摘要：本文通過(guò)對(duì)汽車(chē)油庫(kù)所處環(huán)境特點(diǎn)、系統(tǒng)特點(diǎn)中雷電災(zāi)害各因素的分析，根據(jù)其特點(diǎn)對(duì)加油棚、油罐及附屬建筑的直擊雷防護(hù)和接地，油庫(kù)電源、信號(hào)系統(tǒng)的雷電防護(hù)等，依據(jù) GB 50057-2010 、 IEC 61312 標(biāo)準(zhǔn)對(duì)雷電防護(hù)的要求，提出了系統(tǒng)的解決方案。

1、引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市的綜合災(zāi)害防御規(guī)劃與城市的建設(shè)規(guī)劃共同進(jìn)行已成為各地政府規(guī)劃城市建設(shè)的主要內(nèi)容之一。伴隨地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，各地的機(jī)動(dòng)車(chē)輛也在迅速增加，城市機(jī)動(dòng)車(chē)公共油庫(kù)這一為之提供能源的配套服務(wù)設(shè)施也在的速度的增加。油庫(kù)在城市交通建設(shè)中起著重要的作用，也是城市災(zāi)害救助中的重要能源基地，但是近年來(lái)油庫(kù)的雷電災(zāi)害事故頻繁發(fā)生，直接威脅到油庫(kù)周?chē)巳汉徒ㄖ锏陌踩魅趿擞蛶?kù)作為城市能源樞紐的功能，因此對(duì)油庫(kù)的雷電綜合防護(hù)是非常重要的。

2、雷電概述

2.1、雷電介紹   

伴有雷聲和閃電現(xiàn)象的天氣，氣象上稱(chēng)為雷暴。雷暴天氣時(shí)，當(dāng)云層與地面之間的電位差達(dá)到一定強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)發(fā)生放電現(xiàn)象，閃電擊到地面或擊中目標(biāo)就造成雷擊。據(jù)研究，雷擊的電流強(qiáng)度通常可達(dá)幾萬(wàn)安培，溫度可達(dá)2萬(wàn)攝氏度，產(chǎn)生的強(qiáng)大電流和高溫，嚴(yán)重影響人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全，也會(huì)對(duì)人們的日常生活帶來(lái)諸多不便。雷電的危害形式有以下幾種：  

1、直擊雷

直接雷擊是指雷電直接擊到物體上，其特點(diǎn)是能量大。直擊雷當(dāng)中的雷電流具有強(qiáng)大的電效應(yīng)、熱效應(yīng)、沖擊波、機(jī)械力效應(yīng)等破壞作用。建筑物、鐵塔、架空電力線及信號(hào)傳輸線都有可能遭受直接雷擊。建筑物、鐵塔遭受直接雷擊，產(chǎn)生的強(qiáng)大電磁場(chǎng)對(duì)系統(tǒng)造成破壞。電力線發(fā)生直接雷擊，容易產(chǎn)生火花放電導(dǎo)致系統(tǒng)短路引起火災(zāi)。當(dāng)電力線遭受雷擊時(shí)，雷電流沿電力線進(jìn)入機(jī)房，電源及用電設(shè)備常難逃被擊厄運(yùn)。當(dāng)傳輸線遭受直接雷擊，與其相連的中繼線路板會(huì)發(fā)生損壞、導(dǎo)致中繼線焦化、線對(duì)之間發(fā)生短路，致使傳輸中斷。

2、雷電感應(yīng)

雷電感應(yīng)即雷電放電時(shí)，在附近導(dǎo)體上產(chǎn)生的靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)，它可能使金屬部件之間產(chǎn)生火花從而損害設(shè)備。

