一種加油站系統(tǒng)防雷設(shè)計(jì)方案

　　a)動(dòng)作電壓的選擇

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

　　b)電涌保護(hù)器的通信容量選擇

　　首級(jí)電涌保護(hù)器標(biāo)稱放電電流的選擇

　　GB 50057-94(2000版)和IEC 61312指出：二類保護(hù)要求,應(yīng)按總雷電流150KA(10×350μS波)來(lái)考慮電涌保護(hù)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(tǒng)(水管、鎧裝電纜外皮或?qū)Ь€的我屬保護(hù)管等)直接入地;另外50%通過(guò)安裝在相線和中線上的電涌保護(hù)器入地。

　　依據(jù)以上標(biāo)準(zhǔn)考慮到50%雷電流分配到電源系統(tǒng)的最惡劣環(huán)境，按照GB 50057-94(2000版)標(biāo)準(zhǔn)表6.1提供的雷電流參數(shù)電涌保護(hù)器每相上的雷電流約為：

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

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

　　對(duì)于本系統(tǒng)電源線路的特點(diǎn)，按《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》第六章：第四節(jié)：第6.4.7條要求每線標(biāo)稱放電電流不宜小于15KA的要求。首級(jí)電涌保護(hù)器的每相標(biāo)稱放電電流應(yīng)大于15KA(10/350μS)。

　　次級(jí)電涌保護(hù)器標(biāo)稱放電電流的選擇

　　依據(jù)國(guó)標(biāo)GB 50057-94第6.4.8條：在前級(jí)按第6.4.7條要求安裝的10/350μs SPD 所得到的電壓保護(hù)水平加上其兩端引線的感應(yīng)電壓以及反射波效應(yīng)不足以保護(hù)距其較遠(yuǎn)處的被保護(hù)設(shè)備的情況下，尚應(yīng)在被保護(hù)設(shè)備處裝設(shè) SPD。且該 SPD 的電壓保護(hù)水平加上其兩端引線的感應(yīng)電壓小于被保護(hù)設(shè)備耐壓水平的 80%。根據(jù)被保護(hù)設(shè)備的特性(如高電阻型、電容型)或開(kāi)路時(shí)，反射波效應(yīng)最大可將侵入的電涌電壓加倍。

　　依據(jù)國(guó)標(biāo)GB 50057-94第6.4.9條：當(dāng)按第6.4.7條和第6.4.8條要求安裝的 SPD 之間設(shè)有配電盤(pán)時(shí)，若第一級(jí) SPD 的電壓保護(hù)水平加上其兩端引線的感應(yīng)電壓保護(hù)不了該配電盤(pán)內(nèi)的設(shè)備，應(yīng)在該盤(pán)內(nèi)安裝第二級(jí)SPD。后級(jí)線路的SPD稱放電電流 In的選擇應(yīng)考慮到前級(jí)SPD啟動(dòng)后線路殘壓和其兩端引線的感應(yīng)電壓以及反射波效應(yīng)。

　對(duì)于本系統(tǒng)采用的非屏蔽電纜線路，次級(jí)電涌保護(hù)器的每相標(biāo)稱放電電流應(yīng)大于20KA(8/20μS)。精密設(shè)備保護(hù)需選用防雷插座，其體積小，可以與設(shè)備靠得很近。

　　3)加油站電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

　　根據(jù)IEC 61312《雷電電磁脈沖的防護(hù)》、GB 50057-94《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》、GB 50074-2002《石油庫(kù)設(shè)計(jì)規(guī)范》及GB 50058-92《爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境電力設(shè)計(jì)規(guī)范》中防雷及過(guò)電壓規(guī)范有關(guān)防雷分區(qū)的劃分和各級(jí)電源系統(tǒng)雷電及過(guò)電壓保護(hù)要求，針對(duì)汽車加油站配電系統(tǒng)的特點(diǎn)，可將其分為三個(gè)防雷區(qū)分別加以考慮。由于如前所述單級(jí)防雷可能會(huì)帶來(lái)因雷電流過(guò)大而導(dǎo)致的泄流后殘壓過(guò)大或者保護(hù)能力不足引起的設(shè)備損壞。因此選用電源系統(tǒng)多級(jí)保護(hù)，可防范從直擊雷到操作浪涌的各級(jí)過(guò)電壓的侵襲。

　　A.電源一級(jí)防雷[LPZOA-LPZ1區(qū)]：

　　依據(jù)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》第六章：防雷電電磁脈沖;第三節(jié) 屏蔽、接地和等電位連接的要求：第6.3.4條及第四節(jié) 對(duì)電涌保護(hù)器和其他的要求：第6.4.7條規(guī)定，在LPZOA或LPZ0B區(qū)與LPZ1區(qū)交界處，從室外引來(lái)的線路上安裝SPD當(dāng)線路有屏蔽時(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(guò)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(shè)計(jì)規(guī)范》第六章：第四節(jié)：第6.4.7條要求每線標(biāo)稱放電電流不宜小于15KA。同時(shí)，依據(jù)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》第六章：第四節(jié) 第6.4.4條及IE C61312《雷電電磁脈沖的防護(hù)》第三部分：浪涌保護(hù)器的要求，浪涌保護(hù)器可以將數(shù)萬(wàn)伏的感應(yīng)雷擊過(guò)電壓限制到4KV以下。

