高 云 鵬

(無錫市氣象局, 江蘇 無錫 214101)

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加油站防雷檢測相關問題的探討

高 云 鵬

(無錫市氣象局, 江蘇 無錫 214101)

闡述了加油站防雷檢測的現狀,依據相關技術規(guī)范,從電涌保護器的參數選擇、泄流通道、弱電系統屏蔽和等電位聯結等方面對當前加油站防雷檢測中應注意的問題進行了分析與探討,以期對類似項目的防雷設計提供參考。

加油站; 防雷檢測; 電涌保護器; 泄流通道; 屏蔽; 等電位聯結

0 引 言

加油站一般是指為機動車添加燃料油的場所。由于其大多處在交通便利的空曠地帶,比較容易遭受雷擊,加之其本身屬于爆炸火災危險場所[1],所以防雷安全就顯得尤為重要。雖然近幾年各地氣象主管機構都在逐步加強對其防雷安全的監(jiān)管,但由于檢測技術人員素質參差不齊以及對技術規(guī)范的理解不到位,導致一些安全隱患沒有被及時發(fā)現,加油站的雷擊事故仍時有發(fā)生。其中最常見的就是因雷擊導致站內跳電,加油機計量出錯,甚至停止工作,以及站內監(jiān)控及網絡設備損壞等。

1 電涌保護器的參數選擇

1.1 電壓保護水平的選擇

電壓保護水平Up是指表征電涌保護器(Surge Protective Device,SPD)限制接線端子間電壓的性能參數。加油站配電室內安裝的SPD一般要求其有效電壓保護水平Up/f應低于被保護設備的耐沖擊電壓額定值Uw,且一般應加上20%的安全余量。對于最常見的限壓型SPD,應滿足式(1)[2]要求。

Up/f=Up+ΔU

(1)

其中,ΔU為SPD兩端引線上的感應電壓降,對于線路入戶處安裝的SPD,一般可按1 kV/m計算。

目前,大多數加油站的SPD 均安裝在配電房配電柜內,由于配電柜內部布局條件限制,SPD兩端引線長度很難做到足夠短,因此其兩端引線上的感應電壓降就必須要考慮,雖然相關規(guī)范已經說明此處安裝SPD的電壓保護水平Up值應小于或等于2.5 kV,但是要優(yōu)先根據站內被保護的加油機等設備自身的耐沖擊電壓額定值Uw來選擇SPD的電壓保護水平。例如,一般加油站內加油機的耐沖擊電壓額定值為2.5 kV[3],配電房配電柜內安裝的SPD兩端引線的長度取0.5 m,則根據式(1),SPD兩端引線上的感應電壓降ΔU=0.5 kV,SPD的有效電壓保護水平Up/f應為0.8倍被保護設備的Uw(即2.0 kV)。將所得數據代入式(1),得出所安裝SPD的電壓保護水平Up應為1.5 kV。如果所選SPD的Up值大于1.5 kV,則會導致加載在加油機兩端的過電壓超過其耐沖擊電壓額定值而造成損壞。

1.2 沖擊電流及標稱放電電流的選擇

沖擊電流Iimp是指由電流幅值Ipeak、電荷Q和單位能量W/R所限定的具有10/350 μs波形的電流波,一般用作I級試驗的SPD測試;標稱放電電流In是指流過SPD 8/20 μs電流波的峰值,一般用作Ⅱ級試驗的SPD測試[4]。

由于目前大多數加油站的外來供電線路均引入配電房配電柜后為設備供電,并且線路無有效的金屬屏蔽層(多數埋地金屬管或者電纜鎧裝層的兩端沒有與配電柜柜體以及用作防雷的等電位聯結帶進行等電位聯結,起不到屏蔽作用)。因此,配電柜內一般應安裝I級試驗的SPD,其沖擊電流Iimp應滿足下式:

(2)

式中:I——雷電流,第一類防雷建筑物取200 kA,第二類防雷建筑物取150 kA,第三類防雷建筑物取100 kA;

n——地下和架空引入建筑物的外來金屬管道和線路總數;

m——每種線路內導體芯線的總根數。

如果加油站配電房所在的建筑物相對加油罩棚獨立,則配電房所在建筑物一般屬第三類防雷建筑物,故I值取100 kA;由于其配電系統多為TN-S制式,供電線路一般直接引入配電房且無有效的金屬屏蔽層,所以n取1,m取5(3條相線、1條中性線和1條PE接地線);將數據代入式(2)計算,得Iimp值為10 kA,即所選SPD的沖擊電流值不應小于10 kA。如果配電房所在的建筑物與加油罩棚共用同一外部防雷裝置,則認為配電房所在建筑物的防雷級別應與加油罩棚一致,同屬第二類防雷建筑物,此時I值取150 kA,其他計算參數不變,將數據代入式(2)計算,得Iimp值為15 kA(第二類防雷建筑物在無法確定的情況下,應使此處所裝SPD的沖擊電流值≥12.5 kA)。

