浅析加油站电气防雷工程设计施工

吕继锋

【摘  要】本文通过对加油站所处环境特点、系统特点中雷电灾害各因素的分析，根据其特点对加油棚、油罐及附属建筑的直击雷防护和接地，加油站电源、信号系统的雷电防护等，依据GB50057、GB50343、GB50156等标准对雷电防护的要求，提出了系统的解决方案。

【关键词】加油站;电气防雷工程;方案;设计;施工

加油站一旦发生雷击并引发火灾将造成不可估量的损失，有鉴于此，必须将加油站的防雷工程设计作为防雷工作的重中之重，从源头上消除雷击隐患。

1.加油站的环境特点

加油站一般位于公路边，多属于空旷地区的孤立建筑物，容易遭受雷击，而且加油站又属于易燃易爆场所。加油站通常具有以下几个特点：1）地理位置：加油站通常设在城区、郊区、山区、乡村、高速公路等道路边的开阔地带，四周较为空旷;2）建筑物防直击雷设计不规范：有的加油站站房未安装防直击雷设施，明敷防雷引下线未沿外墙最短垂直路径接地。3）电源系统：一般加油站的380V交流供电线路是架空明线接入至站区附近再地埋引入建筑的。在乡村和山区有时根本没有地埋措施，未安装电涌保护器，因此非常容易感应雷电电磁脉冲。4）通信网络系统：引入加油站的电话线、监控设备等弱电线路通常也是由户外架空明线引入的，并且通常未安装专用信号电涌保护器（SPD）做雷电防护措施。5）静电防护：加油站加油机或加油枪未能接地或接地不良，接地阻值偏大，加油站呼吸阀未作跨接或跨接电阻值偏大，不符合规范要求。

从以上几个特点不难发现，从雷电防护角度来看，加油站一般都运行于“高风险”环境下，即对于雷害风险的“暴露程度”很高，因此需要加强雷电防护措施。

2.加油站防雷等级的确认

按照GB 50057-2010《建筑物防雷设计规范》第2.0.3条的要求，“具有1区爆炸危险环境的建筑物，且电火花不易引起爆炸或不致造成巨大破坏和人身伤亡者”。因此汽车加油站防雷应按第二类防雷建筑物进行设计。

3.加油站直击雷防护设计

1）、建筑物、构筑物的防雷设计。

加油站的建筑物、构筑物一般由罩棚、办公楼、配电室及其它附属建筑物组成。依据《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010确定汽车加油站的建筑物防雷类别为二类建筑物，不需要单独装设接闪杆。办公楼和附属建筑物一般采用钢筋混凝土结构。防雷接闪器设计：宜采用装设在建筑物上的接闪网（带）或接闪杆或由其混合组成的接闪器。接闪网应建筑物沿屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷击的部位敷设，并应在整个屋面组成不大于10m×10m或12m×8m的网格。加油站罩棚一般采用钢架结构，其棚顶采用金属屋面，可直接利用其作为接闪器，不用再另设接闪杆或接闪带（屋顶有其他需要保护的物体除外）。

加油站的建筑物、构筑物防雷引下线设计：由于站区内建筑物、构筑物一般采用钢筋混凝土结构和钢架结构，钢筋混凝土结构应利用桩内两条对角主筋作为自然引下线，引下线间距不大于18米，引下线不应少于2根，应沿建筑物周围均匀布置。

加油站机房、配电室应设置均压环，均压环必须可靠良好接地，应将均压环与建筑物接地进行可靠焊接。将站房内所有金属物体，包括电缆屏蔽层、金属管道、金属门窗、设备外壳以及所有进出站房的金属管道等金属构件进行电气连接，并接至均压环上，以均衡电位。

加油站的建筑物、构筑物防雷接地装置设计：一般采用自然接地体作为接地装置;加油站的防雷接地、防静电接地、电气设备工作接地、保护接地、信息系统的接地、等电位连接带、建筑物金属构件采用共用接地，以达到均压、等电位以减小各种接地设备之间、不同系统之间的电位差。

