本實(shí)用新型涉及儲(chǔ)運(yùn)工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于油氣站場庫區(qū)的雷電保護(hù)裝置，特別是用于儲(chǔ)油罐區(qū)的直擊雷防護(hù)裝置。

背景技術(shù)：

目前各國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范規(guī)定油罐不應(yīng)安裝避雷針，儲(chǔ)罐區(qū)內(nèi)距油罐較近部位不應(yīng)有高大建筑物，其目的是為了防止避雷針、高大建筑物引雷。實(shí)際上，當(dāng)雷電先導(dǎo)較低時(shí)，雷雨云完全可以與油罐發(fā)生接閃，造成油罐爆炸著火。所以，需要研究一種避免油罐接閃措施，使其不在油罐頂部發(fā)生接閃。

從上世紀(jì)七、八十年代開始，將雷電的下行先導(dǎo)能量在空中耗散(消散)，使在局部不產(chǎn)生直擊雷的思想已經(jīng)產(chǎn)生?；谶@種直擊雷防護(hù)思路，歐美一些國家、中國、日本已經(jīng)開始研究工作，并一直在為消除閃電的危害而努力。

上世紀(jì)七十年代美國有航天器遭受雷擊損壞，這促使人們開始對消雷器進(jìn)行探索。美國的“閃電消除公司(LEA)”推出的“消散陣系統(tǒng)(DAS)”得到了航天部門的廣泛試用。英國的Francis&Lewis股份有限公司則用“消雷器”的名稱大批量生產(chǎn)。1973年，Snyder引人注目地聲稱其數(shù)千尖端組成的陣列已取得成功，可以消雷。意大利ISPE公司1990年推出了LPD系列防雷器專利(美國歐洲專利)專利提供的防雷裝置，能與雷電的先導(dǎo)相互作用，防止回?fù)簟?0年代國內(nèi)出現(xiàn)了SLE半導(dǎo)體少長針消雷裝置，它利用電暈層中和雷電，能抑制下行雷主放電電流，并對雷擊次數(shù)具有消減作用。2011年日本HPT公司推出防雷設(shè)備“放散器”裝在樓頂代替普通避雷針。

以上消雷裝置都是利用電暈層中和雷電，能對下行先導(dǎo)放電電流的抑制作用減少了直擊雷。2006中國實(shí)用新型專利(專利號：ZL200620115493.4專利名稱：“防閃電回閃保護(hù)裝置”，其功能為防閃電回閃，能夠達(dá)到防止被保護(hù)區(qū)內(nèi)發(fā)生直接雷擊。該CPD回閃保護(hù)裝置電流通流能力65KA。但它存在是“移動(dòng)到雷電先導(dǎo)下降放電區(qū)的電荷量不足以封鎖朝著被防護(hù)區(qū)域前進(jìn)的雷電先導(dǎo)時(shí)”的不足，存在著閃電回閃保護(hù)裝置被雷擊的可能性。

近年來，隨著我國石油工業(yè)的迅速發(fā)展，大量輸油氣管道系統(tǒng)、油罐等設(shè)施相繼投入運(yùn)行，規(guī)模、數(shù)量的不斷擴(kuò)大，這日益突顯出在輸油氣系進(jìn)一步加強(qiáng)直擊雷防護(hù)的重要性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型提供一種用于油氣站場庫區(qū)的雷電保護(hù)裝置，以進(jìn)一步加強(qiáng)儲(chǔ)油罐區(qū)的直擊雷防護(hù)效果。

本實(shí)用新型提供一種用于油氣站場庫區(qū)的雷電保護(hù)裝置，包括：金屬電極，其上端呈流線型凸面；并聯(lián)連接的高壓放電器和至少兩個(gè)高壓開關(guān)，連接于所述金屬電極下方，且各所述高壓開關(guān)并聯(lián)連接；靜電屏蔽機(jī)構(gòu)，連接于所述高壓放電器和所述至少兩個(gè)高壓開關(guān)下方；接地安裝機(jī)構(gòu)，連接于所述靜電屏蔽機(jī)構(gòu)下方，用于固定所述雷電保護(hù)裝置并使其接地。

