1、汽車加油加氣站的雷電與電涌防護歐清禮二。四年十月摘要：本文通過對汽車加油加氣站所處的環境特點，近幾年加油加氣站雷擊事故統計分析，加油加氣站雷擊事故多為侵入雷與雷電反擊造成，提出了系統綜合的防雷方案。作者簡介：原中國石化工程建筑公司電氣高級工程師，曾參加國標“石油庫設計規范”及“加油加氣站設計與施工規范”編制.主編供配電、防雷、防爆、防靜電等有關章節。關鍵詞：汽車加油站、汽車加氣站、爆炸危險區、電磁封鎖、避雷帶（網）一、概述：隨著我國經濟快速發展，人民生活水平的提高，汽車進入平民百姓家，汽車運輸迅猛發展，為之提供能源配套服務的設施一一汽車加油加氣站的建設，如雨后春筍般的急速增加。它對城市交通起著

2、很重要的作用.隨著汽車加油加氣站的白動化水平的提高，如計算機計量、計價、油罐液位計量、白動火災報警等應用越來越普遍，使近幾年加油加汽站的雷電事故逐年增加，影響機動車加油加氣，削弱了加油加氣站作為城市能源樞紐的功能，也給不了解加油加氣站安全性能的人們，產生不安全感.因此，對汽車加油加氣站的雷電與電涌保護就顯得非常重要了.加油加氣站的環境特點：加油加氣站通常具有以下幾個特點：1、地理位置：加油加氣站通常應納入建設總體規劃，設置在交通便利的城區開闊地帶或郊區、道路干線、主干線、高速公路旁邊等地帶。2、實施條件：加油加氣站的建筑一般都有高大的罩棚，較低一些的營業室、值班室等，一般占地面積不大，不便于多

3、級防雷的實施。加油加氣站的油罐都采用直接埋地式，不低于4m的通氣管都安裝有阻火器（兼有防爆性能）.3、電源系統：一般加油站都用220/380U外接電源，加氣站、加油加氣合建站都用610KV外接電源。并獨立設置電能計量裝置。電力線路一般都采用電纜直接埋地敷設，進出建筑物及穿越行車道部分都應穿鋼管保護。4、電子系統：加油加汽站的電子系統應采用鎧裝電纜或導線穿鋼管配線，配線電纜金屬外皮兩端，保護管兩端均應作屏蔽等電位接地。5、爆炸危險區域劃分：汽車加油加氣站的爆炸危險區域劃分詳見汽車加油加氣站設計與施工規范GB50156-2002，附錄B。一般只有加油加氣機周圍，油罐內部及通氣口周圍，閥井及油罐車卸

4、車場地有時可能存在爆炸危險環境，但一般是運營操作時存在，停止運營操作時消失。（卸車場地、加油場地、油罐進油時通氣管周圍等）。從以上幾個特點不難發現，從防雷擊事故來看，汽車加油加氣站不象有些人說的在“高風險"環境下運行，要采取強有力的防護措施.只要根據國標汽車加油加氣站設計與施工規范GB50156-2002設防，汽車加油加氣站可以安全平穩的運行。三、汽車加油加氣站的雷擊事故分析：為了防止加油加氣站的雷擊事故，找出發生雷擊事故的原因，采取安全、可靠、經濟適用的措施防雷，就能達到少投入、多產出事半功倍的效果。1、全國加油加氣站雷擊事故統計:統計年全國雷擊事故（次）全國加油加氣站雷擊事故（次

5、）全國加油加氣站事故率加油機雷擊壞事故（次）加油機雷擊損壞占加油站雷擊事故的事故率備注20011741220.0261986.320023386540。0644583。320033911790。0936582。3注：1）全國加油加氣站按85000座考慮。2）加油機雷擊事故主要是電腦加油機主控電路板擊壞，占全國加油加氣站事故的80%以上。3）在統計加油加氣站雷擊事故時，沒有發現一次由于雷擊事故造成加油加氣站（按國標要求建造）爆炸火災事故的案例.從上面全國加油加氣站雷擊事故統計情況看出，加油加氣站的雷擊事故，主要是雷擊使電子系統設備損壞事故.其中電腦加油機主控板的雷擊事故最多，占80%以上，其次是

