岸边集装箱起重机防雷改造

岸边集装箱起重机（以下简称岸桥）因其所处环境特殊（码头岸边），在雷雨天气较易受雷电影响，引发雷击事故。若岸桥被雷击中，岸桥变频器、可编程逻辑控制器、监控系统、通信系统等均可能遭到损坏。例如，我国南方某码头自2004年投产至今，在雷雨天气发生多起岸桥司机室吊具通信板被雷击中引起的吊具通信故障。由于岸桥吊具通信板非易损件，其采购价格昂贵且采购周期较长，被雷击损坏后给故障排查及库存管理均带来一定挑战。为此，有必要研究岸桥防雷改造，以避免岸桥雷击事故，降低码头设备维护成本。

1 岸桥发生雷击事故原因

根据雷电发生原理，物体最高点或者含大量金属物质或电阻率较小的土壤及土壤突变地带（如水陆交接区域）较易遭受雷击。形成于海上的雷云积聚着大量同一极性电荷，除与天空中积聚相反极性电荷的雷云发生放电外，一般不与海平面发生放电，因为海水是动态的，无法积聚相反极性电荷。当海上的雷云向码头岸边聚集时，岸边地面很快积聚大量与雷云所带电荷极性相反的电荷，加之海岸边土壤带有盐分，导电能力较强，导致码头岸边成为雷击事故多发地。岸桥位于沿海码头，与陆地电气连接复杂，加之其结构高大而形成雷电接闪器，面临较大雷击风险。

雷击途径包括直接雷击、感应雷击和地电位反击。雷击常常伴随大量电能量的释放，在放电的同时，雷击点四周产生雷击电磁场，通电的岸桥小车拖令电缆、吊具电缆等产生感应电压，当感应电压达到一定水平时击穿电子元器件，造成电子元器件损坏。

从上述南方某码头被雷击损坏的岸桥吊具通信板来看，损坏的器件及线路没有明显的烧焦和击穿痕迹，这说明雷击电压不大，符合感应雷击的特点。由于岸桥已经配备直击雷防护设备，本文主要介绍岸桥吊具感应雷击电磁脉冲防护措施。

2 岸桥防雷改造措施

2.1 岸桥防雷器介绍

岸桥防雷器分为电源防雷器和信号防雷器。电源防雷器外形和模块内部结构分别如图1和图2所示。电源防雷器一般利用电涌保护器和接地装置将雷电流泄放入地；信号防雷器一般采用电涌保护器及接地手段控制防雷区间及设备各部分之间的电压差，使设备各部分之间的电位基本相等。电源防雷器一般采用大通流容量的氧化锌阀片来泄放电流；信号防雷器一般利用瞬态二极管和坚硬的弹簧卡片实现信号地与电源地共地等电位连接。

图1 岸桥电源第一级防雷器外形

图2 岸桥电源防雷器模块内部结构

电源防雷器共有3层防护体系：第一层防护体系为二级的纵向和横向保护，即相线与地和零线与地的纵向保护以及相线与零线之间的横向保护；第二层防护体系为可自动恢复正温度系数热敏电阻保险丝，其在受电涌冲击时暂时断开以保护设备，当电压恢复正常时自动恢复通路；第三层防护体系为电源防雷器独有的自毁性线路，当电涌冲击超过一定范围时线路立即断开，使设备多一层保护。

岸桥防雷器具有以下特点：（1）视窗指示工作状态和故障状态；（2）由底座和插入式模块组成；（3）具有良好的耐振动性和耐冲击性；（4）配备监控端口，可实现远程监控；（5）拥有失效脱离装置等；（6）对电涌和雷击的反应速度非常快，动作时间小于；（7）对电源的谐波和毛刺具有滤波等功能。

2.2 岸桥防雷器加装步骤

（1）电气房通过拖令电缆供给司机室220～电源，采用IT方式供电系统；在司机室主控制箱安装最大雷电冲击电流达的复合型电涌保护器作为电源系统的第一级保护，以保护司机室和吊具。

（2）司机室供给吊具控制电源端安装最大放电电流达的第二级电涌保护器。

（3）在司机室吊具控制箱内2条控制器局域网络通信总线端安装雷电冲击电流为的信号电涌保护器。

（4）在吊具控制电源端安装最大放电电流为的第二级电涌保护器。

（5）在吊具控制电源降为后，在电源端安装最大放电电流为的第二级电涌保护器。

（6）在吊具上吊具控制箱内2条控制器局域网络通信总线端安装雷电冲击电流为的信号电涌保护器。

2.3 岸桥防雷器安装和维护注意事项

（1）防雷器应尽量安装于原配电箱内部，安装位置应尽量靠近被保护设备，以增强保护效果。

（2）每一级电源防雷器相线、中性线、地线的连接导线型号规格有严格限制，必须按照相关标准来安装。

（3）为防止防雷器在使用过程中松动，在外部导线连接完毕后，应重新紧固防雷器螺丝，并重新压紧插拔式模块，然后合闸送电启动防雷器。

（4）在安装电源防雷器时，应根据现场实际情况取用最短连接电线，以保证防雷效果。原则上相线和中性线应短于，接地线也应根据实际情况尽量缩短长度。

（5）信号防雷器的接地线应与设备电源防雷地线共地，不宜单独取地。

（6）除在每年雷雨季节前后对电源防雷器进行检测外，平时还须定期检查防雷器；若发现防雷模块显示窗口的颜色由绿色变为红色，应立即更换防雷模块。

（编辑：曹莉琼 收稿日期：2013-07-15）