一個(gè)實(shí)施例中，所述金屬電極的上端呈橢球面或球面。

一個(gè)實(shí)施例中，所述金屬電極的下端呈凸面。

一個(gè)實(shí)施例中，所述高壓開關(guān)的個(gè)數(shù)為兩個(gè)。

一個(gè)實(shí)施例中，所述靜電屏蔽機(jī)構(gòu)為靜電屏蔽盤，所述靜電屏蔽盤為圓盤形結(jié)構(gòu)。

一個(gè)實(shí)施例中，所述金屬電極、靜電屏蔽機(jī)構(gòu)及所述接地安裝機(jī)構(gòu)為防鹽霧不銹鋼材質(zhì)。

一個(gè)實(shí)施例中，所述金屬電極為一封閉腔體，所述封閉腔體內(nèi)填充有環(huán)氧樹脂；所述高壓開關(guān)通過連接螺桿安裝在上連接板和下連接板之間，所述上連接板安裝在高壓開關(guān)及高壓放電器上連接柱下方，所述高壓開關(guān)及高壓放電器上連接柱的上方連接有所述金屬電極，所述下連接板安裝在高壓開關(guān)及高壓放電器下連接柱上方，所述高壓開關(guān)及高壓放電器下連接柱下方連接有所述靜電屏蔽機(jī)構(gòu)，所述靜電屏蔽機(jī)構(gòu)連接至所述接地安裝機(jī)構(gòu)的支撐桿上方，所述支撐桿經(jīng)由所述接地安裝機(jī)構(gòu)的接地法蘭安裝在儲(chǔ)油罐頂部。

本實(shí)用新型實(shí)施例還提供一種用于油氣站場庫區(qū)的雷電保護(hù)裝置，包括：金屬電極，其上端呈流線型凸面；至少兩個(gè)高壓開關(guān)，連接于所述金屬電極下方，且各所述高壓開關(guān)并聯(lián)連接；靜電屏蔽盤，連接于所述至少兩個(gè)高壓開關(guān)下方，所述靜電屏蔽盤為圓盤形結(jié)構(gòu)；接地安裝機(jī)構(gòu)，連接于所述靜電屏蔽盤下方，用于固定所述雷電保護(hù)裝置并使其接地。

本實(shí)用新型的雷電保護(hù)裝置，采用用地電荷中和雷電下行先導(dǎo)的原理實(shí)現(xiàn)，適用于拱頂與內(nèi)浮頂油罐反放電雷電防護(hù)，通過將金屬電極的上端設(shè)計(jì)成流線型凸面，可以比傳統(tǒng)避雷針具有大得多的保護(hù)角，例如可達(dá)到70°以上，可以達(dá)到以任何其他接閃裝置更佳的效果，大大降低了防雷的費(fèi)用。本實(shí)用新型的雷電保護(hù)裝置通過高壓放電器可使金屬電極上的電荷集中回?fù)?，具有更好地防閃絡(luò)效果。本實(shí)用新型的雷電保護(hù)裝置通過將使用靜電屏蔽盤，可起到更好的分流作用，從而提高雷電保護(hù)裝置的防閃絡(luò)可靠性。本實(shí)用新型的雷電保護(hù)裝置能將雷電對地面的閃擊次數(shù)大幅度減少，也能相應(yīng)地大幅度的減少從電源線、信號線、天饋線上的感應(yīng)雷。本實(shí)用新型的裝置不但能大大減少雷電對人、畜、物的傷害和破壞，而且能夠解決“脆弱”的微電子設(shè)備感應(yīng)雷和地電位反擊防護(hù)難題，更重要地是能阻止雷電在油罐頂部發(fā)生閃絡(luò)，確保油罐不發(fā)生雷電著火爆炸事故。本實(shí)用新型的裝置，采用用地電荷中和雷電下行先導(dǎo)的原理，接地僅是地電荷向金屬電極充填電荷，沒有傳統(tǒng)避雷針(接閃裝置)接閃時(shí)的大的雷電流入地，故本裝置對直擊雷防護(hù)接地電阻要求不高，例如30歐姆即可，對土壤電阻率偏高的特殊地區(qū)，可以降低對接地電阻的要求。

附圖說明

為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。在附圖中：

圖1是本實(shí)用新型一實(shí)施例的用于油氣站場庫區(qū)的雷電保護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1沿AA線的剖面示意圖；

圖3是本實(shí)用新型一實(shí)施例的用于油氣站場庫區(qū)的雷電保護(hù)裝置的工作原理示意圖；

圖4是本實(shí)用型一實(shí)施例中高壓開關(guān)的特性曲線示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型實(shí)施例做進(jìn)一步詳細(xì)說明。在此，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本實(shí)用新型，但并不作為對本實(shí)用新型的限定。

