某汽车加油加气站防雷防静电设计

某汽车加油加气站防雷防静电设计摘要本文根据某汽车加油加气站所处的环境特点，依据国家相关标准对雷电及静电防护的要求，从加油棚、油罐及附属建筑的直击雷防护和接地，加油站电源、信号系统的雷电防护，以及加油加气站防静电等方面，提出了系统的解决方案。关键字加油加气站雷电防护静电接地设计引言随着我国经济快速发展，人民生活水平的提高，汽车进入平民百姓家，汽车运输迅猛发展，为之提供能源配套的服务设施汽车加油加气站的建设，如雨后春笋般急速增加，它对城市交通起着重要作用。但是近年来在防雷检测和雷灾事故调查中发现，有些加油站由于防雷设计不完善,没有考虑加油站的综合防雷能力，致使加油站遭受雷击的事故时有发生，直接威胁到加油站和油站周围人群以及建筑物的安全，因此对加油站的雷电综合防护是非常重要的1。1汽车加油加气站的环境特点11地理位置某加油加气站位于城区324国道旁，周围无任何建筑，属于开阔地带。12实施条件无论在城区还是乡村，加油加气站的建筑一般都有高大的罩棚，较低的营业室、值班室等，这些加油加气站建筑往往都不具备符合要求的防雷设施（包括外部防雷、内部防雷和地网等等）。此外，加油加气站营业室建筑物的面积一般都很小，不便于多级防雷方案的实施。13电源系统除了城区的部分加油站外，一般加油站的380V交流供电线路是架空明线接入至站区附近再地埋引入建筑的，部分加油站是由10KV电力线架空接入，经变压器后再埋地引入建筑的。在乡村和山区有时根本没有地埋措施，因此非常容易感应雷电电磁脉冲。14通信网络系统引入加油站的ADSL网络通讯线、ISDN网络通讯线、PSTN拨号网络通讯线的MODEN前，即网络通讯线路的进线线路通常也是由户外架空明线引入的，非常容易感应雷电电磁脉冲，并且通常未安装专用电涌保护器（SPD）做雷电防护措施。从以上几个特点不难发现，从雷电防护角度来看，加油站一般都运行于“高风险”环境下，即对于雷害风险的“暴露程度”很高，因此需要采取强有力的防护措施。根据GB5005794建筑物防雷设计规范、GB1559995石油与石油设施雷电安全规范、GB500742002石油库设计规范等国家标准及IEC61312雷电电磁脉冲的防护标准，其电源线路至少应采取两级雷电防护，信号线路至少应采取一级雷电防护才能达到雷电防护的要求。但目前的情况是，大多数加油站都没有进行电源线路和信号线路的雷电过电压防护。鉴于加油站的上述特点和要求，一般认为对于中等以上雷暴强度地区（年均雷暴日40天以上），应选用最大标称放电电流大于15KA（10/350S）的电涌保护器作为电源系统的第一级雷电防护，其保护水平应小于2000V，同时满足这两个方面的要求才能保证加油站设备用电电源的可靠运行。通信信号线路由于多是由外部进线，因此同样会受到雷击的威胁，也需要采用专用通信信号系列电涌保护器进行雷电防护2。2汽车加油加气站防雷等级的确认依据GB5005794建筑物防雷设计规范建筑物年预计雷击次数按下式计算NKNGAE（1）其中NG0024TD13（2）式（1）（2）中，N为建筑物预计雷击次数（次/A）；K为雷击次数校正系数，在此类型情况下取2；NG为建筑物所处地区雷击大地的年平均密度次/（KM2A）；AE为与建筑物截收相同雷击次数的等效面积（KM2）；TD为该地区的年平均雷暴日数，沈阳地区年平均雷暴日数为269天。根据以上年预计雷击次数参数，对于中等以上雷暴强度地区（年均雷暴日40天以上）地区位于公路旁边四级以下的面积3000M2左右，建筑高度小于15M的常规加油站的预计雷击次数为NKNGAE015次/A依据以上计算，参照GB5005794建筑物防雷设计规范第203条的要求，其属于标准规定的“具有1区爆炸危险环境的建筑物，且电火花不易引起爆炸或不致造成巨大破坏和人身伤亡者”。因此，汽车加油加气站应定为二类防雷建筑物3。3汽车加油加气站防雷设计31直击雷防护设计311站区的防雷设计依据GB5005794建筑物防雷设计规范，由于汽车加油加气站的建筑物的防雷类别为二类，所以用滚球法设计接闪器时，滚球半径R45M；由于加油站的建筑物包括加油棚、营业室及其它附属建筑物，这些建筑物在设计和施工时，利用其框架结构的桩作为垂直接地体，利用地梁与承台作为水平接地体，利用桩内两条对角主筋作为引下线，利用天面板筋作为接闪网格（通常为10M10M或8M12M），因此只需要沿天面四边设避雷带，在四角设50CM避雷短针进行防护即可。如加油站为尖顶型结构，需要在尖顶部位安装避雷针，常规设计为高度为100CM避雷针4。