雷電是一種極具破壞力的自然現(xiàn)象，其電壓可高達數(shù)百萬伏，瞬間電流更可高達數(shù)十萬安培。千百年來，雷電所造成的破壞可謂不計其數(shù)。落雷后在雷擊中心1.5-2Km半徑的范圍內都可能產生危險過電壓損害線路上的設備。雷電災害如同暴雨、颶風一樣都屬于氣象（自然）災害，它與水、旱、刑事犯罪、交通事故統(tǒng)稱為影響社會安全和經濟發(fā)展的六大災害。

所謂直擊雷，是指雷電直接擊在建筑物、構架、樹木、動植物上，因電效應、熱效應和機械力效應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、避雷線）、引下線、接地裝置構成完整的電氣通路，將雷電流泄入大地。然而接閃器、引下線和接地裝置的導通只能保護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備。

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

感應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才會對地面造成災害，而感應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)生并造成災害。此外直擊雷一次只能襲擊一個小范圍的目標，而一次雷閃擊都可以在較大的范圍內多個小局部同時產生感應雷過電壓，并且這種感應高壓可以通過電力線、電話線等傳輸?shù)胶苓h，致使雷害范圍擴大。

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)地線產生很強的電場，建筑物內的所有金屬物品均會產生感應電壓，這些感應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IEC 61312標準，當雷擊擊中建筑物時，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、網絡線或其它電子設備的金屬引出、引入線感應到瞬間高壓，避雷針就無能為力了。感應雷擊破壞的主要對象是電子電氣設備。

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)很強的瞬變電磁場，處在這個瞬變電磁場中的導體就會感應出較大的電動勢，而此瞬變電磁場，都會在空間一定的范圍內產生電磁作用，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備發(fā)生作用。因瞬變時間極短或感應的電壓很高，以致產生電火花，其電磁脈沖往往超過2.4高斯�，F(xiàn)代銀行、郵電、證券機房或營業(yè)柜臺通常應用計算機進行貨幣存取、信息傳遞與交換等業(yè)務，依據GB/T 2887-2000《電子計算機場地通用規(guī)范》標準這些場合對磁脈沖承受限度應小于800A/m，故在新機房建設或舊機房改造時應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、避雷網等）遭受直接雷擊，在接地電阻的兩端就會產生危險的過電壓，由設備的接地線、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）引入設備，造成設備的損壞。

眾所周知，當電流在導體上流動時，會產生磁場，儲存能量，電流越大，導線越長，儲能越大，所以當大型負載（特別是電感性負載）電氣設備開關時，便會產生瞬時操作過電壓。

4）通信網絡系統(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器（SPD）做雷電防護措施。 

從以上幾個特點不難發(fā)現(xiàn)，從雷電防護角度來看，加油站一般都運行于“高風險”環(huán)境下，即對于雷害風險的“暴露程度”很高，因此需要采取強有力的防護措施。根據GB50057-94《建筑物防雷設計規(guī)范》、GB15599-95《石油與石油設施雷電安全規(guī)范》、GB50074-2002《石油庫設計規(guī)范》等國家標準及IEC61312《雷電電磁脈沖的防護》標準，其電源線路至少應采取兩級雷電防護，信號線路至少應采取一級雷電防護才能達到雷電防護的要求。但目前的情況是，大多數(shù)加油站都沒有進行電源線路和信號線路的雷電過電壓防護。 

 

 

GB50074-2002《石油庫設計規(guī)范》第14.2章、防雷的要求：金屬油罐必須作環(huán)形接地，其接地點不應少于兩處，其間弧形距離不宜＞30m，接地體距罐壁應不小于3m。鋼油罐頂板厚度＜4mm時，應裝防直擊雷設施，當頂板厚度≥4mm，可不裝防直擊雷設施。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，應安裝獨立避雷針做防直擊雷設施。獨立避雷針與被保護油罐的水平距離不應小于3m，保護范圍應高于呼吸閥2m以上。 

依據GB 50057-94《建筑物防雷設計規(guī)范》第三章、建筑物防雷設施和GB 50074-2002《石油庫設計規(guī)范》第14.2章、防雷的要求：油罐區(qū)的防雷類別應設定為一類，用滾球法計算常規(guī)油罐區(qū)的保護范圍，當滾球半徑R=30m時，兩支對角線分布的等高避雷針的高度一般為9.5m，其導流面積應大于100mm² ，根據安裝需要可進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線、管道或用電設備的工作地線間的絕緣距離未達到安全要求。則可能造成工作地線之間的放電，從而使這些金屬導線、管道或用電設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其它設備的工作接地裝置是分開的，也避免不了因兩個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鍵。

