CN206022895U - 用于油气站场库区的雷电保护装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于油气站场库区的雷电保护装置，包括：金属电极，其上端呈流线型凸面；并联连接的高压放电器和至少两个高压开关，连接于所述金属电极下方，且各所述高压开关并联连接；静电屏蔽机构，连接于所述高压放电器和所述至少两个高压开关下方；接地安装机构，连接于所述静电屏蔽机构下方，用于固定所述雷电保护装置并使其接地。本实用新型通过能够阻止雷电在油罐顶部发生闪络，加强储油罐区的直击雷防护效果。

Description

用于油气站场库区的雷电保护装置

技术领域

本实用新型涉及储运工程技术领域，尤其涉及一种用于油气站场库区的雷电保护装置，特别是用于储油罐区的直击雷防护装置。

背景技术

目前各国标准规范规定油罐不应安装避雷针，储罐区内距油罐较近部位不应有高大建筑物，其目的是为了防止避雷针、高大建筑物引雷。实际上，当雷电先导较低时，雷雨云完全可以与油罐发生接闪，造成油罐爆炸着火。所以，需要研究一种避免油罐接闪措施，使其不在油罐顶部发生接闪。

从上世纪七、八十年代开始，将雷电的下行先导能量在空中耗散(消散)，使在局部不产生直击雷的思想已经产生。基于这种直击雷防护思路，欧美一些国家、中国、日本已经开始研究工作，并一直在为消除闪电的危害而努力。

上世纪七十年代美国有航天器遭受雷击损坏，这促使人们开始对消雷器进行探索。美国的“闪电消除公司(LEA)”推出的“消散阵系统(DAS)”得到了航天部门的广泛试用。英国的Francis&Lewis股份有限公司则用“消雷器”的名称大批量生产。1973年，Snyder引人注目地声称其数千尖端组成的阵列已取得成功，可以消雷。意大利ISPE公司1990年推出了LPD系列防雷器专利(美国欧洲专利)专利提供的防雷装置，能与雷电的先导相互作用，防止回击。90年代国内出现了SLE半导体少长针消雷装置，它利用电晕层中和雷电，能抑制下行雷主放电电流，并对雷击次数具有消减作用。2011年日本HPT公司推出防雷设备“放散器”装在楼顶代替普通避雷针。

以上消雷装置都是利用电晕层中和雷电，能对下行先导放电电流的抑制作用减少了直击雷。2006中国实用新型专利(专利号：ZL200620115493.4专利名称：“防闪电回闪保护装置”，其功能为防闪电回闪，能够达到防止被保护区内发生直接雷击。该CPD回闪保护装置电流通流能力65KA。但它存在是“移动到雷电先导下降放电区的电荷量不足以封锁朝着被防护区域前进的雷电先导时”的不足，存在着闪电回闪保护装置被雷击的可能性。

近年来，随着我国石油工业的迅速发展，大量输油气管道系统、油罐等设施相继投入运行，规模、数量的不断扩大，这日益突显出在输油气系进一步加强直击雷防护的重要性。

实用新型内容

本实用新型提供一种用于油气站场库区的雷电保护装置，以进一步加强储油罐区的直击雷防护效果。

本实用新型提供一种用于油气站场库区的雷电保护装置，包括：金属电极，其上端呈流线型凸面；并联连接的高压放电器和至少两个高压开关，连接于所述金属电极下方，且各所述高压开关并联连接；静电屏蔽机构，连接于所述高压放电器和所述至少两个高压开关下方；接地安装机构，连接于所述静电屏蔽机构下方，用于固定所述雷电保护装置并使其接地。

一个实施例中，所述金属电极的上端呈椭球面或球面。

一个实施例中，所述金属电极的下端呈凸面。

一个实施例中，所述高压开关的个数为两个。

一个实施例中，所述静电屏蔽机构为静电屏蔽盘，所述静电屏蔽盘为圆盘形结构。

一个实施例中，所述金属电极、静电屏蔽机构及所述接地安装机构为防盐雾不锈钢材质。

一个实施例中，所述金属电极为一封闭腔体，所述封闭腔体内填充有环氧树脂；所述高压开关通过连接螺杆安装在上连接板和下连接板之间，所述上连接板安装在高压开关及高压放电器上连接柱下方，所述高压开关及高压放电器上连接柱的上方连接有所述金属电极，所述下连接板安装在高压开关及高压放电器下连接柱上方，所述高压开关及高压放电器下连接柱下方连接有所述静电屏蔽机构，所述静电屏蔽机构连接至所述接地安装机构的支撑杆上方，所述支撑杆经由所述接地安装机构的接地法兰安装在储油罐顶部。

