非煤矿山作为国民经济的重要基础产业，其电力系统犹如矿山的“生命线”，而变电所则是这条生命线上的核心枢纽。矿山多处于地势复杂、雷电活动频繁的山区或丘陵地带，变电所一旦遭受雷击，轻则导致设备损坏、生产中断，重则引发火灾、爆炸乃至人员伤亡，后果不堪设想。因此，构建科学、完善、可靠的防雷体系，是保障非煤矿山变电所安全稳定运行、保护人员生命财产安全的刚性需求。
一、非煤矿山变电所雷击危害分析
雷电对变电所的危害形式主要分为三类：
直击雷危害： 雷电直接击中变电所建筑物、室外配电装置（如母线、变压器、开关设备）或进出线构架。巨大的雷电流会产生强烈的热效应（烧蚀、熔断）和机械效应（爆裂、变形），瞬间摧毁设备本体。
雷电感应危害：
静电感应： 雷云对地放电前，变电所内导体因静电感应积聚大量异性电荷。主放电发生时，这些电荷失去束缚形成强大的瞬间浪涌电压，击穿设备绝缘。
电磁感应： 雷电流在空间产生剧烈变化的强磁场，使变电所内闭合导体回路感应出极高的过电压（浪涌），损坏电子设备、二次系统及绝缘。
雷电波侵入危害： 雷电击中与变电所相连的架空电力线、信号线或金属管道，雷电流（或过电压波）沿着这些导体侵入变电所内部，对连接在线路上的设备造成毁灭性冲击。
非煤矿山变电所因其环境特点（如土壤电阻率高、地质条件复杂）、设备重要性以及可能存在的易燃易爆环境（如附近有炸药库），其防雷要求往往比常规民用或工业变电所更为严苛。
二、非煤矿山变电所综合防雷措施
针对上述雷害形式，必须采取“外部防护”与“内部防护”相结合、技术措施与管理措施并重的综合防护策略。
（一）外部防雷：构筑第一道防线
外部防雷的核心是安全、有效地引导直击雷电流泄放入地，保护建筑物和室外设备免遭直接雷击损害。
接闪（引雷）：
接闪器选择： 优先采用避雷针、避雷带（网）或两者结合的方式。避雷针适用于保护突出设备或构架；避雷带（网）则均匀敷设在建筑物屋顶边缘和易受雷击部位（如屋脊、屋檐、屋顶设备平台）。
保护范围计算： 严格按照国家标准《建筑物防雷设计规范》(GB 50057)采用“滚球法”精确计算接闪器的保护范围，确保变电所所有建筑物、露天配电装置、进出线构架等均处于有效保护区内，无保护盲区。
材料与安装： 使用热镀锌圆钢或扁钢，确保足够的机械强度和耐腐蚀性。连接必须牢固可靠（焊接或专用连接器），导电通路连续。
引下（导流）：
引下线布置： 引下线应沿建筑物外墙均匀对称布置，间距符合规范要求（通常不大于18米）。优先利用建筑物钢筋混凝土柱内的主钢筋作为自然引下线（需电气贯通），或明敷设热镀锌扁钢/圆钢。
路径最短化： 引下线应尽量短直，减少弯曲，以降低电感，减小雷电通过时的感应过电压和电磁干扰。
防接触电压与跨步电压： 明敷引下线在人员可触及的高度（通常地面以上1.8米至地下0.3米）应套绝缘管或采取其他防直接接触措施。在引下线入地点附近地面，可铺设高电阻率路面（如沥青）或采用网状接地装置降低跨步电压风险。
接地（泄流）：
结构： 采用以水平接地体为主、垂直接地极为辅的复合接地网。水平接地体埋深不小于0.8米（冻土层以下），形成闭合环形网格。
降阻措施： 对高土壤电阻率地区，必须采用换土、添加长效降阻剂、深井接地、外引接地（需确保距离与连接可靠性）或电解离子接地极等有效降阻措施。
接地电阻值： 严格满足规范要求。独立避雷针接地电阻通常要求≤10Ω；变电所工作接地、保护接地和防雷接地共用接地网时，接地电阻要求≤4Ω（或按设备要求，取最小值）。必须定期测量并确保达标。
接地网设计： 这是防雷系统的根基。非煤矿山常面临土壤电阻率高、可利用面积受限等问题，需精心设计：
等电位连接： 将变电所内所有金属构件（建筑钢筋、设备外壳、金属管道、电缆桥架、走线架等）、防雷装置（接闪器、引下线、接地网）以及外来金属导体（如电缆金属外皮、金属水管）在接地基准点（ERP） 处或通过等电位连接带（环） 实现可靠的电气连接。这是消除电位差、防止火花放电的关键，尤其在爆炸危险环境附近。
（二）内部防雷：抵御入侵与感应
内部防雷的核心是限制雷电产生的瞬态过电压（浪涌）和电磁场对室内电气电子设备的损害。
浪涌保护器（SPD）防护：
第一级（粗保护）： 安装在变压器低压侧总配电柜进线处或10kV开关柜母线上（针对高压侵入），选用开关型或限压型SPD（如10/350μs波形），泄放绝大部分雷电流（例如≥50kA Imax）。
