成都市农村地区加油站雷电风险分析与防护

刘 姣 杨礼科 杨 军

（1.成都市防雷中心，四川 成都 610041；2.中国科学院大学，北京 100049）

前言

雷电是雷雨云之间或云地之间产生的放电现象，全世界每年约有10亿次雷暴发生，而云对地闪电频率约为1～3次／min。雷击过程产生的高电压、大电流和强电磁辐射常常造成严重的灾害和经济损失。随着社会经济的迅速发展和道路基础设施的改善，汽车数量和对汽油量的需求增加很快，加油站点也日渐增多, 部分农村地区加油站由于防雷措施不规范，存在遭受雷击的风险，因此做好加油站防雷措施是预防或减少雷电灾害的关键环节。近年开展了很多对雷电防护技术的研究，刘晓东等对建设项目防雷设计技术评价进行了探讨，刘志忠等对加油站防雷技术进行了分析，李垂军等对智能建筑防雷设计技术评价进行了探讨，邵志明等对新建加油站防雷设计技术评价进行了探讨，季芬琴等对加油站进行了雷电灾害风险评估，沈海波等对易燃易爆场所雷电防护的简析，刘畅等总结了四川农村地区常见雷电事故。本文通过对成都市农村地区加油站多年检测发现的雷电风险隐患问题，提出加油站综合防雷措施。

1.加油站雷电风险分析

1.1 加油站环境特点

农村地区加油站为方便车辆加油，一般选址在道路沿线，由于其站址地势较开阔、空旷，作为孤立建筑物极易遭受雷击。而且加油站属易燃易爆场所，电子设备也较多，因此在遭受雷击时可能会发生燃烧爆炸、电子设备损毁等事故。

1.2 加油站雷电风险隐患

在多年的加油站防雷设施检测工作发现，部份加油站防雷安全意识不足，防雷措施不完善不规范，管理不严格，存在一些风险隐患。主要问题有：接闪器断裂、锈蚀等现象；电源线路和通信网络架空引入站内时没有导管屏蔽埋地敷设；加油机、供电系统、罩棚立柱之间未做等电位连接，柱筋连接出现脱焊现象；没有安装电涌保护器；没有安全接地等；没有安装防静电装置；过电压保护器的布置和安装不合理；部份金属设施未完全等电位连接；未对防雷设施定期检测维护，很多防雷设施都已老化或者损坏，接地电阻达不到规范要求。

1.3 加油站雷电事故类型及原因

雷击分为直接雷和感应雷。发生直击雷时，产生的热效应其温度高达6000℃~10000℃，可以使金属物体溶化变形，引起火灾。当加油站上空有雷云时会积聚大量电荷，其静电感应使局部形成感应高电压，雷击产生的雷电流有极大峰值和陡度，在周围空间产生瞬变的强电磁场，使附近导线、金属物体感应出很强的电流和电动势，对加油站电子设备具有很强的破坏力。

根据加油站雷击事故调查发现，加油站遭受雷击时损毁加油机主控板占比最多达80%以上，其它主要是损坏变压器、稳压器、配电柜、配电箱、加油机、断路器、熔断器、UPS电源、加油枪信号板、电源板、计算机电源板、电话机、电视机等。事故主要原因多是防直击雷、防静电、防电磁感应的设计不合理，防雷装置安装不规范，防雷设施质量差维护不到位达不到规范要求，雷电反击电压大，低压防雷措施不力，电子信息设备耐压水平低等。

2.加油站防雷等级的确定

按照《建筑物防雷设计规范》要求，其属于标准规定的“具有1区爆炸危险环境的建筑物，且电火花不易引起爆炸或不致造成巨大破坏和人身伤亡者”,因此加油站定为二类防雷建筑物。

