一、前言

隨著我國經濟的快速發展，城市的綜合災害防御規劃與城市的建設規劃共同進行已成為各地政府規劃城市建設的主要內容之一。伴隨地方經濟的發展和人民生活水平的提高，各地的機動車輛也在迅速增加，城市機動車公共加油站這一為之提供能源的配套服務設施也在的速度地增加。加油站在城市交通建設中起著重要的作用，也是城市災害救助中的重要能源基地，但是近年來加油站的雷電災害事故頻繁發生，直接威脅到加油站周圍人群和建筑物、及財產的安全，削弱了加油站作為城市能源樞紐的功能，在避雷檢測和雷災事故調查中發現,有些加油站由于防雷設計不完善,沒有考慮加油站的綜合防雷能力，致使加油站遭受雷擊的事故時有發生。如1998年江浦加油站兩臺加油機被雷擊壞，順風加油站的配電柜被雷擊毀。1999年4～5月間永興加油站的加油機多次被雷擊壞。因此對加油站的雷電綜合防護是非常重要的。綜合防雷包括外部直擊雷的防護、內部感應雷的防護 、屏蔽、等電位及接地。

1、加油站的環境特點

①　地理位置：加油站通常設在城區開闊地帶或郊區、山區、鄉村、高速公路等道路邊的開闊地帶。

②　實施條件：近年來，隨著國家主管部門對石化系統防雷的重視，加油站的機械防雷部分（避雷針和地網等）逐步有所改善，建筑物得到了較好的保護；但是缺乏對感應雷的認識和防護，加油機和控制設備經常受感應雷攻擊。

③　電源和通信線路通常都是架空明線到站區附近在埋地引入建筑物。在鄉村和山區有時根本沒有地埋措施，因此非常容易感應雷電電磁脈沖。

從以上幾個特點不難發現，從雷電防護角度來看，加油站一般都運行于“高風險”環境下，即對于雷害風險的“暴露程度”很高；隨著科技的進步，加油站的電子設備也越來越多，越來越精密。受感應雷攻擊的機會增加，承受能力卻更低。應此給加油站做綜合防雷防護裝置非常必要。

2、加油站的設備布局

①　電源系統：一般加油站的380V交流供電線路是架空明線接入至站區附近再地埋引入總配電室或發電機房；然后從總配電屏埋地進入加油臺、控制室和辦公區；從加油臺分至加油機。

②　通信系統：每支油槍的計量數據由485通信線經過加油機底部埋地進入控制室；控制室把統計數據通過ADSL等通信線路實時或限時向上一級結算網絡發送。

③　辦公區電腦設備通過局域網相連。

3、加油站常見的感應雷擊事故和原因

①　總配電室內防雷器被打壞。主要原因是防雷裝置的技術不過關或者通流容量太小，因為通過架空電路引入的雷電非常強勁，一次雷擊有多次的浪涌，如果安裝的是單通路保護模式的防雷器，只要前一次擊穿，后面的浪涌就可直接通過，破壞設備；或者保護防雷器的空氣開關直接跳閘，防雷器得到了保存，但是不起保護作用。雷無定勢，從架空電纜引入的雷電，相間的感應率非常高，在總電屏處接受的雷電攻擊最強烈，因此，總配電柜安裝合適的防雷器至關重要。

