加油站雷電防護(hù)解決方案
一、概述
隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,交通事業(yè)正日新月異,人民的生活生平不斷提高,汽車越來越多,機(jī)動(dòng)車公共加油站這一為之提供能源的配套服務(wù)設(shè)施也在快速增加。加油站在城市、鄉(xiāng)鎮(zhèn)交通建設(shè)中起著重要的作用,也是城市、鄉(xiāng)鎮(zhèn)災(zāi)害救助中的重要能源基地,但是加油站的雷電活動(dòng)頻繁,直接威脅到加油站周圍人群和建筑物的安全,削弱了加油站作為城市、鄉(xiāng)鎮(zhèn)能源樞紐的功能,因此對加油站的雷電綜合防護(hù)是非常重要的。
二、加油站環(huán)境特點(diǎn)
加油站一般位于公路邊,多屬于空曠地區(qū)的孤立建筑物,容易遭受雷擊,而且加油站又屬于易燃易爆場所,對加油站的防雷現(xiàn)狀應(yīng)特別的重視,加油站通常具有以下幾個(gè)特點(diǎn):
?。?)地理位置:加油站都建在交通便利的城區(qū)開闊地帶或郊區(qū)、道路干線、主干線、高速公路旁邊等地帶,四周較為空曠;
?。?)建筑物防直擊雷設(shè)計(jì)不規(guī)范:部分加油站站房、罩棚未安裝防直擊雷設(shè)施,明敷防雷引線未沿外墻最短垂直路徑接地;
?。?)電源系統(tǒng):一般加油站的380V交流供電線路是架空明線接入至站區(qū)附近再地埋引入建筑的,部分加油站是由10KV電力線架空接入,經(jīng)變壓器后再地埋引入建筑。在鄉(xiāng)村和山區(qū)有時(shí)根本沒有地埋措施,未安裝電涌保護(hù)器及做重復(fù)接地,因此非常容易遭雷電波侵入及雷擊電磁脈沖;
?。?)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng):引入加油站的ISDN、電話線、監(jiān)控設(shè)備等弱電線路通常也是由戶外架空明線引入的,并且通常未安裝專用信號(hào)電涌保護(hù)器(SPD)做防閃電措施;
(5)靜電防護(hù):加油站加油機(jī)或加油槍未能接地或接地不良,電阻偏大,不符合規(guī)范要求。加油站呼吸閥未作跨接或跨級(jí)電阻值偏大;
(6)發(fā)電機(jī)接地:不少加油站并未做發(fā)電機(jī)接地,不符合安全生產(chǎn)。
三、加油站雷電防護(hù)設(shè)計(jì)
3.1建(構(gòu))筑物的直擊雷防護(hù)
加油站的建(構(gòu))筑物一般由罩棚、辦公樓、配電室及其它附屬建筑物組成。依據(jù)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057-2010確定汽車加油站的建筑物防雷類別為二類建筑物,不需要單獨(dú)裝設(shè)接閃桿。
辦公室和附屬建筑物一般采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),接閃器宜采用裝設(shè)在建筑物上的接閃網(wǎng)(帶)或接閃桿或由其混合組成的接閃器。接閃帶應(yīng)沿建筑物屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷擊部位敷設(shè),并在整個(gè)屋面組成不大于10m×10m或12m×8m的接閃網(wǎng)格。加油站罩棚一般采用鋼架結(jié)構(gòu),其棚頂采用金屬屋面,可直接利用其作為接閃器,不用再另設(shè)接閃桿或接閃帶(屋頂有其他需要保護(hù)的物體除外)。
防雷引下線,由于站區(qū)內(nèi)建(構(gòu))筑物一般采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和鋼架結(jié)構(gòu),鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)利用樁內(nèi)兩條對角主筋作為自然引下線,引下線間距不大于18米,引下線不應(yīng)少于2根,應(yīng)沿建筑物周圍均勻布置。引下線在適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)設(shè)若干連接板,該連接板可作等電位連接用,將辦公室及附屬建筑物內(nèi)所有電器設(shè)備和金屬導(dǎo)體作等電位連接。