電磁感應(yīng)是由于雷電流迅速變化在其周?chē)a(chǎn)生瞬變的強(qiáng)電磁場(chǎng)，使附近導(dǎo)體上感應(yīng)出很高的電動(dòng)勢(shì)。依據(jù)電磁感應(yīng)原理，在雷電入地瞬間，距雷擊中心1.5-2KM范圍內(nèi)都可能產(chǎn)生危險(xiǎn)的過(guò)電壓。當(dāng)建筑物附近發(fā)生雷擊或接閃器接閃時(shí)，建筑物及內(nèi)部的設(shè)備都處在這個(gè)危險(xiǎn)的電磁環(huán)境中。依據(jù)電磁感應(yīng)原理，如果瞬變磁場(chǎng)中的導(dǎo)體是一個(gè)開(kāi)環(huán)，則會(huì)產(chǎn)生感生電壓；如果是一個(gè)閉合回路則要產(chǎn)生感生電流，閉合回路的面積越大，通過(guò)的磁通量越多，產(chǎn)生的感生電流也越強(qiáng)。這就是為什么，有時(shí)一個(gè)與外界并無(wú)聯(lián)系的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，幾聲雷響過(guò)后，便造成癱瘓的原因

3、雷電電磁脈沖

雷電電磁脈沖是作為干擾源的雷電流及雷電電磁場(chǎng)產(chǎn)生的電磁場(chǎng)效應(yīng)，它能夠耦合到電氣和電子系統(tǒng)中，產(chǎn)生破壞性的暫態(tài)過(guò)電壓和過(guò)電流。

4、地電位反擊

地電位反擊是雷電流入地的瞬間，由于各系統(tǒng)接地裝置間電位不同而產(chǎn)生的電位差，沿接地線到達(dá)設(shè)備的外殼、電力線的中性線以及直流地的基準(zhǔn)電位點(diǎn)，造成的后果是有可能使設(shè)備的外殼、電力線的中性線、直流地的基準(zhǔn)零電位點(diǎn)瞬間抬高數(shù)千伏直至數(shù)萬(wàn)伏，危及人身和設(shè)備的安全

3、設(shè)計(jì)原則、依據(jù)與指導(dǎo)思想

3.1、設(shè)計(jì)原則

安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理

3.2、設(shè)計(jì)依據(jù)

1）、《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057-2010

2）、《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》GB50343-2012

3）、《雷電電磁脈沖的防護(hù)》IEC 61312

4）、《電氣裝置安裝工程接地裝置施工及驗(yàn)收規(guī)范》GB 50169-2006

5）、《汽車(chē)加油加氣站設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》GB 50156-2002（2006版）

6）、《石油庫(kù)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50074-2002

7）、《爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境電力設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50058-92

8）、《建筑物防雷裝置檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》GB/T21431-2008

3.3、設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想

防雷工程是一個(gè)系統(tǒng)工程，必須綜合考慮，將外部防雷措施和內(nèi)部防雷措施（接閃功能、分流影響、均衡電位、屏敝作用、合理布線、加裝過(guò)電壓保護(hù)器等多項(xiàng)重要因素）作為整體來(lái)統(tǒng)一考慮防雷措施。遵循“整體防御、綜合治理、多重保護(hù)、層層設(shè)防”的方針，依據(jù)以上防雷規(guī)范，力求最大限度地避免由于雷擊造成重要設(shè)備損害。

4、油庫(kù)概況

4.1、油庫(kù)的環(huán)境特點(diǎn)

1）、地理位置：油庫(kù)通常設(shè)在城區(qū)開(kāi)闊地帶或郊區(qū)、山區(qū)、鄉(xiāng)村、高速公路等道路邊的開(kāi)闊地帶；

2）、實(shí)施條件：無(wú)論在城區(qū)還是鄉(xiāng)村，這些油庫(kù)建筑往往都不具備符合要求的防雷實(shí)施（包括外部防雷、內(nèi)部防雷和地網(wǎng)等等）。此外，油庫(kù)營(yíng)業(yè)建筑的面積一般都很小，不便于多級(jí)防雷方案的實(shí)施；

