雷電是一種極具破壞力的自然現(xiàn)象，其電壓可高達(dá)數(shù)百萬伏，瞬間電流更可高達(dá)數(shù)十萬安培。千百年來，雷電所造成的破壞可謂不計(jì)其數(shù)。落雷后在雷擊中心1.5-2Km半徑的范圍內(nèi)都可能產(chǎn)生危險(xiǎn)過電壓損害線路上的設(shè)備。雷電災(zāi)害如同暴雨、颶風(fēng)一樣都屬于氣象（自然）災(zāi)害，它與水、旱、刑事犯罪、交通事故統(tǒng)稱為影響社會安全和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的六大災(zāi)害。

所謂直擊雷，是指雷電直接擊在建筑物、構(gòu)架、樹木、動植物上，因電效應(yīng)、熱效應(yīng)和機(jī)械力效應(yīng)等造成建筑物等損壞以及人員傷亡。一般防直擊雷是通過外部避雷裝置即：接閃器（避雷針、避雷帶、避雷網(wǎng)、避雷線）、引下線、接地裝置構(gòu)成完整的電氣通路，將雷電流泄入大地。然而接閃器、引下線和接地裝置的導(dǎo)通只能保護(hù)建筑物本身免受直擊雷的損毀，但雷電仍然會透過多種形式及途徑破壞電子設(shè)備。

所謂感應(yīng)雷，是指雷云放電時(shí)，在附近導(dǎo)體上產(chǎn)生的靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)等現(xiàn)象稱之為感應(yīng)雷擊。雷電在雷云之間或雷云對地的放電時(shí)，會在附近的電源線路、信號線路、埋地管道、設(shè)備間連接線和鐵路鋼軌等等導(dǎo)體上產(chǎn)生靜電和電磁感應(yīng)過電壓，使串聯(lián)在線路中間或終端的電子設(shè)備遭到損害。

感應(yīng)雷雖然沒有直擊雷猛烈，但其發(fā)生的幾率比直擊雷高得多。直擊雷只在雷云對地閃擊時(shí)才會對地面造成災(zāi)害，而感應(yīng)雷則不論雷云對地閃擊或者雷云對雷云之間閃擊，都可能發(fā)生并造成災(zāi)害。此外直擊雷一次只能襲擊一個(gè)小范圍的目標(biāo)，而一次雷閃擊都可以在較大的范圍內(nèi)多個(gè)小局部同時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)雷過電壓，并且這種感應(yīng)高壓可以通過電力線、電話線等傳輸?shù)胶苓h(yuǎn)，致使雷害范圍擴(kuò)大。

裝有避雷針的建筑物，可以避免雷擊損壞建筑物，但是在雷電從建筑物頂端瀉放入大地或者附近發(fā)生雷擊的時(shí)候，雷電電磁脈沖可以通過避雷針的引下線和接地系統(tǒng)地線產(chǎn)生很強(qiáng)的電場，建筑物內(nèi)的所有金屬物品均會產(chǎn)生感應(yīng)電壓，這些感應(yīng)電壓的高低隨著金屬形狀、距地線的距離和雷擊大小而變（根據(jù)IEC 61312標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)雷擊擊中建筑物時(shí)，即使裝有避雷針，直擊雷電流50%的通過引下線和接地系統(tǒng)入地，仍然會有大約50%的雷擊能量仍會分配到各線路系統(tǒng)）一旦您的電源輸入線、電話線、網(wǎng)絡(luò)線或其它電子設(shè)備的金屬引出、引入線感應(yīng)到瞬間高壓，避雷針就無能為力了。感應(yīng)雷擊破壞的主要對象是電子電氣設(shè)備。

