成都市農(nóng)村地區(qū)加油站雷電風(fēng)險(xiǎn)分析與防護(hù)

劉 姣 楊禮科 楊 軍

（1.成都市防雷中心，四川 成都 610041；2.中國科學(xué)院大學(xué)，北京 100049）

前言

雷電是雷雨云之間或云地之間產(chǎn)生的放電現(xiàn)象，全世界每年約有10億次雷暴發(fā)生，而云對(duì)地閃電頻率約為1～3次／min。雷擊過程產(chǎn)生的高電壓、大電流和強(qiáng)電磁輻射常常造成嚴(yán)重的災(zāi)害和經(jīng)濟(jì)損失。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展和道路基礎(chǔ)設(shè)施的改善，汽車數(shù)量和對(duì)汽油量的需求增加很快，加油站點(diǎn)也日漸增多, 部分農(nóng)村地區(qū)加油站由于防雷措施不規(guī)范，存在遭受雷擊的風(fēng)險(xiǎn)，因此做好加油站防雷措施是預(yù)防或減少雷電災(zāi)害的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。近年開展了很多對(duì)雷電防護(hù)技術(shù)的研究，劉曉東等對(duì)建設(shè)項(xiàng)目防雷設(shè)計(jì)技術(shù)評(píng)價(jià)進(jìn)行了探討，劉志忠等對(duì)加油站防雷技術(shù)進(jìn)行了分析，李垂軍等對(duì)智能建筑防雷設(shè)計(jì)技術(shù)評(píng)價(jià)進(jìn)行了探討，邵志明等對(duì)新建加油站防雷設(shè)計(jì)技術(shù)評(píng)價(jià)進(jìn)行了探討，季芬琴等對(duì)加油站進(jìn)行了雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，沈海波等對(duì)易燃易爆場所雷電防護(hù)的簡析，劉暢等總結(jié)了四川農(nóng)村地區(qū)常見雷電事故。本文通過對(duì)成都市農(nóng)村地區(qū)加油站多年檢測發(fā)現(xiàn)的雷電風(fēng)險(xiǎn)隱患問題，提出加油站綜合防雷措施。

1.加油站雷電風(fēng)險(xiǎn)分析

1.1 加油站環(huán)境特點(diǎn)

農(nóng)村地區(qū)加油站為方便車輛加油，一般選址在道路沿線，由于其站址地勢較開闊、空曠，作為孤立建筑物極易遭受雷擊。而且加油站屬易燃易爆場所，電子設(shè)備也較多，因此在遭受雷擊時(shí)可能會(huì)發(fā)生燃燒爆炸、電子設(shè)備損毀等事故。

1.2 加油站雷電風(fēng)險(xiǎn)隱患

在多年的加油站防雷設(shè)施檢測工作發(fā)現(xiàn)，部份加油站防雷安全意識(shí)不足，防雷措施不完善不規(guī)范，管理不嚴(yán)格，存在一些風(fēng)險(xiǎn)隱患。主要問題有：接閃器斷裂、銹蝕等現(xiàn)象；電源線路和通信網(wǎng)絡(luò)架空引入站內(nèi)時(shí)沒有導(dǎo)管屏蔽埋地敷設(shè)；加油機(jī)、供電系統(tǒng)、罩棚立柱之間未做等電位連接，柱筋連接出現(xiàn)脫焊現(xiàn)象；沒有安裝電涌保護(hù)器；沒有安全接地等；沒有安裝防靜電裝置；過電壓保護(hù)器的布置和安裝不合理；部份金屬設(shè)施未完全等電位連接；未對(duì)防雷設(shè)施定期檢測維護(hù)，很多防雷設(shè)施都已老化或者損壞，接地電阻達(dá)不到規(guī)范要求。

