銷售
加油站防雷保護
加油站防雷保護的應用簡介:
加油站一般位于公路邊，多屬于空曠地區的孤立建筑物，容易遭受雷擊，而且加油站又屬于易燃易爆場所，對加油站的防雷現狀應給予特別足夠的重視
1 概述
雷電產生于雷暴，而雷暴往往伴隨強對流天氣而形成，是由大氣環流和當地氣象因素決定的。雷暴是積雨云中云與云之間或云與地之間產生的放電現象，并伴有火花放電，強大電流通過時，又使空氣迅速膨脹產生巨大的響聲，即雷電。雷電是一種極具破壞力的自然現象，其電壓可高達數百萬伏，瞬間電流更可高達數十萬安培。千百年來，雷電所造成的破壞可謂不計其數。因此雷電災害已成為聯合國公布的10種最嚴重的自然災害之一。根據雷電特點及性質可將雷電分為直擊雷、雷電感應及雷電波侵入。
伴隨地方經濟的發展和人民生活水平的提高，各地的機動車輛正在迅速增加，機動車公共加油站這一為之提供能源的配套服務設施也在快速增加。加油站在城市、鄉鎮交通建設中起著重要的作用，也是城市、鄉鎮災害救助中的重要能源基地，但是近年來加油站的雷電災害事故頻繁發生，直接威脅到加油站周圍人群和建筑物的安全，削弱了加油站作為城市、鄉鎮能源樞紐的功能，因此對加油站的雷電綜合防護是非常重要的。
2 加油站雷電分區
2.1 加油站環境特點
加油站一般位于公路邊，多屬于空曠地區的孤立建筑物，容易遭受雷擊，而且加油站又屬于易燃易爆場所，對加油站的防雷現狀應給予特別足夠的重視，加油站通常具有以下幾個特點：
（1）地理位置：加油站都建在交通便利的城區開闊地帶或郊區、道路干線、主干線、高速公路旁邊等地帶，四周較為空曠；
（2）建筑物防直擊雷設計不規范：有的加油站站房、罩棚未安裝防直擊雷設施，明敷防雷引線未沿外墻最短垂直路徑接地；
（3）電源系統：一般加油站的380V交流供電線路是架空明線接入至站區附近再地埋引入建筑的，部分加油站是由10KV電力線架空接入，經變壓器后再地埋引入建筑。在鄉村和山區有時根本沒有地埋措施，未安裝電涌保護器及做重復接地，因此非常容易遭雷電波侵入及雷擊電磁脈沖；
（4）通信網絡系統：引入加油站的ISDN、電話線、監控設備等弱電線路通常也是由戶外架空明線引入的，并且通常未安裝專用信號電涌保護器（SPD）做防閃電措施；
（5）靜電防護：加油站加油機或加油槍未能接地或接地不良，電阻偏大，不符合規范要求。加油站呼吸閥未作跨接或跨級電阻值偏大；
（6）發電機接地：不少加油站并未做發電機接地，不符合安全生產。
以上幾個特點不難發現，從雷電角度來看，加油站一般都運營于“高風險”環境下，即對雷害風險的“暴露程度”很高，因此需要采取強有力的防護措施。根據GB50057-2010《建筑物防雷設計規范》、GB50343-2004《建筑物電子信息系統防雷技術規范》及GB50156-2002《汽車加油加氣站設計與施工規范》等國家標準及IEC61312《雷電電磁脈沖的防護》標準，其電源線路至少應采取兩級雷電防護，信號線路至少應采取一級雷電防護才能達到雷電防護的要求。但目前的情況是，部分加油站都沒有進行電源路線和信號路線的雷電過電壓防護，建筑物防雷設計不規范，防雷安全存在一定的安全隱患。
