加油站系统防雷设计

加油站系统的防雷设计在分析汽车加油站的环境特点和系统特点中雷电灾害因素的基础上，根据其特点，提出了油库、油罐及附属建筑的直接防雷和接地、加油站供电及信号系统的防雷等措施。并根据GB 50057和IEC61312防雷标准的要求，提出了系统解决方案。随着我国经济的快速发展，城市综合防灾规划和城市建设规划已成为地方政府城市建设规划的主要内容之一。随着当地经济的发展和人民生活水平的提高，全国各地机动车辆的数量也在迅速增加，作为提供能源的辅助服务设施的城市机动车辆公共加油站也是如此。加油站在城市交通建设中发挥着重要作用，也是城市救灾的重要能源基地。然而，近年来加油站频繁发生雷电灾害事故，直接威胁到加油站周围人员和建筑物的安全，削弱了加油站作为城市能源枢纽的功能。因此，加油站的综合防雷非常重要。1.加油站的环境特征加油站通常具有以下特征：1)地理位置：加油站通常位于城市的开阔地带或道路沿线的开阔地带，如郊区、山区、村庄和高速公路；2)实施条件：无论在城市还是农村，这些加油站建筑往往没有防雷设施(包括外部防雷、内部防雷和接地网等)。)符合要求。另外，加油站的营业建筑面积一般很小，不便于实施多级防雷方案。3)供电系统：一般加油站的380伏交流供电线路接至站区附近的架空明线，然后埋入建筑物内。一些加油站通过10KV电力线架空连接，然后通过变压器埋入建筑物中。有时在村庄和山区没有地下措施，所以很容易感应到雷电电磁脉冲。4)通信网络系统：引入加油站的综合业务数字网和其他通信线路通常也通过室外架空明线引入，通常不安装特殊电涌保护器进行防雷保护。从以上特点不难发现，从防雷角度来看，加油站一般都是在“高风险”的环境中运行，即遭受雷击损坏的风险“暴露程度”很高，因此需要采取强有力的防护措施。根据GB50057-94 建筑物防雷设计规范、GB15599-95 石油与石油设施雷电安全规范、GB 50074-2002 石油库设计规范和IEC61312 雷电电磁脉冲的防护等国家标准，供电线路应至少采用两级防雷，信号线应至少采用一级防雷，以满足防雷要求。然而，目前的情况是大多数加油站没有对供电线路和信号线的雷电过电压保护。鉴于加油站的上述特点和要求，一般认为，对于雷暴强度中等或较高(平均年雷暴日超过40天)的地区，应选择最大标称放电电流大于15KA(10/350S)的电涌保护器作为供电系统的一级防雷保护，其保护等级应小于2000伏，只有满足这两方面的要求，才能保证加油站设备供电的可靠运行。通信信号线也受到雷击的威胁，因为它们大多是从外部馈电的。因此，防雷也需要特殊的通信信号串联电涌保护器。下图显示了加油站的系统图：2.加油站防雷等级的确定依据GB 50057-94 建筑物防雷设计规范。建筑物每年雷击的估计次数计算如下：N=kNgAe；Ng=0.024Td 1.3，其中n是建筑物上雷击的估计次数(次/a)；雷击次数的修正系数；在这种情况下取2；Ng大楼所在区域内雷击地球的年平均密度为时间/(km2a)；Ae和遭受相同雷击次数的建筑物的等效面积(km2)；在下列情况下，该地区每年的平均闪电天数为k:a . 2表示荒野中的孤立建筑；B. 1.7适用于带有金属屋顶的砖木结构；(c) 1.5适用于位于土壤电阻率小的河边、湖边、山坡或山上、地下水露头、土山顶部、山谷风口等处的建筑物，特别是潮湿的建筑物；根据上述预计雷击次数参数，4级以下面积3000平方米、建筑高度小于15米的常规加油站，在雷暴强度中等或以上(平均年雷暴日为40天或以上)的区域内，预计雷击次数为：N=kNgAe0.15次/a。 属于标准“1区有爆炸危险环境的建筑物，电火花不容易引起爆炸或造成重大伤害和人身伤害”。 因此，应将其列为二级防雷建筑，其防爆和防火等级应列为IA (IA) II AT3。3.加油站直接防雷设计1)站区防雷设计依据GB50057-94 建筑物防雷设计规范。由于汽车加油站建筑物的防雷类型为二级，当接闪器设计为滚球时，滚球半径R=45m。