目前很多汽车加油加气站罩棚采用上覆05MM厚的彩钢板，下设小于10M10M网格的钢架，如果按照GB5005794建筑物防雷设计规范的要求是合格的，但按实际情况分析，却忽视了一点因为罩棚制高点是彩钢板，雷击罩棚后05MM厚的彩钢板会产生熔化物通过钢架的缝隙掉下，从而造成汽油等易燃物体的燃烧爆炸，引起严重后果，所以这样做是不合格的。应在罩棚上加装避雷短针或避雷带从而避免彩钢板遭受直击雷，达到防雷安全的目的。312油罐区的防雷设计金属油罐必须作环形接地，其接地点不应少于两处，其间弧形距离不宜大于30M，接地体距罐壁应不小于3M。钢油罐顶板厚度小于4MM时，应装防直击雷设施，当顶板厚度大于等于4MM，可不装防直击雷设施。但对于位于多雷区（年平均雷暴日数多于40天）的油罐和铝顶油罐，应安装独立避雷针做防直击雷设施。独立避雷针与被保护油罐的水平距离不应小于3M，保护范围应高于呼吸阀2M以上。由于埋地油品储罐、液化石油气储罐埋在土里，受到土层的屏蔽保护，当雷击储罐顶部的土层时，土层可将雷电流疏散导走，起到保护作用，故不需再装设避雷针线防雷。但其高出地面的量油孔、通气管、放散管及阻火器等附件，有可能遭受直击雷或感应雷的侵害。故应相互做良好的电气连接并应与储罐的接地共用一个接地装置，给雷电提供一个泄入大地的良好通路，防止雷电反击火花造成雷害事故。313引下线的设计站区的避雷针和避雷带可用建筑物内的钢筋作引下线，将屋面避雷带按标准要求分别接在四个角上，将避雷带与建筑混凝土内的钢筋相连。油罐区的避雷针可用铁塔作引下线，因铁塔已良好接地，所以只需在安装避雷针时保证避雷针与铁塔有良好的电气连接，并做防腐处理即可5。314地网的设计加油站的地网分为直击雷保护接地（其接地电阻要求10）、防静电接地（其接地电阻要求100）、电源工作接地（其接地电阻要求10）、信号线路直流工作接地（其接地电阻要求4）四个部分。依据GB5005794建筑物防雷设计规范第三章、建筑物防雷设施和GB500742002石油库设计规范第142章、防雷的要求加油站的接地应采用统一接地的接地形式，并在各处做等电位连接，既油罐的罐体及罐的金属构件以及呼吸阀、量油孔等金属附件，电力电缆外皮和瓷瓶铁脚，装于钢油罐上的信息系统的配线电缆外皮，加油机地脚螺钉等均应与接地系统做可靠的电气连接，其统一接地电阻要求4。考虑到地网使用的长期性和耐腐蚀性，建议使用非金属接地模块制作地网。地网布置依据地形进行设计。水平接地体使用404MM镀锌扁钢，埋深06米；垂直接地体使用L505052000MM镀锌角钢；垂直接地体间使用非金属接地模块。地网引出地网测试极到地面上，以便以后检测地网情况。铁塔的应通过四个脚与地网相连，机房和变电房的基础内的钢筋应在四角处与地网相连6。32电源线和电话线雷电防护设计加油站大部分雷击事故是雷电波通过电源线、电话线传导而发生的。做好电源线、电话线保护是加油站防雷的重要组成部分。321电源线防雷防止雷电波从电源线侵入的办法是将电源线穿金属管埋地引入，穿管长度不宜小于2（为当地土壤电阻率，单位为M）。在配电房设备总电源处安装三相电源电涌保护器。在设备的电源输入端安装专用的电源电涌保护器。电源电涌保护器应选用防爆型产品7。3211电源一级防雷在加油站380V低压总配电箱内，总断路器（熔断器）后，漏电保护器前安装通流量在50KA,三相开关型模块式电源电涌保护器,用于整个加油站所有用电设备的第一级电源防护。3212电源二级防雷在办公机房电源配电箱内或办公机房电源配电箱外的附加配电箱内安装通流量在40KA三相电源电涌保护器，用于办公机房内所有IT设备用电的第二级电源防护。在加油机电源配电箱内或加油机电源配电箱的附加配电箱内安装通流量在40KA三相电源电涌保护器，用于加油机用电的第二级电源防护。3213电源三级防雷在办公室计算机管理设备、便利店收费区税控主机、加油机数据传输设备、票据打印设备等其它精密设备的电源插座处使用插座式电源电涌保护器。322加油站信号系统防护设计在每组加油机内数据采集器加油机控制总线处安装通讯信号信息系统电涌保护器，将通讯信号电涌保护器安装于防爆箱中，用于每组加油机内数据采集器和中控主板信号线路的防雷保护。在便利店收款台下的税控主机的加油机数据传输线上安装通讯信号信息系统电涌保护器，用于税控主机信号线路的防雷保护。323电话线防雷加油站大多建在开阔地带的公路两旁，电话线很多是架空引入的，雷电波很容易通过电话线输入而击毁电话机。因此有必要做好电话线的防雷。最好的办法是在电话线进入室内前，穿金属管埋地（埋地长度不宜小于2），金属管首尾接到地极上引入。并安装专用的电话电涌保护器。