6、報警系統，空調、電視機等，分析原因都是侵入雷與雷電反擊所為，因此汽車加油加氣站必須采取系統的綜合防雷措施，特別應加強對侵入雷與雷電反擊的防護。四、汽車加油加氣站的雷電與電涌防護：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GB5005萬94建筑物防雷設計規范，應

7、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a40d/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、

8、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4Q。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23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.4、電磁封鎖：加油加氣站的供電電源線路，應采用鎧裝電纜埋地或導線穿鋼管埋地引入，電纜或配線鋼管長度不應小于2Vpm,（p為當地土壤電阻率），且不應小于15m,電纜鎧裝及保護管兩端均應可靠接地。加油加氣站的電

9、子系統也應采用鎧裝電纜或導線穿鋼管配線，配線電纜金屬外皮兩端，保護管兩端均應接地。5、均壓：加油加氣站圍繞建筑物作環形閉合接地裝置后，所有進出環形接地裝置的金屬管道。電纜金屬外皮，導線保護管，均應在與環形接地裝置交叉處相連。加油站內的所有需接地的設備與構件，如油罐、加油機、通氣管、配電盤、電子系統用配電盤、開關、燈具等都要與接地網相連接，為使相鄰的金屬導體及設備上的電勢（電壓）相等。防止雷電反擊火花及維護操作人員產生電擊，保護設備及人身安全。相鄰的金屬導體及設備應用導電體跨接。6、合理布線：當汽車加油加氣站的屋面上裝有避雷帶（網）接閃時，動力配線與電子系統配線，應盡量遠離避雷帶的引下線，最好兩

10、者相距2m以上，否則應套鋼管加強屏蔽。7、安裝SPD在供電線路及電子系統傳輸線上，經常會產生對其設備有破壞性的電涌波形.為對供電設備及電子系統設備實施保護，需在以下部位安裝電涌保護器SPD。供配電系統的電源端：根據規范要求，加油加氣站的220/380U電源宜采TN-C系統，在總配電箱后應采用TN-S系統，總配電箱電源進線處PEN線作重復接地，總配電箱以后N線與PE線嚴格分開。其SPD接線如圖1。Fi12圖電源為T4C系統時，總配電箱處的接線圖注:1、上級電源柜的Fi為本回路保護電器（熔絲或斷路器）2、加油加氣站配電柜中的F2保護電器是保護SPD電涌保護器。3、Ra為接地網接地電阻。4、當電源采

11、用TN-S系統時，配電柜前N線不作重復接地,必須在N與PE線之間加裝一個SPD（電涌保護器）。SPD選型要求：A、最大沖擊放電電流（limp）：應根據建筑物的防雷類別（加油加氣站屬第二類防雷建筑物），再根據進出建筑物的導電物（金屬管線、電力線、通信線）進行分流。每一導電物電流為ii=Is/2/n（KA）,（n為導電物路數），供電電纜每一芯線電流為ir=ii/m（KA）（m為電纜芯線數）。當計算不可靠或有困難時，按Iimp>12.5KA選取.5、電流波形確定：加油加氣站的電源進線，大都采用鎧裝電纜進線，與架空線T接端的電纜頭應裝避雷保護，電纜鎧裝外與避雷器接地端并聯再接地，加油加氣站的配電

12、端電纜頭再接地。因此電纜可以起到屏蔽與分流作用，此種情況可能使外進來的電流小于A項計算值，但仍應按外來分流考慮，即按A項。少數加油加氣站的電源線采用架空進線（不符合規范），架空線可能遭受直擊雷或附近遭雷擊，此種情況的SPD（配電柜側），也應采用10/350vs試驗波.C、最大持續運行電壓Uc的確定：最大持續運行電壓Uc,要求SPD在此電壓下長期運行不會損壞，而最大持續運行電壓Uc,要是雷擊產生的過電壓，此電壓一般都是瞬態過電壓，其電壓幅值可以很高，但持續時間很短Ss、ms）。通過SPD的能量有限，一般不會使SPD損壞，但電網運行等因素產生的暫態過電壓，其幅值比雷電過電壓低，但持續時間很長，通過

