某汽車加油加氣站防雷防靜電設計

某汽車加油加氣站防雷防靜電設計摘要本文根據某汽車加油加氣站所處的環(huán)境特點，依據國家相關標準對雷電及靜電防護的要求，從加油棚、油罐及附屬建筑的直擊雷防護和接地，加油站電源、信號系統(tǒng)的雷電防護，以及加油加氣站防靜電等方面，提出了系統(tǒng)的解決方案。關鍵字加油加氣站雷電防護靜電接地設計引言隨著我國經濟快速發(fā)展，人民生活水平的提高，汽車進入平民百姓家，汽車運輸迅猛發(fā)展，為之提供能源配套的服務設施汽車加油加氣站的建設，如雨后春筍般急速增加，它對城市交通起著重要作用。但是近年來在防雷檢測和雷災事故調查中發(fā)現，有些加油站由于防雷設計不完善,沒有考慮加油站的綜合防雷能力，致使加油站遭受雷擊的事故時有發(fā)生，直接威脅到加油站和油站周圍人群以及建筑物的安全，因此對加油站的雷電綜合防護是非常重要的1。1汽車加油加氣站的環(huán)境特點11地理位置某加油加氣站位于城區(qū)324國道旁，周圍無任何建筑，屬于開闊地帶。12實施條件無論在城區(qū)還是鄉(xiāng)村，加油加氣站的建筑一般都有高大的罩棚，較低的營業(yè)室、值班室等，這些加油加氣站建筑往往都不具備符合要求的防雷設施（包括外部防雷、內部防雷和地網等等）。此外，加油加氣站營業(yè)室建筑物的面積一般都很小，不便于多級防雷方案的實施。13電源系統(tǒng)除了城區(qū)的部分加油站外，一般加油站的380V交流供電線路是架空明線接入至站區(qū)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，經變壓器后再埋地引入建筑的。在鄉(xiāng)村和山區(qū)有時根本沒有地埋措施，因此非常容易感應雷電電磁脈沖。14通信網絡系統(tǒng)引入加油站的ADSL網絡通訊線、ISDN網絡通訊線、PSTN撥號網絡通訊線的MODEN前，即網絡通訊線路的進線線路通常也是由戶外架空明線引入的，非常容易感應雷電電磁脈沖，并且通常未安裝專用電涌保護器（SPD）做雷電防護措施。從以上幾個特點不難發(fā)現，從雷電防護角度來看，加油站一般都運行于“高風險”環(huán)境下，即對于雷害風險的“暴露程度”很高，因此需要采取強有力的防護措施。根據GB5005794建筑物防雷設計規(guī)范、GB1559995石油與石油設施雷電安全規(guī)范、GB500742002石油庫設計規(guī)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，大多數加油站都沒有進行電源線路和信號線路的雷電過電壓防護。鑒于加油站的上述特點和要求，一般認為對于中等以上雷暴強度地區(qū)（年均雷暴日40天以上），應選用最大標稱放電電流大于15KA（10/350S）的電涌保護器作為電源系統(tǒng)的第一級雷電防護，其保護水平應小于2000V，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。通信信號線路由于多是由外部進線，因此同樣會受到雷擊的威脅，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汽車加油加氣站防雷等級的確認依據GB5005794建筑物防雷設計規(guī)范建筑物年預計雷擊次數按下式計算NKNGAE（1）其中NG0024TD13（2）式（1）（2）中，N為建筑物預計雷擊次數（次/A）；K為雷擊次數校正系數，在此類型情況下取2；NG為建筑物所處地區(qū)雷擊大地的年平均密度次/（KM2A）；AE為與建筑物截收相同雷擊次數的等效面積（KM2）；TD為該地區(qū)的年平均雷暴日數，沈陽地區(qū)年平均雷暴日數為269天。