3）、電源系統(tǒng)：一般油庫(kù)的 380V 交流供電線路是架空明線接入至站區(qū)附近再地埋引入建筑的，部分油庫(kù)是由10KV電力線架空接入，經(jīng)變壓器后再地埋引入建筑的。在鄉(xiāng)村和山區(qū)有時(shí)根本沒(méi)有地埋措施，因此非常容易感應(yīng)雷電電磁脈沖；

4）、通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)：引入油庫(kù)的ISDN等通信線路通常也是由戶外架空明線引入的，并且通常未安裝專(zhuān)用電涌保護(hù)器（SPD）做雷電防護(hù)措施。

從以上幾個(gè)特點(diǎn)不難發(fā)現(xiàn)，從雷電防護(hù)角度來(lái)看，油庫(kù)一般都運(yùn)行于“高風(fēng)險(xiǎn)”環(huán)境下，即對(duì)于雷害風(fēng)險(xiǎn)的“暴露程度”很高，因此需要采取強(qiáng)有力的防護(hù)措施。根據(jù) GB50057-2010《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》、 GB 15599-95《石油與石油設(shè)施雷電安全規(guī)范》、 GB 50074-2002 《石油庫(kù)設(shè)計(jì)規(guī)范》等國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及 IEC 61312《雷電電磁脈沖的防護(hù)》標(biāo)準(zhǔn)，其電源線路至少應(yīng)采取兩級(jí)雷電防護(hù)，信號(hào)線路至少應(yīng)采取一級(jí)雷電防護(hù)才能達(dá)到雷電防護(hù)的要求。但目前的情況是，大多數(shù)油庫(kù)都沒(méi)有進(jìn)行電源線路和信號(hào)線路的雷電過(guò)電壓防護(hù)。

鑒于油庫(kù)的上述特點(diǎn)和要求，一般認(rèn)為對(duì)于中等以上雷暴強(qiáng)度地區(qū)（年均雷暴日40 天以上），應(yīng)選用最大標(biāo)稱(chēng)放電電流大于 15KA（10/350μS）的電涌保護(hù)器作為電源系統(tǒng)的一級(jí)雷電防護(hù)，其保護(hù)水平應(yīng)小于 2000V，同時(shí)滿足這兩個(gè)方面的要求才能保證油庫(kù)設(shè)備用電電源的可靠運(yùn)行。通信信號(hào)線路由于多是由外部進(jìn)線，因此同樣會(huì)受到雷擊的威脅，因此也需要采用專(zhuān)用通信信號(hào)系列電涌保護(hù)器進(jìn)行雷電防護(hù)。

5、綜合防雷

5.1、油罐區(qū)的防雷接地設(shè)計(jì)

接地是防雷系統(tǒng)重要的組成部分，只有將雷電流的能量泄放到大地，才能可以保證電子設(shè)備免遭雷擊災(zāi)害；等電位連接的目的，在于減小需要防雷的空間內(nèi)各金屬部件和各系統(tǒng)之間的電位差，防止雷電反擊。因此必須建立完善的接地系統(tǒng)及等電位連接。

依據(jù) GB50074-2002《石油庫(kù)設(shè)計(jì)規(guī)范》第 14.2 章、防雷的要求：金屬油罐必須作環(huán)形接地，其接地點(diǎn)不應(yīng)少于兩處，其間弧形距離不宜＞30m ，接地體距罐壁應(yīng)不小于3m 。鋼油罐頂板厚度＜4mm 時(shí)，應(yīng)裝防直擊雷設(shè)施，當(dāng)頂板厚度≥4mm ，可不裝防直擊雷設(shè)施。

具體實(shí)施方法： 

根據(jù)油庫(kù)區(qū)實(shí)際情況，在油罐區(qū)四周離外墻3米遠(yuǎn)處設(shè)置閉合人工地網(wǎng)，水平接地體采用熱鍍鋅扁鋼，垂直接地體采用熱鍍鋅角鋼和非金屬低電阻接地模塊（YBD-01T）相結(jié)合的方式。 