②　加油機控制電路板被打壞。主要有兩種愿因造成：

A、當總配電屏的防雷器不起作用的時候（空氣開關跳閘或者防雷器被打壞來不及維修），電流就可以通過電源線直接擊毀加油機的電路板；

B、有些加油站的地網沒有改造好，雷電通過避雷針向下泄流時，產生地電位反擊，對埋在加油機下面的電線和信號線產生感應電流，對電路板進行破壞。

③　控制室內負責對上級網絡交換數據的電腦網卡被打壞。所以有很多加油站在打雷時就把通信線拔下來，這樣有時會影響正常的數據交換。

④　辦公區域的電腦和程控交換機被打壞。有的通過電源引雷，有的是通過網線引雷導致，但是一般的加油站都沒有給辦公區域安裝防感應雷裝置的預算。

4、加油站防雷等級的確認

依據GB 50057-94《建筑物防雷設計規范》建筑物年預計雷擊次數按下式計算：

N = kNgAe ；Ng = 0.024Td 1.3

式中　N 建筑物預計雷擊次數（次/a）；

k 雷擊次數校正系數；在此類型情況下取2；

Ng 建筑物所處地區雷擊大地的年平均密度[次/（km2·a）]；

Ae 與建筑物截收相同雷擊次數的等效面積（km2）；

Td 該地區的年平均雷電日數；

在下列情況下k取相應數值：

a、位于曠野孤立的建筑物取2；

b、金屬屋面的磚木結構建筑物取1.7；

c、位于河邊、湖邊、山坡下或山地中土壤電阻率較小處、地下水露頭處、土山頂部、山谷風口等處的建筑物，以及特別潮濕的建筑物取1.5；

根據以上年預計雷擊次數參數，對于中等以上雷暴強度地區（年均雷暴日40天以上）地區位于公路旁邊四級以下的面積3000平方米左右，建筑高度小于15米的常規加油站的預計雷擊次數為：

N = kNgAe≈0.15次/a

依據以上計算，參照GB 50057-94《建筑物防雷設計規范》第2.0.3條的要求，其屬于標準規定的“具有1區爆炸危險環境的建筑物，且電火花不易引起爆炸或不致造成巨大破壞和人身傷亡者”。因此應定為二類防雷建筑物，其防爆防火等級應定為IaⅡAT3。

二、方案設計依據

1、GB50057-94《建筑物防雷設計規范》

2、GB15599-95《石油與石油設施雷電安全規范》

3、GB 50074-2002《石油庫設計規范》

4、IEC61312《雷電電磁脈沖的防護》

5、GB 50058-92《爆炸和火災危險環境電力設計規范》

6、GB 50174-93《電子計算機機房設計規范》

7、YD/T5098 《通信局（站）雷電過電壓保護工程設計規范》

8、GB 2887-89《計算機場地安全要求》

三、設計方案

加油站屬第二類防雷建筑物，其綜合防雷應從下述幾個方面加以考慮：

1、建筑物的直擊雷防護

　依據GB50057-94《建筑物防雷設計規范》，由于加油站的建筑物的防雷類別為二類，所以用滾球設計接閃器時滾球半徑R=45m；由于加油站的建筑物包括加油棚、宿舍樓及其它附屬建筑物，這些建筑物在設計和施工時，利用其框架結構的樁作為垂直接地體，利用地梁與承臺作為水平接地體，利用樁內兩條對角主筋作為引下線，利用天面板筋作為接閃網格（通常為10m×10m或8m×12m），因此只需要沿天面四邊設避雷帶，在四角設50cm高避雷短針進行防護即可。如加油站為尖頂型結構，需要在尖頂部位安裝避雷針，常規設計為高度為100cm避雷針。

2、油罐的直擊雷防護及接地

依據GB50074-2002《石油庫設計規范》第14.2章、防雷的要求：金屬油罐必須作環形接地，其接地點不應少于兩處，其間弧形距離不應＞30m，接地體距罐壁應不小于3m。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。但在多雷區（年平均雷暴日數多于40天），也可裝防直擊雷設施。

獨立避雷針與被保護油罐的水平距離不應＜3m，保護范圍應高于呼吸閥2m以上。

依據GB 50057-94《建筑物防雷設計規范》第三章、建筑物防雷設施和GB 50074-2002《石油庫設計規范》第14.2章、防雷的要求：油罐區的防雷類別應設定為一類，用滾球法計算常規油罐區的保護范圍，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。

3、加油站的感應雷的防護

加油站大部分雷擊事故是雷電波通過電源線、電話線、數據線、網絡線傳導而發生的。做好這些信號線路的保護是加油站防雷的重要組成部分。

（1）電源配電系統的防雷

根據IEC 61312《雷電電磁脈沖的防護》、GB 50057-94《建筑物防雷設計規范》、GB 50074-2002《石油庫設計規范》及GB 50058-92《爆炸和火災危險環境電力設計規范》中防雷及過電壓規范有關防雷分區的劃分和各級電源系統雷電及過電壓保護要求，針對汽車加油站配電系統的特點，可將其分為三個防雷區分別加以考慮。由于如前所述單級防雷可能會帶來因雷電流過大而導致的泄流后殘壓過大或者保護能力不足引起的設備損壞。因此選用電源系統三級保護，可防范從直擊雷到操作浪涌的各級過電壓的侵襲。