根據以上年預計雷擊次數參數，對于中等以上雷暴強度地區(qū)（年均雷暴日40天以上）地區(qū)位于公路旁邊四級以下的面積3000M2左右，建筑高度小于15M的常規(guī)加油站的預計雷擊次數為NKNGAE015次/A依據以上計算，參照GB5005794建筑物防雷設計規(guī)范第203條的要求，其屬于標準規(guī)定的“具有1區(qū)爆炸危險環(huán)境的建筑物，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，汽車加油加氣站應定為二類防雷建筑物3。3汽車加油加氣站防雷設計31直擊雷防護設計311站區(qū)的防雷設計依據GB5005794建筑物防雷設計規(guī)范，由于汽車加油加氣站的建筑物的防雷類別為二類，所以用滾球法設計接閃器時，滾球半徑R45M；由于加油站的建筑物包括加油棚、營業(yè)室及其它附屬建筑物，這些建筑物在設計和施工時，利用其框架結構的樁作為垂直接地體，利用地梁與承臺作為水平接地體，利用樁內兩條對角主筋作為引下線，利用天面板筋作為接閃網格（通常為10M10M或8M12M），因此只需要沿天面四邊設避雷帶，在四角設50CM避雷短針進行防護即可。如加油站為尖頂型結構，需要在尖頂部位安裝避雷針，常規(guī)設計為高度為100CM避雷針4。目前很多汽車加油加氣站罩棚采用上覆05MM厚的彩鋼板，下設小于10M10M網格的鋼架，如果按照GB5005794建筑物防雷設計規(guī)范的要求是合格的，但按實際情況分析，卻忽視了一點因為罩棚制高點是彩鋼板，雷擊罩棚后05MM厚的彩鋼板會產生熔化物通過鋼架的縫隙掉下，從而造成汽油等易燃物體的燃燒爆炸，引起嚴重后果，所以這樣做是不合格的。應在罩棚上加裝避雷短針或避雷帶從而避免彩鋼板遭受直擊雷，達到防雷安全的目的。312油罐區(qū)的防雷設計金屬油罐必須作環(huán)形接地，其接地點不應少于兩處，其間弧形距離不宜大于30M，接地體距罐壁應不小于3M。鋼油罐頂板厚度小于4MM時，應裝防直擊雷設施，當頂板厚度大于等于4MM，可不裝防直擊雷設施。但對于位于多雷區(qū)（年平均雷暴日數多于40天）的油罐和鋁頂油罐，應安裝獨立避雷針做防直擊雷設施。獨立避雷針與被保護油罐的水平距離不應小于3M，保護范圍應高于呼吸閥2M以上。由于埋地油品儲罐、液化石油氣儲罐埋在土里，受到土層的屏蔽保護，當雷擊儲罐頂部的土層時，土層可將雷電流疏散導走，起到保護作用，故不需再裝設避雷針線防雷。但其高出地面的量油孔、通氣管、放散管及阻火器等附件，有可能遭受直擊雷或感應雷的侵害。故應相互做良好的電氣連接并應與儲罐的接地共用一個接地裝置，給雷電提供一個泄入大地的良好通路，防止雷電反擊火花造成雷害事故。313引下線的設計站區(qū)的避雷針和避雷帶可用建筑物內的鋼筋作引下線，將屋面避雷帶按標準要求分別接在四個角上，將避雷帶與建筑混凝土內的鋼筋相連。油罐區(qū)的避雷針可用鐵塔作引下線，因鐵塔已良好接地，所以只需在安裝避雷針時保證避雷針與鐵塔有良好的電氣連接，并做防腐處理即可5。314地網的設計加油站的地網分為直擊雷保護接地（其接地電阻要求10）、防靜電接地（其接地電阻要求100）、電源工作接地（其接地電阻要求10）、信號線路直流工作接地（其接地電阻要求4）四個部分。依據GB5005794建筑物防雷設計規(guī)范第三章、建筑物防雷設施和GB500742002石油庫設計規(guī)范第142章、防雷的要求加油站的接地應采用統(tǒng)一接地的接地形式，并在各處做等電位連接，既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(tǒng)的配線電纜外皮，加油機地腳螺釘等均應與接地系統(tǒng)做可靠的電氣連接，其統(tǒng)一接地電阻要求4?？