汽車加油站接地電阻值設(shè)計探討

江一濤

福建省寧德市氣象災(zāi)害防御技術(shù)中心 福建 寧德 352100

概述

在日常接觸的汽車加油站電氣設(shè)計中，經(jīng)常看到關(guān)于加油站接地體接地電阻值的設(shè)計條款為“防雷接地、防靜電接地、電氣設(shè)計的工作接地、保護(hù)接地及信息系統(tǒng)的接地等，宜共用接地裝置，其接地電阻值不大于1Ω”，在實(shí)際工程中，由于受到加油站所處地點(diǎn)土壤電阻率影響，其最終接地電阻值很難達(dá)到≤1Ω的要求，這就要求必須增設(shè)人工接地體進(jìn)行補(bǔ)償，但由于場地所限，施工難度較大。部分設(shè)計者會因此更改設(shè)計為“防雷接地、防靜電接地、電氣設(shè)計的工作接地、保護(hù)接地及信息系統(tǒng)的接地等，單獨(dú)設(shè)置接地裝置，其接地電阻值不大于4Ω”，該設(shè)計雖然放寬了接地電阻值的要求，但由于要求各接地體獨(dú)立設(shè)置（地下必須保持大于3米的安全距離），施工難度更大了，《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》中也明確說明“在一棟建筑物中設(shè)置了獨(dú)立接地體，在動態(tài)條件上實(shí)際上是把人身安全和設(shè)備安全放在第二位，這是不對的”。本文綜合以上情況，結(jié)合接地體的計算以及國家規(guī)范條文的相關(guān)要求，僅對共用接地體的情況進(jìn)行分析，希望能給出一個汽車加油站接地體工頻接地電阻值更加合理的參考意見。

1 接地電阻的計算值和規(guī)范要求

1.1 接地電阻計算值

一加油站占地面積為10000㎡，所處位置土壤電阻率為300Ω·m（該取值為GB/T 21431-2015附錄B表1中的中等土壤狀況），我們以自然接地體設(shè)計最優(yōu)情況考慮，設(shè)計沿加油站最邊緣敷設(shè)水平接地極為主的閉合復(fù)合型接地網(wǎng)，這樣接地網(wǎng)面積可達(dá)到10000㎡，如地網(wǎng)為正方形，則接地網(wǎng)外緣總長度為400m，如水平接地極每間隔5m一條，則水平接地極總長度為4000m，假設(shè)該水平接地極等效直徑能達(dá)到2㎡，埋設(shè)深度為0.5m，經(jīng)計算，其接地阻值為1.28Ω。

1.2 規(guī)范要求

《汽車加油加氣站設(shè)計與施工規(guī)范[1]》GB50156-2012第11.2.2條第1款“防雷接地、防靜電接地、電氣設(shè)計的工作接地、保護(hù)接地及信息系統(tǒng)的接地等，宜共用接地裝置，其接地電阻值應(yīng)按其中接地電阻要求最小的接地電阻值確定”。這個條款說明了兩個問題。首先，各系統(tǒng)接地宜共用接地裝置；其次，對于接地裝置的接地電阻值雖然并未明確做出數(shù)值上的規(guī)定，但也表明了應(yīng)按各不同接地的最小值來進(jìn)行確定。

2 接地電阻設(shè)計值合理性分析

（1）計算值的分析。對于某加油站接地體的工頻接地電阻值的計算上文中已經(jīng)舉出實(shí)例，在土壤電阻率居中的情況下，其地網(wǎng)面積、接地極等效直徑、埋設(shè)深度、水平接地極總長度應(yīng)該說已經(jīng)達(dá)到了很高的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，普通的加油站是很難達(dá)到這種標(biāo)準(zhǔn)的。

（2）規(guī)范條文分析。對于加油站來說，接地體的設(shè)置主要用于防雷接地、防靜電接地、電氣設(shè)計的工作接地、保護(hù)接地及信息系統(tǒng)的接地。由于《汽車加油加氣站設(shè)計與施工規(guī)范》中表明了，應(yīng)按各系統(tǒng)接地的最小值來進(jìn)行確定共用接地的阻值，那么只要明確了這些不同的接地對于阻值的要求，從其中找出最小值就可以了。

