武漢市加油站雷電防護的探究

史雅靜，黃克儉，涂山山

（湖北省防雷中心，武漢 430074）

0 前言

加油站一般位于公路邊，多屬于空曠地區的孤立建筑物，且為易燃易爆場所，容易遭受雷擊并造成嚴重的后果。根據對中國氣象局雷電防護管理辦公室公布的《全國雷電災害匯編》中的加油站雷電和靜電災害事例的統計，加油站雷電災害越來越多，雷電災害主要是損壞加油機的控制電路和電機，其次是損壞配電、計算機及其他電器設備和損壞電涌保護器(SPD)，引起火災、爆炸，在卸油、加油過程也曾發生過雷電災害，而雷電擊中建(構)筑物造成損壞的事例則相對較少。因此，對于加油站的防雷應給予足夠的重視。

1 雷擊風險評估分析

獅子山加油站位于武昌珞獅路二環線高架旁，周邊有武漢市武昌醫院南湖院區，湖北水利水電職業技術學院，該雷擊風險評估對象分為站房、罩棚。

1.1 現場調查情況

站房為加油站調度管理的窗口，內有計算機以及監控設備，雷擊可能造成值班人員傷害以及電子設備的損壞；罩棚屬于易燃易爆場所，因雷擊可能造成的損失包括影響加氣服務，并且由于加油站內長期有工作人員值班，存在人身傷亡損失的風險。該站利用GPS定位儀測量得經度為E114.33491°、緯度為N30.49402°。閃電資料統計在2007年1月～2012年12月時段，半徑范圍2 km內總計發生345次閃電，其中平均強度為38.55kA，最大強度 127.4kA。

1.2 評估分析

由人身傷亡損失風險R1和經濟損失風險R4計算可知：R1(總 )= R1(站房 )+R1(罩棚)=3.96×10-8+1.77×10-5=1.78×10-5；R4(總 )= R4(站 房 )+R4(罩 棚 )=4.06×10-5+5.71×10-4=6.12×10-4；而人身傷亡損失風險容許值RT=10-5。

因此，R1>RT，人身傷亡損失風險大于GB/T 21714.2-2008/IEC 62305-2:2006雷電防護(第2部分：風險管理規范)中規定的風險容許值。造成人身傷亡損失風險過大的原因是由于該站在電源線路上未安裝適配的電源SPD，信號線路上未安裝與線型相對應的SPD。若在該站的電源線路上安裝多級適配的電源SPD，信號線路上安裝與線型相適配的信號SPD，其人身傷亡風險可以降為1.70×10-6，滿足規范要求。

1.3 防雷措施與建議

(1)低壓配電系統電源線路應安裝多級電涌保護器，在選擇電源SPD時應注意SPD的協調配合，并選擇低殘壓的SPD。

(2)SPD連接導線應平直，其長度不應大于0.5m。當電壓開關型SPD至限壓型SPD之間的線路長度小于10m、限壓型SPD之間的線路長度小于5m時，在兩級SPD之間應加裝退耦裝置。當SPD具有能量自動配合功能時，SPD之間的線路長度不受限制。

(3)電話、網絡通信以及有線電視線路等應穿金屬管埋地敷設，電纜屏蔽層應做良好接地，并在線路端口安裝與線路相適配的信號SPD。信號SPD應根據線路的工作頻率、傳輸介質、傳輸速率、傳輸帶寬、工作電壓、接口形式、特性阻抗等參數，選用電壓駐波比和插入損耗小的適配SPD。

(4)為防閃電感應，平行敷設的管道、構架和電纜金屬外皮等長金屬物，其凈距小于100mm時應用金屬線跨接，跨接點的間距不應大于30m；交叉凈距小于100mm時，其交叉處亦應用金屬線跨接。

(5)屏蔽電源線和信號控制線的金屬槽應保持電氣連通，特別注意應將金屬槽的各段連接處、下托槽與上蓋板連接處進行可靠的電氣連接，其過渡電阻不應大于0.03Ω。

(6)室內所有金屬導電部分，包括電氣設備正常時不帶電的金屬外殼，進出建筑物的配線電纜金屬外殼及其保護鋼管兩端，建筑金屬構件都必須與室內接地端子焊接，所有焊接部位應作防腐處理。

2 雷災案例分析

2012年8月4日21時30分左右，江漢石油鉆頭股份有限公司武漢天然氣分公司八坦路加氣站所屬辦公樓和壓縮機房遭強雷電襲擊，造成了加氣機讀卡系統、壓縮機房壓力傳感器、計算機、大屏幕顯示器和電話機等多處設備設施損壞。

2.1 閃電定位監測資料

2012年8月4日21～22時湖北省閃電定位監測網的雷擊記錄情況顯示：在事故地點(經緯度為E114.2801°、N30.4912°)1 km范圍內有3次回擊記錄，時間在2012年8月4日21時21分27秒至29秒之間，其中，130 kA是3次回擊中雷電流強度最大的一次，其它兩次雷電流強度分別為28.4 kA和30.5 kA。

