雷系统的改造及运行维护

杨雁翎

沧州黄骅港矿石港务有限公司 河北省沧州市 061113

摘要：我公司地处雷电多发区，雷电密度较大，公司设备也出现过雷击情况，造成了不小的损失，因此取料机防雷系统的改造至关重要；后期的运行维护也是应当加以重视，熟悉出现故障的原因以及解决故障的方法，提高应对突发问题的能力，熟练技术。

关键词：取料机；防雷系统；改造；运行维护

1. 取料机防雷系统的改造

1.1取料机防雷系统改造的原因

根据国家雷电监测数据，沧州市的年平均雷暴日多达45.5 d/a，属于雷电的多发生区。此外，我公司地处沿海，该区域是水陆交汇地带，属于土壤电阻率突变的地方，同时堆场区内有高耸的设备矗立在空旷的区域，且周边无更高的建筑，从雷电的选择特性及尖端放电来讲，该区域在有雷云活动时可成为主要的落雷点。从强度来看，沿海港区雷电密度较大，雷电流集中在10KA~25KA之间。

我公司3#堆料机出现过雷击情况，雷击过后堆料机控制、通讯及配电系统均出现严重损坏，维修仅更换电气备件成本将近30万元，同时耽误生产作业24小时以上，经过临时抢修后恢复作业，后续维修恢复和调试工作超过60小时，损失较大。我公司三台取料机均只有一级防雷系统，经过估算，仅有安装的一级防雷系统防护能力也偏小，因此针对发生的问题，取料机低压配电系统更改为三级防雷系统，并将以前的防护能力偏小的一级防雷设备更换为防护能力更强的防雷器，同时增加控制电源部分、24V直流电源部分、以太网通讯部分、DP通讯部分以及模拟量输入部分的防雷设备，确保夏季雷雨天气下取料机实现安全作业生产。

1.2取料机防雷系统改造的内容

1.2.1技术方案

低压配电系统是传导和感应雷击电流的主要途径，低压配电系统采用分级保护原则，分别对直接雷击电流，感应电涌过电压，系统操作过电压及剩余的电涌进行泄放和限制，将风险降低至电气设备可承受的范围。

防止直接雷击电流（10/350us）沿高压电缆和低压电缆绝缘击穿引入。根据现场情况，电变压器在低压侧应在母线上装设I级实验的电涌保护器，冲击电流应取等于或大于12.5KA。电涌保护器的电压保护水平值应小于或等于2.5KV。在取料机主变压器低压侧安装复合型第1级雷电流电涌保护器。在堆料机辅变压器低压侧、安装复合型第1级雷电流电涌保护器。

1.2.2配电系统二级保护

防止空间电磁感应电涌（8/20us）和第一级雷电流保护器的剩余干扰以及系统操作过电压。并联安装在电气房控制电源、PLC总配电柜电源输出侧，防止雷电流沿着户外的供电线路引入到变频器中，将设备击坏。

1.2.3配电系统三级保护

根据防雷分级保护原理，在装有一、二级电涌保护器之后，在重要的终端设备前增加第三级电涌保护器，包括主控柜和司机室内的PLC模块和控制器、以及编码器等，用以进一步限制雷电过电压。

1.2.4通讯及控制部分防雷保护

在电气系统中，现场传感器模拟量输入及通信模块是在雷击事故中损坏率最高的弱电信号设备，风险源除了来自于设备的供电回路外，还包括空间电磁感应过电压对信号端的破坏。所以对于这些耐压较低的终端设备，其最为重要的防护措施主要是信号线路的全程屏蔽及两端设备的输入/输出端安装适配的防雷器。

1.3取料机防雷系统改造的成果

取料机改造完成后由原始的机顶避雷针加一级电源保护改造成三级保护，同时通讯及模拟量部分增加了防雷保护，最大程度的增加了取料机的防雷抗雷性能，防止因雷雨天气导致设备元件损坏，降低了夏季雷雨天气下，取料机空旷区域内因雷击造成停机的可能性，确保码头正常装卸作业。

取料机防雷改造均采用模块化独立式的防雷电气元件，防雷器完好时可实现保护功能，故障时在表面有报警信息的前提下不会影响设备通讯控制部分的导通，实现了电气元件即插即拔，随时更换，确保堆料机正常作业不受影响。