第二级（中级保护）： 安装在分配电柜或重要设备前端，选用限压型SPD（如8/20μs波形，≥40kA In），进一步钳制残压。
第三级（精细保护）： 安装在电子信息设备（如继电保护装置、监控系统、PLC、通讯设备）前端电源和信号端口，选用低残压的限压型SPD。
分级（Zone）防护： 在变电所电源系统、信号系统实施多级SPD防护。
协调配合： 确保各级SPD之间以及SPD与被保护设备绝缘之间的能量配合和电压配合（例如通过退耦电感或利用线路阻抗）。
信号线路SPD： 对所有进出变电所的监控信号线、控制线、通讯线（电话线、网络线）等，在其进入建筑物接口处安装相应的信号SPD。
SPD状态监测与维护： 选择带遥信触点或可视告警指示的SPD，并定期检查其劣化情况，及时更换失效产品。
屏蔽与合理布线：
建筑屏蔽： 利用建筑物钢筋网或专门设置的金属网格对设备室形成初级屏蔽。
线路屏蔽： 进出变电所的低压电源线、信号线优先采用铠装电缆或敷设在金属桥架/金属管中，并将金属层两端可靠接地。这能有效抑制电磁感应过电压。
布线规则： 电源线、信号线应远离引下线、大电流母线等强干扰源。不同电压等级线路、电源线与信号线尽量分开敷设，避免长距离平行走线，必要时交叉垂直。布线形成闭合环路会增加感应风险。
等电位连接（内部细化）：
在设备机房内设置局部等电位连接排（LEB），将机房内所有设备的金属外壳、SPD接地线、屏蔽线缆的金属层、防静电地板支架、金属门窗等就近连接到LEB上，LEB再以最短路径连接到主接地网或总等电位连接带（MEB）。这确保室内所有可导电部分在雷击时处于基本相等的电位。
（三）特殊场所与设备防护
移动设备与临时用电： 矿区内的移动变电站、大型施工设备（如钻机、挖掘机）本身应配备避雷针（短针）和可靠接地装置。其电源引入端必须安装SPD。临时线路也需采取防雷措施。
炸药库附近变电所： 除严格执行上述措施外，需格外重视等电位连接，防止任何电位差产生火花。接地电阻要求可能更严格。建议炸药库独立设置避雷针，其接地装置与变电所接地网保持足够安全距离（一般>3米）。
监控与通讯系统： 作为矿山安全运行的“眼睛”和“耳朵”，其前端设备（摄像头、传感器）多处于暴露位置，后端设备（服务器、交换机）在控制室内。必须对所有进出控制室的电源线、信号线、视频线安装匹配的SPD，设备外壳、机柜做好接地。室外设备本身应考虑防直击雷（如安装在避雷针保护范围内或自带小避雷针）和良好接地。
（四）管理与维护：防雷体系的生命线
再完善的防雷设施也需良好的管理与维护才能持续有效：
设计审查与施工验收： 防雷工程必须由具备资质的单位设计、施工。图纸需经气象主管机构审核。竣工后必须进行严格的检测（接地电阻、SPD参数、等电位连接导通性等），合格后方可投运。
定期检测与维护：
每年雷雨季节前，必须进行全面检测，重点是接地电阻值、接闪器与引下线连接状况、SPD状态指示（或测试参数）、等电位连接点是否锈蚀松动。
建立详细的防雷设施档案和检测维护记录。
隐患整改： 对检测发现的问题（如接地电阻超标、SPD失效、连接点锈蚀）必须立即整改。
人员培训： 对变电所运行维护人员进行防雷知识培训，使其了解基本原理、设施构成、应急处置程序。
三、结语
非煤矿山变电所的防雷安全，是一项涉及电气、建筑、地质、材料等多学科的系统工程。它绝非简单的安装几根避雷针，而是需要从直击雷防护、感应雷防护、雷电波侵入防护三个维度出发，科学运用接闪、分流、屏蔽、等电位连接、安装SPD等技术手段，并结合矿山特殊环境进行针对性设计，构建起“外部-内部-管理”三位一体的综合防护网。只有坚持“预防为主、综合治理”的方针，高度重视防雷设施的设计、施工、检测、维护全过程管理，才能最大限度地将雷电灾害风险降至最低，切实保障非煤矿山电力供应的心脏——变电所的本质安全，为矿山的持续、稳定、高效运行奠定坚实的电力安全保障基础。安全无小事，防雷需常抓，这既是技术的要求，更是对生命和财产的责任。
参考文献：
GB 50057-2010《建筑物防雷设计规范》
GB/T 21431-2015《建筑物防雷装置检测技术规范》
GB 50343-2012《建筑物电子信息系统防雷技术规范》
AQ 标准（相关矿山安全规程）
相关电气设备制造商技术手册（如变压器、开关柜、SPD等）