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      加油站加氣站防雷設計方案
      發布者: 發布時間:2014/2/20 閱讀:2840

      加油站加氣站防雷設計方案

      一、概  述
          隨著我國經濟快速發展,人民生活水平的提高,汽車進入平民百姓家,汽車運輸迅猛發展,為之提供能源配套服務的設施——汽車加油站氣站的建設,如雨后春筍般的急速增加。它對城市交通起著很重要的作用。
          隨著汽車加油站氣站的自動化水平的提高,如計算機計量、計價、油罐液位計量、自動火災報警等應用越來越普遍,使近幾年加油站加氣站的雷電事故逐年增加,影響機動車加油加氣,削弱了加油加氣站作為城市能源樞紐的功能,也給不了解加油加氣站安全性能的人們,產生不安全感。因此,對汽車加油加氣站的雷電與電涌保護就顯得非常重要啦。
       
      二、加油加氣站的環境特點
          加油加氣站通常具有以下幾個特點:
          1、地理位置:加油加氣站通常應納入建設總體規劃,設置在交通便利的城區開闊地帶或郊區、道路干線、主干線、高速公路旁邊等地帶。
          2、實施條件:加油加氣站的建筑一般都有高大的罩棚,較低一些的營業室、值班室等,一般占地面積不大,不便于多級防雷的實施。
      加油加氣站的油罐都采用直接埋地式,不低于4m的通氣管都安裝有阻火器(兼有防爆性能)。
          3、電源系統:一般加油站都用220/380V外接電源,加氣站、加油站氣臺建站都用6~10KV外接電源。并獨立設置電能計量裝置。
      電力線路一般都采用電纜直接埋地敷設,進出建筑物及穿越行車道部分都應穿鋼管保護。
          4、電子系統應采用鎧裝電纜或導線穿鋼管配線,配線電纜金屬外皮兩端,保護管兩端均應作屏蔽等電位接地。
          5、爆炸危險區域劃分:
          汽車加油加氣站的爆炸危險區域劃分詳見《汽車加油加氣站設計與施工規范》GB50156-2002,附錄B。一般只有加油站氣機周圍,油罐內部及通氣口周圍,閥井及油罐卸車場地有時可能存在爆炸危險環境,但一般是運營操作時存在,停止運營操作時消失。(卸車場地、加油場地、油罐進油時通氣管周圍等)。從以上幾個特點不難發現,從防雷擊事故來看,汽車加油加氣站不象有些說的在“高風險”環境下運行,要采取強有力的防護措施。只要根據國標《汽車加油加氣站設計與施工規范》GB50156-2002設防,汽車加油加氣站可以安全平穩的運行。
       
      三、汽車加油加氣站的雷擊事故分析
          為了防止加油加氣站的雷擊事故,找出發生雷擊事故的原因,采取安全、可靠、經濟適用的措施防雷,就能達到少投入,多產出,事半功倍的效果。
       

       

      統計年
      全國雷擊事故(次)
      全國加油加氣站雷擊事故(次)
      全國加油加氣站事故率%
      加油站雷擊壞事故(次)
      加油站雷擊損壞占加油站雷擊事故的事故率%
      備注
      2001
      1741
      22
      0.026
      19
      86.3
       
      2002
      3386
      54
      0.064
      45
      83.3
       
      2003
      3911
      79
      0.093
      65
      82.3
       
       
       
       
       
      全國加油加氣站雷擊事故統計
      注:
      1)   全國加油加氣站按85000座考慮。
      2)   加油機雷擊事故主要是電腦加油機主控電路板擊壞,占全國加油加氣站事故的80%以上。
      3)   在統計加油加氣站雷擊事故時,沒有發現一次由于雷擊事故造成加油加氣站(按國標要求建造)爆炸火災事故的案例。
          從上面全國加油加氣站雷擊事故統計情況看出,加油加氣站的雷擊事故,主要是雷擊使電子系統設備損壞事故。其中電腦加油機主控板的雷擊事故最多,占80%以上,其次是報警系統,空調、電視機等,分析原因都是侵入雷與雷電反擊所為,因此汽車加油加氣站必須采取系統的綜合防雷措施,特別應加強對侵入雷與雷電反擊的防護。
       