由于加油站的建筑包括加气棚、宿舍楼等附属建筑，在这些建筑的设计和施工中，其框架结构的桩作为垂直接地体，地梁和承台作为水平接地体，桩中的两根斜向主筋作为引下线，天棚钢筋作为避雷网(通常为10米10或8米12)。 因此，只需沿天空表面四周设置避雷带，并在四角设置50厘米的短避雷针进行保护。 如果加油站为尖顶结构，避雷针应安装在尖顶处，常规设计为100厘米高。2)油罐区防雷设计依据GB50074-2002 建筑物防雷设计规范第14.2章防雷要求：金属油罐必须环状接地，其接地点不应少于两处，两者之间的弧长不应大于30m，接地体距罐壁不应小于3m。当钢制油罐的顶部厚度小于4毫米时，应安装直接避雷设施。当屋面厚度4毫米时，不得安装直接防雷设施。但是，位于多雷区(平均每年雷暴日数超过40天)的油罐和铝顶油罐应安装独立的避雷针，以防止直接雷击。独立避雷针与被保护油箱之间的水平距离不应小于3m，保护范围应高于呼吸阀2m以上。根据GB 50057-94 石油库设计规范建筑物防雷设施第3章和GB 50074-2002 建筑物防雷设计规范防雷要求第14.2章：油罐区防雷类别应设置为一类，常规油罐区的保护范围采用滚球法计算。当滚球半径R=30m时，两个相同高度的对角分布避雷针的高度一般为9.5m，其导流面积应大于100mm2。避雷针塔的顶部可根据安装要求进行焊接或螺栓紧固。3)引下线设计站区内的避雷针和避雷带可与建筑物内的钢筋一起引下线。屋顶避雷带按标准要求分别与四个角相连，避雷带与建筑混凝土中的钢筋相连。油罐区的避雷针可通过铁塔引下线。由于铁塔接地良好，安装避雷针和进行防腐处理时，只需保证避雷针和铁塔之间良好的电气连接即可。4)设计加油站的接地网分为四部分：直接防雷接地(接地电阻10)、防静电接地(接地电阻10)、电源工作接地(接地电阻10)和信号线DC工作接地(接地电阻4)。根据GB 50057-94 石油库设计规范建筑防雷设施第3章和GB 50074-2002 建筑物防雷设计规范防雷要求第14.2章：加油站的接地应采用统一的接地方式，并在各处做等电位连接。罐体和罐体的金属部件，以及呼吸阀和油量孔等金属附件、电力电缆护套和瓷绝缘子铁销、安装在钢制罐体上的信息系统的配线电缆护套、罐车的地脚螺栓等，均应与接地系统可靠地电气连接，统一接地电阻应4。考虑到接地网的长期使用和耐腐蚀性，建议使用非金属接地模块制作接地网。地面网的布局是根据地形设计的。水平接地体采用404毫米镀锌扁钢，埋深0.6米。垂直接地体采用L505052000mm毫米镀锌角钢；非金属接地模块用于垂直接地体之间。接地网将接地网测试杆接地，以检测gr4.供配电系统防雷设计1)外导体布置外导体包括：金属水管、通信电缆、电力电缆铠装护套或电缆金属管等。所有水管和电缆应埋在机房内。进入机房时，水管、电缆的铠装护套和保护金属管应接地。电缆埋在机房时，应选择铠装电缆或金属管。埋在机房内的电缆的相线和中线应通过电涌保护器接地。2)供电系统中电涌保护器的布置和选择：A .电涌保护器的布置原则在LPZ0和LPZ1之间：U2=U1-I2R2。可见，U2可以通过多级箝位逐渐降低剩余电压，从而有效抑制外部雷电波的侵入和雷电电磁脉冲的危害。a)通过电涌保护器的雷电流逐步减少，这也为安装电涌保护器提供了便利。如图3所示，当安装电涌保护器时，我们总是使用电线进行连接，在雷电波频率下，电线的电感不可忽略。因此，剩余电压如Uc=UL1 Us UL2 Uc=Is(ZL1 ZL2) Us将加上一个附加的Is(ZL1 ZL2)。如果只有一个水平电涌保护器，大部分雷电电流将从这个水平电涌保护器释放到地面，这意味着Is非常大，从而确保U额外的Is(ZL1 ZL2)。否则，ZL1 ZL2将非常小，即电线将非常短，这在安装期间通常很难做到，并且安装条件将非常苛刻。多层次的安排解决了这个问题。B)电涌保护器4必须尽可能靠近设备，因为GB 50057-94(2000版)和IEC 61312表明电涌保护器离被保护设备太远，这将由于雷电波的反射效应而在被保护设备上引起高频振荡，导致设备上的电压超过电涌保护器上的剩余电压并损坏设备。