淺談加油站防雷圖紙審查的幾個關(guān)鍵要點(diǎn)

孫自勝，岳國海，程 虎，曾凡磊，江 亮

（1.六安市氣象局，安徽 六安237000；2.舒城縣氣象局，安徽 六安231300；3.霍邱縣氣象局，安徽 六安237400）

為了深化防雷改革，國發(fā)〔2016〕39 號文件規(guī)定：油庫、氣庫、彈藥庫、化學(xué)品倉庫、煙花爆竹、石化等易燃易爆建設(shè)工程和場所，雷電易發(fā)區(qū)內(nèi)的礦區(qū)、旅游景點(diǎn)或者投入使用的建（構(gòu)）筑物、設(shè)施等需要單獨(dú)安裝雷電防護(hù)裝置的場所，以及雷電風(fēng)險高且沒有防雷標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、需要進(jìn)行特殊論證的大型項(xiàng)目，仍由氣象部門負(fù)責(zé)防雷裝置設(shè)計(jì)審核和竣工驗(yàn)收許可。改革后，易燃易爆場所的防雷設(shè)計(jì)審查和竣工驗(yàn)收仍然由相應(yīng)的氣象主管機(jī)關(guān)負(fù)責(zé)。作為防雷圖紙審查的行政主管機(jī)構(gòu)，根據(jù)中國氣象局第37 號令《防雷裝置設(shè)計(jì)審核和竣工驗(yàn)收規(guī)定》第十條雷電防護(hù)裝置設(shè)計(jì)審核內(nèi)容規(guī)定，行政主管機(jī)構(gòu)應(yīng)該對申請材料的合法性進(jìn)行評審并出具雷電防護(hù)裝置設(shè)計(jì)技術(shù)評價報(bào)告。

本文結(jié)合筆者一線工作經(jīng)驗(yàn)，探討分析加油站防雷圖紙審查中的幾個關(guān)鍵要點(diǎn)，以確保加油站防雷設(shè)施設(shè)計(jì)完整。審查加油站防雷圖紙時應(yīng)思路清晰、重點(diǎn)突出、有規(guī)律可循。

1 加油站防雷類別的確定

現(xiàn)行GB 50057—2010《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》[1]、GB 50156—2012《汽車加油加氣站設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》[2]、GB/T 21431—2015《建筑物防雷裝置檢測技術(shù)規(guī)范》[3]等相關(guān)規(guī)范并未對加油站的防雷等級做出直接規(guī)定。

GB 50057—2010《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》[1]僅有以下相關(guān)規(guī)定：當(dāng)?shù)谝活惙览捉ㄖ锊糠值拿娣e占建筑物總面積的30%及以上時，該建筑物宜確定為第一類防雷建筑物；當(dāng)?shù)谝活惙览捉ㄖ锊糠值拿娣e占建筑物總面積的30%以下且第二類防雷建筑物部分的面積占建筑物總面積的30%及以上時，或當(dāng)這2 部分防雷建筑物的面積均小于建筑物總面積的30%，但其面積之和又大于30%時，該建筑物宜被確定為第二類防雷建筑物。

GB/T 21431—2015《建筑物防雷裝置檢測技術(shù)規(guī)范》僅對6 種爆炸危險環(huán)境分區(qū)進(jìn)行了定義，加油站爆炸危險環(huán)境主要有油罐區(qū)周圍、卸油區(qū)附近以及加油機(jī)內(nèi)部。根據(jù)其附錄A 的定義，油罐區(qū)周圍和卸油區(qū)只有很小一部分是0 區(qū)和1 區(qū)，油罐通常埋在地下且安裝有防爆呼吸閥，加油機(jī)內(nèi)部空間很小且為1 區(qū)。顯然0 區(qū)和1 區(qū)面積之和小于加油站總面積的30%，因此加油站不能作為第一類防雷建筑物[4]。

GB 50156—2012《汽車加油加氣站設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》規(guī)定：加油站面積一般不大，加油站罩棚內(nèi)的1區(qū)和2 區(qū)之和大約占總面積的10%左右。按照上述規(guī)定，顯然罩棚的防雷類別也達(dá)不到第二類防雷建筑物的標(biāo)準(zhǔn)。因?yàn)橐话愣x民用普通建筑物為第三類防雷建筑，因此為了區(qū)分第二類、三類防雷建筑物，同時加油站的確存在一定的危險性，所以一般將加油站罩棚定為第二類防雷建筑物[5-6]。而站房的類別應(yīng)該根據(jù)GB 50057—2010《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》相關(guān)規(guī)定，分別計(jì)算年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)和其使用性質(zhì)中較大等級來確定。一般而言，由于站房面積小，將其定為第三類防雷建筑物[4-5]。

