中小型加油站防雷系統(tǒng)設計研究

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經(jīng)濟的發(fā)展和人們生活水平的提高使得汽車的數(shù)量增加，而加油站數(shù)量也隨之劇增。如今，汽車加油站已成為城市發(fā)展不可或缺的一部分。然而，近年來，加油站雷電災害事故頻發(fā)，不僅嚴重影響了周邊居民和建筑物的安全，還削弱了加油站的應用功能。因此，加強加油站防雷工程設計，提高加油站防雷系統(tǒng)能力至關(guān)重要。

1雷電及靜電對汽車加油站的危害

1.1直擊雷

直擊雷是帶電云層（雷云）與建筑物、大地或防雷裝置之間發(fā)生的迅猛的放電現(xiàn)象。當閃電直接擊中加油站建筑物或防雷裝置時，會導致防雷裝置的電位升高。當高電位靜電作用于電氣線路、電氣設備或金屬管道時，容易產(chǎn)生放電現(xiàn)象，使電氣設備絕緣層被破壞、高壓竄入低壓系統(tǒng)，直接導致接觸電壓和跨步電壓觸電事故；巨大的雷電流通過雷擊點在極短的時間內(nèi)轉(zhuǎn)換為大量熱量，使易燃易爆物品燃燒或金屬熔化、飛濺而引起火災或爆炸事故；被擊物體內(nèi)部出現(xiàn)強大的機械壓力，致使其遭受嚴重破壞或發(fā)生爆炸。

1.2感應雷

雷電的電磁感應和靜電感應作用在油罐、加油機、電力線路、各種輸油管道、信息系統(tǒng)上所產(chǎn)生的靜電感應電流和感應電動勢會直接作用在油罐、加油機或輸油管道上，也可能作用在電源線路上或信息線路上，導致線路絕緣閃絡或所連接的電氣設備的絕緣層損壞；作用在危險環(huán)境中未作等電位連接的金屬管道間，會產(chǎn)生火花、放電而導致火災或爆炸危險，也可能導致電子設備“噪聲”干擾和測量誤差，甚至對電子器件造成破壞性損傷。

1.3靜電

加油站的靜電是油品在金屬輸油管道流動、在裝卸和儲運過程中或者是油品從管道出口噴射出來后產(chǎn)生自由電荷或產(chǎn)生帶電離子使油品和管道帶上不同負荷數(shù)的靜電荷。大量聚集的靜電荷有可能產(chǎn)生電火花，引發(fā)靜電事故。

2汽車加油站的防雷分類

汽車加油站主要由油罐區(qū)、加油島、加油機、站房、加油棚、卸油臺、供配電室等組成。依據(jù)《GB50057—2010建筑物防雷設計規(guī)范》第3.0.2條、3.0.3條規(guī)定，將加油站內(nèi)油罐區(qū)、加油棚劃為二類防雷建筑物，其他的為三類防雷建筑物，因此，加油站內(nèi)不需要單獨裝設接閃桿。

3加油站的防雷系統(tǒng)設計

加油站的防雷系統(tǒng)設計需在認真調(diào)查地理、地質(zhì)、土壤、氣象、環(huán)境等條件，雷電活動規(guī)律，被保護物的特點等的基礎上，做到安全可靠、技術(shù)先進、經(jīng)濟合理。

3.1油罐區(qū)的防雷設計

根據(jù)《GB50156—2002汽車加油加氣站設計與施工規(guī)范》第10.2.1條規(guī)定，油罐必須進行防雷接地，接地點不應少于兩處。金屬油罐的接地體宜設計為環(huán)狀，接地點不應少于兩處。鋼油罐的接地點與油罐的間距不宜大于30m，接地電阻不宜大于10。油罐的良好接地很重要，可以降低雷擊點的電位、反擊電位和跨步電壓。

3.2站區(qū)的防雷設計

汽車加油站內(nèi)的加油棚、站房等附屬設施在防雷設計中按照二類防雷建筑物考慮。

3.2.1加油棚的防雷設計沿加油棚的屋角、屋脊等易受雷擊的部位敷設一圈接閃帶，在整個屋面組成10m×10m或12m×8m的接閃網(wǎng)格，將加油棚建筑物內(nèi)的柱內(nèi)主鋼筋作為引下線。當條件不允許時，另設引下線，引下線使用鍍鋅圓鋼或鍍鋅扁鋼制成。引下線不應少于2根，沿建筑物四周均勻、對稱布置，間距不得超過18m。當鋼結(jié)構(gòu)加油棚屋面金屬板的厚度不小于5mm時，也可以將其屋面直接作為接閃器，將鋼柱作為引下線。