在办公机房ADSL网络通讯线、ISND网络通讯线、PSTN拨号网络通讯线的MODEN前，即网络通讯线路的进线端，安装网络信号信息系统电涌保护器，用于各设备网卡及网络通信线路的防雷保护。在办公机房监控设备机柜由建筑外加油坪进入的摄像机视频传输线路上安装视频信息系统电涌保护器，用于监控设备信号线路的防雷保护。在室外加油坪的摄像机的电源及视频传输线路上安装监控摄像机多功能电涌保护器，用于户外监控摄像机的防雷保护8。4汽车加油加气站防静电设计油气、油料在加注、运输、装卸的过程中，油气分子之间、油气与输油管壁之间、油气与被输入体之间、油料与空气之间、油料与其它物体之间等，都可以因摩擦、流动喷雾、感应、喷出、人体起电等众多静电产生的方式的一种或几种共同作用，产生了难以流失而大量积聚的静电电荷，其电压可达到上万伏，当条件具备时，极易发生火花放电而引起火灾9。根据上述静电产生原因和放电特点，采取相应的技术措施，杜绝或尽可能的减少静电产生，对已产生的静电，应尽量限制，使其达不到危险程度是预防静电火灾和爆炸的首要措施。接地可以将带电物体上的电荷通过接地装置或接地导体迅速地释放到大地，是消除导体上静电大量积聚最简单、最有效的方法，也是防止静电的最基本的措施。在加油加气站中必须接地有以下几个部位油罐体、加油站台以及燃料等管道的始、末端、分支处应设防静电和防感应雷的联合接地装置，并且其接地电阻不应大于30；卸油场地应安装防静电接地装置，并设置能检测跨接线及监视接地装置状态的静电接地报警仪器；在燃料输送管道上的法兰、胶管两端等连接处应用金属线跨接，当法兰连接螺栓不少于5根时，可不跨接；采用绝缘管道输送燃料能产生静电的，在管道外的金属屏蔽层应接地，最好采用内壁衬有铜丝的软管并接地。以上静电接地的方式可采取静电跨接、直接接地、间接接地等方式，把设备上各部分经过接地极与大地连接，静电接地装置的电阻不应大于10010。5结论（1）汽车加油站所属环境为雷电高风险地区，依据GB5005794建筑物防雷设计规范标准的要求，应该按二类建筑物雷电防护要求来考虑，其油罐区应按一类建筑物雷电防护要求来考虑。该区域的直击雷防护和接地应该严格按GB5005794建筑物防雷设计规范和GB500742002石油库设计规范的要求进行设计。汽车加油站配电电源系统宜将其分为三个防雷区分别加以考虑，首级保护宜采用标称放电电流值25KA的10/350S波形的多层石墨间隙开关型模块式电源电涌保护器。液位仪控制线、加油机总控制线、PSTN拨号网络通讯线等也应采用相应的电涌保护器进行保护。（2）汽车加油加气站在加注、装卸、量油等过程中易产生大量的静电，容易将易燃易爆混合物引燃或引爆，造成巨大人员伤亡和财产损失，因此，制定出切实可行的防静电措施是十分必要的。（3）经过多年的实践，我国已制定并修改了有关加油站设计的国家标准汽车加油加气站设计与施工规范GB501562002，其中对加油站的防雷防静电做了明确的规定。随着加油站防雷防静电措施的不断改进与完善，以及加油站业主对防雷防静电认识的不断提高，相信由于雷击或静电造成的危害会得到有效的控制。参考文献1杨晓东雷击种类及其综合防护技术浅析J气象与环境学报,2006,22348502中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局,中华人民共和国建设部汽车加油加气站设计与施工规范GB501562002S北京中国计划出版社,200233343国家技术监督局,中华人民共和国建设部建筑物防雷设计规范GB5005719942000年版S北京中国计划出版社,200112534申红石,李志江,李红海沈阳某银行防雷工程设计和施工J辽宁气象,2002340415万丽岩，刑宇航，刘恩相，等兴城古建筑物防雷技术设计探讨J气象与环境学报,2008,24329326李志江,刘文奇,孙丽防雷设计中土壤电阻率及其测量J辽宁气象,2001436387关象石，李银生，王凤山，等低压配电设计规范GB5005495S北京气象出版社,20013123348中华人民共和国建设部建筑物电子信息系统防雷设计规范GB503432004S北京中国建筑工业出版社,20048109李辉，张艳，王云林，等烟花爆竹场所雷电防护及检测技术探讨J气象与环境学报，2007,23（1）515510李良福易燃易爆场所防雷抗静电安全检测技术S北京气象出版社,19974955SOMEAUTOMOBILEREFUELSTHEAIRENTRAINMENTTOSTANDANTIRADARGUARDSAGAINSTTHESTATICELECTRICITYDESIGNLIA