具體措施

①　電源一級防雷

依據《建筑物防雷設計規范》第六章：防雷電電磁脈沖；第三節 屏蔽、接地和等電位連接的要求：第6.3.4條及第四節 對電涌保護器和其他的要求：第6.4.7條規定，在LPZOA或LPZ0B區與LPZ1區交界處，從室外引來的線路上安裝SPD當線路有屏蔽時，每個SPD的雷電流按雷電流的幅值的30%考慮，汽車加油站為二類防雷建筑物，首次雷電流幅值為150KA，電源線路為非屏蔽埋地的TN配電模式，因此首次直擊雷在低壓配電線路上每線的分配電流為：在建筑物已安裝合格的防直擊雷措施后，有50%的雷電流通過引下線流入接地裝置，因此每線分配電流為：In =[150 KA×50%]÷4 =18.75KA，按《建筑物防雷設計規范》第六章：第四節：第6.4.7條要求每線標稱放電電流不宜小于15KA。同時，依據《建筑物防雷設計規范》第六章：第四節 第6.4.4條及IE C61312《雷電電磁脈沖的防護》第三部分：浪涌保護器的要求，浪涌保護器可以將數萬伏的感應雷擊過電壓限制到4KV以下。

在加油站380V低壓總配電柜內，總斷路器（熔斷器）后，漏電保護器前安裝通流量在50-100KA的三相電源防雷箱，配有正常（綠）和故障（紅）指示燈，遠程告警端子和雷電計數器，用于整個加油站所有用電設備的第一級電源防護，電源線選用耐油性能良好的帶塑料護套的RVV型4×2.5mm2絕緣線引入。

②　電源二級防雷

根據《建筑物防雷設計規范》第六章：防雷擊電磁脈沖；第四節，第6.4.1至6.4.12條LPZ1區對電涌保護器（SPD）的要求及GB 50054-95《低壓配電設計規范》第四章的有關規定，依據雷電分流理論，需使用8/20μs波形，通流容量20KA。《建筑物防雷設計規范》第六章對于配電盤、斷路器、固定安裝的電機等第Ⅲ類耐沖擊過壓，其耐壓為4KV。為防止浪涌保護器遭受雷擊后損壞后，電源對地短路，需要在浪涌保護器前安裝空氣開關作為短路保護裝置。

在潛油泵控制線、潛油泵加油機、稅控加油機或一般加油機電源配電箱和營業大廳電源配電箱旁分別安裝三相電源防雷箱或模塊式三相電源防雷器電源線選用耐油性能良好的帶塑料護套的RVV型4×2.5mm2絕緣線引入。用于加油機用電的第二級電源防護。

③　電源三級防雷

根據IEC 61312-3雷電電磁脈沖的防護 第三部分：浪涌保護器的要求，在LPZ2-LPZ3區內，浪涌保護器可將浪涌電壓限制到一千多伏，防雷器通流容量為（8/20μs）：≥10KA。

在營業大廳計算機管理設備、UPS電源、票據打印設備、加油機數據傳輸設備及其它精密設備的電源開關處使用插座式電源防雷器，用于電源系統的第三級保護。

（2）信號系統防雷

在雷擊發生時，產生巨大瞬變電磁場，在3KM范圍內的金屬環路，如網絡、信號及通訊金屬連線等都會感應到雷擊，將會影響網絡、信號及通訊系統的正常運行甚至徹底破壞系統。對于網絡、信號及通訊方面的防雷工作是較易被忽視的，往往是當系統受到巨大破壞、資料損失慘重時才想到應該做預先的防范。 本方案中網絡、信號設備防護方面，依據GB 50174-93《電子計算機機房設計規范》、YD/T5098 《通信局（站）雷電過電壓保護工程設計規范》、GB 2887-89《計算機場地安全要求》中信號系統雷電及過電壓防護要求。

具體措施

①　在油罐液位儀控制器每對485數據信號線端分別串聯安裝1套控制信號防雷器

②　在每組加油機內數據采集器、加油機控制總線處安裝數據通訊控制信號防雷器，一般將防雷器安裝于防爆箱中，用于每組加油機內數據采集器和中控主板信號線路的防雷保護。

③　在便利店收款臺下的稅控主機的加油機數據傳輸線上安裝數據通訊控制信號防雷器，用于稅控主機信號線路的防雷保護。

④　加油站大多建在開闊地帶的公路兩旁，電話線很多是架空引入的，雷電波很容易通過電話線輸入而擊毀電話機。因此有必要做好電話線的防雷。最好的辦法是在電話線進入室內前，穿金屬管埋地（埋地長度不宜小于2ρ），金屬管首尾接到地極上引入。并安裝專用的電話防雷器。