本实用新型实施例还提供一种用于油气站场库区的雷电保护装置，包括：金属电极，其上端呈流线型凸面；至少两个高压开关，连接于所述金属电极下方，且各所述高压开关并联连接；静电屏蔽盘，连接于所述至少两个高压开关下方，所述静电屏蔽盘为圆盘形结构；接地安装机构，连接于所述静电屏蔽盘下方，用于固定所述雷电保护装置并使其接地。

本实用新型的雷电保护装置，采用用地电荷中和雷电下行先导的原理实现，适用于拱顶与内浮顶油罐反放电雷电防护，通过将金属电极的上端设计成流线型凸面，可以比传统避雷针具有大得多的保护角，例如可达到70°以上，可以达到以任何其他接闪装置更佳的效果，大大降低了防雷的费用。本实用新型的雷电保护装置通过高压放电器可使金属电极上的电荷集中回击，具有更好地防闪络效果。本实用新型的雷电保护装置通过将使用静电屏蔽盘，可起到更好的分流作用，从而提高雷电保护装置的防闪络可靠性。本实用新型的雷电保护装置能将雷电对地面的闪击次数大幅度减少，也能相应地大幅度的减少从电源线、信号线、天馈线上的感应雷。本实用新型的装置不但能大大减少雷电对人、畜、物的伤害和破坏，而且能够解决“脆弱”的微电子设备感应雷和地电位反击防护难题，更重要地是能阻止雷电在油罐顶部发生闪络，确保油罐不发生雷电着火爆炸事故。本实用新型的装置，采用用地电荷中和雷电下行先导的原理，接地仅是地电荷向金属电极充填电荷，没有传统避雷针(接闪装置)接闪时的大的雷电流入地，故本装置对直击雷防护接地电阻要求不高，例如30欧姆即可，对土壤电阻率偏高的特殊地区，可以降低对接地电阻的要求。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1是本实用新型一实施例的用于油气站场库区的雷电保护装置的结构示意图；

图2是图1沿AA线的剖面示意图；

图3是本实用新型一实施例的用于油气站场库区的雷电保护装置的工作原理示意图；

图4是本实用型一实施例中高压开关的特性曲线示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本实用新型实施例做进一步详细说明。在此，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。

本实用新型创作人考虑到，由于雷云下行先导的分布不是“密集”分布，下行先导被中和以后不大可能就近出现新的下行先导，所以采用用地电荷中和雷电下行先导的原理，提出了一种用于油气站场库区的雷电保护装置，适用于设置在油气站场库区中多种不同位置进行雷电防护，尤其适用于拱顶与内浮顶油罐反放电雷电防护，能够阻止雷电在油罐顶部发生闪络。

图1是本实用新型一实施例的用于油气站场库区的雷电保护装置的结构示意图。如图1所示，本实用新型实施例的用于油气站场库区的雷电保护装置，可包括：金属电极100、高压开关210、高压开关220、高压放电器300、静电屏蔽机构400及接地安装机构500。

高压开关的个数至少为两个，具体可根据需要设定，图1仅以两个高压开关说明本实用新型的实施，但并不限定高压开关的个数。在其他实施例中，高压开关的个数可以是三个。

如图1所示，金属电极100的上端110呈流线型凸面。高压放电器300和高压开关210及220并联连接，高压放电器300和高压开关210及220连接于金属电极100下方，且高压开关210和高压开关220也并联连接，即，高压放电器300、高压开关210及高压开关220三者并联连接。静电屏蔽机构400连接于高压放电器300和高压开关210及220下方。接地安装机构500连接于静电屏蔽机构400下方，该接地安装机构500用于固定雷电保护装置并该使雷电保护装置接地。

金属电极100、高压开关210、高压开关220、高压放电器300、静电屏蔽机构400及接地安装机构500可以通过多种方式连接、固定。图2是图1沿AA线的剖面示意图。结合图1和图2所示，一个实施例中，具体而言，高压开关210及220可通过连接螺杆安装在上连接板230和下连接板240之间，上连接板230可安装在高压开关及高压放电器(组件)上连接柱250下方，高压开关及高压放电器(组件)上连接柱250的上方可连接有金属电极100，下连接板240可安装在高压开关及高压放电器(组件)下连接柱260上方，高压开关及高压放电器(组件)下连接柱260下方可连接有静电屏蔽机构400，静电屏蔽机构400可连接至接地安装机构500的支撑杆510上方，支撑杆510可经由接地安装机构500的接地法兰520安装在储油罐顶部。如此一来，可以很好地对如储油罐等油气站场库区进行雷电防护。

