加油站加气站防雷设计方案
  
一、概??述
??? 随着我国经济快速发展,人民生活水平的提高,汽车进入平民百姓家,汽车运输迅猛发展,为之提供能源配套服务的设施——汽车加油站气站的建设,如雨后春笋般的急速增加。它对城市交通起着很重要的作用。
??? 随着汽车加油站气站的自动化水平的提高,如计算机计量、计价、油罐液位计量、自动火灾报警等应用越来越普遍,使近几年加油站加气站的雷电事故逐年增加,影响机动车加油加气,削弱了加油加气站作为城市能源枢纽的功能,也给不了解加油加气站安全性能的人们,产生不安全感。因此,对汽车加油加气站的雷电与电涌?;ぞ拖缘梅浅V匾?。
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二、加油加气站的环境特点
??? 加油加气站通常具有以下几个特点:
??? 1、地理位置:加油加气站通常应纳入建设总体规划,设置在交通便利的城区开阔地带或郊区、道路干线、主干线、高速公路旁边等地带。
??? 2、实施条件:加油加气站的建筑一般都有高大的罩棚,较低一些的营业室、值班室等,一般占地面积不大,不便于多级防雷的实施。
加油加气站的油罐都采用直接埋地式,不低于4m的通气管都安装有阻火器(兼有防爆性能)。
??? 3、电源系统:一般加油站都用220/380V外接电源,加气站、加油站气台建站都用6~10KV外接电源。并独立设置电能计量装置。
电力线路一般都采用电缆直接埋地敷设,进出建筑物及穿越行车道部分都应穿钢管?;?。
??? 4、电子系统应采用铠装电缆或导线穿钢管配线,配线电缆金属外皮两端,?;す芰蕉司ψ髌帘蔚鹊缥唤拥?。
??? 5、爆炸危险区域划分:
??? 汽车加油加气站的爆炸危险区域划分详见《汽车加油加气站设计与施工规范》GB50156-2002,附录B。一般只有加油站气机周围,油罐内部及通气口周围,阀井及油罐卸车场地有时可能存在爆炸危险环境,但一般是运营操作时存在,停止运营操作时消失。(卸车场地、加油场地、油罐进油时通气管周围等)。从以上几个特点不难发现,从防雷击事故来看,汽车加油加气站不象有些说的在“高风险”环境下运行,要采取强有力的防护措施。只要根据国标《汽车加油加气站设计与施工规范》GB50156-2002设防,汽车加油加气站可以安全平稳的运行。
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三、汽车加油加气站的雷击事故分析
??? 为了防止加油加气站的雷击事故,找出发生雷击事故的原因,采取安全、可靠、经济适用的措施防雷,就能达到少投入,多产出,事半功倍的效果。
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统计年
全国雷击事故(次)
全国加油加气站雷击事故(次)
全国加油加气站事故率%
加油站雷击坏事故(次)
加油站雷击损坏占加油站雷击事故的事故率%
备注
2001
1741
22
0.026
19
86.3