⑤　在辦公機房ADSL網絡通訊線、ISND網絡通訊線、PSTN撥號網絡通訊線的MODEN前，即網絡通訊線路的進線端，安裝網絡信號信防雷器，用于各設備網卡及網絡通信線路的防雷保護。

⑥　在辦公機房監控設備機柜由建筑外加油坪進入的攝像機視頻傳輸線路上安裝視頻信息系統電涌保護器，用于監控設備視信號線路的防雷保護。

⑦　在室外加油坪的攝像機安裝監控攝像機多功能防雷器，球機用電源、網絡信號線二合一防雷器，固定槍機用電源、網絡信號線二合一防雷器，其中根據攝像機供電電壓不同，有AC24V、DC24V，DC12V可選，用于戶外監控攝像機的防雷保護。

4、屏蔽和等電位連接

等電位連接的目的，在于減小需要防雷的空間內各金屬部件和各系統之間的電位差，防止雷電反擊。因此必須建立完善的屏蔽及等電位連接。

加油站建筑物之間的連接電纜應敷設在金屬管道內，這些金屬管道從一端到另一端應全線電氣貫通，并連到各建筑物的等電位連接帶上。電纜屏蔽層也應連到這些連接帶上。

將進入建筑物的各類金屬管線的屏蔽層、機架等在進入建筑物前進行等電位連接后接地，在進入設備房前再進行二次等電位連接后接地。

在建筑物入口處，即LPZ0B與LPZ1區交界進行總等電位連接后接地，在后續的雷電防護區交界處按總等電位連接的方法進行局部等電位連接，連接主體包含系統設備本身（含外露可導電部分）、PE線、機柜、機架、電氣和電子設備的外殼、直流工作地、防靜電接地、金屬屏蔽線纜外層、管道（水管、采暖和空調管道等金屬管道）、屏蔽槽、防雷器器SPD的接地等均以最短的距離就近與這個等電位連接帶直接連接。

架空電力線由于終端桿引下后應更換為屏蔽電纜，進入建筑物前應水平直埋50m以上，應大于0.6m，屏蔽層兩端接地，非屏蔽電纜應穿鍍鋅鐵管并水平直埋50m以上，鐵管接地。

在計算機機房、監控機房、消防機房、程控交換機房等防靜電地板下面沿墻四周分別加裝等電位銅排，規格40mm*3mm。機房內的安全保護接地，信號工作地，屏蔽接地，防靜電接地和防雷器接地等均應連接到局部等電位接地端子板上。機房內金屬設備、機柜外殼等均連接到等電位銅排上做保護接地，保護接地線用6mm2多股絕緣銅地線。防靜電地板支架與等電位銅排的接地采用軟銅帶。等電位銅排與層接地端子的連接，采用不小于35mm2多股絕緣銅地線。

各級防雷器（SPD）連接導線應平直，其長度不宜超0.5米。帶有接線端子的電源線路應采用壓接；帶有接線柱的防雷器宜采用線鼻子與接線柱連接。

具體措施

①　配電房內設置一塊50×300×5mm銅排，供配電房總配電柜及加油機分配控制柜的接地使用。

②　在便利店收銀機下面墻面上設置一塊50×300×5mm銅排，分別引6mm2銅導線到相關設備金屬外殼接地螺絲上。

③　在機房墻面上設置一塊50×300×5mm銅排，分別引16mm2銅導線至網絡與監控機柜。

5、防雷接地系統

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《建筑物防雷設計規范》第三章、建筑物防雷設施和GB 50074-2002《石油庫設計規范》第14.2章、防雷的要求：加油站的接地應采用統一接地的接地形式，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的配線電纜外皮，加油機地腳螺釘等均應與接地系統做可靠的電氣連接，其統一接地電阻要求≤4Ω。

考慮到地網使用的長期性和耐腐蝕性，建議使用非金屬接地模塊制作地網。地網布置依據地形進行設計。水平接地體使用40×4mm鍍鋅扁鋼，埋深0.8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。地網引出地網測試極到地面上，以便以后檢測地網情況。鐵塔的應通過四個腳與地網相連，機房和變電房的基礎內的鋼筋應在四角處與地網相連。

說明：上表防雷器數量僅作參，安裝防雷器實際數量應以現場實際情況來定。