由于雷電電流有極大峰值和陡度，因此在它的通道周圍會出現(xiàn)很強(qiáng)的瞬變電磁場，處在這個(gè)瞬變電磁場中的導(dǎo)體就會感應(yīng)出較大的電動勢，而此瞬變電磁場，都會在空間一定的范圍內(nèi)產(chǎn)生電磁作用，也可以是脈沖電磁波輻射，而這種空間雷電電磁脈沖波（LEMP）是在三維空間范圍里對一切電子設(shè)備發(fā)生作用。因瞬變時(shí)間極短或感應(yīng)的電壓很高，以致產(chǎn)生電火花，其電磁脈沖往往超過2.4高斯�，F(xiàn)代銀行、郵電、證券機(jī)房或營業(yè)柜臺通常應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行貨幣存取、信息傳遞與交換等業(yè)務(wù)，依據(jù)GB/T 2887-2000《電子計(jì)算機(jī)場地通用規(guī)范》標(biāo)準(zhǔn)這些場合對磁脈沖承受限度應(yīng)小于800A/m，故在新機(jī)房建設(shè)或舊機(jī)房改造時(shí)應(yīng)對防雷與磁屏蔽措施必須充分注意。

建筑物的外部防雷系統(tǒng)（如避雷針、避雷網(wǎng)等）遭受直接雷擊，在接地電阻的兩端就會產(chǎn)生危險(xiǎn)的過電壓，由設(shè)備的接地線、建筑物或附近的其他建筑物的外部防雷系統(tǒng)或其他自然接閃物（各種管道、電纜屏蔽管等）引入設(shè)備，造成設(shè)備的損壞。

眾所周知，當(dāng)電流在導(dǎo)體上流動時(shí)，會產(chǎn)生磁場，儲存能量，電流越大，導(dǎo)線越長，儲能越大，所以當(dāng)大型負(fù)載（特別是電感性負(fù)載）電氣設(shè)備開關(guān)時(shí)，便會產(chǎn)生瞬時(shí)操作過電壓。

4）通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)：引入加油站的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)角度來看，加油站一般都運(yùn)行于“高風(fēng)險(xiǎn)”環(huán)境下，即對于雷害風(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)GB50057-94《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》、GB15599-95《石油與石油設(shè)施雷電安全規(guī)范》、GB50074-2002《石油庫設(shè)計(jì)規(guī)范》等國家標(biāo)準(zhǔn)及IEC61312《雷電電磁脈沖的防護(hù)》標(biāo)準(zhǔn)，其電源線路至少應(yīng)采取兩級雷電防護(hù)，信號線路至少應(yīng)采取一級雷電防護(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)加油站都沒有進(jìn)行電源線路和信號線路的雷電過電壓防護(hù)。 

 

 

GB50074-2002《石油庫設(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。但對于位于多雷區(qū)（年平均雷暴日數(shù)多于40天）的油罐和鋁頂油罐，應(yīng)安裝獨(dú)立避雷針做防直擊雷設(shè)施。獨(dú)立避雷針與被保護(hù)油罐的水平距離不應(yīng)小于3m，保護(hù)范圍應(yīng)高于呼吸閥2m以上。 

依據(jù)GB 50057-94《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》第三章、建筑物防雷設(shè)施和GB 50074-2002《石油庫設(shè)計(jì)規(guī)范》第14.2章、防雷的要求：油罐區(qū)的防雷類別應(yīng)設(shè)定為一類，用滾球法計(jì)算常規(guī)油罐區(qū)的保護(hù)范圍，當(dāng)滾球半徑R=30m時(shí)，兩支對角線分布的等高避雷針的高度一般為9.5m，其導(dǎo)流面積應(yīng)大于100mm² ，根據(jù)安裝需要可進(jìn)行焊接或螺栓緊固在避雷針鐵塔頂部。

 

 

如果加油站的接地引下線與各種金屬導(dǎo)線、管道或用電設(shè)備的工作地線間的絕緣距離未達(dá)到安全要求。則可能造成工作地線之間的放電，從而使這些金屬導(dǎo)線、管道或用電設(shè)備的工作地線引入反擊電流，造成雷擊事故。由于避雷接地裝置在雷擊瞬間使其周圍的地電位上升，這樣即使該避雷接地裝置與建筑物之內(nèi)其它設(shè)備的工作接地裝置是分開的，也避免不了因兩個(gè)接地裝置之間的距離不夠安全而造成地中放電，致使零電位的其它設(shè)備的工作接地引入反擊電流。因此，保持一定的安全距離十分關(guān)鍵。

