武汉市加油站雷电防护的探究

史雅静，黄克俭，涂山山

（湖北省防雷中心，武汉 430074）

0 前言

加油站一般位于公路边，多属于空旷地区的孤立建筑物，且为易燃易爆场所，容易遭受雷击并造成严重的后果。根据对中国气象局雷电防护管理办公室公布的《全国雷电灾害汇编》中的加油站雷电和静电灾害事例的统计，加油站雷电灾害越来越多，雷电灾害主要是损坏加油机的控制电路和电机，其次是损坏配电、计算机及其他电器设备和损坏电涌保护器(SPD)，引起火灾、爆炸，在卸油、加油过程也曾发生过雷电灾害，而雷电击中建(构)筑物造成损坏的事例则相对较少。因此，对于加油站的防雷应给予足够的重视。

1 雷击风险评估分析

狮子山加油站位于武昌珞狮路二环线高架旁，周边有武汉市武昌医院南湖院区，湖北水利水电职业技术学院，该雷击风险评估对象分为站房、罩棚。

1.1 现场调查情况

站房为加油站调度管理的窗口，内有计算机以及监控设备，雷击可能造成值班人员伤害以及电子设备的损坏；罩棚属于易燃易爆场所，因雷击可能造成的损失包括影响加气服务，并且由于加油站内长期有工作人员值班，存在人身伤亡损失的风险。该站利用GPS定位仪测量得经度为E114.33491°、纬度为N30.49402°。闪电资料统计在2007年1月～2012年12月时段，半径范围2 km内总计发生345次闪电，其中平均强度为38.55kA，最大强度 127.4kA。

1.2 评估分析

由人身伤亡损失风险R1和经济损失风险R4计算可知：R1(总 )= R1(站房 )+R1(罩棚)=3.96×10-8+1.77×10-5=1.78×10-5；R4(总 )= R4(站 房 )+R4(罩 棚 )=4.06×10-5+5.71×10-4=6.12×10-4；而人身伤亡损失风险容许值RT=10-5。

因此，R1>RT，人身伤亡损失风险大于GB/T 21714.2-2008/IEC 62305-2:2006雷电防护(第2部分：风险管理规范)中规定的风险容许值。造成人身伤亡损失风险过大的原因是由于该站在电源线路上未安装适配的电源SPD，信号线路上未安装与线型相对应的SPD。若在该站的电源线路上安装多级适配的电源SPD，信号线路上安装与线型相适配的信号SPD，其人身伤亡风险可以降为1.70×10-6，满足规范要求。

1.3 防雷措施与建议

(1)低压配电系统电源线路应安装多级电涌保护器，在选择电源SPD时应注意SPD的协调配合，并选择低残压的SPD。

(2)SPD连接导线应平直，其长度不应大于0.5m。当电压开关型SPD至限压型SPD之间的线路长度小于10m、限压型SPD之间的线路长度小于5m时，在两级SPD之间应加装退耦装置。当SPD具有能量自动配合功能时，SPD之间的线路长度不受限制。

(3)电话、网络通信以及有线电视线路等应穿金属管埋地敷设，电缆屏蔽层应做良好接地，并在线路端口安装与线路相适配的信号SPD。信号SPD应根据线路的工作频率、传输介质、传输速率、传输带宽、工作电压、接口形式、特性阻抗等参数，选用电压驻波比和插入损耗小的适配SPD。

(4)为防闪电感应，平行敷设的管道、构架和电缆金属外皮等长金属物，其净距小于100mm时应用金属线跨接，跨接点的间距不应大于30m；交叉净距小于100mm时，其交叉处亦应用金属线跨接。

(5)屏蔽电源线和信号控制线的金属槽应保持电气连通，特别注意应将金属槽的各段连接处、下托槽与上盖板连接处进行可靠的电气连接，其过渡电阻不应大于0.03Ω。

(6)室内所有金属导电部分，包括电气设备正常时不带电的金属外壳，进出建筑物的配线电缆金属外壳及其保护钢管两端，建筑金属构件都必须与室内接地端子焊接，所有焊接部位应作防腐处理。

2 雷灾案例分析

2012年8月4日21时30分左右，江汉石油钻头股份有限公司武汉天然气分公司八坦路加气站所属办公楼和压缩机房遭强雷电袭击，造成了加气机读卡系统、压缩机房压力传感器、计算机、大屏幕显示器和电话机等多处设备设施损坏。

2.1 闪电定位监测资料

2012年8月4日21～22时湖北省闪电定位监测网的雷击记录情况显示：在事故地点(经纬度为E114.2801°、N30.4912°)1 km范围内有3次回击记录，时间在2012年8月4日21时21分27秒至29秒之间，其中，130 kA是3次回击中雷电流强度最大的一次，其它两次雷电流强度分别为28.4 kA和30.5 kA。

