加油站防雷检测相关问题的探讨

2016-12-17高云鹏

现代建筑电气 2016年11期

关键词：配电房配电柜屏蔽

高云鹏

(无锡市气象局, 江苏无锡 214101)

加油站防雷检测相关问题的探讨

高云鹏

(无锡市气象局, 江苏无锡 214101)

阐述了加油站防雷检测的现状,依据相关技术规范,从电涌保护器的参数选择、泄流通道、弱电系统屏蔽和等电位联结等方面对当前加油站防雷检测中应注意的问题进行了分析与探讨,以期对类似项目的防雷设计提供参考。

加油站; 防雷检测; 电涌保护器; 泄流通道; 屏蔽; 等电位联结

0 引言

加油站一般是指为机动车添加燃料油的场所。由于其大多处在交通便利的空旷地带,比较容易遭受雷击,加之其本身属于爆炸火灾危险场所[1],所以防雷安全就显得尤为重要。虽然近几年各地气象主管机构都在逐步加强对其防雷安全的监管,但由于检测技术人员素质参差不齐以及对技术规范的理解不到位,导致一些安全隐患没有被及时发现,加油站的雷击事故仍时有发生。其中最常见的就是因雷击导致站内跳电,加油机计量出错,甚至停止工作,以及站内监控及网络设备损坏等。

1 电涌保护器的参数选择

1.1 电压保护水平的选择

电压保护水平Up是指表征电涌保护器(Surge Protective Device,SPD)限制接线端子间电压的性能参数。加油站配电室内安装的SPD一般要求其有效电压保护水平Up/f应低于被保护设备的耐冲击电压额定值Uw,且一般应加上20%的安全余量。对于最常见的限压型SPD,应满足式(1)[2]要求。

Up/f=Up+ΔU

(1)

其中,ΔU为SPD两端引线上的感应电压降,对于线路入户处安装的SPD,一般可按1 kV/m计算。

目前,大多数加油站的SPD 均安装在配电房配电柜内,由于配电柜内部布局条件限制,SPD两端引线长度很难做到足够短,因此其两端引线上的感应电压降就必须要考虑,虽然相关规范已经说明此处安装SPD的电压保护水平Up值应小于或等于2.5 kV,但是要优先根据站内被保护的加油机等设备自身的耐冲击电压额定值Uw来选择SPD的电压保护水平。例如,一般加油站内加油机的耐冲击电压额定值为2.5 kV[3],配电房配电柜内安装的SPD两端引线的长度取0.5 m,则根据式(1),SPD两端引线上的感应电压降ΔU=0.5 kV,SPD的有效电压保护水平Up/f应为0.8倍被保护设备的Uw(即2.0 kV)。将所得数据代入式(1),得出所安装SPD的电压保护水平Up应为1.5 kV。如果所选SPD的Up值大于1.5 kV,则会导致加载在加油机两端的过电压超过其耐冲击电压额定值而造成损坏。

1.2 冲击电流及标称放电电流的选择

冲击电流Iimp是指由电流幅值Ipeak、电荷Q和单位能量W/R所限定的具有10/350 μs波形的电流波,一般用作I级试验的SPD测试;标称放电电流In是指流过SPD 8/20 μs电流波的峰值,一般用作Ⅱ级试验的SPD测试[4]。

由于目前大多数加油站的外来供电线路均引入配电房配电柜后为设备供电,并且线路无有效的金属屏蔽层(多数埋地金属管或者电缆铠装层的两端没有与配电柜柜体以及用作防雷的等电位联结带进行等电位联结,起不到屏蔽作用)。因此,配电柜内一般应安装I级试验的SPD,其冲击电流Iimp应满足下式:

(2)

式中:I——雷电流,第一类防雷建筑物取200 kA,第二类防雷建筑物取150 kA,第三类防雷建筑物取100 kA;

n——地下和架空引入建筑物的外来金属管道和线路总数;

m——每种线路内导体芯线的总根数。

如果加油站配电房所在的建筑物相对加油罩棚独立,则配电房所在建筑物一般属第三类防雷建筑物,故I值取100 kA;由于其配电系统多为TN-S制式,供电线路一般直接引入配电房且无有效的金属屏蔽层,所以n取1,m取5(3条相线、1条中性线和1条PE接地线);将数据代入式(2)计算,得Iimp值为10 kA,即所选SPD的冲击电流值不应小于10 kA。如果配电房所在的建筑物与加油罩棚共用同一外部防雷装置,则认为配电房所在建筑物的防雷级别应与加油罩棚一致,同属第二类防雷建筑物,此时I值取150 kA,其他计算参数不变,将数据代入式(2)计算,得Iimp值为15 kA(第二类防雷建筑物在无法确定的情况下,应使此处所装SPD的冲击电流值≥12.5 kA)。