图3是本实用新型一实施例的用于油气站场库区的雷电保护装置的工作原理示意图。如图3所示，在带电雷云下行先导601的强对地电场602作用下金属电极100积累电荷，使其对地的电位差达到高压开关210、220的设定电压值时，高压开关210、220导通，通过接地导线从地面向金属电极100充填电荷603。当金属电极100上的电场强度达到某一值，金属电极100上产生的相反电荷回击，与此同时，高压开关210、220以纳秒级的速度关断装置的接地通道，阻断了雷云中大量电荷通过高导电性能的电离通道(例如避雷针604)泄放电流605而形成闪电的可能。经过以上过程后，金属电极100又回到开始时的状态。由于高压开关210、220的开关速度(纳秒级)远快于下行先导601移动的速度(微秒级)，高压开关210、220有足够的时间重复阻断雷云中可能再次出现的下行先导。

本实用新型实施例的雷电保护装置包含高压放电器，可使金属电极上产生的相反电荷集中回击，而不是辐射状回击，以此可以达到较好的雷电保护效果。

一个实施例中，上述金属电极100的上端110可呈椭球面或球面。以此，金属电极100具有较好的流线型，且可具有较大的保护角，例如，保护角可大于70度，如此一来，可以扩大雷电保护范围。金属电极100的上端的剖面可为流线型的圆弧形，如此可加大在雷电场感应下电荷存储量，有利于提高中和(拦截)雷电的下行先导放电的能力。

一个实施例中，金属电极100的下端120可呈凸面。如此一来，金属电极100的下端120不容易触碰到高压开关210、220或高压放电器300，以此可使金属电极上产生的相反电荷集中回击，可以达到较好的雷电保护效果。金属电极100的下端120的凸面弧度可略小于上端110。

一个实施例中，具体而言，金属电极100可为一封闭腔体，该封闭腔体内可填充有环氧树脂。以此，可在带电雷云下行先导601的强对地电场602作用下使金属电极100积累电荷。

一个实施例中，高压开关的个数为两个。设置两个高压开关可以满足雷电通流量的需求，还可使雷电保护装置尽可能简单。高压开关210和高压开关220可以是现有的高压开关或改进的高压开关。

一个实施例中，高压开关的雷电通流量可大于或等于250kA。该高压开关可以是变阻高压开关。较高的雷电通流量，可以更好地避免雷电保护装置被直击。图4是本实用型一实施例中高压开关的特性曲线示意图。如图4所示，电场强度接近2kV/cm时，截面积电流增长速度很大，以此可知该高压开关速度很快，具有较大雷电通流量。

静电屏蔽机构400可以是多种结构，例如，静电屏蔽机构400可为静电屏蔽环或静电屏蔽盘。高压开关210、220与高压放电器300相并联的下端与静电屏蔽机构400连接，静电屏蔽机构400可在超强雷电波冲击时，高电压会立即导致金属电极100与静电屏蔽机构400之间直接发生闪络。静电屏蔽机构400与高压开关210、220一起，共同分流，从而能够保证输油气站场直击雷防护装置万无一失的正常工作，大大提高了装置的可靠性。一个实施例中，静电屏蔽机构400为静电屏蔽盘，静电屏蔽盘400为圆盘形结构。可以起到更好的分流作用，从而能够进一步提高雷电保护装置的可靠性。

一个实施例中，金属电极100、静电屏蔽机构400及接地安装机构500可由不锈钢材料制成，较佳地，为防盐雾不锈钢材质。以此，可以防止金属电极被腐蚀，延长其使用寿命。

本实用新型实施例的雷电保护装置，可具有如下优点：拦截雷电下行先导不产生直击雷，无闪电产生将大大提高了输油气站场的安全性；开关型高压放电器的设计将大大提高在超强雷电下的承受力雷电通流量达到250kA；直击雷的大幅度的减少，也相应的减少了感应雷和地电位反击的次数；静电屏蔽盘4是在超强雷电波冲击时，高电压会立即导致金属电极1与静电屏蔽盘4之间直接发生闪络，它与开关型高压放电器一起，共同分流，保证输油气站场直击雷防护装置万无一失的正常工作。大大提高了装置的可靠性。

另一些实施例中，用于油气站场库区的雷电保护装置可不必须包含上述高压放电器，其他可与上述实施例的设置相同，重复之处不再赘述。再如图1所示，本实用新型实施例的用于油气站场库区的雷电保护装置可包括：金属电极100、至少两个高压开关(例如高压开关210、220)、静电屏蔽机构400及接地安装机构500。

金属电极100的上端呈流线型凸面；至少两个高压开关连接于所述金属电极下方，且各高压开关并联连接；静电屏蔽盘400连接于所述至少两个高压开关下方，静电屏蔽盘400为圆盘形结构；接地安装机构500连接于所述静电屏蔽盘下方，用于固定该雷电保护装置并使其接地。

