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中小型加油站防雷系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

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中小型加油站防雷系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

經(jīng)濟(jì)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(zāi)害事故頻發(fā),不僅嚴(yán)重影響了周邊居民和建筑物的安全,還削弱了加油站的應(yīng)用功能。因此,加強(qiáng)加油站防雷工程設(shè)計(jì),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(dāng)閃電直接擊中加油站建筑物或防雷裝置時,會導(dǎo)致防雷裝置的電位升高。當(dāng)高電位靜電作用于電氣線路、電氣設(shè)備或金屬管道時,容易產(chǎn)生放電現(xiàn)象,使電氣設(shè)備絕緣層被破壞、高壓竄入低壓系統(tǒng),直接導(dǎo)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(diǎn)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(zāi)或爆炸事故;被擊物體內(nèi)部出現(xiàn)強(qiáng)大的機(jī)械壓力,致使其遭受嚴(yán)重破壞或發(fā)生爆炸。

1.2感應(yīng)雷

雷電的電磁感應(yīng)和靜電感應(yīng)作用在油罐、加油機(jī)、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(yīng)電流和感應(yīng)電動勢會直接作用在油罐、加油機(jī)或輸油管道上,也可能作用在電源線路上或信息線路上,導(dǎo)致線路絕緣閃絡(luò)或所連接的電氣設(shè)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(dǎo)致火災(zāi)或爆炸危險,也可能導(dǎo)致電子設(shè)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(yùn)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(fù)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(jī)、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(shè)計(jì)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(dú)裝設(shè)接閃桿。

3加油站的防雷系統(tǒng)設(shè)計(jì)

加油站的防雷系統(tǒng)設(shè)計(jì)需在認(rèn)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(hù)物的特點(diǎn)等的基礎(chǔ)上,做到安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理。

3.1油罐區(qū)的防雷設(shè)計(jì)

根據(jù)《GB50156—2002汽車加油加氣站設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》第10.2.1條規(guī)定,油罐必須進(jìn)行防雷接地,接地點(diǎn)不應(yīng)少于兩處。金屬油罐的接地體宜設(shè)計(jì)為環(huán)狀,接地點(diǎn)不應(yīng)少于兩處。鋼油罐的接地點(diǎn)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(diǎn)的電位、反擊電位和跨步電壓。

3.2站區(qū)的防雷設(shè)計(jì)

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

3.2.1加油棚的防雷設(shè)計(jì)沿加油棚的屋角、屋脊等易受雷擊的部位敷設(shè)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(dāng)條件不允許時,另設(shè)引下線,引下線使用鍍鋅圓鋼或鍍鋅扁鋼制成。引下線不應(yīng)少于2根,沿建筑物四周均勻、對稱布置,間距不得超過18m。當(dāng)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(shè)施的防雷設(shè)計(jì)一般情況下,站房及其他輔助用房設(shè)置在加油棚的旁邊,且加油棚要比站房高。在進(jìn)行防雷設(shè)計(jì)時,必須按滾球法計(jì)算加油棚的防雷保護(hù)范圍,滾球半徑R=45m,不能隨意省去站房接閃帶設(shè)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(shè)施上均單獨(dú)設(shè)置接閃帶(網(wǎng)),并將建筑物柱內(nèi)主筋作為引下線,將基礎(chǔ)內(nèi)鋼筋作為接地體。室外安裝的監(jiān)控?cái)z像機(jī)應(yīng)在接閃帶的有效保護(hù)范圍內(nèi)。

3.3接地系統(tǒng)、等電位連接與靜電防護(hù)

根據(jù)《GB50156-2002汽車加油加氣站設(shè)計(jì)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(shè)備的工作接地、保護(hù)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(yīng)大于4Ω。加油站的接地應(yīng)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(dǎo)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(jī)地腳螺釘、地上或管溝敷設(shè)的油品管道兩端、其他設(shè)備不帶點(diǎn)金屬外殼等均應(yīng)與接地系統(tǒng)作可靠的電氣連接。在用金屬法蘭連接設(shè)備、管道時,灌桶間的灌桶嘴和灌裝油桶之間都必須設(shè)置跨接線。當(dāng)平行敷設(shè)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(yīng)每隔不大于30m用金屬線跨接;當(dāng)交叉凈距小于100mm時,其交叉處也應(yīng)跨接;管道的法蘭接頭、膠管兩端(裝卸接頭與金屬管道)應(yīng)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(jī)旁和汽車油罐車卸油點(diǎn)處設(shè)置臨時接地接線柱,使之形成導(dǎo)靜電通道。

3.4電源系統(tǒng)的防雷設(shè)計(jì)

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(shè)計(jì)規(guī)范》第6.1節(jié)“防雷擊電磁脈沖”和《GB50074—2002石油庫設(shè)計(jì)規(guī)范》第14.2.15條規(guī)定,當(dāng)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(shè)置,使各用電設(shè)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(shè)備安全都有好處。依據(jù)《GB50057—2010建筑物防雷設(shè)計(jì)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(hù)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(shè)備耐壓水平相適應(yīng)的浪涌保護(hù)器SPD就裝設(shè)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(shè)備所能耐承受的數(shù)值內(nèi),避免雷電損壞設(shè)備。一般在戶外線路進(jìn)入建筑物處,即PZ0A或LPZ0B進(jìn)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(yàn)的電涌保護(hù)器,同流量Im=80kA,其電壓保護(hù)水平Up<2.5kV,用于加油站所有電氣設(shè)備的電源防護(hù)。

3.5加油站信息系統(tǒng)的防雷設(shè)計(jì)

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(shè)計(jì)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(yīng)裝設(shè)與電子器件耐壓水平相適應(yīng)的過電壓電涌保護(hù)器。數(shù)據(jù)信號防雷器設(shè)置在數(shù)據(jù)集中器和加油機(jī)線路的兩端,電話線路防雷器設(shè)置在電話分線器的前端。在辦公機(jī)房ADSL網(wǎng)絡(luò)通訊線的MODEN前,即網(wǎng)絡(luò)通訊線路的進(jìn)線端,安裝網(wǎng)絡(luò)信號信息系統(tǒng)電涌保護(hù)器,用于各設(shè)備網(wǎng)卡和網(wǎng)絡(luò)通信線路的防雷保護(hù)。

4結(jié)束語

總之,加油站屬于雷電高風(fēng)險地區(qū),工作人員需要重點(diǎn)考慮系統(tǒng)內(nèi)、外部的防雷設(shè)計(jì),做好屏蔽及布線、防雷與接地、安裝電涌保護(hù)器綜合防護(hù)等工作,并在實(shí)際的防雷工程設(shè)計(jì)中,只有綜合考慮各類設(shè)備的特點(diǎn)和防護(hù)對象的實(shí)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

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