中小型加油站防雷系統設計研究的論文
中小型加油站防雷系統設計研究的論文
經濟的發展和人們生活水平的提高使得汽車的數量增加，而加油站數量也隨之劇增。如今，汽車加油站已成為城市發展不可或缺的一部分。然而，近年來，加油站雷電災害事故頻發，不僅嚴重影響了周邊居民和建築物的安全，還削弱了加油站的應用功能。因此，加強加油站防雷工程設計，提高加油站防雷系統能力至關重要。
1雷電及靜電對汽車加油站的危害
1.1直擊雷
直擊雷是帶電雲層（雷雲）與建築物、大地或防雷裝置之間發生的迅猛的放電現象。當閃電直接擊中加油站建築物或防雷裝置時，會導致防雷裝置的電位升高。當高電位靜電作用於電氣線路、電氣裝置或金屬管道時，容易產生放電現象，使電氣裝置絕緣層被破壞、高壓竄入低壓系統，直接導致接觸電壓和跨步電壓觸電事故；巨大的雷電流透過雷擊點在極短的時間內轉換為大量熱量，使易燃易爆物品燃燒或金屬熔化、飛濺而引起火災或爆炸事故；被擊物體內部出現強大的機械壓力，致使其遭受嚴重破壞或發生爆炸。
1.2感應雷
雷電的電磁感應和靜電感應作用在油罐、加油機、電力線路、各種輸油管道、資訊系統上所產生的靜電感應電流和感應電動勢會直接作用在油罐、加油機或輸油管道上，也可能作用在電源線路上或資訊線路上，導致線路絕緣閃絡或所連線的電氣裝置的絕緣層損壞；作用在危險環境中未作等電位連線的金屬管道間，會產生火花、放電而導致火災或爆炸危險，也可能導致電子裝置“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、在裝卸和儲運過程中或者是油品從管道出口噴射出來後產生自由電荷或產生帶電離子使油品和管道帶上不同負荷數的靜電荷。大量聚集的靜電荷有可能產生電火花，引發靜電事故。
2汽車加油站的防雷分類
汽車加油站主要由油罐區、加油島、加油機、站房、加油棚、卸油臺、供配電室等組成。依據《GB50057—2010建築物防雷設計規範》第3.0.2條、3.0.3條規定，將加油站內油罐區、加油棚劃為二類防雷建築物，其他的為三類防雷建築物，因此，加油站內不需要單獨裝設接閃杆。
3加油站的防雷系統設計
加油站的防雷系統設計需在認真調查地理、地質、土壤、氣象、環境等條件，雷電活動規律，被保護物的特點等的`基礎上，做到安全可靠、技術先進、經濟合理。
3.1油罐區的防雷設計
根據《GB50156—2002汽車加油加氣站設計與施工規範》第10.2.1條規定，油罐必須進行防雷接地，接地點不應少於兩處。金屬油罐的接地體宜設計為環狀，接地點不應少於兩處。鋼油罐的接地點與油罐的間距不宜大於30m，接地電阻不宜大於10。油罐的良好接地很重要，可以降低雷擊點的電位、反擊電位和跨步電壓。
3.2站區的防雷設計
汽車加油站內的加油棚、站房等附屬設施在防雷設計中按照二類防雷建築物考慮。
3.2.1加油棚的防雷設計沿加油棚的屋角、屋脊等易受雷擊的部位敷設一圈接閃帶，在整個屋面組成10m×10m或12m×8m的接閃網格，將加油棚建築物內的柱內主鋼筋作為引下線。當條件不允許時，另設引下線，引下線使用鍍鋅圓鋼或鍍鋅扁鋼製成。引下線不應少於2根，沿建築物四周均勻、對稱佈置，間距不得超過18m。當鋼結構加油棚屋面金屬板的厚度不小於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站房及其他附屬設施的防雷設計一般情況下，站房及其他輔助用房設定在加油棚的旁邊，且加油棚要比站房高。在進行防雷設計時，必須按滾球法計算加油棚的防雷保護範圍，滾球半徑R＝45m，不能隨意省去站房接閃帶設定這一環節。為了保證站區輔助用房不受雷電侵害，在站房、辦公樓等其他設施上均單獨設定接閃帶（網），並將建築物柱內主筋作為引下線，將基礎內鋼筋作為接地體。室外安裝的監控攝像機應在接閃帶的有效保護範圍內。