　　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(kāi)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(jí)電源防護(hù)。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(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(jí)通常為4000V;4)多層石墨間隙型SPD無(wú)工頻續(xù)流，避免了火花間隙型SPD的續(xù)流和滅弧問(wèn)題，工作狀態(tài)更穩(wěn)定。

　　B.電源二級(jí)防雷[LPZ1-LPZ2區(qū)]：

　　根據(jù)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》第六章：防雷擊電磁脈沖;第四節(jié)，第6.4.1至6.4.12條LPZ1區(qū)對(duì)電涌保護(hù)器(SPD)的要求及GB 50054-95《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》第四章的有關(guān)規(guī)定，依據(jù)雷電分流理論，需使用8/20μs波形，通流容量20KA?！督ㄖ锓览自O(shè)計(jì)規(guī)范》第六章對(duì)于配電盤(pán)、斷路器、固定安裝的電機(jī)等第Ⅲ類耐沖擊過(guò)壓，其耐壓為4KV。為防止浪涌保護(hù)器遭受雷擊后損壞后，電源對(duì)地短路，需要在浪涌保護(hù)器前安裝空氣開(kāi)關(guān)作為短路保護(hù)裝置。

　　可在潛油泵控制線、潛油泵加油機(jī)、稅控加油機(jī)或一般加油機(jī)電源配電箱和營(yíng)業(yè)大廳電源配電箱內(nèi)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，電源線選用耐油性能良好的帶塑料護(hù)套的RVV型4×2.5mm2絕緣線引入。

　　C.電源三級(jí)防雷[LPZ2-LPZ3區(qū)]：

　　根據(jù)IEC 61312-3雷電電磁脈沖的防護(hù) 第三部分：浪涌保護(hù)器的要求，在LPZ2-LPZ3區(qū)內(nèi)，浪涌保護(hù)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。可在營(yíng)業(yè)大廳計(jì)算機(jī)管理設(shè)備、UPS電源、票據(jù)打印設(shè)備、加油機(jī)數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備及其它精密設(shè)備的電源開(kāi)關(guān)處使用插座式電源防雷器。

　　5.信號(hào)系統(tǒng)保護(hù)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(nèi)的金屬環(huán)路，如網(wǎng)絡(luò)、信號(hào)及通訊金屬連線等都會(huì)感應(yīng)到雷擊，將會(huì)影響網(wǎng)絡(luò)、信號(hào)及通訊系統(tǒng)的正常運(yùn)行甚至徹底破壞系統(tǒng)。對(duì)于網(wǎng)絡(luò)、信號(hào)及通訊方面的防雷工作是較易被忽視的，往往是當(dāng)系統(tǒng)受到巨大破壞、資料損失慘重時(shí)才想到應(yīng)該做預(yù)先的防范。本方案中網(wǎng)絡(luò)、信號(hào)設(shè)備防護(hù)方面，依據(jù)GB 50174-93《電子計(jì)算機(jī)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范》、YD/T5098 《通信局(站)雷電過(guò)電壓保護(hù)工程設(shè)計(jì)規(guī)范》、GB 2887-89《計(jì)算機(jī)場(chǎng)地安全要求》中信號(hào)系統(tǒng)雷電及過(guò)電壓防護(hù)要求，應(yīng)在從營(yíng)業(yè)廳液位儀檢測(cè)儀引出的液位儀控制線上安裝額定負(fù)載電流1～1.5A的大功率特殊信號(hào)電涌保護(hù)器，用于液位儀檢測(cè)儀信號(hào)線路的保護(hù)。應(yīng)在從營(yíng)業(yè)廳加油機(jī)總控制線上安裝精密的控制信號(hào)電涌保護(hù)器，用于加油機(jī)總控制線路的保護(hù)。應(yīng)在PSTN撥號(hào)網(wǎng)絡(luò)通訊線MODEN前和電話通訊系統(tǒng)進(jìn)線端分別安裝電話線路通信線電涌保護(hù)器，用于各設(shè)備網(wǎng)卡及電話通信線路的防雷保護(hù)。

　　6.結(jié)束語(yǔ)

　　汽車加油站配電電源系統(tǒng)宜將其分為三個(gè)防雷區(qū)分別加以考慮，首級(jí)保護(hù)宜采用標(biāo)稱放電電流值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(hù)器。液位儀控制線、加油機(jī)總控制線、PSTN撥號(hào)網(wǎng)絡(luò)通訊線等也應(yīng)采用相應(yīng)的電涌保護(hù)器進(jìn)行保護(hù)。