一、概述

雷電是一種能量極高的大氣自然現象。直擊雷以強大的電流、熾熱的高溫、猛烈的沖擊波等，擊壞建筑物、輸電線，擊死擊傷人、畜等。同時，隨著電子科技迅猛發展，大規模集成化電子電路廣泛應用，其耐壓水平低的特點也顯露無疑，雷電產生的雷電電磁脈沖（LEMP）對“柔弱”的電子元器件破壞性極大，后果嚴重。每年因雷電造成的經濟損失是巨大的，教訓是慘痛的。因此，防雷已成為各行各業必須高度重視的重要課題。

加油站是人員密集、易燃易爆場所，按國家標準和相關行業規范，必須采取全面的雷電防護、防火、防爆等措施。

二、加油加氣站現狀及雷擊安全隱患

（一）加油站的現狀

1.地理位置

加油加氣站通常設置在交通便利的城區開闊地帶或郊區、道路主干線、高速公路旁邊等，這些地區通常沒有高大的建筑物，加油加氣站容易遭受直擊雷的侵害。

2.建筑設施

加油加氣站的建筑一般都有高大的罩棚，較低一些的營業室、值班室等，一般占地面積不大。加油加氣站的油罐都采用直接埋地方式，不低于 4m 的通氣管都安裝有阻火器（兼有防爆性能）。

3.電源系統

一般加油加氣站都用 220/380V外接電源，并獨立設置電能計量裝置。電力線路一般都采用電纜直接埋地敷設，進出建筑物及穿越行車道部分都采用穿鋼管保護。

4.電子系統

加油加汽站的電子系統采用鎧裝電纜或導線穿鋼管配線，配線電纜金屬外皮兩端、保護管兩端采用屏蔽等電位接地。

（二）加油站存在的雷擊安全隱患

1、部分站區網絡線、電話線架空入戶；

2、大部分站區電源系統只在總配電柜處安裝一級電涌保護器，分配電偶爾有電涌保護器，但電涌保護器的通流容量大部分不夠；

3、零管系統電源、信號均無過電涌防護措施；

4、液位信號系統無過電涌防護措施；

5、加油機對講系統沒有過電涌防護措施；

6、油罐側漏系統沒有過電涌防護措施；

7、加油機電源、信號無過電涌防護措施；

8、加油站無智能化防雷監控系統；

9、加油站安防監控系統無過電涌防護措施；

10、站區無等電位連接系統；

11、站區沒有合格的接地系統；

12、加油站罐區沒有安裝人體靜電釋放裝置

上敘述的建筑或附近一旦遭受雷擊，站區內的配電線路及電子設備處于強烈變化的電磁場內，極易遭受過電流、過電壓的侵害而損壞，導致付油系統和安防系統停止運行，對安全生產及防范造成重大影響,應按照國家相關防雷標準，對相關部位、系統采取電涌防護措施，盡我們的職責和最大的能力防止事故發生。

三、設計依據

1．《建筑物防雷設計規范》GB50057—2010

2．《建筑物電子信息系統防雷技術規范》GB50343—2012

3．《建筑物防雷裝置檢測技術規范》GB/T 21431—2015

4．《汽車加油站設計與施工規范》GB50516—2012

四、設計方案

根據GB50057中對于防雷建筑物等級劃分的規定，加油站屬于第二類防雷建筑物。

（一）電源配電系統浪涌保護設計

1.設計依據

《建筑物防雷設計規范》 GB50057-2010中4.3.8條 第4款“在電氣接地裝置與防雷接地裝置共用或相連的情況下，應在低壓電源線路引入的總配電箱、配電柜處裝設Ⅰ級試驗的電涌保護器。電涌保護器的電壓保護水平值應小于或等于 2.5 kV。每一保護模式的沖擊電流值，當無法確定時應取等于或大于 12.5 kA”；6.4.1規定“復雜的電器和電子系統中，除在戶外線路進入建筑物處，按照本規范第4章要求安裝電涌保護器外，在其后的配電和信號線路上應確定是否選擇和安裝與其協調配合好的電涌保護器”；6.4.4條“需要保護的線路和設備的耐沖擊電壓，220/380V三相配電線路可按照表6.4.4的規定取值；其他線路和設備，包括電壓和電流的抗擾度，宜按照制造商提供的材料確定”。