《汽車加油加氣站設(shè)計與施工規(guī)范[1]》第11.2.2條第2款“當(dāng)各自單獨(dú)設(shè)置接地裝置時，油罐、LPG儲罐、LNG儲罐和CNG儲氣瓶（組）的防雷接地裝置的接地電阻、電氣系統(tǒng)的工作和保護(hù)接地電阻不應(yīng)大于4Ω，地上油品、LPG、CNG和LNG管道始、末端和分支處的接地裝置的接地電阻，不應(yīng)大于30Ω”；第11.2.15條“防靜電裝置的接地電阻不應(yīng)大于100Ω”。這兩個條款分別對單獨(dú)設(shè)置時防雷接地、電氣設(shè)計的工作接地和保護(hù)接地、防靜電接地的阻值做出了要求，如按照最小值來確定，結(jié)合以上兩個條款來看，接地阻值應(yīng)為不大于4Ω，但該規(guī)范對于加油站內(nèi)的站房和罩棚等采用屋面接閃帶（網(wǎng)）或金屬屋面做防雷保護(hù)的接地以及信息系統(tǒng)接地的阻值在數(shù)值上并未明確。

對于加油站內(nèi)的站房和罩棚的屋面接閃帶（網(wǎng)）或金屬屋面防雷接地的阻值要求，查找了《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范[2]》GB50057-2010。對于大多數(shù)汽車加油站而言，其防雷類別應(yīng)為第二類，對于專設(shè)引下線的沖擊接地電阻值要求不大于10Ω，即對于獨(dú)立的防雷接地系統(tǒng)而言，其站房和罩棚的防雷接地電阻值不大于10Ω即可。

對于信息系統(tǒng)的接地阻值要求，在《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范[1]》GB50343-2012和《數(shù)據(jù)中心設(shè)計規(guī)范》GB50174-2017（原《電子信息系統(tǒng)機(jī)房設(shè)計規(guī)范》）與《汽車加油加氣站設(shè)計與施工規(guī)范》中對于信息系統(tǒng)接地電阻值的描述基本一致，但均未說明具體數(shù)值。

《建筑物防雷裝置檢測技術(shù)規(guī)范[3]》GB/T 21431-2015中第5.4條的表3注1中，描述為“加油加氣站防雷接地、防靜電接地、電氣設(shè)備的工作接地、保護(hù)接地及信息系統(tǒng)接地當(dāng)采用共用接地裝置時，其接地電阻不應(yīng)大于4Ω”，其對于共用接地情況下的接地電阻值有比較明確的規(guī)定為≤4Ω。

（3）原理分析。從雷電造成的過電壓基本計算公式U=IR+L(di/dt)來分析，IR（雷電流和接地電阻的乘積）項(xiàng)對于建筑物內(nèi)某一小范圍內(nèi)互相連接在一起的金屬物（包括防雷裝置）來說都是一樣的，它們之間的電位差與防雷裝置的接地電阻無關(guān)，也就是說，在加油站已經(jīng)采取了較為嚴(yán)格的各種金屬物與防雷裝置之間的等電位連接措施時，不必要求很低的接地電阻。

對于信息系統(tǒng)而言，由于現(xiàn)代電子系統(tǒng)絕大多數(shù)為數(shù)字化系統(tǒng)，其工作頻率為數(shù)十至數(shù)百兆赫茲。當(dāng)電子系統(tǒng)的功能性接地流過高頻電流時，其接地阻抗和感抗將增至很大，其數(shù)值均遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了工頻接地電阻值，在這種情況下，要求功能性接地電阻做到很低（0.5～1Ω）是毫無意義的。

3 結(jié)束語

對于汽車加油站接地系統(tǒng)的設(shè)計，宜采用共用接地裝置，其工頻接地電阻值的設(shè)計要求為不大于4Ω是較為合理的。