岸边集装箱起重机防雷电保护系统改进技术

摘要：岸边集装箱起重机通常来说都需要在比较空旷的码头边缘位置进行布置，这种集装箱起重机前方就是海面，周围并没有其他的高大建筑物，一旦出现了雷电，极其容易成为雷击的目标，被雷电击中造成整体起重设备的损坏，岸边集装箱起重机因为雷电造成的大量事故，对整个码头的正常作业造成了非常突出的不利影响，因此必须要对岸边集装箱起重机的防雷措施进行探讨，通过防雷方案设置和技术改进，保证岸边集装箱起重机的运转安全，从而确保码头作业的稳定。

关键词：岸边集装箱起重机；码头；防雷电保护；防雷电系统；改进技术

引言

伴随着海运事业的高速发展，集装箱船舶的规模也越来越大型化，对应的岸边集装箱起重机技术水平也在不断提升，为了避免起重机受到雷击，造成设施设备损坏，避免危害工作人员人身安全，必须要建设建立一套完整的防雷电系统，提升码头作业整体的安全水平。

一、雷电故障概述

由于岸边集装箱通常来说都会采用钢制结构，并且内部有众多的线路，基本上整个起重机的各个位置都可以看作是雷电的闪接器，加上岸边集装箱本身建设位置的特殊性，难以避免的会存在雷击现象与问题。目前来说，雷击能够造成的破坏包括起重机风速仪失效，传感器失灵，高压进线柜跳闸，严重时，甚至可能导致驾驶室内的PLC模块严重损坏，雷击造成的设备部件故障和破坏范围十分广泛，并且故障牵涉到的线路结构也十分复杂，很多时候会造成不止一个部件或一个位置发生故障，在进行故障排查，寻找故障原因时存在困难，造成了起重机维修时间的过长，对整个码头的稳定作业造成了不利影响，另外，包括设备更换，设备检修以及码头作业终止等，均会造成巨大的经济损失。

通常来说，对于岸边集装箱也会采用避雷针进行拦截，通过避雷针的工作，将电流通向整个机架或者导轨，再接入大地，完成雷电流的解放。但是雷电流本身的强度很高，瞬时的电流峰值可以达到数万至数十万安培以上，这种极大峰值的电流造成周边电场磁场的变化，使得整个起重机上各部位的导体容易由于感应电动势而出现故障，而为了考虑起重机的整体建设，并不是所有的零部件感应器都能够实现良好的电磁屏蔽，瞬时的高电压会造成众多设备的损坏。

二、岸边集装箱起重机防雷系统的整体结构设计

对于这类起重机而言，需要包括内部防雷系统的建设和外部防雷系统的建设，不仅仅要能够将电流进行泄放至大地，还需要避免内部存在电磁感应，造成设备损坏，在进行防雷电系统工程建设时，需要根据实际情况进行全方位的规划，结合当地情况和众多要素分析，起重机本身的机械结构和电器元件情况，确保防雷系统能够发挥出最佳的优势[1]。

（一）雷击次数预测

在进行系统设计时，需要根据现行的标准，对岸边集装箱起重机，每年可能会遭遇的雷击次数进行预测，进行分析的时候，需要结合当地的平均雷暴情况，查询当地的气象网站，并根据现行防雷标准，实现对雷击次数的预测，以完成后续的系统设计。

（二）外部防雷系统设计

对于岸边集装箱起重机而言，外部的防雷电系统包括了避雷针，避雷线以及接地装置，这一系统对于有效防止直击雷对该类起重机的危害有着比较突出和显著的作用。考虑到码头环境的特殊避雷针需要具有良好的耐腐蚀性和机械强度，考虑到雷击时可能存在的高温现象，避雷针材料还需要有足够的热稳定性，确保能够在雷电下行先导方向实现引雷工作，对于避雷针而言，其后需要连接避雷线，连接接地装置，确保能够将电流泄入大地，保护整个起重机不会遭受雷击影响，为了保障能够高效地实现雷电流的解放需要，确保接地装置以及避雷线的电阻较小，对于岸边集装箱起重机来说，最为常用的接地装置就是接地靴[2]。

（三）内部防雷系统

通常来说，内部防雷系统最为主要的作用就是为了防止雷电流造成电磁感应，避免电磁脉冲对设备设施造成损坏。也是整个起重机防雷系统中最为主要的部分之一。这种电磁感应或雷电磁脉冲对设备的影响，包括对电源线，信号线以及接地点位的破坏，对应在进行内部防雷系统的建设时，需要针对性的考虑三种情况进行防护工作，确保防雷工作顺利。

（四）电源系统防雷保护

防雷保护其实还可以划分为高压侧保护和低压侧保护，对于岸边集装箱起重机来说，为了实现对设备的驱动，需要设置有对应的高压输电线路，顺利完成对设备的供电，也需要针对性的在高压进线柜一侧安装防雷系统，避免雷击沿着高压输电线入侵到设备的供电系统端。