2002
3386
54
0.064
45
83.3

2003
3911
79
0.093
65
82.3

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全国加油加气站雷击事故统计

注:
1)?? 全国加油加气站按85000座考虑。
2)?? 加油机雷击事故主要是电脑加油机主控电路板击坏,占全国加油加气站事故的80%以上。
3)?? 在统计加油加气站雷击事故时,没有发现一次由于雷击事故造成加油加气站(按国标要求建造)爆炸火灾事故的案例。
??? 从上面全国加油加气站雷击事故统计情况看出,加油加气站的雷击事故,主要是雷击使电子系统设备损坏事故。其中电脑加油机主控板的雷击事故最多,占80%以上,其次是报警系统,空调、电视机等,分析原因都是侵入雷与雷电反击所为,因此汽车加油加气站必须采取系统的综合防雷措施,特别应加强对侵入雷与雷电反击的防护。
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四、汽车加油加气站的防雷方案
??? 汽车加油加气站的防雷,必须采取系统的防护措施:即接闪、分流、接地、均压、电磁封锁、合理布线,安装电涌?;て鳎⊿PD)等综合措施,才能有效的防止雷电事故,确保汽车加油加气站平稳安全的运行。
??? 加油加气站的建筑物主要包括:埋地油罐、埋地液化油罐、石油液化气泵房、天燃气压缩机房、站房(营业室、值班室、罩棚),地上液化石油气罐、储气瓶房等,爆炸危险区Ⅰ区的范围较小,绝大部分是Ⅱ区。根据国标GB50156-2002《汽车加油加气站设计与施工规范》,应定为第二类防雷建筑物,它的系统防雷包括以下措施:
1、接闪
??? 根据汽车加油加气站所处的气象、地形、地貌周围环境等因素进行综合分析,汽车加油加气站位于高速公路、城市主干道、干道路旁的开阔地段、河流、沿湖、海边等边沿地段,建造在多雷地区(年雷暴日≧40d/a)。应在其屋面上装设避雷带(网)进行接闪。
2、分流
??? 加油加气站在其屋面上安装有避雷带(网)接闪后,应利用柱钢筋或敷设扁钢作引下线,为使雷电流分多路引导泄入大地,降低雷电在附近导体或电线、电缆上的感应电势或电流,应尽可能多的布置引下线,均匀布置在加油站气站四周,地下部分与接地网焊接。
3、接地
??? 加油加气站的防雷接地、防静电接地、电气设备的工作接地、?;そ拥?、电子系统的接地(逻辑地、参考地),SPD接等,宜共用接地装置,其接地电阻值不大于4Ω。
??? 接地应围绕建筑物作环形闭合接地装置,在每根引下线处,布置2—3根垂直接地极,垂直接地极长2.5m,埋深0.7m以下,作用是降低冲击接地电阻及固定环形闭合装置,接地网应在油罐卸车场地,加油机安装处,配电盘进线处,埋地油罐通气管处等焊接出接地支线,为上述设备作接地用。
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(1) 电磁封锁
??? 加油加气站的供电电源线路,应采用铠装电缆埋地或导线穿钢管埋地引入,电缆或配线钢管长度不应小于2√ρm,(ρ为当地土壤电阻率),且不应小于15m,电缆铠装及?;す芰蕉司煽拷拥?。加油加气站的电子系统也应采用铠装电缆或导线穿钢管配线,配线电缆金属外皮两端,?;す芰蕉司拥?。
(2)?均压
??? 加油加气站围绕建筑物作环形闭合接地装置后,所有进出环形接地装置的金属管道。电缆金属外皮,导线?;す?,均应在与环形接地装置交叉处相连。加油站内的所有需接地的设备与构件,如油罐、加油机、通气管、配电盘、电子系统用配电盘、开关、灯具等都要与接地网相连接,为使相邻的金属导体及设备上的电势(电压)相等。防止雷电反击火花及维护操作人员产生电击,?;ど璞讣叭松戆踩?。相邻的金属导体及设备应用导电体跨接。
(3)?合理布线
??? 当汽车加油加气站的屋面上装有避雷带(网)接闪时,动力配线与电子系统配线,应尽量远离避雷带的引下线,最好两者相距2m以上,否则应套钢管加强屏蔽。
(4)?安装SPD
??? 在供电线路及电子系统传输线上,经?;岵云渖璞赣衅苹敌缘牡缬坎ㄐ?。为对供电设备及电子系统设备实施?;?,需在以下部位安装电涌?;て鱏PD。
供配电系统的电源端:
??? 根据规范要求,加油加气站的220/380U电源宜采TN—C系统,在总配电箱后应采用TN—S系统,总配电箱电源进线处PEN线作重复接地,总配电箱以后N线与PE线严格分开。其SPD接线如图1。
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五、SPD的选型要求
??? 加油加气站的电源进线,大都采用铠装电缆进线,与架空线T接端的电缆头应装避雷?;?,电缆铠装外与避雷器接地端并联再接地,加油加气站的配电端电缆头再接地。因此电缆可以起到屏蔽与分流的作用,此种情况可能使外进来的电流小于A项计算值,但仍应按外来分流考虑,即按A项。少数加油加气站的电源线采用架空进线(不符合规范),架空线可能遭受直击雷或附近遭雷击,此种情况的SPD(配电柜侧),也应采用10/350试验波。
A、最大冲击放电电流(Iimp)
??? 应根据建筑物的防雷类别(加油加气站属第二类防雷建筑物),再根据进出建筑物的导电物(金属管线、电力线、通信线)进行分流。每一导电物电流为i1=Is/2/n(KA),(n为导电物路数),供电电缆每一芯线电源为ir= i1/m (KA) (m为电缆芯线数)。当计算不可靠或有困难时,按Iimp≧12.5KA选取。
B、最大持续运行电压Uc的确定:
??? 最大持续运行电压Uc,要求SPD在此电压下长期运行不会损坏,而最大持续运行电压Uc,则是雷击产生的过电压,此电压一般都瞬态过电压,其电压幅值可以很高,但持续时间很短(μs、ms)。通过SPD的能量有限,一般即使SPD损坏,但电网运行等因素产生的暂态过电压,其幅值比雷电过电压低,但持续时间很长,通过限压型(MOV)SPD时能量会较大,轻则加速SPD老化,重则使SPD过热而损坏或短路爆炸。对开关型SPD虽然没有老化问题,但动作后有续流,当电网的暂态过电压幅值较高时,动作后的续流大而不能自行熄灭,也会使SPD爆炸,所以选择Uc要结合电网接地系统确定,对加油加气站而言,根据规范规定采用的是TN-C-S系统,此时选取Uc≧1.15Uo,当接于L与PE或PEN之间或L与N之间的SPD,按相关标准通过做了低压对地短路即1.45Uo时间5S的暂态过电压试验时就可以了(Uo为供电系统相电压)。
C、SPD的?;に経p值的确定:
??? 供电系统安装SPD的目的是?;さ缙璞?。如图(2)
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??? 当SPD动作时,雷电流流过SPD,SPD将过电压降到Up值,而设备所承受的电压是UP+△Up1+△Up2=U,由此可见,被?;ど璞杆惺艿牡缪故荢PD的?;に郊由狭蕉说囊叩缪菇?。因此要求两端引线越短越好,其总长度不超过0.5m为佳。
??? 当满足以下条件时,可仅在电源进户处安装一套SPD:
??? 1)电源进线处安装的SPD其?;に経p≦25KV。
??? 2)需?;ど璞妇嗟缭创PD距离不小于10m,且SPD的?;に経p加上两端引线的感应电压,对限压型SPD要求(UP+△Up1+△Up2)≦0.8Uw。对开关型SPD要求Up或(△Up1+△Up2)大者≦0.8Uw。对限压开关混和型SPD要求(UP+△Up1+△Up2)≦0.8Uw。(Uw被?;ど璞改脱顾剑┤粼诮叽Π沧暗囊惶譙PD达不到所要求的?;に绞?,应在同一处增设附加配合协调好的SPD,以确保达到所要求的电压?;に?。如下表:
220/380V绝缘配合

