一種加油站系統防雷設計方案

　　a)動(dòng)作電壓的選擇

　　變壓器低壓側的電涌保護器其三相電壓為動(dòng)作電壓;U0 = 400V

　　b)電涌保護器的通信容量選擇

　　首級電涌保護器標稱(chēng)放電電流的選擇

　　GB 50057-94(2000版)和IEC 61312指出：二類(lèi)保護要求,應按總雷電流150KA(10×350μS波)來(lái)考慮電涌保護器選擇，按照其建議的雷電流分配方式其中50%即75KA是通過(guò)接地系統(水管、鎧裝電纜外皮或導線(xiàn)的我屬保護管等)直接入地;另外50%通過(guò)安裝在相線(xiàn)和中線(xiàn)上的電涌保護器入地。

　　依據以上標準考慮到50%雷電流分配到電源系統的最?lèi)毫迎h(huán)境，按照GB 50057-94(2000版)標準表6.1提供的雷電流參數電涌保護器每相上的雷電流約為：

　　當線(xiàn)路無(wú)屏蔽時(shí)，Iimp =[150 KA×50%]÷4 =18.75KA

　　當線(xiàn)路有屏蔽時(shí)，Iimp =[150 KA×50%×30%]÷4 =5.625KA

　　對于本系統電源線(xiàn)路的特點(diǎn)，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(xiàn)標稱(chēng)放電電流不宜小于15KA的要求。首級電涌保護器的每相標稱(chēng)放電電流應大于15KA(10/350μS)。

　　次級電涌保護器標稱(chēng)放電電流的選擇

　　依據國標GB 50057-94第6.4.8條：在前級按第6.4.7條要求安裝的10/350μs SPD 所得到的電壓保護水平加上其兩端引線(xiàn)的感應電壓以及反射波效應不足以保護距其較遠處的被保護設備的情況下，尚應在被保護設備處裝設 SPD。且該 SPD 的電壓保護水平加上其兩端引線(xiàn)的感應電壓小于被保護設備耐壓水平的 80%。根據被保護設備的特性(如高電阻型、電容型)或開(kāi)路時(shí)，反射波效應最大可將侵入的電涌電壓加倍。

　　依據國標GB 50057-94第6.4.9條：當按第6.4.7條和第6.4.8條要求安裝的 SPD 之間設有配電盤(pán)時(shí)，若第一級 SPD 的電壓保護水平加上其兩端引線(xiàn)的感應電壓保護不了該配電盤(pán)內的設備，應在該盤(pán)內安裝第二級SPD。后級線(xiàn)路的SPD稱(chēng)放電電流 In的選擇應考慮到前級SPD啟動(dòng)后線(xiàn)路殘壓和其兩端引線(xiàn)的感應電壓以及反射波效應。

　對于本系統采用的非屏蔽電纜線(xiàn)路，次級電涌保護器的每相標稱(chēng)放電電流應大于20KA(8/20μS)。精密設備保護需選用防雷插座，其體積小，可以與設備靠得很近。

　　3)加油站電源系統設計方案

　　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(huán)境電力設計規范》中防雷及過(guò)電壓規范有關(guān)防雷分區的劃分和各級電源系統雷電及過(guò)電壓保護要求，針對汽車(chē)加油站配電系統的特點(diǎn)，可將其分為三個(gè)防雷區分別加以考慮。由于如前所述單級防雷可能會(huì )帶來(lái)因雷電流過(guò)大而導致的泄流后殘壓過(guò)大或者保護能力不足引起的設備損壞。因此選用電源系統多級保護，可防范從直擊雷到操作浪涌的各級過(guò)電壓的侵襲。