2 罩棚接閃器尺寸

現(xiàn)代的加油站罩棚大多數(shù)采用不銹鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的金屬彩鋼瓦屋面，也有少部分采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的頂棚屋面（如圖1 所示）。針對金屬屋面的類型，GB 50057—2010 中對常見的金屬厚度做了明確的規(guī)定。除第一類防雷建筑物外，金屬屋面的建筑物宜利用其屋面作為接閃器，并應(yīng)符合下列規(guī)定：①板間的連接應(yīng)是持久的電氣貫通，可釆用銅鋅合金焊、熔焊、卷邊壓接、縫接、螺釘或螺栓連接；②金屬板下面無易燃物品時，鉛板的厚度不應(yīng)小于2 mm，不銹鋼、熱鍍鋅鋼、鈦和銅板的厚度不應(yīng)小于0.5 mm，鋁板的厚度不應(yīng)小于0.65 mm，鋅板的厚度不應(yīng)小于0.7 mm；③金屬板下面有易燃物品時，不銹鋼、熱鍍鋅鋼和鈦板的厚度不應(yīng)小于4 mm，銅板的厚度不應(yīng)小于5 mm，鋁板的厚度不應(yīng)小于7 mm；④金屬板應(yīng)無絕緣被覆層。

圖1 某中石化加油站罩棚、站房屋面防雷圖（單位：m）

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的頂棚通常采用接閃帶或接閃網(wǎng)作為屋面接閃器，一般使用直徑為10 mm 的鍍鋅圓鋼作為接閃器，接閃器支架間距不大于1 m（轉(zhuǎn)彎處0.5 m）。突出屋面所有的金屬構(gòu)件、金屬管道均與接閃帶可靠焊接。圖1 中顯示罩棚部分采用構(gòu)造柱的內(nèi)部鋼筋作為引下線，站房和罩棚屋面采用直徑為10 mm 的鍍鋅圓鋼作為接閃器。

3 合理的接地阻值

合理的防雷接地系統(tǒng)是檢驗(yàn)一個防雷系統(tǒng)設(shè)計(jì)成功的關(guān)鍵。防雷接地系統(tǒng)能否在極短時間內(nèi)導(dǎo)走全部閃擊的雷電流，很大程度上取決于合理的接地極的數(shù)量和布置形式。筆者通過多年審查加油站防雷圖紙的經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出以下審核要點(diǎn)：①低壓配電的接地形式應(yīng)采用TN-S 系統(tǒng)且在進(jìn)戶處做重復(fù)接地，PE 線與N線嚴(yán)格分開。②宜將防雷防靜電接地、電氣設(shè)備的工作接地，保護(hù)接地及信息系統(tǒng)接地等使用共用接地（如圖2 所示），其接地電阻小于等于1 Ω。如實(shí)測阻值不滿足要求，則應(yīng)增加接地極。一般接地裝置接地采用∠50×50×5 mm 的熱鍍鋅角鋼，接地干線采用40×4 mm 的熱鍍鋅扁鋼，支線采用25×4 mm 的熱鍍鋅扁鋼，埋深不小于0.8 m，焊接處做防腐處理。③建筑物應(yīng)做總等電位聯(lián)結(jié)，設(shè)置MEB 總等電位聯(lián)結(jié)端子箱。等電位聯(lián)結(jié)箱MEB 設(shè)于電源進(jìn)戶箱側(cè)總等電位連接板與接地裝置不應(yīng)少于2 處連接，各金屬管道如給水管、排水管采用40×4 mm 熱鍍鋅扁鋼與等電位箱的接地母排相連。④在罩棚、罐區(qū)四周使用40×4 mm熱鍍鋅扁鋼做一圈水平接地體作為人工接地裝置，利用站房基礎(chǔ)鋼筋作為自然接地體，在罩棚立柱、站房和罐區(qū)預(yù)留接地測試卡，在室外地坪1.0 m 以下敷設(shè)40×4 mm 鍍鋅扁鋼將各接地體相互連接作為聯(lián)合接地體；所有進(jìn)出建筑物的金屬管道均利用40×4 mm鍍鋅扁鋼與接地體做可靠焊接。⑤每個油罐至少2 點(diǎn)與主接地干線連接；埋地鋼制油罐、非金屬油罐頂部金屬部件和油罐內(nèi)各金屬部件應(yīng)與非埋地工藝金屬管道相互做電氣連接，并將接地油罐的罐體、卸油口、通氣管等金屬部件與接地網(wǎng)做電氣連接。⑥工藝管道的始、末端及分支處應(yīng)做接地，管道間采用25×4 mm鍍鋅扁鋼做跨接線與管道可靠焊接并接地；所有工藝管道的門、法蘭等均做防靜電跨接。爆炸危險區(qū)域內(nèi)的工藝管道上的法蘭、膠管兩端等連接處應(yīng)用金屬線跨接。當(dāng)法蘭的連接螺栓不少于5 根時，在非腐蝕環(huán)境下可不跨接。⑦采用導(dǎo)靜電的熱塑性塑料管道時，導(dǎo)電內(nèi)襯應(yīng)接地；采用不導(dǎo)靜電的熱塑性塑料管道時，不埋地部分的熱熔連接件應(yīng)保證長期可靠的接地，或者可采用專用的密封帽將連接管件的電熔插孔密封，管道或接頭的其他導(dǎo)電部件也應(yīng)接地。⑧加油機(jī)接地，預(yù)留接地干線40×4 mm 接地扁鋼引至加油機(jī)箱內(nèi)，地坪上留200 mm。機(jī)體和其內(nèi)設(shè)備、油管及電線管都與接地支線做電氣連接，連接線為BVR16 mm2。⑨卸油口附近應(yīng)設(shè)置人體靜電釋放儀及靜電接地報(bào)警器并與接地裝置可靠電氣連接，靜電接地報(bào)警器安裝在方形鋼立柱上，上皮距地0.8 m；零管、液位、測漏、監(jiān)控等設(shè)備處設(shè)置弱電專用接地端子箱。⑩加油站信息系統(tǒng)應(yīng)采用鎧裝電纜或?qū)Ь€穿鋼管配線，配電線路的電纜金屬外皮或電纜金屬保護(hù)管兩端均應(yīng)接地，進(jìn)入防爆區(qū)域的電纜（線）保護(hù)管用防爆膠泥密封。