另外,目前加油站配电系统中已经安装使用的大多是Ⅱ级试验的SPD,根据其测试模拟电流波形的能量关系分析,I级试验的SPD的Iimp值为10 kA或15 kA量级时,与其对应的Ⅱ级试验的SPD的In值至少应为40 kA或60 kA[5](虽然没有明确说明不可以用Ⅱ级试验的SPD来代替Ⅰ级试验的SPD,但仍建议首选Ⅰ级试验的产品)。

2 SPD合理的泄流通道

大多数加油站配电房内安装的SPD接地线仅接到了配电柜的PE接地排上,而没有与防雷等电位联结带连接,导致供电线路中的电涌电流经SPD泄放到了配电系统的PE接地线上,使得PE接地线上产生的瞬态过电压沿接地线窜入整个配电系统中,对加油机网络监控主机等用电设备造成地电位干扰。所以,SPD接地端应当保证直接或间接(通过配电柜内的接地排)连接到配电房内预留的等电位联结带上[6]。这样形成的SPD合理的泄流通道为:线路中的电涌电流经SPD直接或间接泄放至配电房内预留的等电位联结带,再经由等电位联结带直接流入大地。

由于一般等电位联结带直接引自建筑物共用基础接地,建筑物基础接地电阻值要比配电系统PE接地线到变压器中性点的电阻值小,而且从等电位联结带到建筑物基础接地距离较短,因此绝大部分电涌电流会经等电位联结带泄放至大地,避免了电流经PE接地线流入配电系统中对加油机等设备产生干扰。

3 弱电系统屏蔽和等电位联结的检查

加油站的监控系统、网络系统等弱电系统的耐冲击过电压水平较低,很容易因闪电感应造成设备损坏。因此,对其防雷检测时不能仅测试各设备的接地电阻值,尤其要检查各系统屏蔽和等电位联结是否到位。良好的屏蔽与等电位联结可以有效地防止雷击电磁脉冲在系统回路中感应出过电压及过电流。

加油站弱电系统中需要检查的屏蔽和等电位联结包括线路屏蔽,线路的金属屏蔽层或者金属穿线管两端必须与等电位联结带进行直接或间接的等电位联结;网络系统的光缆加强筋应通过设备机柜与等电位联结带做间接等电位联结;监控主机及网络交换机机柜等均应与等电位联结带做等电位联结。

另外,一些站点由于在弱电系统安装时或后续的站内改造施工时没有考虑到防闪电感应,没有使用带金属屏蔽层的线路,则可以在线路上靠近设备处安装适合的信号SPD,其参数选择应能满足设备及系统的正常工作要求[7-9]。

4 结语

本文探讨了加油站防雷检测的相关问题。加油站的防雷检测工作极其复杂繁琐,检测人员必须充分理解相关规范条文,并且结合现场实际情况综合分析,才能判定其防雷措施是否真正起到保护作用。

[1] 爆炸和火灾危险环境防雷装置检测技术规范:QX/T 110—2009[S].

[2] 建筑物防雷装置检测技术规范:GB/T 21431—2015[S].

[3] 机动车燃油加油机:GB/T 9081—2008[S].

[4] 建筑物电子信息系统防雷技术规范:GB 50343—2012[S].

[5] 建筑物防雷设计规范:GB 50057—2010[S].

[6] 汽车加油加气站设计和施工规范:GB 50156—2012[S].

[7] 郭亚娟.中小型化工储罐防雷防静电设计[J].现代建筑电气, 2015,6(8):1-4.

[8] 陈刚，杨小民.新型自动气象站观测场室防雷工程设计[J].现代建筑电气,2015,6(8):18-21.

[9] 林洪亮.石油库防雷接地设计[J].现代建筑电气,2015,6(12):25-28.

Discussion on Inspection Problem of Lightning Protection for Gas Station

GAO Yunpeng

(Wuxi Meteorological Bureau, Wuxi 214101, China)

The inspection actuality of lightning protection for gas station was introduced.According to the relevant technical specifications,the problems needing attention of lightning protection inspection for gas station were discussed in terms of parameters selection of surge protection device,discharging channel,shielding and equipotential bonding of weak current system.It can provide references for the lightning protection design of similar projects.

gas station; inspection of lightning protection; surge protective device; discharging channel; shielding; equipotential bonding