鑒于加油站以上特點和要求，一般認為對于中等以上雷暴強度地區（年均雷暴日40天以上），應選用最大標稱放電電流大于12.5KV（10/350μS）的電涌保護器作為電源系統的第一級雷電防護，其保護水平應小于2KV，同時滿足這兩個方面的要求才能保證加油站設備用電電源的可靠運行。通信信號路由于多是由外部進線，因此同樣會受到雷擊威脅，因此也需要采用專用通信信號系列電涌保護器進行雷電防護。
2.2 加油站的防雷等級
依據GB50057-2010《建筑物防雷設計規范》建筑物年預計雷擊次數按下式計算：N=kNgAe；Ng=0.1Td式中：
N建筑物預計雷擊次數（次/a）；
K雷擊次數校正系數：
Ng建筑物所處地區雷擊大地的年平均密度〈次（km2·a）〉；
Ae與建筑物截收相同雷擊次數的等效面積（km2）；
Td該地區的年平均雷電日數；
建筑物年預計雷擊次數按下式計算：N=kNgAe；Ng=0.1Td
在下列情況下k取相應數值：
a．位于曠野孤立的建筑物取2；
b．金屬屋面的磚木結構建筑物取1.7；
c．位于河邊、湖邊、山坡下或山地中土壤電阻較小、地下水露頭處、土山頂部、山谷風等處得建筑物，以及特別潮濕的建筑物取1.5。
加油站四周較空曠，在此類型情況下K值取2；根據以上年雷擊次數參數，對于中等以上雷暴強度區（年均雷暴日40天以上）位于公路旁邊四級以下的面積3000平方米左右，建筑高度小于15米的常規加油站的預計雷擊次數為：N=kNgAe≈0.15次/a。
依據以上計算，并參照GB50057-2010《建筑物防雷設計規范》第3.0.3條的要求，“具有1區或21區爆炸危險場所的建筑物，且電火花不易引起爆炸或不致造成巨大破壞和人身傷亡者”。因此汽車加油站防雷應按第二類防雷建筑物進行設計。
3 加油站雷電防護設計
3.1 建（構）筑物的防雷設計
加油站的建（構）筑物一般由罩棚、辦公樓、配電室及其它附屬建筑物組成。依據《建筑物防雷設計規范》GB50057-2010確定汽車加油站的建筑物防雷類別為二類建筑物，不需要單獨裝設接閃桿。辦公室和附屬建筑物一般采用鋼筋混凝土結構。
汽車加油站的建（構）筑物防雷接閃器設計：宜采用裝設在建筑物上的接閃網（帶）或接閃桿或由其混合組成的接閃器。接閃帶應沿建筑物屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷擊部位敷設，并在整個屋面組成不大于10m×10m或12m×8m的接閃網格。加油站罩棚一般采用鋼架結構，其棚頂采用金屬屋面，可直接利用其作為接閃器，不用再另設接閃桿或接閃帶（屋頂有其他需要保護的物體除外）。
汽車加油站的建（構）筑物防雷引下線設計：由于站區內建（構）筑物一般采用鋼筋混凝土結構和鋼架結構，鋼筋混凝土結構應利用樁內兩條對角主筋作為自然引下線，引下線間距不大于18米，引下線不應少于2根，應沿建筑物周圍均勻布置。引下線在適當地點設若干連接板，該連接板可作等電位連接用，將辦公室及附屬建筑物內所有電器設備和金屬導體作等電位連接。
