汽車加油站接地電阻值設計探討

江一濤

福建省寧德市氣象災害防御技術中心 福建 寧德 352100

概述

在日常接觸的汽車加油站電氣設計中，經?？吹疥P于加油站接地體接地電阻值的設計條款為“防雷接地、防靜電接地、電氣設計的工作接地、保護接地及信息系統(tǒng)的接地等，宜共用接地裝置，其接地電阻值不大于1Ω”，在實際工程中，由于受到加油站所處地點土壤電阻率影響，其最終接地電阻值很難達到≤1Ω的要求，這就要求必須增設人工接地體進行補償，但由于場地所限，施工難度較大。部分設計者會因此更改設計為“防雷接地、防靜電接地、電氣設計的工作接地、保護接地及信息系統(tǒng)的接地等，單獨設置接地裝置，其接地電阻值不大于4Ω”，該設計雖然放寬了接地電阻值的要求，但由于要求各接地體獨立設置（地下必須保持大于3米的安全距離），施工難度更大了，《建筑物防雷設計規(guī)范》中也明確說明“在一棟建筑物中設置了獨立接地體，在動態(tài)條件上實際上是把人身安全和設備安全放在第二位，這是不對的”。本文綜合以上情況，結合接地體的計算以及國家規(guī)范條文的相關要求，僅對共用接地體的情況進行分析，希望能給出一個汽車加油站接地體工頻接地電阻值更加合理的參考意見。

1 接地電阻的計算值和規(guī)范要求

1.1 接地電阻計算值

一加油站占地面積為10000㎡，所處位置土壤電阻率為300Ω·m（該取值為GB/T 21431-2015附錄B表1中的中等土壤狀況），我們以自然接地體設計最優(yōu)情況考慮，設計沿加油站最邊緣敷設水平接地極為主的閉合復合型接地網，這樣接地網面積可達到10000㎡，如地網為正方形，則接地網外緣總長度為400m，如水平接地極每間隔5m一條，則水平接地極總長度為4000m，假設該水平接地極等效直徑能達到2㎡，埋設深度為0.5m，經計算，其接地阻值為1.28Ω。

1.2 規(guī)范要求

《汽車加油加氣站設計與施工規(guī)范[1]》GB50156-2012第11.2.2條第1款“防雷接地、防靜電接地、電氣設計的工作接地、保護接地及信息系統(tǒng)的接地等，宜共用接地裝置，其接地電阻值應按其中接地電阻要求最小的接地電阻值確定”。這個條款說明了兩個問題。首先，各系統(tǒng)接地宜共用接地裝置；其次，對于接地裝置的接地電阻值雖然并未明確做出數值上的規(guī)定，但也表明了應按各不同接地的最小值來進行確定。

2 接地電阻設計值合理性分析

（1）計算值的分析。對于某加油站接地體的工頻接地電阻值的計算上文中已經舉出實例，在土壤電阻率居中的情況下，其地網面積、接地極等效直徑、埋設深度、水平接地極總長度應該說已經達到了很高的設計標準，普通的加油站是很難達到這種標準的。

（2）規(guī)范條文分析。對于加油站來說，接地體的設置主要用于防雷接地、防靜電接地、電氣設計的工作接地、保護接地及信息系統(tǒng)的接地。由于《汽車加油加氣站設計與施工規(guī)范》中表明了，應按各系統(tǒng)接地的最小值來進行確定共用接地的阻值，那么只要明確了這些不同的接地對于阻值的要求，從其中找出最小值就可以了。

《汽車加油加氣站設計與施工規(guī)范[1]》第11.2.2條第2款“當各自單獨設置接地裝置時，油罐、LPG儲罐、LNG儲罐和CNG儲氣瓶（組）的防雷接地裝置的接地電阻、電氣系統(tǒng)的工作和保護接地電阻不應大于4Ω，地上油品、LPG、CNG和LNG管道始、末端和分支處的接地裝置的接地電阻，不應大于30Ω”；第11.2.15條“防靜電裝置的接地電阻不應大于100Ω”。這兩個條款分別對單獨設置時防雷接地、電氣設計的工作接地和保護接地、防靜電接地的阻值做出了要求，如按照最小值來確定，結合以上兩個條款來看，接地阻值應為不大于4Ω，但該規(guī)范對于加油站內的站房和罩棚等采用屋面接閃帶（網）或金屬屋面做防雷保護的接地以及信息系統(tǒng)接地的阻值在數值上并未明確。

對于加油站內的站房和罩棚的屋面接閃帶（網）或金屬屋面防雷接地的阻值要求，查找了《建筑物防雷設計規(guī)范[2]》GB50057-2010。對于大多數汽車加油站而言，其防雷類別應為第二類，對于專設引下線的沖擊接地電阻值要求不大于10Ω，即對于獨立的防雷接地系統(tǒng)而言，其站房和罩棚的防雷接地電阻值不大于10Ω即可。

對于信息系統(tǒng)的接地阻值要求，在《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術規(guī)范[1]》GB50343-2012和《數據中心設計規(guī)范》GB50174-2017（原《電子信息系統(tǒng)機房設計規(guī)范》）與《汽車加油加氣站設計與施工規(guī)范》中對于信息系統(tǒng)接地電阻值的描述基本一致，但均未說明具體數值。

《建筑物防雷裝置檢測技術規(guī)范[3]》GB/T 21431-2015中第5.4條的表3注1中，描述為“加油加氣站防雷接地、防靜電接地、電氣設備的工作接地、保護接地及信息系統(tǒng)接地當采用共用接地裝置時，其接地電阻不應大于4Ω”，其對于共用接地情況下的接地電阻值有比較明確的規(guī)定為≤4Ω。

（3）原理分析。從雷電造成的過電壓基本計算公式U=IR+L(di/dt)來分析，IR（雷電流和接地電阻的乘積）項對于建筑物內某一小范圍內互相連接在一起的金屬物（包括防雷裝置）來說都是一樣的，它們之間的電位差與防雷裝置的接地電阻無關，也就是說，在加油站已經采取了較為嚴格的各種金屬物與防雷裝置之間的等電位連接措施時，不必要求很低的接地電阻。

對于信息系統(tǒng)而言，由于現代電子系統(tǒng)絕大多數為數字化系統(tǒng)，其工作頻率為數十至數百兆赫茲。當電子系統(tǒng)的功能性接地流過高頻電流時，其接地阻抗和感抗將增至很大，其數值均遠遠超出了工頻接地電阻值，在這種情況下，要求功能性接地電阻做到很低（0.5～1Ω）是毫無意義的。

3 結束語

對于汽車加油站接地系統(tǒng)的設計，宜采用共用接地裝置，其工頻接地電阻值的設計要求為不大于4Ω是較為合理的。