3.3接地系統、等電位連線與靜電防護
根據《GB50156－2002汽車加油加氣站設計與施工規範》第10.2.2條規定，加油站的防雷接地、防靜電接地、電氣裝置的工作接地、保護接地及資訊系統的接地等宜共用接地裝置，接地電阻不應大於4Ω。加油站的接地應採用統一的接地形式，並在各處作等電位連線，即所有的外來導體，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、金屬構件以及呼吸閥等金屬附件，裝於鋼油罐上的資訊系統配線電纜金屬外皮兩端、加油機地腳螺釘、地上或管溝敷設的油品管道兩端、其他裝置不帶點金屬外殼等均應與接地系統作可靠的電氣連線。在用金屬法蘭連線裝置、管道時，灌桶間的灌桶嘴和灌裝油桶之間都必須設定跨接線。當平行敷設的管道、構架和電纜金屬外皮等長金屬物的間距小於100mm時，應每隔不大於30m用金屬線跨接；當交叉淨距小於100mm時，其交叉處也應跨接；管道的法蘭接頭、膠管兩端（裝卸接頭與金屬管道）應採用截面積不小於6mm2的扁鋼帶跨接，並在加油島上的加油機旁和汽車油罐車卸油點處設定臨時接地接線柱，使之形成導靜電通道。
3.4電源系統的防雷設計
加油站電源接地形式一般為TN-S式，依據《GB50057—2010建築物防雷設計規範》第6.1節“防雷擊電磁脈衝”和《GB50074—2002石油庫設計規範》第14.2.15條規定，當加油站的電源採用TN系統時，從建築物內總配電盤（箱）開始引出的配電線路和分支線路必須採用TN-S系統，PE線和N線必須分開設定，使各用電裝置形成等電位連線。PE線正常時不走電流，這在防爆場所是很必要的，對人身安全和裝置安全都有好處。依據《GB50057—2010建築物防雷設計規範》第6.2節“防雷區和防雷擊電磁脈衝”和第6.4節“安裝和選擇電泳保護器”的規定，以雷電電磁環境有明顯變化為特徵，將防雷區劃分為LPZ0A或LPZ0B、LPZ1、LPZ2、、LPZn後續防雷區，與裝置耐壓水平相適應的浪湧保護器SPD就裝設在防雷分割槽的分界處，透過多級箝制過電壓，將其過電壓限制在裝置所能耐承受的數值內，避免雷電損壞裝置。一般在戶外線路進入建築物處，即PZ0A或LPZ0B進入LPZ1區，在低壓電源線路引入總配電箱、配電櫃前端安裝I級試驗的電湧保護器，同流量Im=80kA，其電壓保護水平Up＜2.5kV，用於加油站所有電氣裝置的電源防護。
3.5加油站資訊系統的防雷設計
為了防止雷電電磁脈衝過電壓損壞資訊系統電子器件，根據《GB50156—2002汽車加油加氣站設計與施工規範》第10.2.7條規定，汽車加油站資訊系統的配電線路首、末端與電子器件連線時，應裝設與電子器件耐壓水平相適應的過電壓電湧保護器。資料訊號防雷器設定在資料集中器和加油機線路的兩端，電話線路防雷器設定在電話分線器的前端。在辦公機房ADSL網路通訊線的MODEN前，即網路通訊線路的進線端，安裝網路訊號資訊系統電湧保護器，用於各裝置網絡卡和網路通訊線路的防雷保護。
4結束語
總之，加油站屬於雷電高風險地區，工作人員需要重點考慮系統內、外部的防雷設計，做好遮蔽及佈線、防雷與接地、安裝電湧保護器綜合防護等工作，並在實際的防雷工程設計中，只有綜合考慮各類裝置的特點和防護物件的實際情況，才能獲得最佳的防雷效果。