本实施例中，使用静电屏蔽盘，可以起到更好的分流作用，与现有技术相比，能够更好地提高雷电保护装置的可靠性。

一个实施例中，上述高压开关(例如高压开关210、220)的雷电通流量大于或等于250kA。该高压开关可以是变阻高压开关。较高的雷电通流量，可以更好地避免雷电保护装置被直击。高压开关的个数具体可以根据需要设定。

本实用新型的雷电保护装置，采用用地电荷中和雷电下行先导的原理实现，适用于拱顶与内浮顶油罐反放电雷电防护，通过将金属电极的上端设计成流线型凸面，可以比传统避雷针具有大得多的保护角，例如可达到70°以上，可以达到以任何其他接闪装置更佳的效果，大大降低了防雷的费用。本实用新型的雷电保护装置通过高压放电器可使金属电极上的电荷集中回击，具有更好地防闪络效果。本实用新型的雷电保护装置通过使用雷电通流量大于或等于250kA的高压开关，可以确保阻止雷电在油罐顶部发生闪络。本实用新型的雷电保护装置通过将使用静电屏蔽盘，可起到更好的分流作用，从而提高雷电保护装置的防闪络可靠性。本实用新型的雷电保护装置能将雷电对地面的闪击次数大幅度减少，也能相应地大幅度的减少从电源线、信号线、天馈线上的感应雷。本实用新型的装置不但能大大减少雷电对人、畜、物的伤害和破坏，而且能够解决“脆弱”的微电子设备感应雷和地电位反击防护难题，更重要地是能阻止雷电在油罐顶部发生闪络，确保油罐不发生雷电着火爆炸事故。本实用新型的装置，采用用地电荷中和雷电下行先导的原理，接地仅是地电荷向金属电极充填电荷，没有传统避雷针(接闪装置)接闪时的大的雷电流入地，故本装置对直击雷防护接地电阻要求不高，例如30欧姆即可，对土壤电阻率偏高的特殊地区，可以降低对接地电阻的要求。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一个具体实施例”、“一些实施例”、“例如”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。各实施例中涉及的步骤顺序用于示意性说明本实用新型的实施，其中的步骤顺序不作限定，可根据需要作适当调整。

以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于油气站场库区的雷电保护装置，其特征在于，包括：

金属电极，其上端呈流线型凸面；

并联连接的高压放电器和至少两个高压开关，连接于所述金属电极下方，且各所述高压开关并联连接；

静电屏蔽机构，连接于所述高压放电器和所述至少两个高压开关下方；

接地安装机构，连接于所述静电屏蔽机构下方，用于固定所述雷电保护装置并使其接地。

2.如权利要求1所述的用于油气站场库区的雷电保护装置，其特征在于，所述金属电极的上端呈椭球面或球面。

3.如权利要求1所述的用于油气站场库区的雷电保护装置，其特征在于，所述金属电极的下端呈凸面。

4.如权利要求1所述的用于油气站场库区的雷电保护装置，其特征在于，所述高压开关的个数为两个。

5.如权利要求1至4任一项所述的用于油气站场库区的雷电保护装置，其特征在于，所述静电屏蔽机构为静电屏蔽盘，所述静电屏蔽盘为圆盘形结构。

6.如权利要求1至4任一项所述的用于油气站场库区的雷电保护装置，其特征在于，所述金属电极、静电屏蔽机构及所述接地安装机构为防盐雾不锈钢材质。

7.如权利要求1至4任一项所述的用于油气站场库区的雷电保护装置，其特征在于，

所述金属电极为一封闭腔体，所述封闭腔体内填充有环氧树脂；

所述高压开关通过连接螺杆安装在上连接板和下连接板之间，所述上连接板安装在高压开关及高压放电器上连接柱下方，所述高压开关及高压放电器上连接柱的上方连接有所述金属电极，所述下连接板安装在高压开关及高压放电器下连接柱上方，所述高压开关及高压放电器下连接柱下方连接有所述静电屏蔽机构，所述静电屏蔽机构连接至所述接地安装机构的支撑杆上方，所述支撑杆经由所述接地安装机构的接地法兰安装在储油罐顶部。

8.一种用于油气站场库区的雷电保护装置，其特征在于，包括：

金属电极，其上端呈流线型凸面；

至少两个高压开关，连接于所述金属电极下方，且各所述高压开关并联连接；

静电屏蔽盘，连接于所述至少两个高压开关下方，所述静电屏蔽盘为圆盘形结构；

接地安装机构，连接于所述静电屏蔽盘下方，用于固定所述雷电保护装置并使其接地。