加油站防雷工程質量控制要點分析

周雪君 陳吉藝

摘要：本文根據加油站各功能區的分布情況，指出加油站的雷電防護主要為站房、罩棚、儲罐區的直擊雷防護和電氣電子設備的雷擊電磁脈沖防護以及儲罐附屬設施、輸油管道組件的防靜電接地防護。并對各防雷設施從敷設位置、用材規格、尺寸、連接安裝方式和工藝等方面如何控制工程質量進行簡要分析。

關鍵詞：加油站；防雷；質量；控制；分析

引言

加油站是交通設備動力補給的重要能源基地。加油站內的油品具有易燃、易爆和易泄漏等危險性，近年來加油站遭受雷擊的事故頻發，輕則使加油站內計量計費系統、監控及通信系統等電子電氣設備損壞，重則使儲油罐及輸油管道發生火災、爆炸，嚴重威脅著加油站周邊人員生命財產的安全和加油站業務的正常運營[1][2]。防雷工程是隱蔽工程，直擊雷防護裝置大多利用建筑物內基礎鋼筋或儲罐和輸油管道等金屬件，因此，在加油站新建時必須對防雷工程質量進行有效控制，使防雷裝置發揮應有的防御效果，保障加油站的正常運營和周邊人員生命財產的安全。

1.加油站基本概況

加油站一般由加油操作區和儲罐區兩部分組成，具體如圖1所示。加油操作區內有站房、罩棚等建筑物。站房、罩棚屋面一般為平屋面，罩棚屋面大多為金屬彩鋼板。罩棚支柱和站房一般為鋼筋混凝土結構。站房內設有液位等探測控制儀器、配電柜、監控及油品計量計費信息管理系統主機等電氣電子設備。

2.加油站防雷工程質量控制

根據功能分布，加油站雷電防護主要為站房、罩棚等建筑物和儲罐區域的直擊雷防護和輸油工藝設備管道組件以及電氣電子設備的雷電感應防護。

2.1直擊雷防護質量控制

2.1.1站房、罩棚直擊雷防護要點分析

加油機殼體內部空間為1區爆炸危險場所，加油機周圍圓臺形空間為2區爆炸危險場所[3]，因此，站房、罩棚為第二類防雷建筑物[4]。其直擊雷防護主要從接閃器、引下線、接地裝置三個方面進行把控。

⑴在其四周女兒墻上布設接閃帶（桿）。并在其屋面布設不大于10m×10m或12m×8m的接閃網，當罩棚為雙層彩鋼板屋面且上層金屬板厚度不小于0.5mm時可作為接閃網[3]。當女兒墻上的接閃器距屋面的垂直距離S滿足式⑴時，屋面可不設接閃網。

S>hr―[hr2―（d/2）2]1/2 ⑴

式中：hr為滾球半徑（m）；d為女兒墻上接閃帶沿屋面寬度方向的間距。

接閃帶（桿、網）的用材規格應符合GB50057-2010第5.2條規定。接閃帶支架高度不宜小于150mm，支架間距直線段1m，轉彎處0.5m。接閃桿敷設高度應大于300mm，其間距不應大于3m。接閃帶（桿）靠近女兒墻外側敷設。

⑵利用罩棚支柱和站房四周柱子內主筋作引下線，平均間距不大于18m。由于使用性質的特殊性，罩棚支柱根數一般布置得較少，盡量利用所有罩棚支柱作引下線。同時，為減少雷電磁場對站房和罩棚內各種設備的干擾，引下線盡量沿四周均勻對稱分布，且優先考慮在陽角處設引下線。引下線柱筋兩端分別與作為接地裝置和接閃帶（桿）做可靠連接，整根引下線從上到下形成電氣通路。

⑶利用樁基、承臺、地梁等基礎結構鋼筋作為自然接地體。當罩棚區域無基礎地網時，在其四周敷設一圈人工接地體，同時，在加油島處、罩棚支柱處增設集中接地極。每根垂直接地體的長度不小于2.5m，間距不小于5m。人工接地體埋深不小于0.5m。