3.雷电防护措施

3.1 建筑物的防雷措施

建筑物防直击雷是通过接闪器、引下线、均压环、等电位、接地装置构成完整的电气通路，将雷电流泄入大地。一般采用其框架结构桩作为垂直接地体，利用建筑物地梁与承重台作为水平接地体，在顶棚的四周敷设避雷带或避雷网格，用两条对角主筋做为引下线。尽可能多布置引下线，均匀布置在加油站四周，地下部分与接地网焊接。在周围四角设置50cm的避雷针，并与利用桩内两条对角主筋作为引下线相连接。如果加油站的棚的顶部为尖顶，则需要在尖顶部位安装避雷针，避雷针设计高度在60cm~100cm。

感应雷防护主要采取接地、屏蔽、等电位、电涌保护器等措施。加油站的罩棚采用建筑物基础接地体和人工接地体联结的混合接地装置，围绕加油作业区域敷设成环型，加油站内所有需接地的设备与构件均与地网相连，站内所有金属物体包括铁质栏杆、电子广告牌、加油机、油罐、输油管等，都需要进行相等电位的连接，减少电位差。

3.2 油罐区的防雷措施

固定顶金属油罐，其顶板厚度大于或等于4mm时，其上部设置的金属阻火器、 呼吸阀可兼做接闪器和引下线，一般不做专门接地，要但必须做好可靠的电气连接，确保与罐体接触良好，油罐必须作环形接地，接地点不应少于两处，两接地点之间的弧形距离不应大于30m，接地体距离罐壁的距离不应小于3m。顶板厚度大于或等于4mm，但如果在年雷暴日超过40天的多雷区，仍可安装避雷针防直击雷设备，与被保护油罐的水平距离不应小于3m，按滚球方法计算，油罐呼吸阀要在其保护范围内，保护范围应高于呼吸阀 2m以上。

当顶板厚度小于4mm时，须单独设置防直击雷措施，可以采用独立接闪杆对其进行防护，同时罐体还应作好接地措施，油罐接地可以降低雷击点的电位、反击电位和跨步电压。为了防止感应雷，所有金属物包括设备、金属管道、金属构架等都必须与接地装置相连接，储油罐上的金属构件呼吸阀、阻火器、量油孔等必须与油罐有良好的等电位连接，在防直击雷装置的保护范围内。

非金属油罐应安装设独立避雷针防直击雷设施，为了防止避雷针对油罐及其附属设施产生高电位反击，独立避雷针与被保护油罐的水平距离不应小于3m，并设置独立接地。

3.3 卸油区、输油管道防雷防静电措施

加油站卸油时采用密闭卸油系统，以防油气挥发、静电积聚，卸油管和油罐的连接采用快速型的接头，卸油管深入油罐内200mm，卸油和油气回收时都用导静电的直径不小于50mm的耐油软管。装卸油品过程中会产生静电，必须为油品装卸设施跨接静电接地仪，把静电磁头同油罐车的罐体相互连接消除静电。管道法兰的连接螺栓少于5根时，法兰必须用金属导线跨接。在输油管道的始、末端和拐弯、分支处应作防静电接地。在油泵房、油罐顶上、加油作业区的操作平台设置消除入体静电的装置，操作时穿防静电工作服、鞋。

3.4 电源系统的防雷措施

电源线路进入站内时都要埋地电缆敷设，金属管的始、末端都应接地。采用三级避雷装置防护，在380v低压总配电箱处安装第一级25ka开关型模块式电源电涌保护器，在潜油泵控制线、税控加油机、加油机电源配电箱和办公区电源配电箱内分别安装第二级20ka的电源防雷箱，其它如电脑、ups电源、打印机、数据传输设备等电源开关处使用第三级10ka插座式电源防雷器。

3.5 通信系统的防雷措施

依据雷电及过电压防护要求，在液位仪控制线、加油机总控制线上、通讯线路由器前端和电话线进线端等处分别安装电涌保护器。

4.结论

农村地区加油站所处环境较为空旷，大多属于雷电高风险区，加油站必须加强对直击雷、感应雷的防护，采取包括接闪器、引下线、均压环、等电位、接地装置、屏蔽、电涌保护器等综合防雷措施，严格按照国家规范要求设计、施工和安装，对加油站防雷装置定期检测，对不符合国家安全规范要求的风险隐患及时整改，减少和预防雷电灾害事故的发生。