汽車加油站的建（構）筑物防雷接地裝置設計：一般采用自然接地體作為接地裝置，由于一般加油站站區各接地裝置之間距離都小于5米，應將加油站的防雷接地、防靜電接地、電氣設備工作接地、保護接地、信息系統的接地、等電位連接帶、建筑物金屬構件采用共用接地，以達到均壓、等電位以減少各種接地設備之間、不同系統之間的電位差。在進行建（構）筑物基礎施工時將兩基礎內鋼筋進行可靠連接，每間隔18米做一次接地。當自然接地體達不到接地電阻要求時，應設置人工接地體。考慮到接地裝置使用的長期性和耐腐蝕性，建議接地裝置布置依據地形設計，人工接地體設置在散水坡1m以外，可以不破壞散水坡保護面，同時也加大了地網包圍的有效面積。在建筑物外設計成閉合的環形，可以起到均壓環的作用，也可以從不同的方位引入地線作等位連接使用，同時可以作為不同位置進入建筑物線纜的外屏蔽層接地線使用。水平接地通常使用40×4mm鍍鋅扁鋼，埋深0.6米（深度應大于當地凍土層）；垂直接地使用L50×50×5×2500mm鍍鋅扁鋼，垂直接地體間使用非金屬接地模塊。
接地電阻要求：加油站的地網分為直擊雷保護接地（其接地電阻要求≤10Ω）、防靜電接地（其接地電阻要求≤100Ω）、電源工作接地其接地電阻要求≤4Ω），信號線路直流工作接地其接地電阻要求≤4Ω）四個部分，當采用統一接地時，接地電阻值應按最小值確定，接地電阻要求≤4Ω。
3.2 油罐區的防雷設計
油罐區的防雷設計：一般采用呼吸閥作為接閃器（高度4-5m），當利用呼吸閥作為接閃器時，應保證呼吸閥與罐體接觸良好，防止直擊雷對呼吸閥放電不能將雷電流引入大地。埋地金屬油罐必須作環形接地，其接地點不應少于兩處，其間弧形距離不宜﹥30m，接地體距罐壁不應小于3m。鋼油罐頂板厚度﹤4mm時，應裝防直擊雷設施，當頂板厚度≥4mm，可不裝防直擊雷設施，但對位于多雷區（年平均雷暴日數多于40天）的油罐和鋁頂油罐，應安裝獨立接閃桿做防直擊雷設施。獨立接閃桿與被保護油罐的水平距離不應小于3m,按滾球方法計算，使油罐呼吸閥處于其保護范圍內，并且保護范圍應高于呼吸閥2m以上。
輸油管道的始、末端和拐彎、分支處應分別接地，每隔12米做一次接地，接地電阻≤4Ω。油罐區的接地應采用共用接地裝置，并在各處作等電位連接，即油罐的罐體及罐的金屬構件以及呼吸閥、量油孔等金屬附件，電力電纜外皮和瓷瓶鐵腳，裝于鋼油罐上的信息系統的配電線纜外皮，加油機地腳螺釘等均應與接地系統做可靠的電氣連接，其接地電阻值應≤4Ω，由于油罐車進行裝卸油時，罐內油品會產生靜電，靜電會積聚到浮盤上，此時浮盤應與罐體做電氣連接，否則，容易產生靜電火花發生火災事故。油罐車在裝卸過程中應采用專用的接地導線、夾子和接地端子將油罐和裝卸車設備相連，并將防靜電接地裝置與油罐接地相連接。加油機主體應與地溝接地裝置進行可靠連接，應保證加油槍皮管內部銅線一端與加油機主體連接，防止加油過程中由于汽油（或柴油）與加油槍摩擦產生靜電無法通過加油管進行釋放。平行敷設的管道、構架和電纜金屬外皮長金屬物，其凈距離小于100mm時，應采用金屬線跨接，跨接點的間距不應大于30m，交叉凈距小于100mm時，其交叉處也應跨接，各種金屬管道法蘭的連接螺銓少于5根時，法蘭必須用金屬導線跨接，跨接電阻應小于0.03Ω。
3.3 電源配電系統雷電防護設計
380/220V供配電系統宜采用TN-S配電系數：即三相五線制（單相三線制）配電方式。在這種配電方式的整個系統（包括分支線路）中，具有單獨的中性線（N）和保護接地線（PE），即在整個系統中中性線與保護接地線始終是分開的。使N線與PE線分開的目的，PE線上沒有交流電流過，在整個防雷工程的等電位連接接地系統中，它與等電位連接接地系統保持可靠的連接，所以PE線上電位處處相等。