第5.4.3第6條 “當電壓開關型浪涌保護器至限壓型浪涌保護器之間的線路長度小于l0m、限壓型浪涌保護器之間的線路長度小于5m時，在兩級浪涌保護器之同應安裝退耦裝置，當浪涌保護器具有能量自動配合功能時．浪涌保護器之間的線路長度不受限制，浪涌保護器應有過電流保護裝置，并宜有劣化顯示功能”。

2.具體措施

根據《建筑物防雷設計規范》GB 50057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，針對配電系統的實際情況及要求，根據用電設備的重要性，做好過電涌防護措施。由于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，因此選用電源系統多級保護，可防范從直擊雷到操作電涌的各級過電壓的侵襲。

（1）加油站總配電箱內安裝電源一級避雷器，型號KS-25KA/350/4P/T,數量1臺，并安裝63A/3P的保護空開1臺。

（2）在二級配電箱（加油機潛油泵配電箱、鍋爐房等大功率設備被電箱、營業區照明、站區內照明、電地熱等）內安裝電源二級避雷器，型號KSP-80KA/4P/T，數量2臺，并安裝32A/3P的保護空開2臺。

（3）末級電源精細保護

為確保過電壓或過電流不造成終端設備損壞，應在用電設備前端安裝電源精細防雷保護，確保重要的通信設備、安全設備不被電源過壓造成損壞。在加油站信息機柜處安裝2臺機柜式末級防電涌插排KS-CP-01A-10A/T；安裝1臺非機柜式安裝的末級防電涌插排KS-CP-42N/T；在加油站監控機柜處安裝1臺非機柜式安裝末級防電涌插排KS-CP-42N/T；在站區營業室開票PC和零售設備取電處安裝2臺非機柜式安裝末級防電涌插排KS-CP-42N/T。

（二）信號系統電涌防護設計

1.依據條文

（1）《建筑物防雷設計規范》 50057-2010中4.3.8條第7款“在電子系統的室外線路采用金屬線時，其引入的終端箱處應安裝 D1類高能量試驗類型的電涌保護器，其短路電流當無屏蔽層時，可按式 (4.2.4-6)計算，當有屏蔽層時可按本規范式(4.2.4-7)計算，式中的雷電流應取等于150kA；當無法確定時應選用1.5kA：”；

（2）《建筑物電子信息系統防雷技術規范》GB50343-2012第5.5.2條 信息網絡系統的防雷與接地應符合下列規定：“進、出建筑物的傳輸線路上，在LPZO A 或LPZOB 與LPZl 的邊界處應設置適配的信號線路浪涌保護器。被保護設備的端口處宜設置適配的信號浪涌保護器。網絡交換機、集線器、光電端機的配電箱內，應安裝電源浪涌保護器；入戶處浪涌保護器的接地線應就近接至等電位接地端子板;設備處信號浪涌保護器的接地線宜采用截面積不小于1.5mm2的多股絕緣銅導線連接到機架或機房等電位連接網絡上。計算機網絡的安全保護接地、信號工作地、屏蔽接地、防靜電接地和浪涌保護器的接地等均應與局部等電位連接網絡連接”。第5.5.3條 ^“置于戶外攝像機的輸出視頻接口應設置視頻信號線路浪涌保護器。攝像機控制信號線接口處（如RS485/RS232等）應設置信號線路浪涌保護器。解碼箱處供電線路應設置電源線路浪涌保護器；主控機、分控機的信號控制線、通信線、各監控器的報警信號線，宜在線路進出建筑物LPZ0A 或LPZ0B與LPZ1邊界處設置適配的線路浪涌保護器；系統視頻、控制信號線路及供電線路的浪涌保護器，應分別根據視頻信號線路、解碼控制器信號線路及攝像機供電線路的性能參數來選擇，信號浪涌保護器應滿足設備傳輸速率、帶寬要求，并與被保護設備接口兼容”。