2.2 分析与建议

2.2.1 原因分析

综合现场调查情况以及闪电定位监测资料进行分析，可以确定此次设备设施损坏事故是因为雷电感应导致的。具体分析如下：

(1)闪电定位监测资料的雷击记录在时间和地点上与加气站有关人员反映的时间和GPS定位的地点基本吻合，说明此次事故设备设施损坏事故由雷击引起；

(2)雷电通过感应在架空引入的电话线上感应出过电压，致使与电话线相连的传真机和电话机损坏；

(3)雷电通过感应在穿出墙外的网络双绞线上感应出过电压，同时通过电磁感应在室内的网络双绞线上感应出过电压，致使与网线相连的交换机和电脑主板损坏；

(4)由于此次雷击强度大，回击电流最大达130 kA，因此雷电感应过电压高，易导致与未采用屏蔽的信号线路、屏蔽效果不良的信号线路或有较大环路的信号线路相连的电子设备损坏。此次损坏的压缩机房压力传感器、加气站收银室办公电脑网卡等设备由此原因引起的可能性较高。

2.2.2 防护措施建议

(1)将架空引入的电话线改为穿金属管埋地引入，将分线盒放置于室内并设置安装电话SPD，金属管应在首尾做良好接地；

(2)将网络双绞线改用屏蔽双绞线，屏蔽双绞线的两端做良好接地；

(3)检测加气站内各信号控制线路的屏蔽状况，将未采用屏蔽层的线路或屏蔽效果不良的线路(有屏蔽层但接地不良)采取屏蔽措施，尽量缩短设备间相连的信号线路。

3 武汉市加油站防雷现状

从对近几年武汉市加油站防雷防静电检测情况的分析来看，武汉市加油站存在的防雷安全隐患，主要表现为以下四个方面：

(1)未采取防闪电感应及闪电波侵入措施。很多站内都存在架空引入供电和通信线路的情况，有些甚至存在绑扎在防雷装置上的现象，且这些线路并没有屏蔽层或采取穿金属管等屏蔽措施，部分由屏蔽措施的屏蔽层接地处理也不符合要求，未采取电涌保护器(SPD)的防护措施，或者SPD的选用和安装不符合规范要求。

(2)多数加油站的加油加气机输油胶管未采取金属线跨接，或者跨接线断开，少于五个螺丝的管道法兰未采取金属线跨接或者跨接线断开，且过渡电阻＞0.03 Ω。

(3)接地电阻值不符合标准要求，检测过程中发现很多加油站存在设备或者装置的接地电阻值超过标准要求的情况，如加油加气枪、压缩机、控制柜等。

(4)少数加油站未设置槽车卸车时专用的导静电装置，当油罐进行装卸油时会产生静电，静电积聚到一定量时，就容易产生静电火花而发生火灾事故。

4 防护完善措施

(1)加油站的供电、通信线路采用铠装电缆或导线穿钢管配线，配线电缆金属外皮两端、保护钢管两端均应接地。加油站供配电系统的电源端安装与设备耐压水平相适应的电涌保护器(SPD)，信息系统的配电线路首、末端与电子器件连接时，装设与电子器件耐压水平相适应的电涌保护器(SPD)。

(2)管道上的法兰应用金属线跨接，当法兰的连接螺栓不少于5根时，在非腐蚀环境下可不跨接，但要保证过渡电阻≤0.03 Ω。加油站的加油、充气软管(多为胶管)，其一端连接于加油或加气机输出管道端，另一端与充装的金属枪头连接，要求两端应采用金属软铜线跨接，以防止管壁、接头处的静电积累与放电。

(3)对于因为机械损坏或者锈蚀严重等原因引起的接地不良，接地电阻值不符合标准要求的现象，加油站的责任人应及时采取措施，保证设备的接地电阻符合相关规范要求，对于未做接地的设备应增设接地装置。加油加气机输送油气的管道、加油加气机机壳、线缆的金属外皮(或电缆金属保护管)，以及非独立设置的防雷装置应采用共用接地，且接地电阻值不应＞4 Ω。

(4)在加油站的汽油罐车和液化石油气罐车卸车场地，设置罐车卸车时专用的防静电接地装置，条件允许的加油站，宜设置能检测跨接线及监视接地装置状态的静电接地仪。

5 小结

武汉地区是雷电活动多发地带，加油站的雷电防护的安全问题已越来越突出，因此，防雷减灾已然成为了加油站安全工作的重点。本文通过对加油站进行雷击风险评估以及雷击灾害分析两个方面进行探讨，提出了相应的解决措施，突出站中可能存在的防雷安全隐患，为全面有效地保障加油站的安全生产提供了科学依据。

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