      四、汽車加油加氣站的防雷方案
          汽車加油加氣站的防雷,必須采取系統的防護措施:即接閃、分流、接地、均壓、電磁封鎖、合理布線,安裝電涌保護器(SPD)等綜合措施,才能有效的防止雷電事故,確保汽車加油加氣站平穩安全的運行。
          加油加氣站的建筑物主要包括:埋地油罐、埋地液化油罐、石油液化氣泵房、天燃氣壓縮機房、站房(營業室、值班室、罩棚),地上液化石油氣罐、儲氣瓶房等,爆炸危險區Ⅰ區的范圍較小,絕大部分是Ⅱ區。根據國標GB50156-2002《汽車加油加氣站設計與施工規范》,應定為第二類防雷建筑物,它的系統防雷包括以下措施:
      1、接閃
          根據汽車加油加氣站所處的氣象、地形、地貌周圍環境等因素進行綜合分析,汽車加油加氣站位于高速公路、城市主干道、干道路旁的開闊地段、河流、沿湖、海邊等邊沿地段,建造在多雷地區(年雷暴日≧40d/a)。應在其屋面上裝設避雷帶(網)進行接閃。
      2、分流
          加油加氣站在其屋面上安裝有避雷帶(網)接閃后,應利用柱鋼筋或敷設扁鋼作引下線,為使雷電流分多路引導泄入大地,降低雷電在附近導體或電線、電纜上的感應電勢或電流,應盡可能多的布置引下線,均勻布置在加油站氣站四周,地下部分與接地網焊接。
      3、接地
          加油加氣站的防雷接地、防靜電接地、電氣設備的工作接地、保護接地、電子系統的接地(邏輯地、參考地),SPD接等,宜共用接地裝置,其接地電阻值不大于4Ω。
          接地應圍繞建筑物作環形閉合接地裝置,在每根引下線處,布置2—3根垂直接地極,垂直接地極長2.5m,埋深0.7m以下,作用是降低沖擊接地電阻及固定環形閉合裝置,接地網應在油罐卸車場地,加油機安裝處,配電盤進線處,埋地油罐通氣管處等焊接出接地支線,為上述設備作接地用。
       
      (1) 電磁封鎖
          加油加氣站的供電電源線路,應采用鎧裝電纜埋地或導線穿鋼管埋地引入,電纜或配線鋼管長度不應小于2√ρm,(ρ為當地土壤電阻率),且不應小于15m,電纜鎧裝及保護管兩端均應可靠接地。加油加氣站的電子系統也應采用鎧裝電纜或導線穿鋼管配線,配線電纜金屬外皮兩端,保護管兩端均應接地。
      (2) 均壓
          加油加氣站圍繞建筑物作環形閉合接地裝置后,所有進出環形接地裝置的金屬管道。電纜金屬外皮,導線保護管,均應在與環形接地裝置交叉處相連。加油站內的所有需接地的設備與構件,如油罐、加油機、通氣管、配電盤、電子系統用配電盤、開關、燈具等都要與接地網相連接,為使相鄰的金屬導體及設備上的電勢(電壓)相等。防止雷電反擊火花及維護操作人員產生電擊,保護設備及人身安全。相鄰的金屬導體及設備應用導電體跨接。
      (3) 合理布線
          當汽車加油加氣站的屋面上裝有避雷帶(網)接閃時,動力配線與電子系統配線,應盡量遠離避雷帶的引下線,最好兩者相距2m以上,否則應套鋼管加強屏蔽。
      (4) 安裝SPD
          在供電線路及電子系統傳輸線上,經常會產生對其設備有破壞性的電涌波形。為對供電設備及電子系統設備實施保護,需在以下部位安裝電涌保護器SPD。
      供配電系統的電源端:
          根據規范要求,加油加氣站的220/380U電源宜采TN—C系統,在總配電箱后應采用TN—S系統,總配電箱電源進線處PEN線作重復接地,總配電箱以后N線與PE線嚴格分開。其SPD接線如圖1。
       
      五、SPD的選型要求
          加油加氣站的電源進線,大都采用鎧裝電纜進線,與架空線T接端的電纜頭應裝避雷保護,電纜鎧裝外與避雷器接地端并聯再接地,加油加氣站的配電端電纜頭再接地。因此電纜可以起到屏蔽與分流的作用,此種情況可能使外進來的電流小于A項計算值,但仍應按外來分流考慮,即按A項。少數加油加氣站的電源線采用架空進線(不符合規范),架空線可能遭受直擊雷或附近遭雷擊,此種情況的SPD(配電柜側),也應采用10/350試驗波。
      A、最大沖擊放電電流(Iimp)
          應根據建筑物的防雷類別(加油加氣站屬第二類防雷建筑物),再根據進出建筑物的導電物(金屬管線、電力線、通信線)進行分流。每一導電物電流為i1=Is/2/n(KA),(n為導電物路數),供電電纜每一芯線電源為ir= i1/m (KA) (m為電纜芯線數)。當計算不可靠或有困難時,按Iimp≧12.5KA選取。
      B、最大持續運行電壓Uc的確定:
          最大持續運行電壓Uc,要求SPD在此電壓下長期運行不會損壞,而最大持續運行電壓Uc,則是雷擊產生的過電壓,此電壓一般都瞬態過電壓,其電壓幅值可以很高,但持續時間很短(μs、ms)。通過SPD的能量有限,一般即使SPD損壞,但電網運行等因素產生的暫態過電壓,其幅值比雷電過電壓低,但持續時間很長,通過限壓型(MOV)SPD時能量會較大,輕則加速SPD老化,重則使SPD過熱而損壞或短路爆炸。對開關型SPD雖然沒有老化問題,但動作后有續流,當電網的暫態過電壓幅值較高時,動作后的續流大而不能自行熄滅,也會使SPD爆炸,所以選擇Uc要結合電網接地系統確定,對加油加氣站而言,根據規范規定采用的是TN-C-S系統,此時選取Uc≧1.15Uo,當接于L與PE或PEN之間或L與N之間的SPD,按相關標準通過做了低壓對地短路即1.45Uo時間5S的暫態過電壓試驗時就可以了(Uo為供電系統相電壓)。
      C、SPD的保護水平Up值的確定:
          供電系統安裝SPD的目的是保護電氣設備。如圖(2)
       