電纜應穿鋼管埋地進入加油站，電纜金屬外皮或電纜金屬保護管兩端均應接地，在供配電系統的電源端應安裝與設備耐壓水平相適應的過電壓（電涌）保護器。供電系統電纜金屬外皮或電纜金屬保護管兩端均接地，其目的就是封鎖電磁效應，減少或削弱雷電危害，預防雷擊事故的發生。供電系統電纜應單獨布線，不得與油品、液化石油氣和天然氣管道、熱力管道敷設在同一溝內，防止電纜溝進入爆炸性氣體混合物，避免電纜與管道相互影響，引起爆炸火災事故，電纜溝應充沙填實。
4 余姚市高速公路旁某加油站防雷設計方案
4.1 加油站環境勘測
該加油站位于浙江省余姚市，該地區屬于季風亞熱帶氣候，其土壤性質為巨板土與砂巖地，土壤電阻率較大，且不均勻。經測量其平均值為180Ω·m。年平均雷暴日為40d/年，3-9月份，雷暴發生概率較大，屬于多雷區。加油站內有加油罩棚及辦公樓，均為鋼筋混凝土結構。加油罩棚長為20米、寬為20米、高8米，內有4個灌油機，各相距6m。辦公室長16米、寬23.1米、高3.5米，距辦公室10米處有兩個地下儲油庫。電源線路采用架空引入，電源系統采用TN-S系統。辦公室內有電話機、復印機、UPS、數據傳輸線及空調線機等電子設備。根據GB50057-2010《建筑物防雷設計規范》可知，該加油站屬于第二類防雷建筑物。
4.2 本加油站設計
根據上述得知，該建筑物為二類防雷建筑物，故按二類防雷建筑物作防雷設計（采用TN-S系統）：在罩棚和辦公樓屋頂四周及屋面采用φ10mm鍍鋅圓鋼作接閃帶進行明敷防護，并在屋面組成不大于10m×10m或12m×8m的接閃網格，且在屋頂的四角設置接閃桿做防護，接閃桿采用φ12mm鍍鋅圓鋼，高為0.3m；另外，突出屋面的金屬構件等應與屋面接閃帶做可靠焊接，突出屋面的非金屬物，當其不在接閃器的有效保護范圍內時，應加裝直擊雷防護裝置（接閃桿或接閃帶或混合接閃器）加以保護。根據建筑物外部為鋼筋混凝土構架特性，當利用混凝土內鋼筋作為自然引下線并同時利用基礎接地體時，應在室內外的適當地點設連接板。可采用銅鋅合金焊、熔焊、卷邊壓接、縫接、螺釘或螺旋連接。第二類防雷建筑物引下線應沿建筑物四周均勻對稱布置，其間距沿周長計算不應大于18m。防雷接地裝置宜充分利用樁基礎、承臺結構主筋構成自然接地裝置，在樁基礎每樁利用外圍結構主筋中對角2根主筋作為垂直接地體；利用結構外圈梁主筋宜焊接連通作為水平接地體。
本工程的防靜電接地、呼吸閥、加油機、埋地油罐等露出地面的工藝管道作相互電氣連接后與防雷接地共用一個接地裝置，共用沖擊接地電阻小于1歐姆，若不符合要求，應做人工接地極。 通過環境勘測得知，該建筑物的電纜是通過架空引進的，因此在進入本建筑物時應采用一段金屬鎧裝電纜或護套電纜穿鋼管直接埋地引入，架空線與建筑物的距離不應小于15m。
為防閃電感應，根據GB50343-2004《建筑物電子信息系統防雷技術規范》要求，在電源總配電箱內裝一級浪涌保護器（技術參數：Iimp≥12.5KA、Up≤2.5KV）作防護。
5 結束語
汽車加油站作為雷電高風險區，又屬于易燃易爆場所，應按二類防雷建筑物防護要求來考慮，應從外部防雷、內部防雷進行考慮，注重等電位連接與共用接地系統、屏蔽及布線、防雷與接地、安裝電涌保護器等綜合防護。在實際的防雷工程設計中，還需要根據各類設備的特點和防護對象的實際情況靈活應用、綜合考慮，才能獲得良好的效果，最大限度地降低雷電災害。