 

加油站的地網分為直擊雷保護接地（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）四個部分。 

    依據GB 50057-94《建筑物防雷設計規(guī)范》第三章、建筑物防雷設施和GB 50074-2002《石油庫設計規(guī)范》第14.2章、防雷的要求：加油站的接地應采用統(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，加油機地腳螺釘?shù)染鶓�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，與具有極高內阻的電流源相近的電流特性，所有的防護措施都需要圍繞這些方面展開。雷電及浪涌防護的基本原則是使雷電及浪涌所包含的能量按照預先設定好的方式和途徑順利的泄放。

（2）浪涌保護器的分類

根據IECl312-1(通則)、IEC-1312-3(浪涌保護器的要求)、IECl643-2(低壓系統(tǒng)的浪涌保護器)及ITU-TK36(保護裝置的選擇)，浪涌保護器(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、保險絲等元件混合組成。國內外各種類型SPD產品一般都由這些元器件組成。浪涌保護器可分為三類：電壓開關型SPD(Voltage Wwitehing Type SPD)； 限壓型SPD (Voltage LimitingTypeSPD)；組合型SPD(CombinationTypeSPD)。 雷擊電流型SPD(歸屬于電壓開關型SPD類)：是安裝在通信局(站)建筑物外雷電保護區(qū)0區(qū)的SPD，可最大限度地消除電網后續(xù)電流，以疏導10／350μs的模擬雷電沖擊電流(無論這些電流是遠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，它的特點是放電能力強，但殘壓較高，通常為2000~4000V，檢驗測試器件采用一般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)及半導體放電管(SAD)等元器件組成，是安裝在雷電保護區(qū)建筑物內的SPD，可疏導8／20μs的模擬雷電沖擊電流，在過電壓保護中具有逐級限制雷電過電壓的功能，檢驗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：半導體放電管(SAD)與MOV組成的混合型電源SPD。

半導體放電管主要技術特征包括：對浪涌電壓的響應速度非常快，與原有的保護單元相比，對陡峭的雷擊電壓可以充分抑制，這樣使原來的保護單元多級保護設計變得簡單，而且更加小型化；利用半導體內部的電子和空穴原理進行工作，不存在劣化問題，保養(yǎng)簡單，使用壽命增加；用硅PN結的工作原理設計半導體放電管，其雙向、單向、開關動作均能自由、精確地設計出來，一致性較好。因此，采用半導體放電管(SAD)與MOV組成的混合型電源SPD，可能利用SAD對浪涌電壓的響應速度非常快等特點，在一般雷電過電壓的保護時，由SAD承受浪涌電流，其標稱放電電流可達10~20kA；若遇到較大量級的雷電過電壓，第一級由SAD組成的電路保險管可自動斷開，由第二級MOV作為雷電過電壓保護，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：根據一個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的雷電波進行濾波；標稱放電電流40kA時殘壓可小于1000V。

（3）電涌保護器的選擇

SPD沖擊通流容量的選擇。單純從價格的意義上講，沖擊通流容量較小的SPD的價格小于沖擊通流容量大的SPD，但從技術經濟比的角度去考慮問題，可能這一觀點又有了新的含義，通流容量是指SPD不發(fā)生實質性破壞而能通過規(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小于沖擊通流容量大的SPD。根據有關資料介紹：“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組合型的產品。但測試結論也可以說明，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小于沖擊通流容量大的SPD)”。

變壓器低壓側的電涌保護器其三相電壓的動作電壓；U0 = 400V

 

綜上所述,應在380V低壓總配電箱安裝標稱通流容量25KA的10/350μs波形的開關型模塊式電源電涌保護器,用于整個加油站所有用電設備的第一級電源防護。應采用多層石墨間隙技術和特殊的材料工藝的10/350μs波形的開關型模塊式電源電涌保護器，此類SPD較火花間隙型SPD的優(yōu)點在于: 1)它的雷電能量瀉放能力較強；2)它的脈沖響應時間較火花間隙型SPD短；3)它的脈沖點火電壓較火花間隙型SPD低，保護水平小于2000V，而火花間隙型SPD的保護水平等級通常為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