接地电阻要求：加油站的地网分为直击雷保护接地（其接地电阻要求≤10Ω）、防静电接地（其接地电阻要求≤10Ω）、电源工作接地（其接地电阻要求≤10Ω）、信号线路直流工作接地（其接地电阻要求≤4Ω）四个部分。当采用统一接地时，接地电阻值应按最小值确定，接地电阻要求≤4Ω。

2）油罐区的防雷设计

油罐区防雷设计：一般采用呼吸阀作为接闪器（高度4-5m），当利用呼吸阀作为接闪器时，应保证呼吸阀与罐体接触良好，防止直击雷对呼吸阀放电不能将雷电流引入大地。埋地金属油罐必须作环形接地，其接地点不应少于两处，其间弧形距离不宜>30m，接地体距罐壁应不小于3m。

输油管道的始、末端和拐弯、分支处应分别接地，每间隔12米做一次接地，接地电阻≤4Ω;油罐区的接地应采用共用接地装置，并在各处做等电位连接。

4、电源配电系统雷电防护设计

380/220V供配电系统宜采用TN-S系统，电缆应穿钢管埋地进入加油站，电缆金属外皮或电缆金属保护管两端均应接地，在供配电系统的电源端应安装与设备耐压水平相适应的过电压（电涌）保护器。供电系统电缆金属外皮或电缆金属保护管两端均应接地，其目的是封锁电磁效应，减少或削弱雷电危害，防止雷击事故。

1）加油站電源系统设计方案：

电涌保护器的选择

a）动作电压的选择

变压器低压侧的电涌保护器其三相电压为动作电压;U0 = 400V

b）电涌保护器的通信容量选择

首级电涌保护器雷电冲击电流的选择

对于本系统电源线路的特点，按《建筑物防雷设计规范》要求每线标称放电电流不宜小于15KA的要求。首级电涌保护器的每相标称放电电流应大于15KA（10/350μS）。

次级电涌保护器标称放电电流的选择

对于本系统采用的非屏蔽电缆线路，次级电涌保护器的每相标称放电电流应大于20KA（8/20μS）。精密设备保护需选用防雷插座，其体积小，可以与设备靠得很近。

5、电子信息设备防雷设计

加油站的电子设备主要为：监控设备、通信设备、液位仪检测设备等。在雷击发生时，产生巨大瞬变电磁场，在1KM范围内的金属环路，如网络、信号及通讯金属连线等都会感应到雷击，将会影响网络、信号及通讯系统的正常运行甚至彻底破坏系统。

加油站信息系统防雷应从等电位连接与共用接地系统、屏蔽及布线、防雷与接地、安装电涌保护器进行综合设计。

1）、电子设备的金属外壳、机柜、机架、金属管（槽）、屏蔽线缆外层、信息设备防静电接地和安全保护接地及浪涌保护器接地端等均应以最短的距离与等电位连接网络的接地端子连接。

2）、电子信息系统设备主机房宜选择在建筑物中心部位，其设备应远离外墙结构柱，设置在雷电防护区的高级别区域内，当电子信息系统设备为非金属外壳，且机房屏蔽未达到设备电磁环境要求时，建议安装金属屏蔽网或金属屏蔽室。金属屏蔽网、金属屏蔽室应与等电位接地端子板连接。

3）、信号线路线缆应采用带有金属屏蔽层的线缆或套入金属管的办法进行敷设。在室外应埋地敷设进入建筑物;在楼内一般采用金属屏蔽槽垂直敷设和水平敷设方式进入机房。

4）本方案中网络、信号设备防护方面，在液位仪检测仪引出的液位仪控制线上安装额定负载电流1～1.5A的大功率特殊信号电涌保护器，用于液位仪检测仪信号线路的保护。在加油机总控制线上安装精密的控制信号电涌保护器，用于加油机总控制线路的保护。

结束语

加油站作为雷电高风险地区，应从外部防雷、内部防雷进行考虑，注重等电位连接与共用接地系统、屏蔽及布线、防雷与接地、安装电涌保护器综合防护、在实际的防雷工程设计中，还需根据各类设备的特点和防护对象的实际情况灵活应用、综合考虑，才能获得良好的效果。

参考文献：

[1] 《汽车加油加气站设计与施工规范》GB50156—2012

[2] 《石油与石油设施雷电防护规范》GB15599—2009

（作者单位：天津高德朗益科技有限公司）