圖2 中石化加油防雷接地平面圖

圖2 中展示了加油站罩棚、油罐區(qū)、品牌立柱以及站房共用地網(wǎng)的連接情況，共用地網(wǎng)目前也是加油站優(yōu)先作為接地的主要形式。

4 電涌保護(hù)器的選擇

電氣系統(tǒng)遭受的感應(yīng)雷損害概率遠(yuǎn)大于直擊雷，因此電氣、電子信息系統(tǒng)的雷電保護(hù)是不可或缺的一部分，而選擇合理浪涌的參數(shù)、級間能量配合是實(shí)現(xiàn)電氣、電子雷電防護(hù)的關(guān)鍵。在電源總配電內(nèi)裝設(shè)第一級電通保護(hù)器，照明配電箱內(nèi)裝設(shè)第二級電涌保護(hù)器，信息系統(tǒng)設(shè)備箱內(nèi)裝設(shè)D 級電涌保護(hù)器。在防雷分區(qū)分界面處設(shè)置合適的浪涌保護(hù)器，強(qiáng)、弱電系統(tǒng)安裝電涌保護(hù)器保護(hù)并做接地。

罩棚按照二類防雷建筑物設(shè)計(jì)，雷電流強(qiáng)度取150 kA（首次直擊雷）。直擊雷接地分散50%雷電，3條入侵途徑各自分擔(dān)1/3，線路需要考慮有無屏蔽措施。電源系統(tǒng)承擔(dān)的雷電流：I=150×50%/3=25 kA，無線路屏蔽；I=（150×50%）/3×0.3=7.5 kA，有線路屏蔽。因此通常SPD 通流容量應(yīng)該以最嚴(yán)格的條件設(shè)計(jì)，第一級設(shè)計(jì)為40 kA，第二級設(shè)計(jì)為20 kA。圖3 為某中石化加油站的總電源系統(tǒng)配置圖。

圖3 中第一級浪涌安裝在總配電柜內(nèi)，采用4P 模式，標(biāo)稱放電電流不小于12.5 kA。圖4 為TN-S 模式下SPD 的內(nèi)部拓?fù)鋱D。圖3、圖4 基本上涵蓋了一般加油站電氣系統(tǒng)線路配置以及電源浪涌保護(hù)器的安裝[7-8]，為今后相似的加油站圖浪涌設(shè)計(jì)和施工安裝提供參考。

圖3 中石化配電系統(tǒng)圖

圖4 配電箱SPD 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