 

加油站的地網(wǎng)分為直擊雷保護(hù)接地（其接地電阻要求≤10Ω）、防靜電接地（其接地電阻要求≤10Ω）、電源工作接地（其接地電阻要求≤10Ω）、信號線路直流工作接地（其接地電阻要求≤4Ω）四個(gè)部分。 

    依據(jù)GB 50057-94《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》第三章、建筑物防雷設(shè)施和GB 50074-2002《石油庫設(shè)計(jì)規(guī)范》第14.2章、防雷的要求：加油站的接地應(yīng)采用統(tǒng)一接地的接地形式，并在各處做等電位連接，既油罐的罐體及罐的金屬構(gòu)件以及呼吸閥、量油孔等金屬附件，電力電纜外皮和瓷瓶鐵腳，裝于鋼油罐上的信息系統(tǒng)的配線電纜外皮，加油機(jī)地腳螺釘?shù)染鶓?yīng)與接地系統(tǒng)做可靠的電氣連接，其統(tǒng)一接地電阻要求≤4Ω。 

 

雷電及浪涌電壓電流具有極高的或、極高的幅值，與具有極高內(nèi)阻的電流源相近的電流特性，所有的防護(hù)措施都需要圍繞這些方面展開。雷電及浪涌防護(hù)的基本原則是使雷電及浪涌所包含的能量按照預(yù)先設(shè)定好的方式和途徑順利的泄放。

（2）浪涌保護(hù)器的分類

根據(jù)IECl312-1(通則)、IEC-1312-3(浪涌保護(hù)器的要求)、IECl643-2(低壓系統(tǒng)的浪涌保護(hù)器)及ITU-TK36(保護(hù)裝置的選擇)，浪涌保護(hù)器(SurgeProtectiveDevices簡稱SPD)可由氣體放電管、放電間隙、MOV、SAD、齊納二極管、濾波器、保險(xiǎn)絲等元件混合組成。國內(nèi)外各種類型SPD產(chǎn)品一般都由這些元器件組成。浪涌保護(hù)器可分為三類：電壓開關(guān)型SPD(Voltage Wwitehing Type SPD)； 限壓型SPD (Voltage LimitingTypeSPD)；組合型SPD(CombinationTypeSPD)。 雷擊電流型SPD(歸屬于電壓開關(guān)型SPD類)：是安裝在通信局(站)建筑物外雷電保護(hù)區(qū)0區(qū)的SPD，可最大限度地消除電網(wǎng)后續(xù)電流，以疏導(dǎo)10／350μs的模擬雷電沖擊電流(無論這些電流是遠(yuǎn)處的雷電過電壓還是由直擊雷引起的)。雷擊電流型SPD一般由高性能火花隙組成，它的特點(diǎn)是放電能力強(qiáng)，但殘壓較高，通常為2000~4000V，檢驗(yàn)測試器件采用一般10／350μs的模擬雷電沖擊電流波型。

限壓型SPD：限壓型SPD一般由氧化鋅壓敏電阻 (MOV)及半導(dǎo)體放電管(SAD)等元器件組成，是安裝在雷電保護(hù)區(qū)建筑物內(nèi)的SPD，可疏導(dǎo)8／20μs的模擬雷電沖擊電流，在過電壓保護(hù)中具有逐級限制雷電過電壓的功能，檢驗(yàn)測試器件的殘壓一般采用8／20μs的模擬雷電沖擊電流波型。