这个距离应该小于10米。电涌保护器的选择1)动作电压的选择变压器低压侧电涌保护器的三相电压为动作电压；U0=400V伏b)电涌保护器通信容量的选择初级电涌保护器的额定放电电流的选择GB 50057-94(2000版)和IEC 61312指出，对于第二类保护要求，电涌保护器的选择应根据150千伏安(10350S波)的总雷电流来考虑。根据其推荐的雷电流分布模式，50%或75KA的电涌保护器通过接地系统(水管、铠装电缆护套或我自己的导体保护管等)直接接地。)；另外50%通过安装在相线和中性线上的电涌保护器接地。考虑到按照上述标准，50%的雷电流被分配到供电系统最恶劣的环境中，根据GB 50057-94(2000版)标准中表6.1提供的雷电流参数，电涌保护器各相的雷电流约为：当线路无屏蔽时，Iimp=150 KA50%4=18.75KA。Iimp=150 KA500%4=5.625KA对于本系统供电线路的特性，根据第6章：第4节：石油库设计规范第6.4.7条的要求，每条线路的标称放电电流不得小于15KA。初级电涌保护器各相的额定放电电流应大于15KA(10/350S)。二次电涌保护器的标称放电电流根据GB 50057-94第6.4.8条选择：如果根据第6.4.7条由前一阶段安装的10/350s电涌保护器获得的电压保护水平加上两端引线的感应电压和反射波效应不足以保护与其有一定距离的被保护设备，则应在被保护设备上安装电涌保护器。电涌保护器的电压保护水平加上电涌保护器两端引线的感应电压小于被保护设备耐压水平的80%。根据被保护设备的特性(如高阻型、电容型)或开路，反射波效应最多可使浪涌电压加倍。根据GB 50057-94第6.4.9条：当根据第6.4.7条和第6条安装的特殊目的设备之间有配电盘时。3)根据IEC 61312 建筑物防雷设计规范、GB 50057-94 雷电电磁脉冲的防护、GB 50074-2002 建筑物防雷设计规范和GB 50058-92 石油库设计规范的防雷及过电压规范中对各种供电系统的防雷及过电压保护要求，加油站供电系统的设计方案可分为三个防雷区根据汽车加油站配电系统的特点，可以单独考虑。如前所述，单级防雷可能会导致漏电后剩余压力过大而导致设备损坏，或者由于雷电流过大而导致保护能力不足。因此，供电系统选择多级保护，防止从直接雷击到运行浪涌的各级过电压。答：电源一次防雷LPZOA-LPZ1区:根据爆炸和火灾危险环境电力设计规范第6章：防雷电磁脉冲；第3节屏蔽、接地和等电位连接的要求：第6.3.4节和第4节电涌保护器的要求和其他要求：第6.4.7节规定电涌保护器安装在从外部画出的线路上，在LPZ0A或LPZ0B和LPZ1的连接处。当线路被屏蔽时，每个电涌保护器的雷电流应被视为雷电流的30%。汽车加油站为二级防雷建筑，首个雷电流幅值为150千伏安。供电线路为非屏蔽埋地TN配电方式，因此低压配电线路首次直击雷各线路的配电电流为：建筑物安装合格的直击雷防护措施后，50%的雷电流通过引下线流入接地装置，因此各线路的配电电流为：In=150 KA50 %4=18.75 KA，各线路的标称放电电流应不小于15KA，符合第6章第4节第6.4条的要求同时，根据第建筑物防雷设计规范章第6节第4节第6.4.4条和IE C61312 建筑物防雷设计规范第3部分：电涌保护器的要求，电涌保护器可将数万伏的感应雷电过电压限制在4KV以下。综上所述，380伏低压总配电箱应安装一个标称流量为25KA的10/350s波形开关式模块化电源浪涌保护器，用于整个加油站所有电气设备的一级电源保护。作者推荐使用10/350s波形开关型模块化电源浪涌保护器，采用多层石墨间隙技术和特殊材料技术。与火花隙火花放电相比，这种火花放电的优点是： 1)它的雷电能量放电能力更强。2)其脉冲响应时间短于火花隙火花放电；3)脉冲点火电压低于火花隙火花放电，保护电平低于2000伏，而火花隙火花放电通常为4000伏；4)多层石墨间隙火花放电无工频续流，避免了