加油加氣站中電涌保護器的設置

黃建偉

引言：電涌保護器的正確設置，對于加油加氣站的安全具有很重要的意義。通過對近幾年加油加氣站的雷擊事故進行分析，其事故原因主要是由于雷電反擊以及侵入雷引起的，從而導致加油加氣站的電子系統受到損壞。本文主要根據加油加氣站的地理特征，說明設置電涌保護器的必要性，對其安裝方法進行論述。

近年來，隨著社會經濟的不斷發展，科學水平的提高，汽車加油加氣站的自動化水平不斷提高，應用到的先進電器設備有逐漸增多，這在一定程度上增加了雷電事故的發生幾率，增加了威脅加油加氣站的不和諧因素，削弱了加油加氣站的城市能源樞紐功能。因此，加強加油加強站的安全，對于城市的安全、正常發展而言，具有很重要的意義。電涌保護器（SPD）也稱防雷器，是為各種電子設備、通信線路、儀器等提供安全防護的電子裝置。將電涌保護器應用在加油加氣站中，可以有效提高加油加氣站的安全性能。

一、加油加氣站的地理特征

加油加氣站一般都位于交通便利、地方開闊的城區地帶，或者就是郊區交通便捷的地方，以及主干線、道路干線、高速公路等地方。加油加氣站的建筑物一般都是比較高大的罩棚，營業室和值班室的設置比較小，而且占地面積較少，因此不方便設置多級防雷設施；一般情況下，加油加氣站的油罐都是直接埋置在地下的，高于4m的通氣管，都會安裝具備防爆性能的阻火器。通常情況下，加油站的電源系統主要采用的是220V/380V外接電源，而加油加氣站或者加氣站則采用的是6kV～10kV外接電源，而且電能計量裝置是獨立設置的；電力線路主要使用電纜直接埋地敷設，如果要進出建筑物或者穿越行車道，需采用鋼管予以保護。加油加氣站的電子系統主要采用的是鎧裝電纜或者是導線穿鋼管配線，其中配線電纜外皮的兩端和保護管的兩端都要做屏蔽等電位接地。

除此之外，還要劃分相關的爆炸危險區域。可按照《加油加氣站設計與施工規范》的相關規定進行劃分。對汽車加油加氣站爆炸區域的劃分，可分為不同等級。一般情況下，加油加氣機的附近、閥井、油罐內部、油罐通氣口周圍以及油罐車卸車地點等，都會存在不同程度的爆炸危險環境，但這種危險主要存在于運營或者操作的時候，如果停止運營操作，危險就會消失。針對爆炸區域的特征，嚴格按照《加油加氣站設計與施工規范》進行設防，就會在很大程度上確保加油加氣站的安全運行。

二、設置電涌保護器的必要性

近年來，隨著我國加油加氣站的不斷增加，其自動化水平逐漸提高，信息設備對雷擊電磁脈、感應雷具有很高的敏感度，因此設置電涌保護器尤為重要。《加油加氣站設計與施工規范》中，有條例規定，“加油加氣站信息系統的配電線路首、末端與電子器件連接時，應裝設與電子器件耐壓水平相適應的過電壓（電涌）保護器。”“在供配電系統的電源端應安裝與設置耐壓水平相適應的過電壓（電涌）保護器。”因此說明，加油加氣站的安全受到國家的高度重視，從而強制推行《加油加氣站設計與施工規范》。

三、電涌保護器的安裝

1.供配電系統的電源端

按照《加油加氣站設計與施工規范》的相關規范要求，汽車加油加氣站電壓如果是220V/380V，其電源可采用TN-C系統，總配電箱后要使用TN-S系統，在總配電箱電源進線的部分，PEN線要進行重復接地，總配電箱以后，要嚴格分開N線和PE線，電涌保護器的具體接線情況如圖1所示；電源采用TN-S系統時，配電柜之前的N線可不進行重復接地，但是必須在PE線和N線之間安裝電涌保護器。

F1--位于上級電源柜，為此回路的保護電電器；F2--位于配電柜，為保護電涌保護器的SPD

RA--接地網接地電阻

圖1 TN-C系統電源總配電箱外接線示意圖

2.電涌保護器的選型要求

最大沖擊放電電流（Iimp）。要按照建筑物的防雷識別，對其導電物進行分流。由于汽車加油加氣站屬于第二類防雷建筑物，可根據其金屬管線、通信線、電力線等進行分流。每一個導電物的電流為 （kA），n代表導電物的路數；供電電纜的每一個芯物電流為 （kA，其中m代表電纜芯線數）；如果計算過程中出現問題，可以按照Iimp≥12.5kA選擇。

