加油站防雷設計研究

魏光龍+司建波+張秀青

摘要：加油站一般為二類防雷建筑，且是易燃易爆危險場所，每年都有雷擊加油站引發(fā)的事故，造成巨大損失，嚴重影響加油站建筑物的使用、儀器設備的運行和人員的安全，因此要提高警惕，只有按照相關規(guī)范設計完善好防雷系統(tǒng)，才能避免雷電災害引發(fā)事故的發(fā)生。

關鍵詞：加油站；防雷設計；防雷建筑；防雷系統(tǒng)；雷電災害 文獻標識碼：A

中圖分類號：TU249 文章編號：1009-2374（2016）33-0013-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.33.007

1 雷電概述

1.1 什么是雷電

雷是云層與大地、云層之間、云層與大氣發(fā)生猛烈發(fā)電的現(xiàn)象，具有大電流、高電壓、強電磁輻射的特點。它的破壞力巨大，會造成建筑物受損、森林起火、電氣設備毀壞，甚至危及人身安全，帶來十分惡劣的影響。隨著經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，電子技術發(fā)展更是突飛猛進，各種先進的電子設備廣泛應用在各行各業(yè)中，為電子時代的發(fā)展起到了巨大的推進作用。雷電災害是聯(lián)合國“國際減災十年”公布最嚴重的十種自然災害之一，被國際電工委員會（IEC）稱為“電子化時代的一大公害”。每年因雷擊造成的電力、通信、網(wǎng)絡系統(tǒng)的設備損壞和無法正常運行狀況越來越嚴重，造成的損失更是越來越多，嚴重影響到經(jīng)濟社會的和諧穩(wěn)定和人民生命財產(chǎn)安全。

1.2 雷電危害途徑

雷電的危害途徑主要有兩種：一種是直擊雷；另一種是感應雷。當雷云與大地之間發(fā)生反應時，能夠造成地面上某一點遭受雷擊，結果是雷電直接能夠破壞地上建筑物和其他物體以及雷擊電磁脈沖所引發(fā)的電子電氣設備設施不能正常運行。

1.2.1 直擊雷。直擊雷指的是雷云對地閃擊直接擊在地上建筑物、大氣下墊面、人畜等而產(chǎn)生的破壞。直擊雷具有熱效應、電動力效應和沖擊波等特點，這些特點使直擊雷具有巨大的破壞作用，能引起建筑物受損、電力和通信設施設備毀壞、油氣設施管線爆炸、人員傷亡等事故的發(fā)生。

1.2.2 感應雷。感應雷又被稱作雷擊電磁脈沖（LEMP），指的是雷雨云之間和雷雨云與大地之間放電時，巨大的沖擊雷電流在周圍空間產(chǎn)生迅速變化的強磁場作用于各種傳輸線路上，感應產(chǎn)生過電壓、過電流，經(jīng)各種傳輸線路進入設備系統(tǒng)而引起的。感應雷主要表現(xiàn)為雷電引起的靜電感應、電磁感應和暫態(tài)過電壓等。隨著科技的迅猛發(fā)展，各種電子技術的不斷升級，各行各業(yè)都廣泛應用電子信息系統(tǒng)，在感受科技帶來的高工作效率的同時，也受到來自感應雷引發(fā)過電壓、過電流所造成的電子設備損壞所帶來的損失，嚴重的不僅設備損毀，還會造成人員傷亡。

1.3 基本防護措施

1.3.1 直擊雷防護措施。直擊雷的防護包括接閃器、引下線和接地裝置三部分。當有雷擊發(fā)生時，接閃桿、接閃帶、接閃網(wǎng)等接閃器會將接閃，經(jīng)過引下線將雷電流引導下來，通過接地裝置將雷電流泄入大地。直擊雷的防護主要是通過直擊雷防護裝置的接閃、引下、接地把雷電能量引導入地，從而達到保護建筑物、設備、人員免遭雷電直接傷害的保護作用。

1.3.2 雷擊電磁脈沖防護措施。對于雷擊電磁脈沖的防護采取的措施主要有等電位連接、屏蔽、共用接地、合理布線、加裝電涌保護器（SPD）等防雷技術。通過這些措施可以達到保護室內(nèi)人員和設備的安全。這些措施與直擊雷防護措施相輔相成、缺一不可，共同構成雷電防護的系統(tǒng)工程。