2.1.2儲罐區直擊雷防護要點分析

汽（柴）油罐除橇裝式加油裝置所配置的防火防爆油罐外，通常埋地油罐，罐頂覆土層厚度不小于0.5米[3]，無需布設接閃器。對于鋼油罐只需在油罐外1m處作環形接地體并與罐體連接，其接地點不應少于兩處，兩接地點沿弧形距離不宜大于30m，接地體距罐壁應不小于3m。

2.1.3全站防雷接地網的設計

在卸油場地、進油口、油氣回收口四周敷設一圈人工接地體。同時，將罐區接地裝置、站房及罩棚的基礎地網和人工接地體等各種接地裝置連接在一起組成全站防雷接地網。為防止自然接地體與人工接地體連接時產生化學電池效應，人工接地體宜采用銅材、銅包鋼或不銹鋼導體[5]。其材料規格應符合相關規范要求。

防雷接地、防靜電接地、電氣設備的工作接地、保護接地及信息系統的接地宜共用同一接地網，其接地電阻值按其中最小的接地電阻值確定，為不大于4Ω。在加油島、室外探測及監控等各種儀器設備布設的地方、站房信息管理設備用房內、預計有電纜穿線金屬管和輸油金屬管出入的地方，以上區域預留若干等電位接地端。

2.1.4接觸電壓和跨步電壓的防護措施

罩棚地面與外部道路相連，其最簡便的防護措施是在引下線（路燈桿、監控桿等類似物）四周3m范圍內的地面鋪設厚度大于15cm的混凝土或厚度大于5cm的瀝青層，確保其電阻率不小于50kΩm。

2.2雷電感應防護質量控制

2.2.1電氣電子設備雷擊電磁脈沖的防護要點分析

加油站內的電氣設備主要為供配電設施，其配電箱主要布設在配電房和站房內。電子設備主要為液位等探測儀器控制主機、監控及油品計量計費信息管理系統主機，通常布設在站房內。根據相關文獻報道大多數雷擊事故是由雷電波侵入造成的[6]，主要從屏蔽、等電位、安裝合適的電涌保護器等三方面進行把控。

⑴屏蔽及等電位連接措施：所有從室外進入配電房或站房內的電源線、信號線（除屏蔽電纜和通信光纜外）均需穿金屬管屏蔽。穿線金屬管及屏蔽電纜的金屬外皮、光纜加強芯均應在進入處與預留接地端子可靠連接。信息管理用房內各種電氣電子設備的金屬外殼均與預留接地端子可靠連接。當電纜架空轉埋地引入時，其轉換處所有金屬物均需等電位連接并接地。

⑵配電房及站房各級電源配電箱內安裝與被保護設備耐沖擊電壓Uw相適應的電涌保護器（SPD），所選電涌保護器應帶有熱脫扣裝置和劣跡顯示功能。

當供電電源為架空方式時，應將架空線轉換成一段金屬鎧裝電纜或護套電纜穿金屬管直接埋地引入，埋地長度（l）應不小于2 （其中ρ為埋電纜處土壤電阻率），且不小于15m。同時，在電纜與架空線轉換處高壓電纜安裝避雷器，低壓電纜安裝戶外型Ⅰ級分類試驗SPD（其電壓保護水平Up≤2.5kV，沖擊電流Iimp≥10kA）。

當供電電源為高壓電纜埋地引入時，配電房內變壓器高壓側安裝高壓避雷器，低壓母線上可安裝Ⅱ級分類試驗的SPD，其電壓保護水平Up≤2.5kV，標稱放電電流In≥5kA。