地網(wǎng)需要接地模塊（YBD-01T）16 根，鍍鋅扁鋼120 米，挖土方32立方米，降阻劑1噸，35mm2引線12 米。 

① 地網(wǎng)由水平接地體（40×4mm熱鍍鋅扁鋼），接地模塊（YBD-01T）構(gòu)成，如果土質(zhì)條件差，比如土壤電阻率大于300Ω?m的情況下，應(yīng)該增加長(zhǎng)效降阻劑，或在周?chē)突乜幽嗤林屑尤胍欢ū壤氖雏}、鐵屑、木炭、爐灰、氮肥渣、電石渣、石灰等。避雷線彎曲處不得小于90°，彎曲半徑不得小于圓鋼直徑的10倍。 

② 地網(wǎng)的埋深，不得小于0.5m，垂直接地體之間的間隔，一般為垂直接地體的深度的兩倍。人工地網(wǎng)，一定要預(yù)留接地端，作為系統(tǒng)接地點(diǎn)及測(cè)試點(diǎn)使用

考慮到地網(wǎng)使用的長(zhǎng)期性和耐腐蝕性，建議使用非金屬接地模塊來(lái)制作地網(wǎng)。地網(wǎng)布置依據(jù)地形進(jìn)行設(shè)計(jì)。水平接地體使用 40×4mm 鍍鋅扁鋼，埋深 0.6 米；垂直接地體使用 L50×50×5×2000mm 鍍鋅角鋼；垂直接地體間使用非金屬接地模塊。地網(wǎng)引出地網(wǎng)測(cè)試極到地面上，以便以后檢測(cè)地網(wǎng)情況。鐵塔的應(yīng)通過(guò)四個(gè)腳與地網(wǎng)相連，機(jī)房和變電房的基礎(chǔ)內(nèi)的鋼筋應(yīng)在四角處與地網(wǎng)相連。

5.2、電源配電系統(tǒng)雷電防護(hù)設(shè)計(jì)

5.2.1、外來(lái)導(dǎo)體的布置

外來(lái)導(dǎo)體包括：金屬水管、通訊電纜線及電力電纜鎧裝外皮或電纜金屬管等。所有的管和電纜應(yīng)埋地進(jìn)入機(jī)房，水管和電纜鎧裝外皮和保護(hù)金屬管應(yīng)在進(jìn)入機(jī)房時(shí)接地，電纜應(yīng)選用鎧裝電纜或穿金屬管埋地進(jìn)入機(jī)房電纜相線和中線應(yīng)通過(guò)電涌保護(hù)器接地。

5.2.2、油庫(kù)電源系統(tǒng)防雷防護(hù)

根據(jù)《雷電電磁脈沖的防護(hù)》IEC 61312、《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057-2010、 《石油庫(kù)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50074-2002及《爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境電力設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50058-92中防雷及過(guò)電壓規(guī)范有關(guān)防雷分區(qū)的劃分和各級(jí)電源系統(tǒng)雷電及過(guò)電壓保護(hù)要求，針對(duì)汽車(chē)油庫(kù)配電系統(tǒng)的特點(diǎn)，可將其分為三個(gè)防雷區(qū)分別加以考慮。由于如前所述單級(jí)防雷可能會(huì)帶來(lái)因雷電流過(guò)大而導(dǎo)致的泄流后殘壓過(guò)大或者保護(hù)能力不足引起的設(shè)備損壞。因此選用電源系統(tǒng)多級(jí)保護(hù)，可防范從直擊雷到操作浪涌的各級(jí)過(guò)電壓的侵襲。

A、電源一級(jí)防雷

在油庫(kù)380V低壓總配電箱內(nèi)，總斷路器（熔斷器）后，漏電保護(hù)器前安裝通流量在100KA,三相開(kāi)關(guān)型模塊式電源電涌保護(hù)器,用于整個(gè)油庫(kù)所有用電設(shè)備的第一級(jí)電源防護(hù)。