而对于低压侧来说，也需要进行保护，避免损害起重机内部元器件和设备，在进行低压侧保护系统的建设中，通常来说会采用分阶段抑制的模式，这种模式从低压侧的电源入口处将雷电流以瞬态过电压的方式逐步的实现能量的释放。

（五）通讯系统防雷保护建设

近年来，为了提高码头整体工作效率，也由于我国电气自动化水平的全面发展，智能化水平的不断进步，整个码头工作也向着自动化的方向高速推进，对应的，半边集装箱起重机上的通讯设施和能够实现智能化自动化的线路和器件数量有了十分明显的提高。因此，在进行防雷系统建设过程中，一定需要针对各传感器和线路进行针对性的系统保护建设，防止电涌造成元器件破坏[3]。

（六）进行等电位设施设置与连接

等电位连接，实际上是一种非常高效的防止地电位反击的措施，可以非常有效的避免设备由于接地不良而产生电位差造成损坏问题。通常来说，可以采用等电位连接的位置，包括司机室、俯仰室、前大梁等结构处，而对于一些其他与设备连接的位置，例如与马达的连接位置与电气控制柜的连接位置，电缆槽，等也需要进行等电位连接，已形成一个完整的金属接地网络，尽可能减少系统内部的过电压，确保避雷系统能够稳定协调的开展工作。

三、岸边集装箱起重机防雷系统的改进

（一）对技术和设施进行进一步完善

在进行防雷设施改进的过程中，也需要根据实际的设计情况进行细致分析。
首先需要考虑的就是对外部避雷系统的改进，作为外部避雷系统核心元件的避雷针，其设置位置和选用材料都十分关键，对于避雷针可以采用适当的措施增加避雷针高度，确保其引雷的高效，可以考虑使用预放电型避雷针，这种避雷针能够利用雷云在空中形成的感应电场强度，在针头的感应电极与针尖之间进行对应的火花放电，这样就可以促进针头周围的空气发生电离，更好地实现对雷电的引导工作，从而使得整个避雷针的避雷效果得到了提升，也有效扩大了整体避雷系统的保护范围，此外，预放电型避雷针整体的机械结构十分简单，内部也不包含复杂的电子电器元件，整体成本较为低廉，并且工作可靠，维护简便。

其次，还可以考虑对内部防雷系统进行改进，避免出现电磁脉冲，在进行内部防雷系统设置时，一定要考虑起重机本身的结构，举例而言，对于后部机房来说，在变压器的低压侧安装浪涌保护器，在司机室的主控箱内，在电源端子处并联设置防雷箱，通过这些措施，尽可能减少电磁脉冲对内部设备，设施和电气元件的损坏问题。

在进行岸边集装箱起重机内部通信线路，供电线路以及各电缆设置过程中，需要严格按照现行的国家标准进行执行，对于线路的平行间距情况可能存在的线路交叉问题，需要进行严格的审查，对完成后的布线结构进行质量检测。在进行布线的过程中，由于各信号线缆数量众多，并且难以避免的会与电力系统线缆存在交叉，如果说布线存在了缺陷问题，常容易造成线路之间的电磁感应，进一步的造成信号线路以及线路连接电气设备和元件的损坏，也就是说，不仅仅要完整完善整个避雷系统的建设，再进行起重机安装和搭建时，也需要注重产品质量合理布线工作，避免安全隐患[4]。

（二）系统建设与管理

在完成设备改造的同时注重系统建设和管理，对于岸边集装箱起重机的改造而言，是在不断推进和完善的，作为码头对于该地区的整体环境情况和过去是否发生过雷击事故需要进行全面细致的记录，分析过去发生雷击的原因，并且采用针对性的措施，尽可能提升避雷系统的防护效果。在此需要注意的另外一个要点就是防雷系统的建设改造和后续的维护检修，并不是一个简单的课题与内容，需要对整体项目进行长期的观察，并且不断进行设施完善，从而使得整个避雷工作获得更大，更为显著的收效。

四、结束语

对于防雷措施的建设而言，需要进行积极的投入，并且对改进后的实施效果进行分析与记载，即使在并没有出现过雷击事故的设备上，也需要确保防雷设施的正常稳定工作。对于岸边集装箱起重机的防雷系统建设，需要进行不断的投入，结合实际情况合理的利用，现有的防雷措施发展防雷技术，以促进整个码头的运行安全。

参考文献

[1] 詹立浩, 黄璐, 桂军. 岸边集装箱起重机防雷系统设计改进[J]. 港口装卸, 2022(4):4.

[2] 沈洲. 岸边集装箱起重机防雷改造[J]. 集装箱化, 2013(12):20-21.

[3] 肖炳林. 谈岸边集装箱起重机防雷措施及应用[J]. 设备管理与维修, 2018(5):2.

[4] 尹燕哲, 何爱敏. 岸边集装箱起重机防雷电保护系统改进技术[J].  2017.