加油站防雷工程质量控制要点分析

周雪君 陈吉艺

摘要：本文根据加油站各功能区的分布情况，指出加油站的雷电防护主要为站房、罩棚、储罐区的直击雷防护和电气电子设备的雷击电磁脉冲防护以及储罐附属设施、输油管道组件的防静电接地防护。并对各防雷设施从敷设位置、用材规格、尺寸、连接安装方式和工艺等方面如何控制工程质量进行简要分析。

关键词：加油站；防雷；质量；控制；分析

引言

加油站是交通设备动力补给的重要能源基地。加油站内的油品具有易燃、易爆和易泄漏等危险性，近年来加油站遭受雷击的事故频发，轻则使加油站内计量计费系统、监控及通信系统等电子电气设备损坏，重则使储油罐及输油管道发生火灾、爆炸，严重威胁着加油站周边人员生命财产的安全和加油站业务的正常运营[1][2]。防雷工程是隐蔽工程，直击雷防护装置大多利用建筑物内基础钢筋或储罐和输油管道等金属件，因此，在加油站新建时必须对防雷工程质量进行有效控制，使防雷装置发挥应有的防御效果，保障加油站的正常运营和周边人员生命财产的安全。

1.加油站基本概况

加油站一般由加油操作区和储罐区两部分组成，具体如图1所示。加油操作区内有站房、罩棚等建筑物。站房、罩棚屋面一般为平屋面，罩棚屋面大多为金属彩钢板。罩棚支柱和站房一般为钢筋混凝土结构。站房内设有液位等探测控制仪器、配电柜、监控及油品计量计费信息管理系统主机等电气电子设备。

2.加油站防雷工程质量控制

根据功能分布，加油站雷电防护主要为站房、罩棚等建筑物和储罐区域的直击雷防护和输油工艺设备管道组件以及电气电子设备的雷电感应防护。

2.1直击雷防护质量控制

2.1.1站房、罩棚直击雷防护要点分析

加油机壳体内部空间为1区爆炸危险场所，加油机周围圆台形空间为2区爆炸危险场所[3]，因此，站房、罩棚为第二类防雷建筑物[4]。其直击雷防护主要从接闪器、引下线、接地装置三个方面进行把控。

⑴在其四周女儿墙上布设接闪带（杆）。并在其屋面布设不大于10m×10m或12m×8m的接闪网，当罩棚为双层彩钢板屋面且上层金属板厚度不小于0.5mm时可作为接闪网[3]。当女儿墙上的接闪器距屋面的垂直距离S滿足式⑴时，屋面可不设接闪网。

S>hr―[hr2―（d/2）2]1/2 ⑴

式中：hr为滚球半径（m）；d为女儿墙上接闪带沿屋面宽度方向的间距。

接闪带（杆、网）的用材规格应符合GB50057-2010第5.2条规定。接闪带支架高度不宜小于150mm，支架间距直线段1m，转弯处0.5m。接闪杆敷设高度应大于300mm，其间距不应大于3m。接闪带（杆）靠近女儿墙外侧敷设。

⑵利用罩棚支柱和站房四周柱子内主筋作引下线，平均间距不大于18m。由于使用性质的特殊性，罩棚支柱根数一般布置得较少，尽量利用所有罩棚支柱作引下线。同时，为减少雷电磁场对站房和罩棚内各种设备的干扰，引下线尽量沿四周均匀对称分布，且优先考虑在阳角处设引下线。引下线柱筋两端分别与作为接地装置和接闪带（杆）做可靠连接，整根引下线从上到下形成电气通路。

⑶利用桩基、承台、地梁等基础结构钢筋作为自然接地体。当罩棚区域无基础地网时，在其四周敷设一圈人工接地体，同时，在加油岛处、罩棚支柱处增设集中接地极。每根垂直接地体的长度不小于2.5m，间距不小于5m。人工接地体埋深不小于0.5m。

2.1.2储罐区直击雷防护要点分析

汽（柴）油罐除橇装式加油装置所配置的防火防爆油罐外，通常埋地油罐，罐顶覆土层厚度不小于0.5米[3]，无需布设接闪器。对于钢油罐只需在油罐外1m处作环形接地体并与罐体连接，其接地点不应少于两处，两接地点沿弧形距离不宜大于30m，接地体距罐壁应不小于3m。

2.1.3全站防雷接地网的设计

在卸油场地、进油口、油气回收口四周敷设一圈人工接地体。同时，将罐区接地装置、站房及罩棚的基础地网和人工接地体等各种接地装置连接在一起组成全站防雷接地网。为防止自然接地体与人工接地体连接时产生化学电池效应，人工接地体宜采用铜材、铜包钢或不锈钢导体[5]。其材料规格应符合相关规范要求。

防雷接地、防静电接地、电气设备的工作接地、保护接地及信息系统的接地宜共用同一接地网，其接地电阻值按其中最小的接地电阻值确定，为不大于4Ω。在加油岛、室外探测及监控等各种仪器设备布设的地方、站房信息管理设备用房内、预计有电缆穿线金属管和输油金属管出入的地方，以上区域预留若干等电位接地端。

2.1.4接触电压和跨步电压的防护措施

罩棚地面与外部道路相连，其最简便的防护措施是在引下线（路灯杆、监控杆等类似物）四周3m范围内的地面铺设厚度大于15cm的混凝土或厚度大于5cm的沥青层，确保其电阻率不小于50kΩm。