　　A.電源一級防雷[LPZOA-LPZ1區]：

　　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(lái)的線(xiàn)路上安裝SPD當線(xiàn)路有屏蔽時(shí)，每個(gè)SPD的雷電流按雷電流的幅值的30%考慮，汽車(chē)加油站為二類(lèi)防雷建筑物，首次雷電流幅值為150KA，電源線(xiàn)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(xiàn)路上每線(xiàn)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(guò)引下線(xiàn)流入接地裝置，因此每線(xiàn)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(xiàn)標稱(chēng)放電電流不宜小于15KA。同時(shí)，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(wàn)伏的感應雷擊過(guò)電壓限制到4KV以下。

　　綜上所述,應在380V低壓總配電箱安裝標稱(chēng)通流容量25KA的10/350μs波形的開(kāi)關(guān)型模塊式電源電涌保護器,用于整個(gè)加油站所有用電設備的第一級電源防護。筆者推薦使用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(kāi)關(guān)型模塊式電源電涌保護器，此類(lèi)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;2)它的脈沖響應時(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(wú)工頻續流，避免了火花間隙型SPD的續流和滅弧問(wèn)題，工作狀態(tài)更穩定。

　　B.電源二級防雷[LPZ1-LPZ2區]：

　　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(guān)規定，依據雷電分流理論，需使用8/20μs波形，通流容量20KA?！督ㄖ锓览自O計規范》第六章對于配電盤(pán)、斷路器、固定安裝的電機等第Ⅲ類(lèi)耐沖擊過(guò)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(kāi)關(guān)作為短路保護裝置。

　　可在潛油泵控制線(xiàn)、潛油泵加油機、稅控加油機或一般加油機電源配電箱和營(yíng)業(yè)大廳電源配電箱內分別安裝具有防火功能的8/20μs波形通流容量20KA的電源防雷箱，電源線(xiàn)選用耐油性能良好的帶塑料護套的RVV型4×2.5mm2絕緣線(xiàn)引入。

　　C.電源三級防雷[LPZ2-LPZ3區]：

　　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?？稍跔I(yíng)業(yè)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(kāi)關(guān)處使用插座式電源防雷器。

　　5.信號系統保護方案

　　在雷擊發(fā)生時(shí)，產(chǎn)生巨大瞬變電磁場(chǎng)，在1KM范圍內的金屬環(huán)路，如網(wǎng)絡(luò )、信號及通訊金屬連線(xiàn)等都會(huì )感應到雷擊，將會(huì )影響網(wǎng)絡(luò )、信號及通訊系統的正常運行甚至徹底破壞系統。對于網(wǎng)絡(luò )、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(shí)才想到應該做預先的防范。本方案中網(wǎng)絡(luò )、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(guò)電壓保護工程設計規范》、GB 2887-89《計算機場(chǎng)地安全要求》中信號系統雷電及過(guò)電壓防護要求，應在從營(yíng)業(yè)廳液位儀檢測儀引出的液位儀控制線(xiàn)上安裝額定負載電流1～1.5A的大功率特殊信號電涌保護器，用于液位儀檢測儀信號線(xiàn)路的保護。應在從營(yíng)業(yè)廳加油機總控制線(xiàn)上安裝精密的控制信號電涌保護器，用于加油機總控制線(xiàn)路的保護。應在PSTN撥號網(wǎng)絡(luò )通訊線(xiàn)MODEN前和電話(huà)通訊系統進(jìn)線(xiàn)端分別安裝電話(huà)線(xiàn)路通信線(xiàn)電涌保護器，用于各設備網(wǎng)卡及電話(huà)通信線(xiàn)路的防雷保護。

　　6.結束語(yǔ)

　　汽車(chē)加油站配電電源系統宜將其分為三個(gè)防雷區分別加以考慮，首級保護宜采用標稱(chēng)放電電流值25KA的10/350μs波形的多層石墨間隙開(kāi)關(guān)型模塊式電源電涌保護器。液位儀控制線(xiàn)、加油機總控制線(xiàn)、PSTN撥號網(wǎng)絡(luò )通訊線(xiàn)等也應采用相應的電涌保護器進(jìn)行保護。