（二）具體措施

1．在開票PC機和零售PC設備網口處安裝KS-RJ45-E100/4S/T網絡信號電涌保護器2臺。

2．在模擬信號硬盤錄像機處安裝KS-TV/16B/T視頻避信號電涌保護器1臺，用來保護整套監控系統。

3．在數字信號的監控機柜處安裝KS-RJ45-24E/T網絡信號電涌保護器1臺，用來保護整套監控系統。

4．在室外模擬監控攝像頭處安裝KS-3/24/T三合一電涌保護器（電壓可選）或安裝KS-2/24/T二合一電涌保護器（電壓可選），具體數量依據監控頭數量而定。

5．在室外數字監控攝像頭處安裝KS-E2/24/T網絡、電源二合一電涌保護器，具體數量依據監控頭數量而定。

6．在室內液位儀控制器安裝KS-M24CD/T控制信號電涌保護器4臺。

7．在加油機對講系統上安裝KS-M24CD/T控制信號電涌保護器4臺。

8．在儲油罐側漏控制系統安裝KS-M24CD/T控制信號電涌保護器4臺。

9．在加油站信息機柜內安裝KS-RJ45-24E/T網絡信號電涌保護器4臺。

10．在電話線路入戶處安裝KS-M170CD/T信號電涌保護器1臺。

11．在有線電視同軸信號端安裝KS-H-75F電涌保護器1臺。

（三）機房等電位

在IEC標準中指出等電位連接是內部防雷措施的一部分，其目的在于減少雷電流所引起的電位差。等電位是用連接導線或過電壓（電涌）保護器將處在需要防雷空間內的防雷裝置和建筑物的金屬構架、金屬裝置、外來導線、電氣裝置、電信裝置等連接起來，形成一個等電位連接網絡，以實現均壓等電位。

具體措施：

   在信息機柜、監控機柜和營業臺處各安裝一臺等電位連接排，與室外接地裝置相連，螺栓壓緊，附近設備的接地點全部匯接至等電位匯流排。

（四）接地系統

接地是防雷系統中最基礎、最重要的環節，接地不好，所有防雷措施的防雷效果都不能發揮出來，不管是直擊雷、感應雷、或其他形式的雷，最終的目的都是把雷電流送入大地，因此，沒有合理而良好的接地裝置是不能可靠地防雷的。接地電阻越小，散流就越快，被雷擊物體高電位保持時間就越短，危險性就越小，整個防雷工程的防雷效果甚至避雷器件是不是起作用都取決于此，所以，應該認真的、系統的研究。防雷、防靜電接地、電氣設備的工作接地、保護接地及信息系統的接地等共用接地裝置,其接地電阻R≤4Ω，通過對加油站的現場檢測了解，部分老的站區的防雷接地阻值不能達標，新建站的接地情況相對較好。

具體措施：

接地裝置垂直接地極采用KS-SYD-1000/T離子接地極，水平接地干線采用-40×4鍍鋅扁鋼，焊接連接，埋深0.8米，焊接處做防腐，垂直接地極間距5米，工程量依據設計圖紙，詳細施工方法見《防雷與接地安裝》D501-1~4。

（五）防靜電系統

加油站卸油口處（距卸油口不少于1.5m）等危險作業場所應設置本安型人體靜電消除器。本安型人體靜電消除器的電荷轉移量不得大于0.1μC，器應由有檢測資質單位進行檢測，合格后允許用于現場。

具體措施：在加油站罐區卸油口處安裝1臺本安型人體靜電釋放儀。

（六）防雷裝置在線遠程監測記錄儀

為了了解某區域遭受雷擊狀況以及對區域內的建筑物或電子信息系統防雷裝置進行實時監測、管理（損壞、老化、漏流值、接地狀態及阻值等），采用防雷裝置在線遠程監測系統，并在石油系統運行效果良好。