2.2雷电感应防护质量控制

2.2.1电气电子设备雷击电磁脉冲的防护要点分析

加油站内的电气设备主要为供配电设施，其配电箱主要布设在配电房和站房内。电子设备主要为液位等探测仪器控制主机、监控及油品计量计费信息管理系统主机，通常布设在站房内。根据相关文献报道大多数雷击事故是由雷电波侵入造成的[6]，主要从屏蔽、等电位、安装合适的电涌保护器等三方面进行把控。

⑴屏蔽及等电位连接措施：所有从室外进入配电房或站房内的电源线、信号线（除屏蔽电缆和通信光缆外）均需穿金属管屏蔽。穿线金属管及屏蔽电缆的金属外皮、光缆加强芯均应在进入处与预留接地端子可靠连接。信息管理用房内各种电气电子设备的金属外壳均与预留接地端子可靠连接。当电缆架空转埋地引入时，其转换处所有金属物均需等电位连接并接地。

⑵配电房及站房各级电源配电箱内安装与被保护设备耐冲击电压Uw相适应的电涌保护器（SPD），所选电涌保护器应带有热脱扣装置和劣迹显示功能。

当供电电源为架空方式时，应将架空线转换成一段金属铠装电缆或护套电缆穿金属管直接埋地引入，埋地长度（l）应不小于2 （其中ρ为埋电缆处土壤电阻率），且不小于15m。同时，在电缆与架空线转换处高压电缆安装避雷器，低压电缆安装户外型Ⅰ级分类试验SPD（其电压保护水平Up≤2.5kV，冲击电流Iimp≥10kA）。

当供电电源为高压电缆埋地引入时，配电房内变压器高压侧安装高压避雷器，低压母线上可安装Ⅱ级分类试验的SPD，其电压保护水平Up≤2.5kV，标称放电电流In≥5kA。

当供电电源为低压电缆埋地引入时，配电房总配电箱内安装Ⅰ级分类试验的SPD，其电压保护水平Up≤2.5kV，冲击电流Iimp按GB50057-2010式4.2.4-6及式4.2.4-7确定，当无法计算时Iimp≥12.5kA。后续的监控、潜油泵、加油机、通信设备、探测仪器控制主机等各级分配电箱内所装电涌保护器，其标称放电电流In≥5kA，电压保护水平由以下公式确定：①当被保护设备与电涌保护器沿线路长度不大于5m或在线路屏蔽及等电位连接下沿线路长度不大于10m时，Up≤0.8Uw。②当被保护设备与电涌保护器在线路屏蔽及等电位连接下沿线路长度大于10m时，Up≤0.4Uw。

电涌保护器安装工艺要求：电涌保器应安装牢固，其两端连接导线应短平直，连接线总长度不大于0.5m，相线采用黄、绿、红色，中性线采用浅蓝色，保护线采用绿黄双色。其截面积应符合GB50057-2010表5.1.2规定。

2.2.2输油工艺设备管道组件等电位连接及接地措施质量控制

埋地金属油罐以及埋地非金属油罐顶部和内部各金属部件均应与非埋地部分的金属管做电气连接并接地。具体从以下几方面进行把控。

⑴露出地面的通气管、量油孔、呼吸阀、阻火器等附件以及液位、温度、浓度等室外探测仪器供电电缆的金属外皮或配线金属管等均与罐体做等电位连接并接地。

⑵进油口、油气回收口、油气回收装置等就近接至全站防雷接地网。

⑶在油罐车卸油场地设置防静电接地装置并就近接至全站防雷接地网。

⑷罩棚内的加油机外壳、加油泵、加油枪、流量计等均应就近接至全站防雷接地网。

⑸输油管道上的法兰、胶管两端、卸油软管接头、油氣回收软管两端接头等连接处应保证电气连接。

2.3防雷装置连接工艺质量控制

⑴兼作接地体及引下线的承力混凝土梁、承台、柱内的钢筋或其它钢结构件，其相互之间的连接应采用土建施工的绑扎法、螺丝扣或紧固件紧固等机械连接，严禁热加工连接。非承力的钢筋之间可采用焊接方式连接，其焊接方法和焊接长度应符合GB50601-2010第4.1.2条第4款的规定。焊缝应饱满无遗漏，焊接部分应进行防腐处理。

⑵所有防雷、防静电装置必须连接成电气通路，连接处的过渡电阻应符合以下要求：①输油管道上的法兰、弯头、阀门等所有连接处应不大于0.03Ω。②连在额定值为16A的断路器线路中，同时触及的外露可导电部分和装置外可导电部分之间应不大于0.24Ω。③其它金属件之间连接处应不大于0.2Ω。

3.结束语

防雷工程不仅是隐蔽工程，同时也是一个系统工程，每个防护环节相互联系缺一不可。本文根据加油站的功能分布，从直击雷和雷电感应两方面对各防雷设施的敷设位置、用材规格、尺寸、连接方式和工艺质量等指标的质量控制进行简要分析，以提高加油站防雷工程质量，预防和减少加油站雷击事故的发生。

参考文献：

[1]阳剑城，梁和生.基于一起雷击事故的加油站雷电防护探析[J].农业灾害研究，2014，4（02）：37-37，41

[2]陈思学，娄仁杰，张诗博.加油站雷电灾害成因分析[J].中国物理学会第十九届全国静电学术会议，2014，08：79-83

[3]汽车加油加气站设计与施工规范GB50156-2012[S].

[4]建筑物防雷设计规范GB50057-2010[S].

[5]建筑物防雷工程施工与质量验收规范GB50601-2010[S].

[6]浅谈汽车加油站的雷电综合防护措施[J].中国新技术新产品， 2009，05：40