接地裝置一般采用自然接地體作為接地裝置,一般加油站站區(qū)各接地裝置之間距離都小于5米,應(yīng)將加油站的防雷接地、防靜電接地、電氣設(shè)備工作接地、保護(hù)接地、信息系統(tǒng)的接地、等電位連接帶、建筑物金屬構(gòu)件采用共用接地,以達(dá)到均壓、等電位以減少各種接地設(shè)備之間、不同系統(tǒng)之間的電位差。在進(jìn)行建(構(gòu))筑物基礎(chǔ)施工時(shí)將兩基礎(chǔ)內(nèi)鋼筋進(jìn)行可靠連接,每間隔18米做一次接地。當(dāng)自然接地體達(dá)不到接地電阻要求時(shí),應(yīng)設(shè)置人工接地體。考慮到接地裝置使用的長期性和耐腐蝕性,建議接地裝置布置依據(jù)地形設(shè)計(jì),人工接地體設(shè)置在散水坡1m以外,可以不破壞散水坡保護(hù)面,同時(shí)也加大了地網(wǎng)包圍的有效面積。在建筑物外設(shè)計(jì)成閉合的環(huán)形,可以起到均壓環(huán)的作用,也可以從不同的方位引入地線作等位連接使用,同時(shí)可以作為不同位置進(jìn)入建筑物線纜的外屏蔽層接地線使用。水平接地通常使用40×4mm鍍鋅扁鋼,埋深0.6米(深度應(yīng)大于當(dāng)?shù)貎鐾翆樱?;垂直接地使用L50×50×5×2500mm鍍鋅扁鋼,垂直接地體間使用非金屬接地模塊。
接地電阻要求:加油站的地網(wǎng)分為直擊雷保護(hù)接地(其接地電阻要求≤10Ω)、防靜電接地(其接地電阻要求≤100Ω)、電源工作接地其接地電阻要求≤4Ω),信號(hào)線路直流工作接地其接地電阻要求≤4Ω)四個(gè)部分,當(dāng)采用統(tǒng)一接地時(shí),接地電阻值應(yīng)按最小值確定,接地電阻要求≤4Ω。
3.2油罐區(qū)的防雷設(shè)計(jì)
油罐區(qū)的防雷設(shè)計(jì):一般采用呼吸閥作為接閃器(高度4-5m),當(dāng)利用呼吸閥作為接閃器時(shí),應(yīng)保證呼吸閥與罐體接觸良好,防止直擊雷對呼吸閥放電不能將雷電流引入大地。埋地金屬油罐必須作環(huán)形接地,其接地點(diǎn)不應(yīng)少于兩處,其間弧形距離不宜﹥30m,接地體距罐壁不應(yīng)小于3m。鋼油罐頂板厚度﹤4mm時(shí),應(yīng)裝防直擊雷設(shè)施,當(dāng)頂板厚度≥4mm,可不裝防直擊雷設(shè)施,但對位于多雷區(qū)(年平均雷暴日數(shù)多于40天)的油罐和鋁頂油罐,應(yīng)安裝獨(dú)立接閃桿做防直擊雷設(shè)施。獨(dú)立接閃桿與被保護(hù)油罐的水平距離不應(yīng)小于3m,按滾球方法計(jì)算,使油罐呼吸閥處于其保護(hù)范圍內(nèi),并且保護(hù)范圍應(yīng)高于呼吸閥2m以上。輸油管道的始、末端和拐彎、分支處應(yīng)分別接地,每隔12米做一次接地,接地電阻≤4Ω。油罐區(qū)的接地應(yīng)采用共用接地裝置,并在各處作等電位連接,即油罐的罐體及罐的金屬構(gòu)件以及呼吸閥、量油孔等金屬附件,電力電纜外皮和瓷瓶鐵腳,裝于鋼油罐上的信息系統(tǒng)的配電線纜外皮,加油機(jī)地腳螺釘?shù)染鶓?yīng)與接地系統(tǒng)做可靠的電氣連接,其接地電阻值應(yīng)≤4Ω,由于油罐車進(jìn)行裝卸油時(shí),罐內(nèi)油品會(huì)產(chǎn)生靜電,靜電會(huì)積聚到浮盤上,此時(shí)浮盤應(yīng)與罐體做電氣連接,否則,容易產(chǎn)生靜電火花發(fā)生火災(zāi)事故。油罐車在裝卸過程中應(yīng)采用專用的接地導(dǎo)線、夾子和接地端子將油罐和裝卸車設(shè)備相連,并將防靜電接地裝置與油罐接地相連接。加油機(jī)主體應(yīng)與地溝接地裝置進(jìn)行可靠連接,應(yīng)保證加油槍皮管內(nèi)部銅線一端與加油機(jī)主體連接,防止加油過程中由于汽油(或柴油)與加油槍摩擦產(chǎn)生靜電無法通過加油管進(jìn)行釋放。平行敷設(shè)的管道、構(gòu)架和電纜金屬外皮長金屬物,其凈距離小于100mm時(shí),應(yīng)采用金屬線跨接,跨接點(diǎn)的間距不應(yīng)大于30m,交叉凈距小于100mm時(shí),其交叉處也應(yīng)跨接,各種金屬管道法蘭的連接螺銓少于5根時(shí),法蘭必須用金屬導(dǎo)線跨接,跨接電阻應(yīng)小于0.03Ω。
3.3電源配電系統(tǒng)雷電防護(hù)設(shè)計(jì)
380/220V供配電系統(tǒng)宜采用TN-S配電系統(tǒng):即三相五線制(單相三線制)配電方式。供電系統(tǒng)電纜應(yīng)穿鋼管埋地進(jìn)入加油站,電纜金屬外皮或電纜金屬保護(hù)管兩端均接地,其目的就是封鎖電磁效應(yīng),減少或削弱雷電危害,預(yù)防雷擊事故的發(fā)生。供電系統(tǒng)電纜應(yīng)單獨(dú)布線,不得與油品、液化石油氣和天然氣管道、熱力管道敷設(shè)在同一溝內(nèi),防止電纜溝進(jìn)入爆炸性氣體混合物,避免電纜與管道相互影響,引起爆炸火災(zāi)事故,電纜溝應(yīng)充沙填實(shí)。在供配電系統(tǒng)的電源端應(yīng)安裝與設(shè)備耐壓水平相適應(yīng)的過電壓(電涌)保護(hù)器。