紤]到地網使用的長期性和耐腐蝕性，建議使用非金屬接地模塊制作地網。地網布置依據地形進行設計。水平接地體使用404MM鍍鋅扁鋼，埋深06米；垂直接地體使用L505052000MM鍍鋅角鋼；垂直接地體間使用非金屬接地模塊。地網引出地網測試極到地面上，以便以后檢測地網情況。鐵塔的應通過四個腳與地網相連，機房和變電房的基礎內的鋼筋應在四角處與地網相連6。32電源線和電話線雷電防護設計加油站大部分雷擊事故是雷電波通過電源線、電話線傳導而發(fā)生的。做好電源線、電話線保護是加油站防雷的重要組成部分。321電源線防雷防止雷電波從電源線侵入的辦法是將電源線穿金屬管埋地引入，穿管長度不宜小于2（為當地土壤電阻率，單位為M）。在配電房設備總電源處安裝三相電源電涌保護器。在設備的電源輸入端安裝專用的電源電涌保護器。電源電涌保護器應選用防爆型產品7。3211電源一級防雷在加油站380V低壓總配電箱內，總斷路器（熔斷器）后，漏電保護器前安裝通流量在50KA,三相開關型模塊式電源電涌保護器,用于整個加油站所有用電設備的第一級電源防護。3212電源二級防雷在辦公機房電源配電箱內或辦公機房電源配電箱外的附加配電箱內安裝通流量在40KA三相電源電涌保護器，用于辦公機房內所有IT設備用電的第二級電源防護。在加油機電源配電箱內或加油機電源配電箱的附加配電箱內安裝通流量在40KA三相電源電涌保護器，用于加油機用電的第二級電源防護。3213電源三級防雷在辦公室計算機管理設備、便利店收費區(qū)稅控主機、加油機數據傳輸設備、票據打印設備等其它精密設備的電源插座處使用插座式電源電涌保護器。322加油站信號系統(tǒng)防護設計在每組加油機內數據采集器加油機控制總線處安裝通訊信號信息系統(tǒng)電涌保護器，將通訊信號電涌保護器安裝于防爆箱中，用于每組加油機內數據采集器和中控主板信號線路的防雷保護。在便利店收款臺下的稅控主機的加油機數據傳輸線上安裝通訊信號信息系統(tǒng)電涌保護器，用于稅控主機信號線路的防雷保護。323電話線防雷加油站大多建在開闊地帶的公路兩旁，電話線很多是架空引入的，雷電波很容易通過電話線輸入而擊毀電話機。因此有必要做好電話線的防雷。最好的辦法是在電話線進入室內前，穿金屬管埋地（埋地長度不宜小于2），金屬管首尾接到地極上引入。并安裝專用的電話電涌保護器。在辦公機房ADSL網絡通訊線、ISND網絡通訊線、PSTN撥號網絡通訊線的MODEN前，即網絡通訊線路的進線端，安裝網絡信號信息系統(tǒng)電涌保護器，用于各設備網卡及網絡通信線路的防雷保護。在辦公機房監(jiān)控設備機柜由建筑外加油坪進入的攝像機視頻傳輸線路上安裝視頻信息系統(tǒng)電涌保護器，用于監(jiān)控設備信號線路的防雷保護。在室外加油坪的攝像機的電源及視頻傳輸線路上安裝監(jiān)控攝像機多功能電涌保護器，用于戶外監(jiān)控攝像機的防雷保護8。4汽車加油加氣站防靜電設計油氣、油料在加注、運輸、裝卸的過程中，油氣分子之間、油氣與輸油管壁之間、油氣與被輸入體之間、油料與空氣之間、油料與其它物體之間等，都可以因摩擦、流動噴霧、感應、噴出、人體起電等眾多靜電產生的方式的一種或幾種共同作用，產生了難以流失而大量積聚的靜電電荷，其電壓可達到上萬伏，當條件具備時，極易發(fā)生火花放電而引起火災9。根據上述靜電產生原因和放電特點，采取相應的技術措施，杜絕或盡可能的減少靜電產生，對已產生的靜電，應盡量限制，使其達不到危險程度是預防靜電火災和爆炸的首要措施。接地可以將帶電物體上的電荷通過接地裝置或接地導體迅速地釋放到大地，是消除導體上靜電大量積聚最簡單、最有效的方法，也是防止靜電的最基本的措施。