確定電流波形。通常情況下，汽車加油加氣站的電源進線主要采用的是鎧裝電纜進線，

鎧裝電纜進線和架空線T接端的電纜頭，均應該設置避雷裝置予以保護。加油加氣站的配電端電纜頭再接地，電纜鎧裝外和避雷器接低端并聯再接地。如此一來，電纜就會具備分流和屏蔽的效果，這種情況容易使外來電流小于A項計算值，但是在實際計算中，還是要考慮外來分流，即按照A項。部分加油加氣站的電源線采用的是架空進線，由于不符合規范要求，因此架空線很容易受到直擊雷或者附近雷的影響，對于此情況的電涌保護器，也需要采用10μs試驗波。

確定最大持續運行電壓（Uc）。最大持續電壓Uc，要求電涌保護器在此電壓的長期運行下，不會受到很大的損壞；最大持續電壓Uc，雷擊產生的過電壓，主要是瞬態過電壓，電壓幅值非常高，但是時間很短，進入電涌保護器的能量是很有限的，因此不容易損壞電涌保護器；如果電網運行的各個因素產生暫態過電壓，電壓幅值低于雷電高電壓，但是持續的時間比較長，通過限壓型電涌保護器的能量會很大，不僅會加速電涌保護器的老化，嚴重時還會使電涌保護器過熱受到損壞，甚至發生短路爆炸。開關型電涌保護器不存在老化問題，但是在動作之后有續流，如果電網暫態過電壓有較高的幅值，動作后的續流若較大，且不會諸多熄滅，也會導致電涌保護器發生爆炸，因此Uc的選擇要根據電網接地系統進行確定。汽車加油加氣站按照相關規范選擇TN-C-S系統，可選擇Uc≥1.15U0，其中U0為供電系統電壓；接在L線和PE線之間的電涌保護器、L線和N線之間的電涌保護器，只要按照有關規定通過低壓對地短路，也就是1.45U0時間5s的暫態高電壓即可。

四、具體思路構建

汽車加油加氣站的防雷，必須采取系統的防護措施：即接閃、分流、接地、均壓、電磁封鎖、合理布線，安裝電涌保護器（SPD）等綜合措施，才能有效的防止雷電事故，確保汽車加油加氣站平穩安全的運行。

加油加氣站的建筑物主要包括：埋地油罐、埋地液化氣罐、石油液化氣泵房、天燃氣壓縮機房、站房（營業室、值班室、罩棚），地上液化石油氣罐、儲氣瓶房等，爆炸危險區Ⅰ區的范圍較小，絕大部分是Ⅱ區。根據國標GB50057—94《建筑物防雷設計規范》，應定為第二類防雷建筑物，它的系統防雷包括以下措施：

1接閃

根據汽車加油加氣站所處的氣象、地形、地貌、周圍環境等因素進行綜合分析，當該加油加氣站有可能遭受直接雷擊時（汽車加油加氣站位于高速公路、城市主干道、干道路旁的開闊地段、河流、沿湖、海邊等邊沿地段，建造在多雷地區（年雷暴日≥40d/a）。應在其屋面上裝設避雷帶（網）進行接閃。

2分流

加油加氣站在其屋面上安裝有避雷帶（網）接閃后，應利用柱鋼筋或敷設扁鋼作引下線，為使雷電流分多路引導泄入大地，降低雷電在附近導體或電線、電纜上的感應電勢或電流，應盡可能多的布置引下線，均勻布置在加油加氣站四周，地下部分與接地網焊接。

3接地

加油加氣站的防雷接地、防靜電接地、電氣設備的工作接地、保護接地、電子系統的接地（邏輯地、參考地），SPD接地等，宜共用接地裝置，其接地電阻值不應大于4Ω。接地應圍繞建筑物作環形閉合接地裝置，在每根引下線處，布置2—3根垂直接地極，垂直接地極長2.5m，埋深0.7m以下，作用是降低沖擊接地電阻及固定環形閉合裝置，接地網應在油罐卸車場地，加油機安裝處，配電盤進線處，埋地油罐通氣管處等焊接出接地支線，為上述設備作接地用。

五、結語

電涌保護器的正確設置，對于加油加氣站的安全具有很重要的意義。近年來，隨著社會經濟的不斷發展，科學水平的提高，汽車加油加氣站的自動化水平不斷提高，這在一定程度上增加了雷電事故的發生幾率，增加了威脅加油加氣站的不和諧因素，削弱了加油加氣站的城市能源樞紐功能。因此，加強加油加強站的安全，對于城市的安全、正常發展而言，具有很重要的意義。

參考文獻

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（作者單位：寧夏吳忠市氣象局（吳忠市雷電防護技術中心））