中小型加油站防雷系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究的論文
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(shí)，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(shí)，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(shí)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(xiǎn)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(xiǎn)，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(gè)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(shí)，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(shí)，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(shí)，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(shí)，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(shí)，應(yīng)每隔不大于30m用金屬線跨接；當(dāng)交叉凈距小于100mm時(shí)，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(shí)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(shí)，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(shí)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(shí)，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(xiǎn)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。
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