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设备位置
电源处
配电线分支线路
用电设备
特殊需要
耐冲击电压类别
Ⅳ类
Ⅲ类
Ⅱ类
Ⅰ类
耐冲击电压额定值(KV)
6
4
2.5
1.5
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汽车加油加气站防雷接地平面图见图3:

加油站加气站防雷设计方案

图3



加油站加气站防雷设计方案

图4
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SPD1:REP-D380B5G(户外型) ――――――――――防爆型,通流容量60KA(可选),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
??? 根据国标《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000版)第2.3.3条的规定:加油加气站属第二类防雷建筑物,按其附表6.1和6.2,雷电流幅值分别为150KA和37.5KA,波头时间分别为10μs和0.2μs。
按图3有3回导体,每回导体电流为:
ii1=150KA /2/3=25KA,ii2=37.5KA /2/3=6.25KA
电源电缆电流为:ii1=25KA×0.3=7.5KA
??SPD1采用xierli生产的户外防爆型三相电源防雷器,型号为:REP-D380B4G,通流容量40KA。
?? 对Ⅰ级分类试验的SPD2每一芯线电流为:Ipek>7.5/3=2.5KA(10/350μs)就可以了。但电压?;に奖匦胄∮赨PS设备的耐压值(1.5KV),可采用xierli生产的防爆型三相电源混合型防雷器,型号为:REP-D380BC60/3+1,其?;に叫∮诘扔?500V,通流容量60KA,目前在许多行业都得到了广泛的使用!

SPD3:采用xierli生产的UPS电源专用避雷器,型号为:REP-D220UPS*,通流容量40KA。


六、注意事项

??? 汽车加油加气站环境不应视为雷电高风险地区,依据GB50156-2002《汽车加油加气站设计与施工规范》,应该按第二类防雷建筑物考虑。其油罐采用直埋地下式,通气口装有阻火器(有阻爆功能),对雷电自身有防护能力,不应装设避雷针?;?,依据GB50156-2002《汽车加油加气站设计与施工规范》分三级安装防雷器(SPD1 SPD2 SPD3)考虑,再加上其它六项措施,汽车加油加气站的雷电事故可以降低或消除。


七、防雷施工安装示意图(略)