1．通過該系統可以實時監測保護模塊的工作狀態，一旦出現異常立刻發出聲光報警并可將異常信息傳至遠程監控中心，提醒操作人員及時更換保護模塊，以確保防雷裝置的有效性。

2．通過該系統所特有的雷電流監測記錄功能，可以準確地知道加油站供電線路是否遭到過雷擊以及遭受雷擊的時間及強度，利用系統中記錄的數據，可以為雷擊事故的事后分析及責任認定提供有力的技術支持，也為安全資金有效投入提供可靠性材料。

3．該系統同時可以與其它安全系統建立接口協議，可實現與消防、安防監控系統聯動，當發生雷擊起火時能夠第一時間實現聯動滅火，在災害可控的黃金時間立即動作，消除災害于萌芽之中。

具體措施： 在加油站總配電低壓進線端配電柜內安裝1臺KYJC-3J遠程監測記錄儀。

     （七）接地狀態信息采集點

在加油站內設備接地端安裝接地連接狀態信息采集點34處。

具體措施：

1.辦公樓引下線4處，綜合辦公室匯流排1處，機柜匯流排1處，信息采集點6處。

2.付油島立柱4處，加油機4處，共計加裝接地狀態信息采集點8處。

3.覆土油罐區域，總地網連接5處，靜電釋放報警儀1處，人體靜電釋放儀1處，路燈桿1處，罐體呼氣閥4處，罐體連接8處，共計加裝地網連接狀態信息采集點20處。

（八）智能接地電阻監測管理系統

當接地系統施工完畢，我們檢測的接地阻值是合格的，但由于以下因素出現會導致接地阻值變化，不能達到合格標準。

1.土壤內的物理、化學的因素，土壤內含有不同的元素，接地極埋入后，會產生相應的反應，破壞接地極原有的散流效果。

2.氣候影響（比如干旱和降雨等），影響接地阻值變化的最大因素，如果土壤含水量低，那么阻值將迅速升高。

3.人為因素影響。在加油站建成后，后起往往有許多改造工程，施工中往往忽略對接地工程的維護，在動土作業過程中，出現破壞接地系統的狀況時有發生。

以上因素往往不能夠引起使用方的注意，而常規檢測由于其他因素的存在不能更準確的體現現場情況，當發生雷擊災害或有系統電源異常時，站區內的防雷裝置及接地系統無法起到正常應有的保護作用，會導致人員傷亡或設備損壞，對安全生產產生重大影響。

現代化的監測手段：我公司針對以上情況，研發了靜電接地智能監控裝置，通過該設備對接地總網的阻值及連接狀態進行實時監測，當接地電阻變化超過標準或斷開損壞時，以聲光形式報警；當現場加油人員及車輛攜帶靜電值超標時，靜電監測裝置報警。

具體措施：在加油站地網總入戶端加裝智能接地電阻監測管理系統1套，用于監測加油站綜合接地網阻值狀況

五、工程施工可預見風險及解決辦法

在施工過程中，存在著一定風險。

接地施工過程中，存在有地埋的管道及線纜，施工前應先與甲方了解地埋情況的人員進行確認，如無法確認，施工人員要采用人工挖土，挖土超過1.5深，明確無管道及線纜后，再進行接地處理。

低壓配電系統施工過程中，應先斷電再施工。在甲方人員明確斷電并檢查無誤后，施工人員才能進行施工作業。

六、效果分析

    通過對標準的研究，在標準基礎上進行更為全面的設計，對電源系統分級進行精細防護，對信號系統兩端防護，對機房實施更完善的等電位連接措施，采用更先進的高效接地極產品，設置智能管理系統，這些部分共同組建了一整套雷電防御體系，缺一不可，設計中的每個部分發揮不同作用，形成一個保護屏障。整套防雷設計結合最為先進的監測、管理技術，短期的成本投入帶來長期的安全生產環境，節約后期頻繁的改造及售后服務開支。通過智能化的管理平臺，為雷擊事故的事后分析及責任認定提供有力的技術支持，也為中石油加油站安全資金有效投入提供可靠性材料，完善、高效的防雷系統對站區生產和人身安全提供了巨大的保證。