1.4 主要參考標準

《建筑物防雷設計規(guī)范》（GB 50057-2010）；《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術規(guī)范》（GB 50343-2012）；《汽車加油加氣站設計與施工規(guī)范》（GB 50156-2012）。

2 雷電防護措施

加油站一般由站房、罩棚、配電房及其他建筑物構成。依據(jù)《建筑物防雷設計規(guī)范》（GB 50057-2010）確定加油站為二類防雷建筑物，且不需要裝設獨立接閃桿。

2.1 直擊雷的防護措施

2.1.1 接閃器。

站房：站房的接閃器宜采用裝設在站房屋頂上的接閃帶和接閃網(wǎng)組成的接閃器。接閃網(wǎng)、接閃帶的敷設應沿易受雷擊的部位敷設，屋面部位上的檐角、女兒墻、屋檐、屋角、屋脊，接閃器之間應相互連接。敷設的接閃網(wǎng)、接閃帶組成的接閃網(wǎng)格不大于10m×10m或12m×8m。接閃器可采用熱鍍鋅圓鋼，直徑不應小于8mm，固定支架的高度不宜小于150mm。

罩棚：加油站為二類防雷建筑物，金屬屋面的防雷建筑物宜利用其屋面作為接閃器。加油站罩棚一般為金屬屋面，因此宜利用金屬罩棚與鋼構架作接閃器。罩棚下面有易燃易爆物品時，不銹鋼、熱鍍鋅鋼的金屬板厚度不應小于4mm，罩棚金屬板應無絕緣被覆層。

2.1.2 引下線。

站房：站房一般采用鋼筋混凝土的結構，可利用混凝土內(nèi)鋼筋作為自然引下線，當混凝土中作為引下線的鋼筋只有一根時，其直徑不應小于10mm。若要設置專設引下線，則引下線應沿著站房外墻表面敷，并經(jīng)最短的路徑接地，數(shù)量不應少于2跟，沿著站房四周均勻布置，間距不大于18m，可采用直徑不小于8mm熱鍍鋅圓鋼。引下線距離地面0.3～1.8m處應裝設斷接卡。引下線的上端應與站房屋面混凝土內(nèi)鋼筋、屋面接閃帶（網(wǎng)）連接，引下線下端應與站房基礎內(nèi)鋼筋、接地裝置連接，構成電氣貫通。

罩棚：罩棚立柱若為鋼筋混凝土結構和鋼架結構，可直接利用鋼筋混凝土結構內(nèi)鋼筋作為自然引下線，要做好與其他各部件之間的電氣貫通。罩棚立柱與接地裝置連接處應設置接地阻值檢測斷接卡，分別設在四個立柱上，設置位置為立柱遠離加油機側，高度距地面0.5m，在立柱裝修時應預留出檢測活門。

2.1.3 接地裝置及接地阻值。

第一，接地極。接地線采用鍍鋅扁鋼-40*4，接地極采用鍍鋅鋼管DN50，長度宜為2.5m，間距宜為5m。應注意：人工接地體在土壤中的埋設深度不應小于0.5m，并宜敷設在當?shù)貎鐾翆右韵?，其距墻或基礎不宜小于1m。接地體宜遠離由于燒窯、煙道等高溫影響使土壤電阻率升高的地方。地下油罐的接地點不少于2處。地下油罐區(qū)設置接地母板，接地母板靠近油罐池池壁安裝，高出地面0.2m，接地線與接地母板采用螺栓連接。密閉卸油口處設置臨時接線柱和移動接地線夾，并與接地裝置相連。加油機應與接地裝置相連；電氣配線電纜金屬外皮兩端和保護鋼管兩端應進行接地。所有正常情況下不帶電的用電設備金屬外殼均應可靠接地。

第二，接地阻值。加油機的接地電阻不大于4Ω；保護接地電阻不大于4Ω；油品管道始、末端和分支應進行接地，且接地電阻不大于30Ω。防雷接地、防靜電接地和電氣設備的工作接地和保護接地以及電信系統(tǒng)的接地組成統(tǒng)一的接地系統(tǒng)。室外接地裝置埋深為地面下1m，接地電阻不大于4Ω，如實測不符，應增加能使之滿足要求的接地極。單體建筑物的接地極數(shù)量不應少于3個。站內(nèi)接地裝置可盡量利用原有的接地裝置，施工完成后檢測接地電阻值，如不滿足要求，應補打接地極直至滿足要求為止。