本實(shí)用新型創(chuàng)作人考慮到，由于雷云下行先導(dǎo)的分布不是“密集”分布，下行先導(dǎo)被中和以后不大可能就近出現(xiàn)新的下行先導(dǎo)，所以采用用地電荷中和雷電下行先導(dǎo)的原理，提出了一種用于油氣站場庫區(qū)的雷電保護(hù)裝置，適用于設(shè)置在油氣站場庫區(qū)中多種不同位置進(jìn)行雷電防護(hù)，尤其適用于拱頂與內(nèi)浮頂油罐反放電雷電防護(hù)，能夠阻止雷電在油罐頂部發(fā)生閃絡(luò)。

圖1是本實(shí)用新型一實(shí)施例的用于油氣站場庫區(qū)的雷電保護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，本實(shí)用新型實(shí)施例的用于油氣站場庫區(qū)的雷電保護(hù)裝置，可包括：金屬電極100、高壓開關(guān)210、高壓開關(guān)220、高壓放電器300、靜電屏蔽機(jī)構(gòu)400及接地安裝機(jī)構(gòu)500。

高壓開關(guān)的個(gè)數(shù)至少為兩個(gè)，具體可根據(jù)需要設(shè)定，圖1僅以兩個(gè)高壓開關(guān)說明本實(shí)用新型的實(shí)施，但并不限定高壓開關(guān)的個(gè)數(shù)。在其他實(shí)施例中，高壓開關(guān)的個(gè)數(shù)可以是三個(gè)。

如圖1所示，金屬電極100的上端110呈流線型凸面。高壓放電器300和高壓開關(guān)210及220并聯(lián)連接，高壓放電器300和高壓開關(guān)210及220連接于金屬電極100下方，且高壓開關(guān)210和高壓開關(guān)220也并聯(lián)連接，即，高壓放電器300、高壓開關(guān)210及高壓開關(guān)220三者并聯(lián)連接。靜電屏蔽機(jī)構(gòu)400連接于高壓放電器300和高壓開關(guān)210及220下方。接地安裝機(jī)構(gòu)500連接于靜電屏蔽機(jī)構(gòu)400下方，該接地安裝機(jī)構(gòu)500用于固定雷電保護(hù)裝置并該使雷電保護(hù)裝置接地。

金屬電極100、高壓開關(guān)210、高壓開關(guān)220、高壓放電器300、靜電屏蔽機(jī)構(gòu)400及接地安裝機(jī)構(gòu)500可以通過多種方式連接、固定。圖2是圖1沿AA線的剖面示意圖。結(jié)合圖1和圖2所示，一個(gè)實(shí)施例中，具體而言，高壓開關(guān)210及220可通過連接螺桿安裝在上連接板230和下連接板240之間，上連接板230可安裝在高壓開關(guān)及高壓放電器(組件)上連接柱250下方，高壓開關(guān)及高壓放電器(組件)上連接柱250的上方可連接有金屬電極100，下連接板240可安裝在高壓開關(guān)及高壓放電器(組件)下連接柱260上方，高壓開關(guān)及高壓放電器(組件)下連接柱260下方可連接有靜電屏蔽機(jī)構(gòu)400，靜電屏蔽機(jī)構(gòu)400可連接至接地安裝機(jī)構(gòu)500的支撐桿510上方，支撐桿510可經(jīng)由接地安裝機(jī)構(gòu)500的接地法蘭520安裝在儲(chǔ)油罐頂部。如此一來，可以很好地對如儲(chǔ)油罐等油氣站場庫區(qū)進(jìn)行雷電防護(hù)。

圖3是本實(shí)用新型一實(shí)施例的用于油氣站場庫區(qū)的雷電保護(hù)裝置的工作原理示意圖。如圖3所示，在帶電雷云下行先導(dǎo)601的強(qiáng)對地電場602作用下金屬電極100積累電荷，使其對地的電位差達(dá)到高壓開關(guān)210、220的設(shè)定電壓值時(shí)，高壓開關(guān)210、220導(dǎo)通，通過接地導(dǎo)線從地面向金屬電極100充填電荷603。當(dāng)金屬電極100上的電場強(qiáng)度達(dá)到某一值，金屬電極100上產(chǎn)生的相反電荷回?fù)?，與此同時(shí)，高壓開關(guān)210、220以納秒級的速度關(guān)斷裝置的接地通道，阻斷了雷云中大量電荷通過高導(dǎo)電性能的電離通道(例如避雷針604)泄放電流605而形成閃電的可能。經(jīng)過以上過程后，金屬電極100又回到開始時(shí)的狀態(tài)。由于高壓開關(guān)210、220的開關(guān)速度(納秒級)遠(yuǎn)快于下行先導(dǎo)601移動(dòng)的速度(微秒級)，高壓開關(guān)210、220有足夠的時(shí)間重復(fù)阻斷雷云中可能再次出現(xiàn)的下行先導(dǎo)。

