等电位防雷技术在钻探机场的应用浅述

等电位防雷技术在钻探机场的应用浅述

刘宽裕

玉溪飛亚矿业开发管理有限责任公司云南玉溪653100

摘要：科学运用等电位防雷技术，可有效消除或降低电位差，在短时间内将雷电引入地下，确保人员、设备安全。本文简要分析了等电位防雷技术的原理与性能，并从等电位防雷技术在钻探机场的应用现状与优化措施两个方面分析了如何将等电位防雷技术合理应用于钻探机场。

关键词：等电位防雷技术；钻探机场；应用

雷电是一种自然现象，雷电流高压效应会产生高达数万伏的冲击电压，这些冲击电压一旦作用于人体、建筑或设备，后果不堪设想。因此，雷电会给人类正常的生产、生活活动带来严重影响。据不完全统计，我国每年100万人中约有0.53人死于雷击。因此在进行岩芯钻探作业时，必须重视雷电现象，并采取有效应对措施预防或制止雷电事故的发生，保证人员与设备安全【1】。为等电防雷技术在钻探工程的拓展、优化应用，下文对等电防雷技术的原理与相关技术进行分析。

1等电防雷技术应用原理与性能分析

1.1原理分析

等电位联结是指将建筑物或其他场所的金属构件、金属设备，用导线、母排进行电气连接，使整个区域处于等电位状态【2】。钻探机场的等电位联结是利用连接导线，将金属钻塔工字钢底座或设备机架、孔口管、绷绳等有序连接起来，确保整个钻探机场都形成一个等电位均压区域，使机场内所有的人员、设备处于该等电位均压环内，在发生雷击事故时，钻探机场区域内各点处于等电位要求，这样会使钻场内各点电位或电位差减小，进而有效消除或降低电位差，且雷电流会直接通过绷绳、孔口管以及设备底座等各个电位节点流入大地，而不会对机械设备以及工作人员产生影响，保人员、设备安全。

1.2性能分析

等电位防雷技术有一定的安全性与可靠性，这点已经过试验测明。2009年某防雷中心技术人员在作业现场采用1000V电压值试验等电位防雷技术在钻探作业中的防雷效果，试验结果表明，在模拟雷击电压情况下，位于塔圈等电位均压区域内的人员、设备以及其区域测量点之间的电位差很小，各点电位差基本控制在36V以内，不会给人员、设备产生影响，因此将等电位防雷技术科学应用于钻探机场，可确保人员设备安全。此外，较之传统的避雷针防雷措施，等电位防雷技术还具有操作简便、引雷速度快、接地电阻小等特点，是一项相对理想的防雷技术【3】。

2岩芯钻探作业特点分析

随着资源的枯竭、钻探技术的发展，岩芯钻探作业场所多位高海拔山区或空旷的平原地带，在雷雨季节容易遭受雷电袭击，当遭遇雷雨天气时，巨大的冲击电压以及雷电电流会引入地下，击穿输电线路、发电机等电气装置的绝缘保护层，造成短路事故，引起火灾，严重时造成人员伤亡，雷电伤害已经成为岩心钻探施工作业主要风险之一。因此，当前液压分体式钻机、履带式钻机等先进设备的投入使用，绳索取芯工艺广泛使用，大大提高了岩心钻探效率，同时岩心钻探过程在防雷工作方面也面临一定的挑战，必须做好防雷工作，确保人员设备安全，方能获得良好的经济效益与社会效益。

3等电位防雷技术在钻探机场的应用

当前岩心钻探使用设备大致为立柱钻机、便携式液压分体式钻机、履带式钻机，动力源主要有电动机和、柴油机两类，不论采用什么设备、什么动力源，等电位联接防雷措施都是较好的防雷技术。

3.1液压分体式钻机的应用

在应用液压分体式钻机时，由于钻塔（滑道）、操作台、液压泵系统是相对独立，靠各油管按照顺序依次连接，在使用等电位连接过程需注意以下事项：①认真检查钻机各部紧固件，避免出现部件松动问题。②液压泵基座、操作台、钻塔基座要通过导线充分连接好。③要较好的运用孔口套管，确保孔口套管与基座有效连接（一般确保套管不少于6米），遭到雷击时及时进行导流；此外，是使用过程中需定期检查确认主提升卷筒、内管提升卷筒与钢绳的连接紧固，有效防止接、卸钻杆和扶内管作业过程人员受到电击。