2.2 防雷電電磁脈沖措施

2.2.1 電源系統(tǒng)SPD設計及安裝要求。在供配電系統(tǒng)的電源端應安裝與設備耐壓水平相適應的浪涌保護器。安裝的SPD間距應符合規(guī)范的要求。SPD連接導線應平直，其長度不應大于0.5m，受條件限制時，可采用凱文接線法。電壓開關型SPD與限壓型SPD之間的線路長度不宜小于10m，限壓型SPD之間的線路長度不宜小于5m，否則應采取相應退耦措施。當SPD具有能量自動配合功能時，浪涌保護器間的線路長度不受限制。

2.2.2 電子信息系統(tǒng)的防雷擊電磁脈沖措施。加油站火災自動報警及聯(lián)動控制系統(tǒng)、安全防范系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、寬帶數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、電話系統(tǒng)等都應該應采取接地、屏蔽、等電位連接、合理布線及安裝浪涌保護器等措施，防止雷擊電磁脈沖引發(fā)的破壞。加油站信息系統(tǒng)的配電線路首、末端與電子器件連接時，應裝設與電子器件耐壓水平相適應的浪涌保護器。

2.3 等電位連接及接地

在各強弱電間、控制室、高壓變配電室等處設局部等電位聯(lián)結，相應的該處所有金屬管道、支架等金屬構架，PE線以及預埋件均與局部等電位聯(lián)結板聯(lián)結。地網(wǎng)用作電氣設備的工作接地和保護接地、防雷接地和防靜電接地以及電信系統(tǒng)接地。埋地油罐的罐體、量油口、阻火器等金屬附件進行電氣連接并接地；加油機外殼、配電箱外殼及穿線鋼管與接地網(wǎng)可靠連接。所有線路埋深不小于0.5m，過路處穿鋼管保護、埋深不小于1m，所有配線電纜金屬外皮兩端、保護鋼管兩端均應接地。

2.4 防靜電措施

加油站在油品的輸送過程中會產(chǎn)生大量的靜電，若不將這些靜電荷泄入大地會形成很高點位，嚴重時甚至會引發(fā)爆炸事故，因此應做好加油站的防靜電措施。

2.4.1 人體防靜電措施。工作人員應穿戴防靜電工作服、鞋和手套，不得穿用化纖衣物。穿著防靜電鞋時，要考慮所穿襪子的導電性，嚴禁在鞋內(nèi)外粘貼絕緣墊。在進入站區(qū)入口處應設置消除人體靜電裝置。可采用使人易于接觸的方式（如扶手）設置裸露的金屬接地物，接地裝置材料可采用一根∠50×50×5×2500的鍍鋅角鋼或者采用一根直徑不小于20mm、長度為2.5m的鍍鋅圓鋼或鋼管，其接地阻值應不大于100Ω。

2.4.2 設備防靜電措施。在灌裝汽油前，應做好拖車的接地，并與卸油口做好等電位連接。各種金屬罐體、管道、設備和設施應做好接地。平行敷設的金屬管道和構架等長金屬物，其凈距小于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，其交叉處亦應跨接。當長金屬物的彎頭、閥門、法蘭盤等連接處的過渡電阻大于0.03Ω時，連接處應用金屬線跨接。不能有孤立的未接地的金屬物體（如加油管道金屬頭、加油泵等），并做好定期檢查。

3 結語

雷電災害具有很大的破壞力，能導致建筑物受損、電子信息系統(tǒng)癱瘓、人員傷亡等事故，產(chǎn)生的損失巨大。隨著我國社會經(jīng)濟的快速發(fā)展和人民生活水平的快速提高，我國機動車的數(shù)量激增，與之配套建設的機動車加油站的數(shù)量也在增加。加油站作為重要的城市能源樞紐，在城市交通建設中起到了重要的作用，但是近些年加油站雷電事故頻發(fā)，破壞加油站建筑物和威脅到加油站周邊人員安全，進而影響到城市的和諧發(fā)展。依據(jù)相關防雷標準對加油站進行細致而縝密的綜合防雷設計，對科學做好防雷減災、促進安全生產(chǎn)、保障好經(jīng)濟建設和人民生命財產(chǎn)安全具有重要意義。

參考文獻

[1] 建筑物防雷設計規(guī)范（GB 50057-2010）[S].

（責任編輯：黃銀芳）