根據(jù)GB50057-2010《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》、GB50343-2012《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》及GB50156-2012《汽車加油加氣站設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》等國家標(biāo)準(zhǔn),防雷及過電壓規(guī)范有關(guān)防雷分區(qū)的劃分和各級(jí)電源系統(tǒng)雷電及過電壓保護(hù)要求,針對汽車加油站配電系統(tǒng)的特點(diǎn),可將其分為三個(gè)防雷區(qū)分別加以考慮。其電源線路至少應(yīng)采取兩級(jí)雷電防護(hù),信號(hào)線路至少應(yīng)采取一級(jí)雷電防護(hù)。
A、在加油站低壓進(jìn)線總配電箱內(nèi),安裝B+C/4(limp=25kA,ln=25KA,Up=1.8KV,Uc=385V)電源三相電涌保護(hù)器,前端串接63A電源斷路器,用于整個(gè)加油站所有用電設(shè)備的第一級(jí)電源防護(hù)。
B、電源二級(jí)防護(hù)在辦公機(jī)房電源配電箱或辦公機(jī)房電源配電箱的附加配電箱內(nèi)安裝
20-385/4(ln=10KA,Up=1.2KV,Uc=275V)電源三相電涌保護(hù)器,試驗(yàn)類別為Ⅱ類試驗(yàn)。前端串接32A電源斷路器,用于辦公機(jī)房內(nèi)所有IT設(shè)備用電的第二級(jí)電源防護(hù)。在加油機(jī)電源配電箱內(nèi)或加油機(jī)電源配電箱的附加配電箱內(nèi)安裝20-385/4(ln=10KA,Up=1.2KV,Uc=275V)電源三相電涌保護(hù)器,試驗(yàn)類別為Ⅱ類試驗(yàn)。前端串接32A電源斷路器,用于加油機(jī)用電的第二級(jí)電源防護(hù)。
C、電源三級(jí)防護(hù)在辦公室計(jì)算機(jī)管理設(shè)備、便利店收費(fèi)區(qū)稅控主機(jī)、加油機(jī)數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備、票據(jù)打印設(shè)備等其它精密設(shè)備的電源插座處使用PDU(ln=5KA,Up=1.2KV,Uc=275V)型電源分配單元電涌保護(hù)器。
3.4信號(hào)系統(tǒng)雷電防護(hù)
在每組加油機(jī)內(nèi)數(shù)據(jù)采集器加油機(jī)控制總線處安裝12V(ln=5KA,Up=60V,Uc=30V)通訊信號(hào)信息系統(tǒng)電涌保護(hù)器,將通訊信號(hào)電涌保護(hù)器安裝于防爆箱中,用于每組加油機(jī)內(nèi)數(shù)據(jù)采集器和中控主板信號(hào)線路的防雷保護(hù)。在便利店收款臺(tái)下的稅控主機(jī)的加油機(jī)數(shù)據(jù)傳輸線上安裝12V(ln=5KA,Up=60V,Uc=30V)通訊信號(hào)信息系統(tǒng)電涌保護(hù)器,用于稅控主機(jī)信號(hào)線路的防雷保護(hù)。
3.5電話線雷電防護(hù)
加油站大多建在開闊地帶的公路兩旁,電話線很多是架空引入的,雷電波很容易通過電話線輸入而擊毀電話機(jī)。因此有必要做好電話線的防雷。最好的辦法是在電話線進(jìn)入室內(nèi)前,穿金屬管埋地(埋地長度不宜小于2ρ),金屬管首尾接到地極上引入。并安裝專用的電話避雷器。在辦公機(jī)房ADSL網(wǎng)絡(luò)通訊線、ISND網(wǎng)絡(luò)通訊線、PSTN撥號(hào)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RJ11(ln=3KA,Up=25V,Uc=6V)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)信息系統(tǒng)電涌保護(hù)器,用于各設(shè)備網(wǎng)卡及網(wǎng)絡(luò)通信線路的防雷保護(hù)。
3.6監(jiān)控系統(tǒng)雷電防護(hù)
在辦公機(jī)房監(jiān)控設(shè)備機(jī)柜由建筑外加油坪進(jìn)入的攝像機(jī)視頻傳輸線路上安裝BNC/16(ln=3KA,Up=40V,Uc=12V)視頻信息系統(tǒng)電涌保護(hù)器,用于監(jiān)控設(shè)備信號(hào)線路的防雷保護(hù)。
在室外加油坪的監(jiān)控?cái)z像機(jī)的電源及視頻傳輸線路上安裝24V(ln=3KA,Up=40V,Uc=12V)多功能電涌保護(hù)器,用于戶外監(jiān)控?cái)z像機(jī)的防雷保護(hù)。