另外,目前加油站配電系統中已經安裝使用的大多是Ⅱ級試驗的SPD,根據其測試模擬電流波形的能量關系分析,I級試驗的SPD的Iimp值為10 kA或15 kA量級時,與其對應的Ⅱ級試驗的SPD的In值至少應為40 kA或60 kA[5](雖然沒有明確說明不可以用Ⅱ級試驗的SPD來代替Ⅰ級試驗的SPD,但仍建議首選Ⅰ級試驗的產品)。

2 SPD合理的泄流通道

大多數加油站配電房內安裝的SPD接地線僅接到了配電柜的PE接地排上,而沒有與防雷等電位聯結帶連接,導致供電線路中的電涌電流經SPD泄放到了配電系統的PE接地線上,使得PE接地線上產生的瞬態(tài)過電壓沿接地線竄入整個配電系統中,對加油機網絡監(jiān)控主機等用電設備造成地電位干擾。所以,SPD接地端應當保證直接或間接(通過配電柜內的接地排)連接到配電房內預留的等電位聯結帶上[6]。這樣形成的SPD合理的泄流通道為:線路中的電涌電流經SPD直接或間接泄放至配電房內預留的等電位聯結帶,再經由等電位聯結帶直接流入大地。

由于一般等電位聯結帶直接引自建筑物共用基礎接地,建筑物基礎接地電阻值要比配電系統PE接地線到變壓器中性點的電阻值小,而且從等電位聯結帶到建筑物基礎接地距離較短,因此絕大部分電涌電流會經等電位聯結帶泄放至大地,避免了電流經PE接地線流入配電系統中對加油機等設備產生干擾。

3 弱電系統屏蔽和等電位聯結的檢查

加油站的監(jiān)控系統、網絡系統等弱電系統的耐沖擊過電壓水平較低,很容易因閃電感應造成設備損壞。因此,對其防雷檢測時不能僅測試各設備的接地電阻值,尤其要檢查各系統屏蔽和等電位聯結是否到位。良好的屏蔽與等電位聯結可以有效地防止雷擊電磁脈沖在系統回路中感應出過電壓及過電流。

加油站弱電系統中需要檢查的屏蔽和等電位聯結包括線路屏蔽,線路的金屬屏蔽層或者金屬穿線管兩端必須與等電位聯結帶進行直接或間接的等電位聯結;網絡系統的光纜加強筋應通過設備機柜與等電位聯結帶做間接等電位聯結;監(jiān)控主機及網絡交換機機柜等均應與等電位聯結帶做等電位聯結。

另外,一些站點由于在弱電系統安裝時或后續(xù)的站內改造施工時沒有考慮到防閃電感應,沒有使用帶金屬屏蔽層的線路,則可以在線路上靠近設備處安裝適合的信號SPD,其參數選擇應能滿足設備及系統的正常工作要求[7-9]。

4 結 語

本文探討了加油站防雷檢測的相關問題。加油站的防雷檢測工作極其復雜繁瑣,檢測人員必須充分理解相關規(guī)范條文,并且結合現場實際情況綜合分析,才能判定其防雷措施是否真正起到保護作用。

[1] 爆炸和火災危險環(huán)境防雷裝置檢測技術規(guī)范:QX/T 110—2009[S].

[2] 建筑物防雷裝置檢測技術規(guī)范:GB/T 21431—2015[S].

[3] 機動車燃油加油機:GB/T 9081—2008[S].

[4] 建筑物電子信息系統防雷技術規(guī)范:GB 50343—2012[S].

[5] 建筑物防雷設計規(guī)范:GB 50057—2010[S].

[6] 汽車加油加氣站設計和施工規(guī)范:GB 50156—2012[S].

[7] 郭亞娟.中小型化工儲罐防雷防靜電設計[J].現代建筑電氣, 2015,6(8):1-4.

[8] 陳剛，楊小民.新型自動氣象站觀測場室防雷工程設計[J].現代建筑電氣,2015,6(8):18-21.

[9] 林洪亮.石油庫防雷接地設計[J].現代建筑電氣,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

高云鵬(1985—),男,工程師,從事防雷檢測方面的工作。

TU 856

B

1674-8417(2016)11-0050-03

10.16618/j.cnki.1674-8417.2016.11.014

2016-07-27