加油站系统防雷设计方案

 

本方案设计依据：

1、GB50057-94《建筑物防雷设计规范》

2、GB15599-95《石油与石油设施雷电安全规范》

3、GB 50074-2002《石油库设计规范》

4、IEC61312《雷电电磁脉冲的防护》

（一）、加油站的环境特点：

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开阔地带或郊区、山区、乡村、高速公路等道路边的开阔地带；2）实施条件：无论在城区还是乡村，这些加油站建筑往往都不具备符合要求的防雷实施（包括外部防雷、内部防雷和地网等等）。此外，加油站营业建筑的面积一般都很小，不便于多级防雷方案的实施；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，部分加油站是由10KV电力线架空接入，经变压器后再地埋引入建筑的。在乡村和山区有时根本没有地埋措施，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ISDN等通信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 电源防雷系统产品做雷电防护措施。

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，因此需要采取强有力的防护措施。根据GB50057-94《建筑物防雷设计规范》、GB15599-95《石油与石油设施雷电安全规范》、GB 50074-2002《石油库设计规范》等国家标准及IEC61312《雷电电磁脉冲的防护》标准，其电源线路至少应采取两级雷电防护，信号线路至少应采取一级雷电防护才能达到雷电防护的要求。但目前的情况是，大多数加油站都没有进行电源线路和信号线路的雷电过电压防护。

鉴于加油站的上述特点和要求，一般认为加油站应选用最大标称放电电流比较大的电涌保护器作为电源系统的雷电防护，其保护水平应小于1500V，满足这些要求才能保证加油站设备用电电源的可靠运行。通信信号线路由于多是由外部进线，因此同样会受到雷击的威胁，因此也需要采用专用通信信号系列电涌保护器进行雷电防护。

（二）、加油站防雷等级的确认

依据GB 50057-94《建筑物防雷设计规范》建筑物年预计雷击次数按下式计算：?N = kNgAe；Ng = 0.024Td 1.3，根据计算结果确定防雷等级。或参照GB 50057-94《建筑物防雷设计规范》第2.0.3条的要求，其属于标准规定的“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”。因此应定为二类防雷建筑物，其防爆防火等级应定为Ia(ia)ⅡAT3。

（三）、直击雷防护设计

1、站区的防雷设计

依据GB50057-94《建筑物防雷设计规范》，由于汽车加油站的建筑物的防雷类别为二类，所以用滚球设计接闪器时滚球半径R=45m；由于加油站的建筑物包括加油棚、宿舍楼及其它附属建筑物，这些建筑物在设计和施工时，利用其框架结构的桩作为垂直接地体，利用地梁与承台作为水平接地体，利用桩内两条对角主筋作为引下线，利用天面板筋作为接闪网格（通常为10m×10m或8m×12m），因此只需要沿天面四边设避雷带，在四角设避雷50cm短针进行防护即可。如加油站为尖顶型结构，需要在尖顶部位安装避雷针，常规设计为高度为100cm避雷针。

2、油罐区的防雷设计

依据GB50074-2002《石油库设计规范》第14.2章、防雷的要求：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。钢油罐顶板厚度＜4mm时，应装防直击雷设施，当顶板厚度≥4mm，可不装防直击雷设施。但对于位于多雷区（年平均雷暴日数多于40天）的油罐和铝顶油罐，应安装独立避雷针做防直击雷设施。独立避雷针与被保护油罐的水平距离不应小于3m，保护范围应高于呼吸阀2m以上。

依据GB 50057-94《建筑物防雷设计规范》第三章、建筑物防雷设施和GB 50074-2002《石油库设计规范》第14.2章、防雷的要求：油罐区的防雷类别应设定为一类，用滚球法计算常规油罐区的保护范围，当滚球半径R=30m时，两支对角线分布的等高避雷针的高度一般为9.5m，其导流面积应大于100mm2?，根据安装需要可进行焊接或螺栓紧固在避雷针铁塔顶部。

3、引下线的设计

站区的避雷针和避雷带可用建筑物内的钢筋作引下线，将屋面避雷带按标准要求分别接在四个角上，将避雷带与建筑混凝土内的钢筋相连。油罐区的避雷针可用铁塔作引下线，因铁塔已良好接地，所以只需在安装避雷针时保证避雷针与铁塔有良好的电气连接，并做防腐处理即可。

4、地网的设计

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。

依据GB 50057-94《建筑物防雷设计规范》第三章、建筑物防雷设施和GB 50074-2002《石油库设计规范》第14.2章、防雷的要求：加油站的接地应采用统一接地的接地形式，并在各处做等电位连接，既油罐的罐体及罐的金属构件以及呼吸阀、量油孔等金属附件，电力电缆外皮和瓷瓶铁脚，装于钢油罐上的信息系统的配线电缆外皮，加油机地脚螺钉等均应与接地系统做可靠的电气连接，其统一接地电阻要求≤4Ω。

考虑到地网使用的长期性和建筑面积的限制，建议使用铜铸钢接地材料。地网引出地网测试极到地面上，以便以后检测地网情况。

（四）、电源配电系统雷电防护设计

1、外来导体的布置

外来导体包括：金属水管、通讯电缆线及电力电缆铠装外皮或电缆金属管等。所有的水管和电缆应埋地进入机房，水管和电缆铠装外皮和保护金属管应在进入机房时接地，电缆应选用铠装电缆或穿金属管埋地进入机房电缆相线和中线应通过电涌保护器接地。?

2、电源系统电涌保护器的布置和选择：

A、电涌保护器的布置原理

a）依据GB 50057-94（2000版）和IEC 61312的标准布置。在LPZ各区交界处布置，以有效地抑制外来雷电波入侵和雷电电磁脉冲的危害。

b）布置SPD应考虑其接地位置，使其接地导线尽可能的短。

c）SPD必须尽量靠近设备，这是因为GB 50057-94（2000版）和IEC 61312表明电涌保护器距被保护设备的距离过大会由于雷电波的反射效应而在被保护设备上引起高频振荡，使得设备上的电压超过电涌保护器上的残压而损坏设备。这个距离应小于10米。

B、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；根据其电压确定电源防雷系统产品。

b)?电涌保护器的通流容量的选择 依据规范及电源防雷系统产品所保护设备的额定功率、以及防雷等级来确定。

一般加油站的建筑面积都不大，要做三级防护，由于各级电源防雷系统产品之间可能发生耦合，要求各级之间加装退藕器，安装起来很容易出现问题，建议采用一体化的防雷器，只安装一台即可达到嵌制高电压的目的。

（五）、信号系统保护方案

依据GB 50174-93《电子计算机机房设计规范》、YD/T5098?《通信局（站）雷电过电压保护工程设计规范》、GB 2887-89《计算机场地安全要求》中信号系统雷电及过电压防护要求，应在从营业厅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。应在从营业厅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。应在PSTN拨号网络通讯线MODEN前和电话通讯系统进线端分别安装电话线路通信线电涌保护器，用于各设备网卡及电话通信线路的防雷保护。

总之，汽车加油站所属环境为雷电高风险地区，依据GB50057-94《建筑物防雷设计规范》标准的要求，应该按二类建筑物雷电防护要求来考虑，其油罐区应按一类建筑物雷电防护要求来考虑。该区域的直击雷防护和接地应该严格按GB 50057-94《建筑物防雷设计规范》和GB 50074-2002《石油库设计规范》的要求进行设计。汽车加油站配电电源系统宜将其分为三个防雷区分别加以考虑。液位仪控制线、加油机总控制线、PSTN拨号网络通讯线等也应采用相应的电涌保护器进行保护。

 

2014-08-15