3.2履带式钻机的应用

在应用履带式钻机时，由于钻塔（桅杆）、操作台、液压泵系统集成化较高，在使用等电位连接过程需注意以下事项：①认真检查钻机各部紧固件，避免出现部件松动问题。②钻机机体要与接地导流体充分连接好。③要较好的运用孔口套管，确保孔口套管与基座有效连接（一般确保套管不少于6米），遭到雷击时及时进行导流；此外动力头要通过导线与机体有效的连接。

3.3钻塔绷绳安装与连接线选择

在立柱式钻机应用中，在等电位联结防雷措施绷绳的用途是充当雷电电流引放通道，因此在选择绷绳时，需重点考虑绷绳材料的导电能力。以往经常采用铜质线材，但铜质线材的机械强度较低，难以满足工作要求，因此需尽可能选择铜质绞线。安装绷绳时，用力将绷绳拉紧，控制绷绳与钻塔间距，方能起到良好的防雷、引雷效果【4】。

在等电位联结防雷措施中，等电位连接线是重要的雷电电流通道，因此连接线的性能质量也至关重要，要选用合格的导线，在安装过程中，将孔口管作为等电位联结点后，需利用连接导线通过螺栓与各雷电接入点相连，接入点要满足不少于四个绷绳接地锚，地锚和钻塔工字钢底座4角（或设备底座）均要埋入地下深度20~50cm，连接导线的另一端要焊接在孔口管套的螺栓连在孔口管上，确保防雷效果。

3.4用电设备接地保护

用电设备需及时接地，若用电设备没有接地，在遭遇高压雷击时，用电设备的外壳与地面之间会形成一个电位差，当工作人员接触到用电设备后，会遭受到电压伤害。因此，用电设备接地保护工作必须要做好，通过相应接地措施与装置，使用电设备处于等电位区域，若遭遇雷击，用电设备的外壳与机场区域会处于一个等电位状态，用电设备的外壳与地面之间不会形成电位差，有效防止出现人员触电事故，确保人员设备安全。结合以往经验发现，在作业过程中用电设备会因为年久失修或其缘故出现绝缘体破损的情况，当设备绝缘性能下降后，会出现漏电事故，存在较大的安全隐患，此时若能全面做好用电设备接地保护工作，可在设备漏电情况下保护工作人员生命安全，避免出现安全事故。

用电设备接地保护安装，需要掌握以下要点：一，科学选择接地线，合理控制接地线长度与横截面面积；二，接地线要与设备以及地锚连接，将接地线一端连接在设备的外壳螺丝上，另一端连接与地锚连接，必须连接牢固，为提升连接的可靠性，在连接地锚的一端可使用螺栓进行连接；三，合理控制地锚长度与埋深，最佳埋深为80~100cm，地锚长度应控制在100~120cm。

4等电位防雷技术在钻探机场的应用效果分析

总结以往经验，发现等电位防雷技术具有以下应用效果：（1）安全程度高。在设备、基台底部铺设简易均压网等电位防雷，危险雷电流水平可提高到53千安，只有13%的雷电流超过该数值，因此安全等级非常高。（2）可靠性强，能从各方面保护施工人员人身安全。在钻探机场内，采用等电位防雷技术后，即使是在雷击情况下，施工人员可在地面、木板上站立、走动以及坐定，也可以出入钻塔，同时工作人员在穿防护胶鞋的情况下可以在塔内接触护金属构件，不会出现安全问题。

5结语

综上所述，雷电会给人类正常的生产、生活活动带来严重影响，在进行岩芯钻探作业时，必须重视雷电现象。而科学运用等电位防雷技术，可有效消除或降低电位差，在短时间内将雷电引入地下，确保人员、设备安全，相关单位、人员应严格执行相关标准规范基础上积极探索、优化提升等电防雷技术的运用，给岩心钻探作业提供一个更为安全的施工环境。

参考文献：

[1]姜振良.等电位防雷技术在岩心钻探钻机中的应用[J].企业技术开发，2014，33（19）：78-79.

[2]郑礼灿.谈谈在防雷等电位检测过程中应该注意的事项[A].中国气象学会.创新驱动发展提高气象灾害防御能力——S11第十一届防雷减灾论坛[C].中国气象学会：中国气象学会，2013：2.

[3]谢文斌.等电位防雷技术在钻探机场的应用[J].企业技术开发，2013，32（22）：62-63+103.

[4]樊永峰.对等电位连接及共用接地系统设计的探讨[J].福建建筑，2010（11）：87-89.