2. 取料机防雷系统的运行维护

2.1取料机防雷系统运行中易出现的故障

取料机防雷系统如果内部受到潮气影响，绝缘电阻就会低于2500欧姆，工频放电电压也会下降；防雷系统失去部分功能或者完全失效；防雷系统装置突然爆炸；防雷系统停止工作；防雷系统装置的引线以及接地线烧伤或者断丝；防雷系统密封性能破损；防雷系统装置老化；防雷系统装置电阻片烧坏等不同情况的故障。取料机防雷系统装置容易出现的故障有很多，故障原因不同、程度不同造成的危害也不同，所以我们应对取料机防雷系统容易出现的故障加以熟悉，为故障的解决提供强有力的指导。

2.2取料机防雷系统运行中出现故障的原因

防雷系统的装置自身存在一定的质量问题；防雷装置阀片的电阻不合标准，残存的电压虽然降低，续流反而会上升，导致间隙无法有效灭弧；橡胶垫圈使用年限太久，导致垫圈老化破裂，失去了密封作用；防雷装置顶部的紧固螺母松动从而引起漏水引起故障；瓷套与法兰结合的地方不紧密有缝隙；瓷套顶部密封使用的螺栓垫圈没有焊接牢固，密封垫圈长期使用老化断裂后，潮湿的水气顺着螺栓缝隙进入内部；由于电力体系产生铁磁谐振过电压的状况，让防雷装置发电，导致内部元件受损；底位密闭实验的小孔没有焊接牢固、堵塞；防雷装置密封垫圈与水泥相接的地方密封不牢固或者有缝隙，导致密封不良；瓷套破裂或者有沙眼，周边胶合的地方有裂缝等情况，使得装置内部特别容易进入潮气；由于中性点不接地系统中产生单相接地，使非故障相对地电压升高到线电压；当线路受到雷电击打时，防雷装置仍在正常工作，一旦超过间隙承受能力时，电弧重新燃烧，工频续流会再一次出现，导致电阻被重燃阀片烧坏；供底部压紧使用的扇形状铁片没有安装牢固，使得底板易于活动，下部密封橡胶垫圈安装部位不正确，产生空隙从而让潮气进入。取料机防雷系统运行中出现故障的原因较多，需要根据具体情况具体做出判断，找出运行中出现故障的具体原因，根据原因调整整改方案。

2.3取料机防雷系统装置运行故障的预防及解决措施

取料机防雷系统装置绝缘外套表面脏污时应及时清扫；运行于Ⅱ级及以上污区的瓷绝缘外套防雷设备，应该涂刷RTV涂料，但是坚决不能加装防污伞裙，防止防雷设备发生污闪或者由于表面脏污、防污伞裙造成的表面电位分布畸变导致内部电阻片的局部损伤；防雷系统设备安装或者检修工作完成后或者当设备停运时，应当对各部位的连接进行认真检查；防雷系统中性点有效接地时，中性点不接地的变压器，在操作过程中，应该先将变压器中性点临时接地，以防止中性点防雷设备发生爆炸或者热崩溃；在防雷设备的带电测试工作中，应该及时采取有效的措施以防止二次短路，已发生故障的防雷装置，在天气正常的情况下，应停止运行，进行专业维修；防雷设备中若有采用螺栓连接时，必须使用弹簧垫圈；系统标称电压110kv及以上防雷装置的引流线接线板坚决不得使用铜铝过渡，以防止引线、均压环脱落故障以及防雷设备发生倒塌事故；检修人员不得攀爬防雷设备，防止防雷装置的绝缘外套出现裂纹或者发生防雷设备断裂伤人。

2.4取料机防雷系统装置运行维护的注意事项

取料机防雷装置特别容易出现故障，且出现故障的原因多种多样复杂多变，有些损坏还无法修复。因此，必须要加强取料机防雷装置的运行维护。安装时必须要选用质量优性能好的防雷装置，按正确操作说明使用安装防雷装置，一定要对防雷系统装置进行严格的测试实验试用后方可投入生产使用。防雷装置在使用中应当与配电设备同时进行巡视检测。

参考文献

1. 颜如军.供电系统接地装置的运行维护[J].苏盐科技，2013（04）.

2. 姜祥生，江洪业.电气设备接地装置及其运行维护[J].江苏电机工程，2014（05）.

作者简介：杨雁翎（1991年2月），女，汉，山西省朔州市，助理工程师，本科，单位：沧州黄骅港矿石港务有限公司，研究方向：取料机防雷改造。