混合型電源SPD：半導(dǎo)體放電管(SAD)與MOV組成的混合型電源SPD。

半導(dǎo)體放電管主要技術(shù)特征包括：對浪涌電壓的響應(yīng)速度非常快，與原有的保護(hù)單元相比，對陡峭的雷擊電壓可以充分抑制，這樣使原來的保護(hù)單元多級保護(hù)設(shè)計(jì)變得簡單，而且更加小型化；利用半導(dǎo)體內(nèi)部的電子和空穴原理進(jìn)行工作，不存在劣化問題，保養(yǎng)簡單，使用壽命增加；用硅PN結(jié)的工作原理設(shè)計(jì)半導(dǎo)體放電管，其雙向、單向、開關(guān)動作均能自由、精確地設(shè)計(jì)出來，一致性較好。因此，采用半導(dǎo)體放電管(SAD)與MOV組成的混合型電源SPD，可能利用SAD對浪涌電壓的響應(yīng)速度非�？斓忍攸c(diǎn)，在一般雷電過電壓的保護(hù)時(shí)，由SAD承受浪涌電流，其標(biāo)稱放電電流可達(dá)10~20kA；若遇到較大量級的雷電過電壓，第一級由SAD組成的電路保險(xiǎn)管可自動斷開，由第二級MOV作為雷電過電壓保護(hù)，作為混合型電源SPD，其MOV能承受沖擊通流能量一般大于100kA。

MOV與濾波器組成的混合型電源SPD：根據(jù)一個(gè)典型的沿配電線路侵入的雷電波，其浪涌波形是符合傅立葉變換的，其大部分能量分量具有相對較低的頻率，采用MOV與濾波器組成的混合型電源SPD在同一測試條件下，可以具有比單一并聯(lián)的SPD更低的殘壓。RFI濾波器可對150kHz~20MHz的雷電波進(jìn)行濾波；標(biāo)稱放電電流40kA時(shí)殘壓可小于1000V。

（3）電涌保護(hù)器的選擇

SPD沖擊通流容量的選擇。單純從價(jià)格的意義上講，沖擊通流容量較小的SPD的價(jià)格小于沖擊通流容量大的SPD，但從技術(shù)經(jīng)濟(jì)比的角度去考慮問題，可能這一觀點(diǎn)又有了新的含義，通流容量是指SPD不發(fā)生實(shí)質(zhì)性破壞而能通過規(guī)定次數(shù)、規(guī)定波形的最大電流峰值，沖擊通流容量較小的SPD在通過同樣的雷電流的條件下其壽命遠(yuǎn)小于沖擊通流容量大的SPD。根據(jù)有關(guān)資料介紹：“MOV元件在同樣的模擬雷電流8／20μs、10kA測試條件下，通流容量為135kA的MOV的壽命為1000-2000次，通流容量為40kA的MOV的壽命為50次，兩者壽命相差幾十倍(據(jù)筆者分析，被測試的MOV元件可能是由小通流容量的MOV組合型的產(chǎn)品。但測試結(jié)論也可以說明，沖擊通流容量較小的SPD在通過同樣的雷電流的條件下其壽命遠(yuǎn)小于沖擊通流容量大的SPD)”。

變壓器低壓側(cè)的電涌保護(hù)器其三相電壓的動作電壓；U0 = 400V

 

綜上所述,應(yīng)在380V低壓總配電箱安裝標(biāo)稱通流容量25KA的10/350μs波形的開關(guān)型模塊式電源電涌保護(hù)器,用于整個(gè)加油站所有用電設(shè)備的第一級電源防護(hù)。應(yīng)采用多層石墨間隙技術(shù)和特殊的材料工藝的10/350μs波形的開關(guān)型模塊式電源電涌保護(hù)器，此類SPD較火花間隙型SPD的優(yōu)點(diǎn)在于: 1)它的雷電能量瀉放能力較強(qiáng)；2)它的脈沖響應(yīng)時(shí)間較火花間隙型SPD短；3)它的脈沖點(diǎn)火電壓較火花間隙型SPD低，保護(hù)水平小于2000V，而火花間隙型SPD的保護(hù)水平等級通常為4000V；4）多層石墨間隙型SPD無工頻續(xù)流，避免了火花間隙型SPD的續(xù)流和滅弧問題，工作狀態(tài)更穩(wěn)定，建議型號凱威PT-DM150/4。

參考文獻(xiàn)