13、限壓型（MOV）SPD時能量會較大，輕則加速SPD老化，重則使SPD過熱而損壞或短路爆炸。對開關型SPD雖然沒有老化問題，但動作后有續流，當電網的暫態過電壓幅值較高時，動作后的續流大而不能白行熄滅，也會使SPD爆炸，所以選擇Uc要結合電網接地系統確定，對加油加氣站而言，根據規范規定采用的是TN-CS系統，此時選取UcAl。15U0，當接于L與PE或PEN之間或L與N之間的SPD,按相關標準通過做了低壓對地短路即1。45U。時間5S的暫態過電壓試驗時就可以了（Uo為供電系統相電壓）。D、SPD的保護水平Up值的確定：供電系統安裝SPD的目的是保護電氣設備.如圖（2）UpUpiNPE"U

14、p2oSPD圖(2)SPD與被保護設備的關系當SPD動作時，雷電流流過SPD,SPD將過電壓降到Up值，而設備所承受的電壓是Up+Upi+Up2=U，由此可見，被保護設備所承受的電壓是SPD的保護水平加上兩端的引線電壓降.因此要求兩端引線越短越好，其總長度不超過0.5m為佳.當滿足以下條件時，可僅在電源進戶處安裝一套SPD:1) 電源進線處安裝的SPD其保護水平UpM2。5Kv。2) 需保護設備距電源處SPD距離不小于10m,且SPD的保護水平Up加上兩端引線的感應電壓，對限壓型SPD要求(Up+AUp1+Up2)<0。8Uw。對開關型SPD要求UpUp1+AUp2)大者<0.8U

15、w。對限壓開關混和型SPD要求(Up+AUp1+Up2)<0O8Uw.(Uw被保護設備耐壓水平)若在進線處安裝的一套SPD達不到所要求的保護水平時，應在同一處增設附加配合協調好的SPD,以確保達到所要求的電壓保護水平。220/380V絕緣配合如下表:設備位置電源處配電線分支線路用電設備特殊需要耐沖擊電壓類別W類m類類I類耐沖擊電壓額定值(KV)642。51.5汽車加油加氣站防雷接地平面圖見圖3:UPS«通訊I1kII*|II1. 罩棚2.加油機3.立柱4埋地油罐5。供配電柜6.給加油機配線7。油罐通氣管8.卸車靜電接地卡9.環形閉合接地網10。避雷帶(網)11.UPS柜12。計

16、算系統配電柜圖(3)注:1、本圖為典型4臺加油機，4個埋地罐的平面圖.2、加油站屋面加裝避雷帶網防直擊雷，此加油站要建在周圍有高大的建筑物保護或在雷暴日v30d/a的地區，加油站可以用避雷帶（網）防直擊雷。例：上圖SPDi的上安與選擇戶外架空線SPDi:氧化鋅避雷器（戶外型）SPD2：powersetbc/3+1（混合型SPD）SPD3:PT2PE/S230AC圖（4）根據國標建筑物防雷設計規范GB5005794（2000版）第2.2。3條的規定：加油加氣站屬第二類防雷建筑物，按其附表6。1和6.2,雷電流幅值分別為150kA和平共處37。5kA，波頭時間分別為10s和0.25vs按圖3有3回

17、導體，每回導體電流為:iii=150kA/2/3=25kAii2=37.5kA/2/3=6.25kA電源電纜電流為：因有電纜段屏蔽:ii1=25kAX0。3=7.5kA對I級分類試驗的SPD2每一芯線電流為：Ipek>7。5/3=2.5kA（10/350頭s）就可以了。但電壓保護水平必須小于UPS設備的耐壓值（1.5kV）,可采用德國PHOENIX生產的具有AEC主動能量點火技術的混合型防雷器：POWERSETBC/3+1，其保護水平小于等于900V,通流量50KA。目前在許多行業都得到了廣泛的使用！SPD3:PHOENIXPT2PE/S230ACImax>10kAUc=260VACUn=440VAC五、結束語：汽車加油加氣站環境不應視為雷電高風險地區，依據GB50057-94（2000版）建筑物防雷設計規范，應該按二類防雷建筑物考慮.其油罐采用直埋地下式，