1.3 加油站雷電事故類型及原因

雷擊分為直接雷和感應(yīng)雷。發(fā)生直擊雷時(shí)，產(chǎn)生的熱效應(yīng)其溫度高達(dá)6000℃~10000℃，可以使金屬物體溶化變形，引起火災(zāi)。當(dāng)加油站上空有雷云時(shí)會(huì)積聚大量電荷，其靜電感應(yīng)使局部形成感應(yīng)高電壓，雷擊產(chǎn)生的雷電流有極大峰值和陡度，在周圍空間產(chǎn)生瞬變的強(qiáng)電磁場，使附近導(dǎo)線、金屬物體感應(yīng)出很強(qiáng)的電流和電動(dòng)勢，對(duì)加油站電子設(shè)備具有很強(qiáng)的破壞力。

根據(jù)加油站雷擊事故調(diào)查發(fā)現(xiàn)，加油站遭受雷擊時(shí)損毀加油機(jī)主控板占比最多達(dá)80%以上，其它主要是損壞變壓器、穩(wěn)壓器、配電柜、配電箱、加油機(jī)、斷路器、熔斷器、UPS電源、加油槍信號(hào)板、電源板、計(jì)算機(jī)電源板、電話機(jī)、電視機(jī)等。事故主要原因多是防直擊雷、防靜電、防電磁感應(yīng)的設(shè)計(jì)不合理，防雷裝置安裝不規(guī)范，防雷設(shè)施質(zhì)量差維護(hù)不到位達(dá)不到規(guī)范要求，雷電反擊電壓大，低壓防雷措施不力，電子信息設(shè)備耐壓水平低等。

2.加油站防雷等級(jí)的確定

按照《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》要求，其屬于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的“具有1區(qū)爆炸危險(xiǎn)環(huán)境的建筑物，且電火花不易引起爆炸或不致造成巨大破壞和人身傷亡者”,因此加油站定為二類防雷建筑物。

3.雷電防護(hù)措施

3.1 建筑物的防雷措施

建筑物防直擊雷是通過接閃器、引下線、均壓環(huán)、等電位、接地裝置構(gòu)成完整的電氣通路，將雷電流泄入大地。一般采用其框架結(jié)構(gòu)樁作為垂直接地體，利用建筑物地梁與承重臺(tái)作為水平接地體，在頂棚的四周敷設(shè)避雷帶或避雷網(wǎng)格，用兩條對(duì)角主筋做為引下線。盡可能多布置引下線，均勻布置在加油站四周，地下部分與接地網(wǎng)焊接。在周圍四角設(shè)置50cm的避雷針，并與利用樁內(nèi)兩條對(duì)角主筋作為引下線相連接。如果加油站的棚的頂部為尖頂，則需要在尖頂部位安裝避雷針，避雷針設(shè)計(jì)高度在60cm~100cm。

感應(yīng)雷防護(hù)主要采取接地、屏蔽、等電位、電涌保護(hù)器等措施。加油站的罩棚采用建筑物基礎(chǔ)接地體和人工接地體聯(lián)結(jié)的混合接地裝置，圍繞加油作業(yè)區(qū)域敷設(shè)成環(huán)型，加油站內(nèi)所有需接地的設(shè)備與構(gòu)件均與地網(wǎng)相連，站內(nèi)所有金屬物體包括鐵質(zhì)欄桿、電子廣告牌、加油機(jī)、油罐、輸油管等，都需要進(jìn)行相等電位的連接，減少電位差。

3.2 油罐區(qū)的防雷措施

固定頂金屬油罐，其頂板厚度大于或等于4mm時(shí)，其上部設(shè)置的金屬阻火器、 呼吸閥可兼做接閃器和引下線，一般不做專門接地，要但必須做好可靠的電氣連接，確保與罐體接觸良好，油罐必須作環(huán)形接地，接地點(diǎn)不應(yīng)少于兩處，兩接地點(diǎn)之間的弧形距離不應(yīng)大于30m，接地體距離罐壁的距離不應(yīng)小于3m。頂板厚度大于或等于4mm，但如果在年雷暴日超過40天的多雷區(qū)，仍可安裝避雷針防直擊雷設(shè)備，與被保護(hù)油罐的水平距離不應(yīng)小于3m，按滾球方法計(jì)算，油罐呼吸閥要在其保護(hù)范圍內(nèi)，保護(hù)范圍應(yīng)高于呼吸閥 2m以上。

