一、雷电概述

1、雷电介绍    

伴有雷声和闪电现象的天气，气象上称为雷暴。雷暴天气时，当云层与地面之间的电位差达到一定强度时，就会发生放电现象，闪电击到地面或击中目标就造成雷击。据研究，雷击的电流强度通常可达几万安培，温度可达2万摄氏度，产生的强大电流和高温，严重影响人们的生命和财产安全，也会对人们的日常生活带来诸多不便。雷电的危害形式有以下几种：   

1）直击雷

直接雷击是指雷电直接击到物体上，其特点是能量大。直击雷当中的雷电流具有强大的电效应、热效应、冲击波、机械力效应等破坏作用。建筑物、铁塔、架空电力线及信号传输线都有可能遭受直接雷击。建筑物、铁塔遭受直接雷击，产生的强大电磁场对系统造成破坏。电力线发生直接雷击，容易产生火花放电导致系统短路引起火灾。当电力线遭受雷击时，雷电流沿电力线进入机房，电源及用电设备常难逃被击厄运。当传输线遭受直接雷击，与其相连的中继线路板会发生损坏、导致中继线焦化、线对之间发生短路，致使传输中断。

2）雷电感应

雷电感应即雷电放电时，在附近导体上产生的静电感应和电磁感应，它可能使金属部件之间产生火花从而损害设备。

电磁感应是由于雷电流迅速变化在其周围产生瞬变的强电磁场，使附近导体上感应出很高的电动势。依据电磁感应原理，在雷电入地瞬间，距雷击中心1.5-2KM范围内都可能产生危险的过电压。当建筑物附近发生雷击或接闪器接闪时，建筑物及内部的设备都处在这个危险的电磁环境中。依据电磁感应原理，如果瞬变磁场中的导体是一个开环，则会产生感生电压；如果是一个闭合回路则要产生感生电流，闭合回路的面积越大，通过的磁通量越多，产生的感生电流也越强。这就是为什么，有时一个与外界并无联系的内部网络系统，几声雷响过后，便造成瘫痪的原因

例如2002年6月19 日晚，北京西客站附近某住宅楼遭雷击，造成电源掉闸，导致多台（部）电视机、电话机、计算机被损坏，卫星天线高频头被击坏。同时，楼内一住户家中卫生间内从暖气管与下水 管之间拉有一根铁丝，上挂有毛巾等，雷击后，铁丝被击断，毛巾等被烧坏。主要原因是雷电感应造成的。

3）雷电电磁脉冲

雷电电磁脉冲是作为干扰源的雷电流及雷电电磁场产生的电磁场效应，它能够耦合到电气和电子系统中，产生破坏性的暂态过电压和过电流。

4）地电位反击

地电位反击是雷电流入地的瞬间，由于各系统接地装置间电位不同而产生的电位差，沿接地线到达设备的外壳、电力线的中性线以及直流地的基准电位点，造成的后果是有可能使设备的外壳、电力线的中性线、直流地的基准零电位点瞬间抬高数千伏直至数万伏，危及人身和设备的安全

二、设计原则、依据与指导思想

1、设计原则

安全可靠、技术先进、经济合理

2、设计依据

1）、《建筑物防雷设计规范》GB 50057－2010

2）、《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB 50343-2012

3）、《雷电电磁脉冲的防护》IEC 61312

4）、《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》GB 50169-2006

5）、《汽车加油加气站设计与施工规范》GB 50156-2006

6）、《石油库设计规范》GB 50074-2002

7）、《爆炸和火灾危险环境电力设计规范》GB 50058-92

8）、《建筑物防雷装置检测技术规范》GB/T21431-2008

3、设计指导思想

防雷工程是一个系统工程，必须综合考虑，将外部防雷措施和内部防雷措施（接闪功能、分流影响、均衡电位、屏敝作用、合理布线、加装过电压保护器等多项重要因素）作为整体来统一考虑防雷措施。遵循“整体防御、综合治理、多重保护、层层设防”的方针，依据以上防雷规范，力求最大限度地避免由于雷击造成重要设备损害。

三、综合防雷

1、直击雷防护设计

1）站区的防雷设计 

依据 GB50057-2010《建筑物防雷设计规范》，由于汽车加油站的建筑物的防雷类别为二类，所以用滚球设计接闪器时滚球半径 R=45m ；由于加油站的建筑物包括加油棚、宿舍楼及其它附属建筑物，这些建筑物在设计和施工时，利用其框架结构的桩作为垂直接地体，利用地梁与承台作为水平接地体，利用桩内两条对角主筋作为引下线，利用天面板筋作为接闪网格（通常为10m×10m或8m×12m），因此只需要沿天面四边设避雷带，在四角设避雷 50cm 短针进行防护即可。如加油站为尖顶型结构，需要在尖顶部位安装避雷针，常规设计为高度为100cm避雷针。

2）引下线的设计

站区的避雷针和避雷带可用建筑物内的钢筋作引下线，将屋面避雷带按标准要求分别接在四个角上，将避雷带与建筑混凝土内的钢筋相连。油罐区的避雷针可用铁塔作引下线，因铁塔已良好接地，所以只需在安装避雷针时保证避雷针与铁塔有良好的电气连接，并做防腐处理即可。

3）地网的设计 

加油站的地网分为直击雷保护接地（其接地电阻要求≤10Ω）、防静电接地（其接地电阻要求≤10Ω）、电源工作接地（其接地电阻要求≤10Ω）、信号线路直流工作接地（其接地电阻要求≤4Ω）四个部分。

（1）建筑物防雷接地电阻应<10Ω。

（2）独立避雷针和油罐的两组接地装置的地中距离Se≥0.4Ri（Ri为冲击接地电阻），但不得小于3m。接地电阻不大于10Ω。

（3）工作接地、安全保护接地、避雷器接地、建筑物的防雷接地宜共用一组接地装置，接地电阻不大于4Ω。

依据 GB 50057-2010 《建筑物防雷设计规范》第三章、建筑物防雷设施和 GB 50074-2002 《石油库设计规范》第 14.2 章、防雷的要求：加油站的接地应采用统一接地的接地形式，并在各处做等电位连接，既油罐的罐体及罐的金属构件以及呼吸阀、量油孔等金属附件，电力电缆外皮和瓷瓶铁脚，装于钢油罐上的信息系统的配线电缆外皮，加油机地脚螺钉等均应与接地系统做可靠的电气连接，其统一接地电阻要求 ≤4Ω 。

考虑到地网使用的长期性和耐腐蚀性，建议使用非金属接地模块来制作地网。地网布置依据地形进行设计。水平接地体使用 40×4mm 镀锌扁钢，埋深 0.6 米；垂直接地体使用 L50×50×5×2000mm 镀锌角钢；垂直接地体间使用非金属接地模块。地网引出地网测试极到地面上，以便以后检测地网情况。铁塔的应通过四个脚与地网相连，机房和变电房的基础内的钢筋应在四角处与地网相连。

4）、加油站接地系统

接地是防雷的重要组成部分是防雷装置的基础，使雷电流更好的泻入大地，为保证机房或系统的接地阻值，还应尽量减小引下线的电阻值。依据防雷规范要求，此次引下线选用载面积为35平的铜芯地线电缆。接地体的具体位置和引下线的具体路由，在施工时以尽可能的减少引下线的长度。通过增大导线载面和减小引下线长度的措施，来尽量减小接地引线的电阻值。