在加油加氣站中必須接地有以下幾個部位油罐體、加油站臺以及燃料等管道的始、末端、分支處應設防靜電和防感應雷的聯(lián)合接地裝置，并且其接地電阻不應大于30；卸油場地應安裝防靜電接地裝置，并設置能檢測跨接線及監(jiān)視接地裝置狀態(tài)的靜電接地報警儀器；在燃料輸送管道上的法蘭、膠管兩端等連接處應用金屬線跨接，當法蘭連接螺栓不少于5根時，可不跨接；采用絕緣管道輸送燃料能產生靜電的，在管道外的金屬屏蔽層應接地，最好采用內壁襯有銅絲的軟管并接地。以上靜電接地的方式可采取靜電跨接、直接接地、間接接地等方式，把設備上各部分經過接地極與大地連接，靜電接地裝置的電阻不應大于10010。5結論（1）汽車加油站所屬環(huán)境為雷電高風險地區(qū)，依據GB5005794建筑物防雷設計規(guī)范標準的要求，應該按二類建筑物雷電防護要求來考慮，其油罐區(qū)應按一類建筑物雷電防護要求來考慮。該區(qū)域的直擊雷防護和接地應該嚴格按GB5005794建筑物防雷設計規(guī)范和GB500742002石油庫設計規(guī)范的要求進行設計。汽車加油站配電電源系統(tǒng)宜將其分為三個防雷區(qū)分別加以考慮，首級保護宜采用標稱放電電流值25KA的10/350S波形的多層石墨間隙開關型模塊式電源電涌保護器。液位儀控制線、加油機總控制線、PSTN撥號網絡通訊線等也應采用相應的電涌保護器進行保護。（2）汽車加油加氣站在加注、裝卸、量油等過程中易產生大量的靜電，容易將易燃易爆混合物引燃或引爆，造成巨大人員傷亡和財產損失，因此，制定出切實可行的防靜電措施是十分必要的。（3）經過多年的實踐，我國已制定并修改了有關加油站設計的國家標準汽車加油加氣站設計與施工規(guī)范GB501562002，其中對加油站的防雷防靜電做了明確的規(guī)定。隨著加油站防雷防靜電措施的不斷改進與完善，以及加油站業(yè)主對防雷防靜電認識的不斷提高，相信由于雷擊或靜電造成的危害會得到有效的控制。參考文獻1楊曉東雷擊種類及其綜合防護技術淺析J氣象與環(huán)境學報,2006,22348502中華人民共和國國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局,中華人民共和國建設部汽車加油加氣站設計與施工規(guī)范GB501562002S北京中國計劃出版社,200233343國家技術監(jiān)督局,中華人民共和國建設部建筑物防雷設計規(guī)范GB5005719942000年版S北京中國計劃出版社,200112534申紅石,李志江,李紅海沈陽某銀行防雷工程設計和施工J遼寧氣象,2002340415萬麗巖，刑宇航，劉恩相，等興城古建筑物防雷技術設計探討J氣象與環(huán)境學報,2008,24329326李志江,劉文奇,孫麗防雷設計中土壤電阻率及其測量J遼寧氣象,2001436387關象石，李銀生，王鳳山，等低壓配電設計規(guī)范GB5005495S北京氣象出版社,20013123348中華人民共和國建設部建筑物電子信息系統(tǒng)防雷設計規(guī)范GB503432004S北京中國建筑工業(yè)出版社,20048109李輝，張艷，王云林，等煙花爆竹場所雷電防護及檢測技術探討J氣象與環(huán)境學報，2007,23（1）515510李良福易燃易爆場所防雷抗靜電安全檢測技術S北京氣象出版社,19974955SOMEAUTOMOBILEREFUELSTHEAIRENTRAINMENTTOSTANDANTIRADARGUARDSAGAINSTTHESTATICELECTRICITYDESIGNLIA