當(dāng)頂板厚度小于4mm時(shí)，須單獨(dú)設(shè)置防直擊雷措施，可以采用獨(dú)立接閃桿對(duì)其進(jìn)行防護(hù)，同時(shí)罐體還應(yīng)作好接地措施，油罐接地可以降低雷擊點(diǎn)的電位、反擊電位和跨步電壓。為了防止感應(yīng)雷，所有金屬物包括設(shè)備、金屬管道、金屬構(gòu)架等都必須與接地裝置相連接，儲(chǔ)油罐上的金屬構(gòu)件呼吸閥、阻火器、量油孔等必須與油罐有良好的等電位連接，在防直擊雷裝置的保護(hù)范圍內(nèi)。

非金屬油罐應(yīng)安裝設(shè)獨(dú)立避雷針防直擊雷設(shè)施，為了防止避雷針對(duì)油罐及其附屬設(shè)施產(chǎn)生高電位反擊，獨(dú)立避雷針與被保護(hù)油罐的水平距離不應(yīng)小于3m，并設(shè)置獨(dú)立接地。

3.3 卸油區(qū)、輸油管道防雷防靜電措施

加油站卸油時(shí)采用密閉卸油系統(tǒng)，以防油氣揮發(fā)、靜電積聚，卸油管和油罐的連接采用快速型的接頭，卸油管深入油罐內(nèi)200mm，卸油和油氣回收時(shí)都用導(dǎo)靜電的直徑不小于50mm的耐油軟管。裝卸油品過程中會(huì)產(chǎn)生靜電，必須為油品裝卸設(shè)施跨接靜電接地儀，把靜電磁頭同油罐車的罐體相互連接消除靜電。管道法蘭的連接螺栓少于5根時(shí)，法蘭必須用金屬導(dǎo)線跨接。在輸油管道的始、末端和拐彎、分支處應(yīng)作防靜電接地。在油泵房、油罐頂上、加油作業(yè)區(qū)的操作平臺(tái)設(shè)置消除入體靜電的裝置，操作時(shí)穿防靜電工作服、鞋。

3.4 電源系統(tǒng)的防雷措施

電源線路進(jìn)入站內(nèi)時(shí)都要埋地電纜敷設(shè)，金屬管的始、末端都應(yīng)接地。采用三級(jí)避雷裝置防護(hù)，在380v低壓總配電箱處安裝第一級(jí)25ka開關(guān)型模塊式電源電涌保護(hù)器，在潛油泵控制線、稅控加油機(jī)、加油機(jī)電源配電箱和辦公區(qū)電源配電箱內(nèi)分別安裝第二級(jí)20ka的電源防雷箱，其它如電腦、ups電源、打印機(jī)、數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備等電源開關(guān)處使用第三級(jí)10ka插座式電源防雷器。

3.5 通信系統(tǒng)的防雷措施

依據(jù)雷電及過電壓防護(hù)要求，在液位儀控制線、加油機(jī)總控制線上、通訊線路由器前端和電話線進(jìn)線端等處分別安裝電涌保護(hù)器。

4.結(jié)論

農(nóng)村地區(qū)加油站所處環(huán)境較為空曠，大多屬于雷電高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，加油站必須加強(qiáng)對(duì)直擊雷、感應(yīng)雷的防護(hù)，采取包括接閃器、引下線、均壓環(huán)、等電位、接地裝置、屏蔽、電涌保護(hù)器等綜合防雷措施，嚴(yán)格按照國家規(guī)范要求設(shè)計(jì)、施工和安裝，對(duì)加油站防雷裝置定期檢測，對(duì)不符合國家安全規(guī)范要求的風(fēng)險(xiǎn)隱患及時(shí)整改，減少和預(yù)防雷電災(zāi)害事故的發(fā)生。