汽车加油站防雷工程设计

汽车加油站防雷工程设计

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摘要：随着我国经济的快速发展，交通事业不断发展，人民生活水平的提高,汽车越来越多,加油站数量与日剧增，每年由于雷击造成事故时有发生，直接威胁到加油站周围人群和建筑物的安全，因此加强加油站的防雷工程设计工作十分重要。本文通过对汽车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、IEC61312、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；防雷工程；方案；设计

汽车加油站一旦发生雷击并引发火灾将造成不可估量的损失。特别是加油站都建在雷击多发区的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；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汽车加油站的环境特点

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，对加油站的防雷现状应给予特别足够的重视，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，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，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，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ISDN、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，电阻值偏大，不符合规范要求。加油站呼吸阀未作跨接或跨接电阻值偏大。

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，部分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，建筑物防雷设计不规范，防雷安全存在一定安全隐患。

鉴于加油站的上述特点和要求，一般认为对于中等以上雷暴强度地区（年均雷暴日40天以上），应选用最大标称放电电流大于15KA（10/350μS）的电涌保护器作为电源系统的第一级雷电防护，其保护水平应小于2000V，同时满足这两个方面的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。

2汽车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 式中：

N 建筑物预计雷击次数（次/a）；

k 雷击次数校正系数；加油站四周较空旷，在此类型情况下K值取2；

Ng 建筑物所处地区雷击大地的年平均密度[次/（km2·a）]；

Ae 与建筑物截收相同雷击次数的等效面积（km2）；

式中N 建Td 该地区的年平均雷电日数建筑物年预计雷击次数按下式计算：N = kNgAe；Ng = 0.024T1.3

d

筑物预计雷击次数（次/a）；

在下列情况下k取相应数值：

a、位于旷野孤立的建筑物取2；

b、金属屋面的砖木结构建筑物取1.7；

c、位于河边、湖边、山坡下或山地中土壤电阻率较小处、地下水露头处、土山顶部、山谷风口等处的建筑物，以及特别潮湿的建筑物取1.5；

根据以上年预计雷击次数参数，对于中等以上雷暴强度地区（年均雷暴日40天以上）地区位于公路旁边四级以下的面积3000平方米左右，建筑高度小于15米的常规加油站的预计雷击次数为： N = kNgAe≈0.15次/a

依据以上计算，并参照GB 50057-94《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》GB50057-94确定汽车加油站的建筑物防雷类别为二类建筑物，不需要单独装设避雷针。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避雷网(带)或避雷针或由其混合组成的接闪器。避雷网应建筑物沿屋角、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，不用再另设避雷针或避雷带(屋顶有其他需要保护的物体除外)。金属屋面厚度要求：金属屋面厚度,铁板不应小于4mm,铜板不应小于5mm,铝板不应小于7mm；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。

汽车加油站的建筑物、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。引下线在适当地点设若干连接板,该连接板可供测量、接人工接地和作等电位连接用；将办公楼及附属建筑物内所有电器设备和金属导体做等电位连接；

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。均压环可采用40×4mm的扁铜或镀锌扁钢进行构筑，每隔1米设一支撑。将均压环与建筑物内等电位排进行可靠连接，不需再另设接地装置。

汽车加油站的建筑物、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；由于一般加油站站区内各接地装置之间距离都小于5米，应将加油站的防雷接地、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。在进行建筑物、构筑物基础施工时将两基础内钢筋进行可靠连接，每间隔18米作一次接地。当自然接地体达不到接地电阻要求时，应设置人工接地体。考虑到接地装置使用的长期性和耐腐蚀性，建议接地装置布置依据地形进行设计：人工接地体设置在散水坡1m以外，可以不破坏散水坡保护面，同时也加大了地网包围的有效面积。在建筑外设计成闭合的环形，可以起到均压环的作用，也可以从不同的方位引入地线作等电位连接使用。同时可以作为不同位置进入建筑物线缆的外屏蔽层接地线使用。水平接地体通常使用40×4mm镀锌扁钢，埋深0.6米（深度应大于当地冻土层）；垂直接地体使用L50×50×5×2500mm镀锌角钢；垂直接地体间使用非金属接地模块。地网引出地网测试极到地面上，以便以后检测地网情况。

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。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（安装避雷针或避雷线）。独立避雷针与被保护油罐的水平距离不应小于3m，按滚球方法计算，使油罐呼吸阀处于其保护范围内，并且保护范围应高于呼吸阀2m以上。

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，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，其接地电阻应≤4Ω。由于油罐进行装卸油业时，罐内油品会产生静电，静电会积聚到浮盘上，此时浮盘应与罐体作电器连接，否则，容易产生静电火花发生火灾事故；油罐汽车在装卸过程中应才用专用的接地导线(可采用铜编织线或裸绞线)、夹子和接地端子将油罐和装卸设备相连，并将防静电接地装置接地装置与加油罐接地相连接。加油机主体应与地沟内接地装置进行可靠连接，