B、電源二級(jí)防雷

在辦公機(jī)房電源配電箱內(nèi)或辦公機(jī)房電源配電箱外的附加配電箱內(nèi)安裝通流量在40KA三相電源電涌保護(hù)器，用于辦公機(jī)房?jī)?nèi)所有IT設(shè)備用電的第二級(jí)電源防護(hù)。

C、電源三級(jí)防雷

第三級(jí)防雷即用電設(shè)備的末級(jí)防雷，這也是系統(tǒng)防雷中最容易被忽視的地方，現(xiàn)代的電子設(shè)備都使用很多的集成電路和精密的元件，如服務(wù)器、交換機(jī)等， 這些器件的擊穿電壓往往只是幾十伏，最大允許工作電源也只是mA級(jí)的，若不做第三級(jí)的防雷，由經(jīng)過(guò)一級(jí)防雷而進(jìn)入設(shè)備的雷擊殘壓仍將有千伏之上，這將對(duì)后接設(shè)備造成很大的沖擊，并導(dǎo)致設(shè)備的損壞。應(yīng)在網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)或服務(wù)器，處安裝電源防雷插座作為第三級(jí)室內(nèi)設(shè)備的末級(jí)防雷保護(hù)，保護(hù)樓機(jī)房?jī)?nèi)電子設(shè)備的單向供電設(shè)備。供電設(shè)備安全保護(hù)要求有20KA以上的通流容量。

在機(jī)房設(shè)備前端安裝防雷插座LDY-CZ/06用于電路設(shè)備的電源三級(jí)防雷保護(hù)。

5.3、油庫(kù)信號(hào)系統(tǒng)及電話線雷電防護(hù)設(shè)計(jì)

5.3.1、油庫(kù)信號(hào)系統(tǒng)防護(hù)設(shè)計(jì)

在每組加油機(jī)內(nèi)數(shù)據(jù)采集器加油機(jī)控制總線處安裝通訊信號(hào)信息系統(tǒng)電涌保護(hù)器，將通訊信號(hào)電涌保護(hù)器安裝于防爆箱中，用于每組加油機(jī)內(nèi)數(shù)據(jù)采集器和中控主板信號(hào)線路的防雷保護(hù)。

5.3.2、電話線防雷

油庫(kù)大多建在開(kāi)闊地帶的公路兩旁，電話線很多是架空引入的，雷電波很容易通過(guò)電話線輸入而擊毀電話機(jī)。因此有必要做好電話線的防雷。最好的辦法是在電話線進(jìn)入室內(nèi)前，穿金屬管埋地（埋地長(zhǎng)度不宜小于2ρ），金屬管首尾接到地極上引入。并安裝專(zhuān)用的電話避雷器。

在辦公機(jī)房ADSL網(wǎng)絡(luò)通訊線、ISND網(wǎng)絡(luò)通訊線、PSTN撥號(hào)網(wǎng)絡(luò)通訊線的MODEN前，即網(wǎng)絡(luò)通訊線路的進(jìn)線端，安裝網(wǎng)絡(luò)信號(hào)信息系統(tǒng)電涌保護(hù)器，用于各設(shè)備網(wǎng)卡及網(wǎng)絡(luò)通信線路的防雷保護(hù)。

在視頻監(jiān)控房設(shè)備機(jī)柜由建筑外加油坪進(jìn)入的攝像機(jī)視頻傳輸線路上安裝視頻信息系統(tǒng)電涌保護(hù)器，用于監(jiān)控設(shè)備信號(hào)線路的防雷保護(hù)。

在視頻監(jiān)控房的攝像機(jī)的電源及視頻傳輸線路上安裝監(jiān)控?cái)z像機(jī)多功能電涌保護(hù)器，用于戶外監(jiān)控?cái)z像機(jī)的防雷保護(hù)。