2.2 分析與建議

2.2.1 原因分析

綜合現場調查情況以及閃電定位監測資料進行分析，可以確定此次設備設施損壞事故是因為雷電感應導致的。具體分析如下：

(1)閃電定位監測資料的雷擊記錄在時間和地點上與加氣站有關人員反映的時間和GPS定位的地點基本吻合，說明此次事故設備設施損壞事故由雷擊引起；

(2)雷電通過感應在架空引入的電話線上感應出過電壓，致使與電話線相連的傳真機和電話機損壞；

(3)雷電通過感應在穿出墻外的網絡雙絞線上感應出過電壓，同時通過電磁感應在室內的網絡雙絞線上感應出過電壓，致使與網線相連的交換機和電腦主板損壞；

(4)由于此次雷擊強度大，回擊電流最大達130 kA，因此雷電感應過電壓高，易導致與未采用屏蔽的信號線路、屏蔽效果不良的信號線路或有較大環路的信號線路相連的電子設備損壞。此次損壞的壓縮機房壓力傳感器、加氣站收銀室辦公電腦網卡等設備由此原因引起的可能性較高。

2.2.2 防護措施建議

(1)將架空引入的電話線改為穿金屬管埋地引入，將分線盒放置于室內并設置安裝電話SPD，金屬管應在首尾做良好接地；

(2)將網絡雙絞線改用屏蔽雙絞線，屏蔽雙絞線的兩端做良好接地；

(3)檢測加氣站內各信號控制線路的屏蔽狀況，將未采用屏蔽層的線路或屏蔽效果不良的線路(有屏蔽層但接地不良)采取屏蔽措施，盡量縮短設備間相連的信號線路。

3 武漢市加油站防雷現狀

從對近幾年武漢市加油站防雷防靜電檢測情況的分析來看，武漢市加油站存在的防雷安全隱患，主要表現為以下四個方面：

(1)未采取防閃電感應及閃電波侵入措施。很多站內都存在架空引入供電和通信線路的情況，有些甚至存在綁扎在防雷裝置上的現象，且這些線路并沒有屏蔽層或采取穿金屬管等屏蔽措施，部分由屏蔽措施的屏蔽層接地處理也不符合要求，未采取電涌保護器(SPD)的防護措施，或者SPD的選用和安裝不符合規范要求。

(2)多數加油站的加油加氣機輸油膠管未采取金屬線跨接，或者跨接線斷開，少于五個螺絲的管道法蘭未采取金屬線跨接或者跨接線斷開，且過渡電阻＞0.03 Ω。

(3)接地電阻值不符合標準要求，檢測過程中發現很多加油站存在設備或者裝置的接地電阻值超過標準要求的情況，如加油加氣槍、壓縮機、控制柜等。

(4)少數加油站未設置槽車卸車時專用的導靜電裝置，當油罐進行裝卸油時會產生靜電，靜電積聚到一定量時，就容易產生靜電火花而發生火災事故。

4 防護完善措施

(1)加油站的供電、通信線路采用鎧裝電纜或導線穿鋼管配線，配線電纜金屬外皮兩端、保護鋼管兩端均應接地。加油站供配電系統的電源端安裝與設備耐壓水平相適應的電涌保護器(SPD)，信息系統的配電線路首、末端與電子器件連接時，裝設與電子器件耐壓水平相適應的電涌保護器(SPD)。

(2)管道上的法蘭應用金屬線跨接，當法蘭的連接螺栓不少于5根時，在非腐蝕環境下可不跨接，但要保證過渡電阻≤0.03 Ω。加油站的加油、充氣軟管(多為膠管)，其一端連接于加油或加氣機輸出管道端，另一端與充裝的金屬槍頭連接，要求兩端應采用金屬軟銅線跨接，以防止管壁、接頭處的靜電積累與放電。

(3)對于因為機械損壞或者銹蝕嚴重等原因引起的接地不良，接地電阻值不符合標準要求的現象，加油站的責任人應及時采取措施，保證設備的接地電阻符合相關規范要求，對于未做接地的設備應增設接地裝置。加油加氣機輸送油氣的管道、加油加氣機機殼、線纜的金屬外皮(或電纜金屬保護管)，以及非獨立設置的防雷裝置應采用共用接地，且接地電阻值不應＞4 Ω。

(4)在加油站的汽油罐車和液化石油氣罐車卸車場地，設置罐車卸車時專用的防靜電接地裝置，條件允許的加油站，宜設置能檢測跨接線及監視接地裝置狀態的靜電接地儀。

5 小結

武漢地區是雷電活動多發地帶，加油站的雷電防護的安全問題已越來越突出，因此，防雷減災已然成為了加油站安全工作的重點。本文通過對加油站進行雷擊風險評估以及雷擊災害分析兩個方面進行探討，提出了相應的解決措施，突出站中可能存在的防雷安全隱患，為全面有效地保障加油站的安全生產提供了科學依據。

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