加油站防雷系统设计方案

加油站电气防雷系统设计

摘要：根据中石化广东广州石油分公司近几年各个加油站的雷害调查和分析，总结了加油站易燃易爆场所的防雷系统设计的隐患，阐述了加油区、油罐及附属建筑的防雷、接地、以及加油站电源和弱电系统雷电安全防护技术;并结合加油站的实际情况,提出了系统的设计方案,采取有效全面的措施,以避免弱电设备、仪器仪表及人身财产伤害。

关键词：加油站；易燃易爆场所；防雷系统；雷害成因。

引言

随着我国经济的快速发展，城市的综合灾害防御规划与城市的建设规划共同进行已成为各地政府规划城市建设的主要内容之一。伴随地方经济的发展和人民生活水平的提高，各地的机动车辆也在迅速增加，城市加油站也不断的增加。加油站在城市交通建设中起着重要的作用，也是城市灾害救助中的重要能源基地，但是近年来加油站的雷电灾害事故频繁发生，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。本文通过对加油加气站所处环境、防雷装置特点,分析、总结出了常被人忽视的潜在隐患,明确了针对性的全面防护措施,提出了系统的解决方案和措施。

1加油站雷害成因分析

为了减少雷电对加油站弱电系统的影响，作者通过考察多个加油站和多次改造加油站弱电系统防雷工作中总结分析得出，加油站系统频频遭受雷害的成因主要有：加油站的地理条件和建筑外型先天不足、邻近落雷后电源系统传导、利用建筑物钢筋立柱作为防直击雷引下线造成地电位反击、屏蔽管线并非万能等;虽然有的加油站在供电线路安装了一级SPD,但往往由于级数不够、人工接地体阻值过大、接地线太长或连接不可靠等原因，达不到预期的防雷效果。

1.1加油站的地理位置选择不利于防雷

我国为了节省优良的耕地和避开城市居住密集的地区建设油站，加油站通常选择在空旷、土质较差的地方，如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;因而加油站的土壤电阻率一般都较附近其它地方的土壤电阻率高或土壤电阻率不均匀。土壤电阻率变化也较大，这些都为落雷提供了有利的条件，加上加油站周边比较空旷，因此加油站落雷密度较高，受到雷击概率较高。

1.2加油站外形结构先天不足

随着国家主管部门对石化系统防雷的重视，加油站的机械防雷部分(避雷针和地网等)逐步有所改善，建筑物得到了较好的保护，但加油站的建筑物外型结构先天不足，如同图1这样的结构的比较多，我们称为帽式建筑，在这种建筑内的加油机设备只是处于LPZB区(直击雷防护区)，在这个区域电磁场没有衰减，虽然直击雷防护较为完善各类物体很少遭受直击，但由于这种建筑物本身接闪到雷电流时，加油机会处于强电磁场区域，这样电磁场的衰减要靠加油机的金属外壳来完成。

而加油外壳往往在施工过程中没有良好接地，导致屏蔽效果较差。雷击发生时，加油机将处于强电磁场中。对于加油机主板集成芯片，0.07GS的磁感应强度就会使它误动作;2.4GS就会使它永久性损坏。作者在广东地区的多个加油站询问到在雷雨天气时加油机出现死机或自动重启现象。这种雷害一般损害加油站外围的加油机，并且是加油站帽檐上的避雷针、带接闪后出现损坏。

1.3电源系统雷电防护不到位

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，电源系统的遭受邻近落雷的传导造成加油站的用电设备大面积损坏：作者在增城某区的加油站碰到除了烧坏加油机主板、集线器外，还有相当一部分用电设备损坏，比如电风扇、电冰箱、电视机电源板、总配电室的空气开关烧焦等明显的设备电源电路损坏。这种雷害是传导型的的雷击，只要加油站附近有落雷，雷电波可以通过我们的电力线传导到加油站的台式变压器，变压器耦合给弱电380V系统，配电线路将雷电波传导给各个设备，造成多种设备电源电路被击穿烧坏。这种雷害表现整个加油站系统中大面积设备的损坏，灾害严重、防不胜防。邻近落雷时雷电波可以是直击到电力架空线路上，也可以通过辐射感应给金属的电力线路，然后通过金属线缆传导到远端。另有总配电室内防雷器被打坏，主要原因是防雷装置的技术不过关或者通流容量太小，尤其是安装了单通路保护或只有共模保护方式的防雷器尤为多见。因为通过架空电路引入的雷电非常强劲，一次雷击有多次的浪涌，如果安装的是单通路保护模式的防雷器，只要前一次击穿，后面的浪涌就可直接通过，破坏设备;或者保护防雷器的空气开关直接跳闸，防雷器得到了保存，但是不起保护作用。雷无定势，从架空电缆引入的雷电，相间的感应率非常高，在总电屏处接收的雷电

攻击最强烈，如果使用了只有共模保护没有差模保护的防雷器，那被击坏的情况就更多了。

1.4建筑物钢筋立柱作为防直击雷引下线造成地电位反击

雷电流造成加油站加油机主板、集线器、总控设备信号端口损坏的主要原因是利用建筑物钢筋立柱作为防直击雷引下线造成地电位反击，一个加油站一般利用其自然的建筑钢筋立柱作为防直击雷的引下线，加油机摆放位置都是紧靠加油棚的立柱，当加油机接地点与立柱接地点接到一起或没有足够的距离时，柱内钢筋泄流时会分一部电流给加油机的接地线，使所有联接加油机的金属管线局部电压抬高(如图三)，因为接地系统不可能完全达到等电位，这样设备信号端口被击穿，端口损坏，这样烧坏的主机一般电源还能够正常工作。部分加油站的VPDN等通信线路通常也是由户外架空明线引入的;这些电源和信息线路绝大多数都未安装电涌保护器(SPD)防护措施;因此非常容易遭受雷电电磁脉冲和过电压袭击。虽然有的加油站在供电线路安装了一级SPD,但往往由于级数不够、人工接地体阻值过大、接地线太长或连接不可靠等原因不符合规范,必然严重影响防雷效果,实际上防雷保护器形有实无。站房内负责对上级网络交换数据的电脑网卡被打坏，所以有很多加油站在打雷时就把通信线拔下来，这样有时会影响正常的数据交换。一般的加油站都没有给办公区域安装防感应雷装置，因此时有办公区域的电脑和程控交换机被打坏，有的通过电源引雷，有的是通过网线引雷导致。

1.5对液位仪保护措施不完善

雷击时部分液位仪的损坏，屏蔽管线并非万能：液位仪一般是从综控液位计到油罐的探棒是20米距离，控制线敷设金属线管地埋到罐区，从电磁屏蔽原理来讲，线路很少遭受雷害。其实我们敷设金属线管控制线用雷电防护区来鉴定的话，控制线路在LPZ1(第一防护区内)，由于有屏蔽措施，流经各类导体的雷电流比LPZB区(直击雷防护区)进一部减少，电磁场得到初步的衰减，这个衰减效果根据《建筑物防雷技术规范》-GB50057的第6.3.4条，当线路屏蔽时，通过设备的雷电流按照雷电流的30%考虑，也就是屏蔽能使雷电流变得小一些，但不能完全抑制，所以有屏蔽的管线也会有雷害的风险。再有现在的施工队伍容易疏忽一个问题是敷设屏蔽管道时往往没有接地或只单端接地，这种实施后的铁线管对电磁场的衰减是不起作用的。

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，随着科技的进步，加油站的电子设备的集成水平和信息化程度的提高。我们加油站的一切设备本身的绝缘