          當SPD動作時,雷電流流過SPD,SPD將過電壓降到Up值,而設備所承受的電壓是UP+△Up1+△Up2=U,由此可見,被保護設備所承受的電壓是SPD的保護水平加上兩端的引線電壓降。因此要求兩端引線越短越好,其總長度不超過0.5m為佳。
          當滿足以下條件時,可僅在電源進戶處安裝一套SPD:
          1)電源進線處安裝的SPD其保護水平Up≦25KV。
          2)需保護設備距電源處SPD距離不小于10m,且SPD的保護水平Up加上兩端引線的感應電壓,對限壓型SPD要求(UP+△Up1+△Up2)≦0.8Uw。對開關型SPD要求Up或(△Up1+△Up2)大者≦0.8Uw。對限壓開關混和型SPD要求(UP+△Up1+△Up2)≦0.8Uw。(Uw被保護設備耐壓水平)若在進線處安裝的一套SPD達不到所要求的保護水平時,應在同一處增設附加配合協調好的SPD,以確保達到所要求的電壓保護水平。如下表:
      220/380V絕緣配合

       

      設備位置
      電源處
      配電線分支線路
      用電設備
      特殊需要
      耐沖擊電壓類別
      Ⅳ類
      Ⅲ類
      Ⅱ類
      Ⅰ類
      耐沖擊電壓額定值(KV)
      6
      4
      2.5
      1.5
       
      汽車加油加氣站防雷接地平面圖見圖3:
      圖3
      圖4
       
      SPD1:REP-D380B5G(戶外型) ――――――――――防爆型,通流容量60KA(可選),Iimp:15KA,10/350μs。
      SPD2:REP-D380BC60/3+1(混合型SPD) ――――――防爆型,通流容量60KA,8/20μs。
      SPD3:REP-D216―――――――――――――――――通流容量20KA
          根據國標《建筑物防雷設計規范》GB50057-94(2000版)第2.3.3條的規定:加油加氣站屬第二類防雷建筑物,按其附表6.1和6.2,雷電流幅值分別為150KA和37.5KA,波頭時間分別為10μs和0.2μs。
      按圖3有3回導體,每回導體電流為:
      ii1=150KA /2/3=25KA,ii2=37.5KA /2/3=6.25KA
      電源電纜電流為:ii1=25KA×0.3=7.5KA
        SPD1采用xierli生產的戶外防爆型三相電源防雷器,型號為:REP-D380B4G,通流容量40KA。
         對Ⅰ級分類試驗的SPD2每一芯線電流為:Ipek>7.5/3=2.5KA(10/350μs)就可以了。但電壓保護水平必須小于UPS設備的耐壓值(1.5KV),可采用xierli生產的防爆型三相電源混合型防雷器,型號為:REP-D380BC60/3+1,其保護水平小于等于1500V,通流容量60KA,目前在許多行業都得到了廣泛的使用!
      SPD3:采用xierli生產的UPS電源專用避雷器,型號為:REP-D220UPS*,通流容量40KA。
      六、注意事項
          汽車加油加氣站環境不應視為雷電高風險地區,依據GB50156-2002《汽車加油加氣站設計與施工規范》,應該按第二類防雷建筑物考慮。其油罐采用直埋地下式,通氣口裝有阻火器(有阻爆功能),對雷電自身有防護能力,不應裝設避雷針保護,依據GB50156-2002《汽車加油加氣站設計與施工規范》分三級安裝防雷器(SPD1 SPD2 SPD3)考慮,再加上其它六項措施,汽車加油加氣站的雷電事故可以降低或消除。
      七、防雷施工安裝示意圖(略)

         
         

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