本實(shí)用新型實(shí)施例的雷電保護(hù)裝置包含高壓放電器，可使金屬電極上產(chǎn)生的相反電荷集中回?fù)?，而不是輻射狀回?fù)?，以此可以達(dá)到較好的雷電保護(hù)效果。

一個(gè)實(shí)施例中，上述金屬電極100的上端110可呈橢球面或球面。以此，金屬電極100具有較好的流線型，且可具有較大的保護(hù)角，例如，保護(hù)角可大于70度，如此一來，可以擴(kuò)大雷電保護(hù)范圍。金屬電極100的上端的剖面可為流線型的圓弧形，如此可加大在雷電場感應(yīng)下電荷存儲(chǔ)量，有利于提高中和(攔截)雷電的下行先導(dǎo)放電的能力。

一個(gè)實(shí)施例中，金屬電極100的下端120可呈凸面。如此一來，金屬電極100的下端120不容易觸碰到高壓開關(guān)210、220或高壓放電器300，以此可使金屬電極上產(chǎn)生的相反電荷集中回?fù)?，可以達(dá)到較好的雷電保護(hù)效果。金屬電極100的下端120的凸面弧度可略小于上端110。

一個(gè)實(shí)施例中，具體而言，金屬電極100可為一封閉腔體，該封閉腔體內(nèi)可填充有環(huán)氧樹脂。以此，可在帶電雷云下行先導(dǎo)601的強(qiáng)對地電場602作用下使金屬電極100積累電荷。

一個(gè)實(shí)施例中，高壓開關(guān)的個(gè)數(shù)為兩個(gè)。設(shè)置兩個(gè)高壓開關(guān)可以滿足雷電通流量的需求，還可使雷電保護(hù)裝置盡可能簡單。高壓開關(guān)210和高壓開關(guān)220可以是現(xiàn)有的高壓開關(guān)或改進(jìn)的高壓開關(guān)。

一個(gè)實(shí)施例中，高壓開關(guān)的雷電通流量可大于或等于250kA。該高壓開關(guān)可以是變阻高壓開關(guān)。較高的雷電通流量，可以更好地避免雷電保護(hù)裝置被直擊。圖4是本實(shí)用型一實(shí)施例中高壓開關(guān)的特性曲線示意圖。如圖4所示，電場強(qiáng)度接近2kV/cm時(shí)，截面積電流增長速度很大，以此可知該高壓開關(guān)速度很快，具有較大雷電通流量。

靜電屏蔽機(jī)構(gòu)400可以是多種結(jié)構(gòu)，例如，靜電屏蔽機(jī)構(gòu)400可為靜電屏蔽環(huán)或靜電屏蔽盤。高壓開關(guān)210、220與高壓放電器300相并聯(lián)的下端與靜電屏蔽機(jī)構(gòu)400連接，靜電屏蔽機(jī)構(gòu)400可在超強(qiáng)雷電波沖擊時(shí)，高電壓會(huì)立即導(dǎo)致金屬電極100與靜電屏蔽機(jī)構(gòu)400之間直接發(fā)生閃絡(luò)。靜電屏蔽機(jī)構(gòu)400與高壓開關(guān)210、220一起，共同分流，從而能夠保證輸油氣站場直擊雷防護(hù)裝置萬無一失的正常工作，大大提高了裝置的可靠性。一個(gè)實(shí)施例中，靜電屏蔽機(jī)構(gòu)400為靜電屏蔽盤，靜電屏蔽盤400為圓盤形結(jié)構(gòu)?？梢云鸬礁玫姆至髯饔?，從而能夠進(jìn)一步提高雷電保護(hù)裝置的可靠性。

一個(gè)實(shí)施例中，金屬電極100、靜電屏蔽機(jī)構(gòu)400及接地安裝機(jī)構(gòu)500可由不銹鋼材料制成，較佳地，為防鹽霧不銹鋼材質(zhì)。以此，可以防止金屬電極被腐蝕，延長其使用壽命。

本實(shí)用新型實(shí)施例的雷電保護(hù)裝置，可具有如下優(yōu)點(diǎn)：攔截雷電下行先導(dǎo)不產(chǎn)生直擊雷，無閃電產(chǎn)生將大大提高了輸油氣站場的安全性；開關(guān)型高壓放電器的設(shè)計(jì)將大大提高在超強(qiáng)雷電下的承受力雷電通流量達(dá)到250kA；直擊雷的大幅度的減少，也相應(yīng)的減少了感應(yīng)雷和地電位反擊的次數(shù)；靜電屏蔽盤4是在超強(qiáng)雷電波沖擊時(shí)，高電壓會(huì)立即導(dǎo)致金屬電極1與靜電屏蔽盤4之間直接發(fā)生閃絡(luò)，它與開關(guān)型高壓放電器一起，共同分流，保證輸油氣站場直擊雷防護(hù)裝置萬無一失的正常工作。大大提高了裝置的可靠性。