當供電電源為低壓電纜埋地引入時，配電房總配電箱內安裝Ⅰ級分類試驗的SPD，其電壓保護水平Up≤2.5kV，沖擊電流Iimp按GB50057-2010式4.2.4-6及式4.2.4-7確定，當無法計算時Iimp≥12.5kA。后續的監控、潛油泵、加油機、通信設備、探測儀器控制主機等各級分配電箱內所裝電涌保護器，其標稱放電電流In≥5kA，電壓保護水平由以下公式確定：①當被保護設備與電涌保護器沿線路長度不大于5m或在線路屏蔽及等電位連接下沿線路長度不大于10m時，Up≤0.8Uw。②當被保護設備與電涌保護器在線路屏蔽及等電位連接下沿線路長度大于10m時，Up≤0.4Uw。

電涌保護器安裝工藝要求：電涌保器應安裝牢固，其兩端連接導線應短平直，連接線總長度不大于0.5m，相線采用黃、綠、紅色，中性線采用淺藍色，保護線采用綠黃雙色。其截面積應符合GB50057-2010表5.1.2規定。

2.2.2輸油工藝設備管道組件等電位連接及接地措施質量控制

埋地金屬油罐以及埋地非金屬油罐頂部和內部各金屬部件均應與非埋地部分的金屬管做電氣連接并接地。具體從以下幾方面進行把控。

⑴露出地面的通氣管、量油孔、呼吸閥、阻火器等附件以及液位、溫度、濃度等室外探測儀器供電電纜的金屬外皮或配線金屬管等均與罐體做等電位連接并接地。

⑵進油口、油氣回收口、油氣回收裝置等就近接至全站防雷接地網。

⑶在油罐車卸油場地設置防靜電接地裝置并就近接至全站防雷接地網。

⑷罩棚內的加油機外殼、加油泵、加油槍、流量計等均應就近接至全站防雷接地網。

⑸輸油管道上的法蘭、膠管兩端、卸油軟管接頭、油氣回收軟管兩端接頭等連接處應保證電氣連接。

2.3防雷裝置連接工藝質量控制

⑴兼作接地體及引下線的承力混凝土梁、承臺、柱內的鋼筋或其它鋼結構件，其相互之間的連接應采用土建施工的綁扎法、螺絲扣或緊固件緊固等機械連接，嚴禁熱加工連接。非承力的鋼筋之間可采用焊接方式連接，其焊接方法和焊接長度應符合GB50601-2010第4.1.2條第4款的規定。焊縫應飽滿無遺漏，焊接部分應進行防腐處理。

⑵所有防雷、防靜電裝置必須連接成電氣通路，連接處的過渡電阻應符合以下要求：①輸油管道上的法蘭、彎頭、閥門等所有連接處應不大于0.03Ω。②連在額定值為16A的斷路器線路中，同時觸及的外露可導電部分和裝置外可導電部分之間應不大于0.24Ω。③其它金屬件之間連接處應不大于0.2Ω。

3.結束語

防雷工程不僅是隱蔽工程，同時也是一個系統工程，每個防護環節相互聯系缺一不可。本文根據加油站的功能分布，從直擊雷和雷電感應兩方面對各防雷設施的敷設位置、用材規格、尺寸、連接方式和工藝質量等指標的質量控制進行簡要分析，以提高加油站防雷工程質量，預防和減少加油站雷擊事故的發生。

參考文獻：

[1]陽劍城，梁和生.基于一起雷擊事故的加油站雷電防護探析[J].農業災害研究，2014，4（02）：37-37，41

[2]陳思學，婁仁杰，張詩博.加油站雷電災害成因分析[J].中國物理學會第十九屆全國靜電學術會議，2014，08：79-83

[3]汽車加油加氣站設計與施工規范GB50156-2012[S].

[4]建筑物防雷設計規范GB50057-2010[S].

[5]建筑物防雷工程施工與質量驗收規范GB50601-2010[S].

[6]淺談汽車加油站的雷電綜合防護措施[J].中國新技術新產品， 2009，05：40