汽车加油站雷电防护解决方案

一、概述
　　随着我国经济的快速发展，交通事业正日新月异，人民的生活生平不断提高，汽车越来越多，机动车公共加油站这一为之提供能源的配套服务设施也在快速增加。加油站在城市、乡镇交通建设中起着重要的作用，也是城市、乡镇灾害救助中的重要能源基地，但是加油站的雷电活动频繁，直接威胁到加油站周围人群和建筑物的安全，削弱了加油站作为城市、乡镇能源枢纽的功能，因此对加油站的雷电综合防护是非常重要的。
二、加油站环境特点
　　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特别的重视，加油站通常具有以下几个特点：
　　（1）地理位置：加油站都建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，四周较为空旷；
　　（2）建筑物防直击雷设计不规范：部分加油站站房、罩棚未安装防直击雷设施，明敷防雷引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。在乡村和山区有时根本没有地埋措施，未安装电涌保护器及做重复接地，因此非常容易遭雷电波侵入及雷击电磁脉冲；
　　（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）做防闪电措施；
　　（5）静电防护：加油站加油机或加油枪未能接地或接地不良，电阻偏大，不符合规范要求。加油站呼吸阀未作跨接或跨级电阻值偏大；
　　（6）发电机接地：不少加油站并未做发电机接地，不符合安全生产。
三、加油站雷电防护设计
　　3.1建（构）筑物的直击雷防护
　　加油站的建（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。
　　办公室和附属建筑物一般采用钢筋混凝土结构，接闪器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。接闪带应沿建筑物屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷击部位敷设，并在整个屋面组成不大于10m×10m或12m×8m的接闪网格。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）。
　　防雷引下线，由于站区内建（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，该连接板可作等电位连接用，将办公室及附属建筑物内所有电器设备和金属导体作等电位连接。
　　接地装置一般采用自然接地体作为接地装置，一般加油站站区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、等电位以减少各种接地设备之间、不同系统之间的电位差。在进行建（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米做一次接地。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。在建筑物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）；垂直接地使用L50×50×5×2500mm镀锌扁钢，垂直接地体间使用非金属接地模块。
　　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≤100Ω）、电源工作接地其接地电阻要求≤4Ω），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。
　　3.2油罐区的防雷设计
　　油罐区的防雷设计：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，接地体距罐壁不应小于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，应安装独立接闪杆做防直击雷设施。独立接闪杆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，并在各处作等电位连接，即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电线缆外皮，加油机地脚螺钉等均应与接地系统做可靠的电气连接，其接地电阻值应≤4Ω，由于油罐车进行装卸油时，罐内油品会产生静电，静电会积聚到浮盘上，此时浮盘应与罐体做电气连接，否则，容易产生静电火花发生火灾事故。油罐车在装卸过程中应采用专用的接地导线、夹子和接地端子将油罐和装卸车设备相连，并将防静电接地装置与油罐接地相连接。加油机主体应与地沟接地装置进行可靠连接，应保证加油枪皮管内部铜线一端与加油机主体连接，防止加油过程中由于汽油（或柴油）与加油枪摩擦产生静电无法通过加油管进行释放。平行敷设的管道、构架和电缆金属外皮长金属物，其净距离小于100mm时，应采用金属线跨接，跨接点的间距不应大于30m，交叉净距小于100mm时，其交叉处也应跨接，各种金属管道法兰的连接螺铨少于5根时，法兰必须用金属导线跨接，跨接电阻应小于0.03Ω。
　　3.3电源配电系统雷电防护设计
　　380/220V供配电系统宜采用TN-S配电系统：即三相五线制（单相三线制）配电方式。供电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接地，其目的就是封锁电磁效应，减少或削弱雷电危害，预防雷击事故的发生。供电系统电缆应单独布线，不得与油品、液化石油气和天然气管道、热力管道敷设在同一沟内，防止电缆沟进入爆炸性气体混合物，避免电缆与管道相互影响，引起爆炸火灾事故，电缆沟应充沙填实。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。
　　根据GB50057-2010《建筑物防雷设计规范》、GB50343-2012《建筑物电子信息系统防雷技术规范》及GB50156-2012《汽车加油加气站设计与施工规范》等国家标准，防雷及过电压规范有关防雷分区的划分和各级电源系统雷电及过电压保护要求，针对汽车加油站配电系统的特点，可将其分为三个防雷区分别加以考虑。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。
　　A、在加油站低压进线总配电箱内，安装PB25-385/B+C/4（limp=25kA,ln=25KA,Up=1.8KV,Uc=385V）电源三相电涌保护器,前端串接63A电源断路器,用于整个加油站所有用电设备的第一级电源防护。
　　B、电源二级防护在办公机房电源配电箱内或办公机房电源配电箱外的附加配电箱内安装PD20-385/4(ln=10KA,Up=1.2KV,Uc=275V)电源三相电涌保护器，试验类别为Ⅱ类试验。前端串接32A电源断路器,用于办公机房内所有IT设备用电的第二级电源防护。在加油机电源配电箱内或加油机电源配电箱的附加配电箱内安装PD20-385/4(ln=10KA,Up=1.2KV,Uc=275V)电源三相电涌保护器，试验类别为Ⅱ类试验。前端串接32A电源断路器，用于加油机用电的第二级电源防护。
　　C、电源三级防护在办公室计算机管理设备、便利店收费区税控主机、加油机数据传输设备、票据打印设备等其它精密设备的电源插座处使用PDU1-J1G08/16(ln=5KA,Up=1.2KV,Uc=275V)型电源分配单元电涌保护器。
　　3.4信号系统雷电防护
　　在每组加油机内数据采集器加油机控制总线处安装PUC-12(ln=5KA,Up=60V,Uc=30V)通讯信号信息系统电涌保护器，将通讯信号电涌保护器安装于防爆箱中，用于每组加油机内数据采集器和中控主板信号线路的防雷保护。在便利店收款台下的税控主机的加油机数据传输线上安装PUC-12(ln=5KA,Up=60V,Uc=30V)通讯信号信息系统电涌保护器，用于税控主机信号线路的防雷保护。
　　3.5电话线雷电防护
　　加油站大多建在开阔地带的公路两旁，电话线很多是架空引入的，雷电波很容易通过电话线输入而击毁电话机。因此有必要做好电话线的防雷。最好的办法是在电话线进入室内前，穿金属管埋地(埋地长度不宜小于2ρ)，金属管首尾接到地极上引入。并安装专用的电话避雷器。在办公机房ADSL网络通讯线、ISND网络通讯线、PSTN拨号网络通讯线的MODEN前，即网络通讯线路的进线端，安装SN-RJ45(ln=3KA,Up=25V,Uc=6V)网络信号信息系统电涌保护器，用于各设备网卡及网络通信线路的防雷保护。
　　3.6监控系统雷电防护
　　在办公机房监控设备机柜由建筑外加油坪进入的摄像机视频传输线路上安装SV-BNC/16(ln=3KA,Up=40V,Uc=12V)视频信息系统电涌保护器，用于监控设备信号线路的防雷保护。
在室外加油坪的监控摄像机的电源及视频传输线路上安装OP-SV3/24(ln=3KA,Up=40V,Uc=12V)多功能电涌保护器，用于户外监控摄像机的防雷保护。