另一些實(shí)施例中，用于油氣站場庫區(qū)的雷電保護(hù)裝置可不必須包含上述高壓放電器，其他可與上述實(shí)施例的設(shè)置相同，重復(fù)之處不再贅述。再如圖1所示，本實(shí)用新型實(shí)施例的用于油氣站場庫區(qū)的雷電保護(hù)裝置可包括：金屬電極100、至少兩個(gè)高壓開關(guān)(例如高壓開關(guān)210、220)、靜電屏蔽機(jī)構(gòu)400及接地安裝機(jī)構(gòu)500。

金屬電極100的上端呈流線型凸面；至少兩個(gè)高壓開關(guān)連接于所述金屬電極下方，且各高壓開關(guān)并聯(lián)連接；靜電屏蔽盤400連接于所述至少兩個(gè)高壓開關(guān)下方，靜電屏蔽盤400為圓盤形結(jié)構(gòu)；接地安裝機(jī)構(gòu)500連接于所述靜電屏蔽盤下方，用于固定該雷電保護(hù)裝置并使其接地。

本實(shí)施例中，使用靜電屏蔽盤，可以起到更好的分流作用，與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠更好地提高雷電保護(hù)裝置的可靠性。

一個(gè)實(shí)施例中，上述高壓開關(guān)(例如高壓開關(guān)210、220)的雷電通流量大于或等于250kA。該高壓開關(guān)可以是變阻高壓開關(guān)。較高的雷電通流量，可以更好地避免雷電保護(hù)裝置被直擊。高壓開關(guān)的個(gè)數(shù)具體可以根據(jù)需要設(shè)定。

本實(shí)用新型的雷電保護(hù)裝置，采用用地電荷中和雷電下行先導(dǎo)的原理實(shí)現(xiàn)，適用于拱頂與內(nèi)浮頂油罐反放電雷電防護(hù)，通過將金屬電極的上端設(shè)計(jì)成流線型凸面，可以比傳統(tǒng)避雷針具有大得多的保護(hù)角，例如可達(dá)到70°以上，可以達(dá)到以任何其他接閃裝置更佳的效果，大大降低了防雷的費(fèi)用。本實(shí)用新型的雷電保護(hù)裝置通過高壓放電器可使金屬電極上的電荷集中回?fù)簦哂懈玫胤篱W絡(luò)效果。本實(shí)用新型的雷電保護(hù)裝置通過使用雷電通流量大于或等于250kA的高壓開關(guān)，可以確保阻止雷電在油罐頂部發(fā)生閃絡(luò)。本實(shí)用新型的雷電保護(hù)裝置通過將使用靜電屏蔽盤，可起到更好的分流作用，從而提高雷電保護(hù)裝置的防閃絡(luò)可靠性。本實(shí)用新型的雷電保護(hù)裝置能將雷電對地面的閃擊次數(shù)大幅度減少，也能相應(yīng)地大幅度的減少從電源線、信號線、天饋線上的感應(yīng)雷。本實(shí)用新型的裝置不但能大大減少雷電對人、畜、物的傷害和破壞，而且能夠解決“脆弱”的微電子設(shè)備感應(yīng)雷和地電位反擊防護(hù)難題，更重要地是能阻止雷電在油罐頂部發(fā)生閃絡(luò)，確保油罐不發(fā)生雷電著火爆炸事故。本實(shí)用新型的裝置，采用用地電荷中和雷電下行先導(dǎo)的原理，接地僅是地電荷向金屬電極充填電荷，沒有傳統(tǒng)避雷針(接閃裝置)接閃時(shí)的大的雷電流入地，故本裝置對直擊雷防護(hù)接地電阻要求不高，例如30歐姆即可，對土壤電阻率偏高的特殊地區(qū)，可以降低對接地電阻的要求。

在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個(gè)實(shí)施例”、“一個(gè)具體實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“例如”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本實(shí)用新型的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。各實(shí)施例中涉及的步驟順序用于示意性說明本實(shí)用新型的實(shí)施，其中的步驟順序不作限定，可根據(jù)需要作適當(dāng)調(diào)整。

以上所述的具體實(shí)施例，對本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施例而已，并不用于限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。