3.2.2站房及其他附屬設施的防雷設計一般情況下，站房及其他輔助用房設置在加油棚的旁邊，且加油棚要比站房高。在進行防雷設計時，必須按滾球法計算加油棚的防雷保護范圍，滾球半徑R＝45m，不能隨意省去站房接閃帶設置這一環(huán)節(jié)。為了保證站區(qū)輔助用房不受雷電侵害，在站房、辦公樓等其他設施上均單獨設置接閃帶（網(wǎng)），并將建筑物柱內(nèi)主筋作為引下線，將基礎內(nèi)鋼筋作為接地體。室外安裝的監(jiān)控攝像機應在接閃帶的有效保護范圍內(nèi)。

3.3接地系統(tǒng)、等電位連接與靜電防護

根據(jù)《GB50156－2002汽車加油加氣站設計與施工規(guī)范》第10.2.2條規(guī)定，加油站的防雷接地、防靜電接地、電氣設備的工作接地、保護接地及信息系統(tǒng)的接地等宜共用接地裝置，接地電阻不應大于4Ω。加油站的接地應采用統(tǒng)一的接地形式，并在各處作等電位連接，即所有的外來導體，包括金屬的水管、電力電纜金屬管兩端、電力電纜鎧裝外皮兩端、其他工藝管道兩端和油罐的罐體、金屬構(gòu)件以及呼吸閥等金屬附件，裝于鋼油罐上的信息系統(tǒng)配線電纜金屬外皮兩端、加油機地腳螺釘、地上或管溝敷設的油品管道兩端、其他設備不帶點金屬外殼等均應與接地系統(tǒng)作可靠的電氣連接。在用金屬法蘭連接設備、管道時，灌桶間的灌桶嘴和灌裝油桶之間都必須設置跨接線。當平行敷設的管道、構(gòu)架和電纜金屬外皮等長金屬物的間距小于100mm時，應每隔不大于30m用金屬線跨接；當交叉凈距小于100mm時，其交叉處也應跨接；管道的法蘭接頭、膠管兩端（裝卸接頭與金屬管道）應采用截面積不小于6mm2的扁鋼帶跨接，并在加油島上的加油機旁和汽車油罐車卸油點處設置臨時接地接線柱，使之形成導靜電通道。

3.4電源系統(tǒng)的防雷設計

加油站電源接地形式一般為TN-S式，依據(jù)《GB50057—2010建筑物防雷設計規(guī)范》第6.1節(jié)“防雷擊電磁脈沖”和《GB50074—2002石油庫設計規(guī)范》第14.2.15條規(guī)定，當加油站的電源采用TN系統(tǒng)時，從建筑物內(nèi)總配電盤（箱）開始引出的配電線路和分支線路必須采用TN-S系統(tǒng)，PE線和N線必須分開設置，使各用電設備形成等電位連接。PE線正常時不走電流，這在防爆場所是很必要的，對人身安全和設備安全都有好處。依據(jù)《GB50057—2010建筑物防雷設計規(guī)范》第6.2節(jié)“防雷區(qū)和防雷擊電磁脈沖”和第6.4節(jié)“安裝和選擇電泳保護器”的規(guī)定，以雷電電磁環(huán)境有明顯變化為特征，將防雷區(qū)劃分為LPZ0A或LPZ0B、LPZ1、LPZ2、、LPZn后續(xù)防雷區(qū)，與設備耐壓水平相適應的浪涌保護器SPD就裝設在防雷分區(qū)的分界處，通過多級箝制過電壓，將其過電壓限制在設備所能耐承受的數(shù)值內(nèi)，避免雷電損壞設備。一般在戶外線路進入建筑物處，即PZ0A或LPZ0B進入LPZ1區(qū)，在低壓電源線路引入總配電箱、配電柜前端安裝I級試驗的電涌保護器，同流量Im=80kA，其電壓保護水平Up＜2.5kV，用于加油站所有電氣設備的電源防護。

3.5加油站信息系統(tǒng)的防雷設計

為了防止雷電電磁脈沖過電壓損壞信息系統(tǒng)電子器件，根據(jù)《GB50156—2002汽車加油加氣站設計與施工規(guī)范》第10.2.7條規(guī)定，汽車加油站信息系統(tǒng)的配電線路首、末端與電子器件連接時，應裝設與電子器件耐壓水平相適應的過電壓電涌保護器。數(shù)據(jù)信號防雷器設置在數(shù)據(jù)集中器和加油機線路的兩端，電話線路防雷器設置在電話分線器的前端。在辦公機房ADSL網(wǎng)絡通訊線的MODEN前，即網(wǎng)絡通訊線路的進線端，安裝網(wǎng)絡信號信息系統(tǒng)電涌保護器，用于各設備網(wǎng)卡和網(wǎng)絡通信線路的防雷保護。

4結(jié)束語

總之，加油站屬于雷電高風險地區(qū)，工作人員需要重點考慮系統(tǒng)內(nèi)、外部的防雷設計，做好屏蔽及布線、防雷與接地、安裝電涌保護器綜合防護等工作，并在實際的防雷工程設計中，只有綜合考慮各類設備的特點和防護對象的實際情況，才能獲得最佳的防雷效果。

作者：陳超 單位：東莞市新氣象防雷工程有限公司