成都市農村地區加油站雷電風險分析與防護

劉 姣 楊禮科 楊 軍

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

前言

雷電是雷雨云之間或云地之間產生的放電現象，全世界每年約有10億次雷暴發生，而云對地閃電頻率約為1～3次／min。雷擊過程產生的高電壓、大電流和強電磁輻射常常造成嚴重的災害和經濟損失。隨著社會經濟的迅速發展和道路基礎設施的改善，汽車數量和對汽油量的需求增加很快，加油站點也日漸增多, 部分農村地區加油站由于防雷措施不規范，存在遭受雷擊的風險，因此做好加油站防雷措施是預防或減少雷電災害的關鍵環節。近年開展了很多對雷電防護技術的研究，劉曉東等對建設項目防雷設計技術評價進行了探討，劉志忠等對加油站防雷技術進行了分析，李垂軍等對智能建筑防雷設計技術評價進行了探討，邵志明等對新建加油站防雷設計技術評價進行了探討，季芬琴等對加油站進行了雷電災害風險評估，沈海波等對易燃易爆場所雷電防護的簡析，劉暢等總結了四川農村地區常見雷電事故。本文通過對成都市農村地區加油站多年檢測發現的雷電風險隱患問題，提出加油站綜合防雷措施。

1.加油站雷電風險分析

1.1 加油站環境特點

農村地區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，電子設備也較多，因此在遭受雷擊時可能會發生燃燒爆炸、電子設備損毀等事故。

1.2 加油站雷電風險隱患

在多年的加油站防雷設施檢測工作發現，部份加油站防雷安全意識不足，防雷措施不完善不規范，管理不嚴格，存在一些風險隱患。主要問題有：接閃器斷裂、銹蝕等現象；電源線路和通信網絡架空引入站內時沒有導管屏蔽埋地敷設；加油機、供電系統、罩棚立柱之間未做等電位連接，柱筋連接出現脫焊現象；沒有安裝電涌保護器；沒有安全接地等；沒有安裝防靜電裝置；過電壓保護器的布置和安裝不合理；部份金屬設施未完全等電位連接；未對防雷設施定期檢測維護，很多防雷設施都已老化或者損壞，接地電阻達不到規范要求。

1.3 加油站雷電事故類型及原因

雷擊分為直接雷和感應雷。發生直擊雷時，產生的熱效應其溫度高達6000℃~10000℃，可以使金屬物體溶化變形，引起火災。當加油站上空有雷云時會積聚大量電荷，其靜電感應使局部形成感應高電壓，雷擊產生的雷電流有極大峰值和陡度，在周圍空間產生瞬變的強電磁場，使附近導線、金屬物體感應出很強的電流和電動勢，對加油站電子設備具有很強的破壞力。

根據加油站雷擊事故調查發現，加油站遭受雷擊時損毀加油機主控板占比最多達80%以上，其它主要是損壞變壓器、穩壓器、配電柜、配電箱、加油機、斷路器、熔斷器、UPS電源、加油槍信號板、電源板、計算機電源板、電話機、電視機等。事故主要原因多是防直擊雷、防靜電、防電磁感應的設計不合理，防雷裝置安裝不規范，防雷設施質量差維護不到位達不到規范要求，雷電反擊電壓大，低壓防雷措施不力，電子信息設備耐壓水平低等。

2.加油站防雷等級的確定

按照《建筑物防雷設計規范》要求，其屬于標準規定的“具有1區爆炸危險環境的建筑物，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、等電位、接地裝置構成完整的電氣通路，將雷電流泄入大地。一般采用其框架結構樁作為垂直接地體，利用建筑物地梁與承重臺作為水平接地體，在頂棚的四周敷設避雷帶或避雷網格，用兩條對角主筋做為引下線。盡可能多布置引下線，均勻布置在加油站四周，地下部分與接地網焊接。在周圍四角設置50cm的避雷針，并與利用樁內兩條對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，避雷針設計高度在60cm~100cm。

感應雷防護主要采取接地、屏蔽、等電位、電涌保護器等措施。加油站的罩棚采用建筑物基礎接地體和人工接地體聯結的混合接地裝置，圍繞加油作業區域敷設成環型，加油站內所有需接地的設備與構件均與地網相連，站內所有金屬物體包括鐵質欄桿、電子廣告牌、加油機、油罐、輸油管等，都需要進行相等電位的連接，減少電位差。

3.2 油罐區的防雷措施

固定頂金屬油罐，其頂板厚度大于或等于4mm時，其上部設置的金屬阻火器、 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，油罐必須作環形接地，接地點不應少于兩處，兩接地點之間的弧形距離不應大于30m，接地體距離罐壁的距離不應小于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，仍可安裝避雷針防直擊雷設備，與被保護油罐的水平距離不應小于3m，按滾球方法計算，油罐呼吸閥要在其保護范圍內，保護范圍應高于呼吸閥 2m以上。

當頂板厚度小于4mm時，須單獨設置防直擊雷措施，可以采用獨立接閃桿對其進行防護，同時罐體還應作好接地措施，油罐接地可以降低雷擊點的電位、反擊電位和跨步電壓。為了防止感應雷，所有金屬物包括設備、金屬管道、金屬構架等都必須與接地裝置相連接，儲油罐上的金屬構件呼吸閥、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范圍內。

非金屬油罐應安裝設獨立避雷針防直擊雷設施，為了防止避雷針對油罐及其附屬設施產生高電位反擊，獨立避雷針與被保護油罐的水平距離不應小于3m，并設置獨立接地。

3.3 卸油區、輸油管道防雷防靜電措施

加油站卸油時采用密閉卸油系統，以防油氣揮發、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200mm，卸油和油氣回收時都用導靜電的直徑不小于50mm的耐油軟管。裝卸油品過程中會產生靜電，必須為油品裝卸設施跨接靜電接地儀，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，法蘭必須用金屬導線跨接。在輸油管道的始、末端和拐彎、分支處應作防靜電接地。在油泵房、油罐頂上、加油作業區的操作平臺設置消除入體靜電的裝置，操作時穿防靜電工作服、鞋。

3.4 電源系統的防雷措施

電源線路進入站內時都要埋地電纜敷設，金屬管的始、末端都應接地。采用三級避雷裝置防護，在380v低壓總配電箱處安裝第一級25ka開關型模塊式電源電涌保護器，在潛油泵控制線、稅控加油機、加油機電源配電箱和辦公區電源配電箱內分別安裝第二級20ka的電源防雷箱，其它如電腦、ups電源、打印機、數據傳輸設備等電源開關處使用第三級10ka插座式電源防雷器。

3.5 通信系統的防雷措施

依據雷電及過電壓防護要求，在液位儀控制線、加油機總控制線上、通訊線路由器前端和電話線進線端等處分別安裝電涌保護器。

4.結論

農村地區加油站所處環境較為空曠，大多屬于雷電高風險區，加油站必須加強對直擊雷、感應雷的防護，采取包括接閃器、引下線、均壓環、等電位、接地裝置、屏蔽、電涌保護器等綜合防雷措施，嚴格按照國家規范要求設計、施工和安裝，對加油站防雷裝置定期檢測，對不符合國家安全規范要求的風險隱患及時整改，減少和預防雷電災害事故的發生。