高 云 鵬

(無(wú)錫市氣象局, 江蘇 無(wú)錫 214101)

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加油站防雷檢測(cè)相關(guān)問(wèn)題的探討

高 云 鵬

(無(wú)錫市氣象局, 江蘇 無(wú)錫 214101)

闡述了加油站防雷檢測(cè)的現(xiàn)狀,依據(jù)相關(guān)技術(shù)規(guī)范,從電涌保護(hù)器的參數(shù)選擇、泄流通道、弱電系統(tǒng)屏蔽和等電位聯(lián)結(jié)等方面對(duì)當(dāng)前加油站防雷檢測(cè)中應(yīng)注意的問(wèn)題進(jìn)行了分析與探討,以期對(duì)類似項(xiàng)目的防雷設(shè)計(jì)提供參考。

加油站; 防雷檢測(cè); 電涌保護(hù)器; 泄流通道; 屏蔽; 等電位聯(lián)結(jié)

0 引 言

加油站一般是指為機(jī)動(dòng)車添加燃料油的場(chǎng)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(zāi)危險(xiǎn)場(chǎng)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(jī)構(gòu)都在逐步加強(qiáng)對(duì)其防雷安全的監(jiān)管,但由于檢測(cè)技術(shù)人員素質(zhì)參差不齊以及對(duì)技術(shù)規(guī)范的理解不到位,導(dǎo)致一些安全隱患沒(méi)有被及時(shí)發(fā)現(xiàn),加油站的雷擊事故仍時(shí)有發(fā)生。其中最常見(jiàn)的就是因雷擊導(dǎo)致站內(nèi)跳電,加油機(jī)計(jì)量出錯(cuò),甚至停止工作,以及站內(nèi)監(jiān)控及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備損壞等。

1 電涌保護(hù)器的參數(shù)選擇

1.1 電壓保護(hù)水平的選擇

電壓保護(hù)水平Up是指表征電涌保護(hù)器(Surge Protective Device,SPD)限制接線端子間電壓的性能參數(shù)。加油站配電室內(nèi)安裝的SPD一般要求其有效電壓保護(hù)水平Up/f應(yīng)低于被保護(hù)設(shè)備的耐沖擊電壓額定值Uw,且一般應(yīng)加上20%的安全余量。對(duì)于最常見(jiàn)的限壓型SPD,應(yīng)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(yīng)電壓降,對(duì)于線路入戶處安裝的SPD,一般可按1 kV/m計(jì)算。

目前,大多數(shù)加油站的SPD 均安裝在配電房配電柜內(nèi),由于配電柜內(nèi)部布局條件限制,SPD兩端引線長(zhǎng)度很難做到足夠短,因此其兩端引線上的感應(yīng)電壓降就必須要考慮,雖然相關(guān)規(guī)范已經(jīng)說(shuō)明此處安裝SPD的電壓保護(hù)水平Up值應(yīng)小于或等于2.5 kV,但是要優(yōu)先根據(jù)站內(nèi)被保護(hù)的加油機(jī)等設(shè)備自身的耐沖擊電壓額定值Uw來(lái)選擇SPD的電壓保護(hù)水平。例如,一般加油站內(nèi)加油機(jī)的耐沖擊電壓額定值為2.5 kV[3],配電房配電柜內(nèi)安裝的SPD兩端引線的長(zhǎng)度取0.5 m,則根據(jù)式(1),SPD兩端引線上的感應(yīng)電壓降ΔU=0.5 kV,SPD的有效電壓保護(hù)水平Up/f應(yīng)為0.8倍被保護(hù)設(shè)備的Uw(即2.0 kV)。將所得數(shù)據(jù)代入式(1),得出所安裝SPD的電壓保護(hù)水平Up應(yīng)為1.5 kV。如果所選SPD的Up值大于1.5 kV,則會(huì)導(dǎo)致加載在加油機(jī)兩端的過(guò)電壓超過(guò)其耐沖擊電壓額定值而造成損壞。

1.2 沖擊電流及標(biāo)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(jí)試驗(yàn)的SPD測(cè)試;標(biāo)稱放電電流In是指流過(guò)SPD 8/20 μs電流波的峰值,一般用作Ⅱ級(jí)試驗(yàn)的SPD測(cè)試[4]。

由于目前大多數(shù)加油站的外來(lái)供電線路均引入配電房配電柜后為設(shè)備供電,并且線路無(wú)有效的金屬屏蔽層(多數(shù)埋地金屬管或者電纜鎧裝層的兩端沒(méi)有與配電柜柜體以及用作防雷的等電位聯(lián)結(jié)帶進(jìn)行等電位聯(lián)結(jié),起不到屏蔽作用)。因此,配電柜內(nèi)一般應(yīng)安裝I級(jí)試驗(yàn)的SPD,其沖擊電流Iimp應(yīng)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(lái)金屬管道和線路總數(shù);

m——每種線路內(nèi)導(dǎo)體芯線的總根數(shù)。

如果加油站配電房所在的建筑物相對(duì)加油罩棚獨(dú)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(tǒng)多為TN-S制式,供電線路一般直接引入配電房且無(wú)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(shù)據(jù)代入式(2)計(jì)算,得Iimp值為10 kA,即所選SPD的沖擊電流值不應(yīng)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(rèn)為配電房所在建筑物的防雷級(jí)別應(yīng)與加油罩棚一致,同屬第二類防雷建筑物,此時(shí)I值取150 kA,其他計(jì)算參數(shù)不變,將數(shù)據(jù)代入式(2)計(jì)算,得Iimp值為15 kA(第二類防雷建筑物在無(wú)法確定的情況下,應(yīng)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(tǒng)中已經(jīng)安裝使用的大多是Ⅱ級(jí)試驗(yàn)的SPD,根據(jù)其測(cè)試模擬電流波形的能量關(guān)系分析,I級(jí)試驗(yàn)的SPD的Iimp值為10 kA或15 kA量級(jí)時(shí),與其對(duì)應(yīng)的Ⅱ級(jí)試驗(yàn)的SPD的In值至少應(yīng)為40 kA或60 kA[5](雖然沒(méi)有明確說(shuō)明不可以用Ⅱ級(jí)試驗(yàn)的SPD來(lái)代替Ⅰ級(jí)試驗(yàn)的SPD,但仍建議首選Ⅰ級(jí)試驗(yàn)的產(chǎn)品)。

2 SPD合理的泄流通道

大多數(shù)加油站配電房?jī)?nèi)安裝的SPD接地線僅接到了配電柜的PE接地排上,而沒(méi)有與防雷等電位聯(lián)結(jié)帶連接,導(dǎo)致供電線路中的電涌電流經(jīng)SPD泄放到了配電系統(tǒng)的PE接地線上,使得PE接地線上產(chǎn)生的瞬態(tài)過(guò)電壓沿接地線竄入整個(gè)配電系統(tǒng)中,對(duì)加油機(jī)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控主機(jī)等用電設(shè)備造成地電位干擾。所以,SPD接地端應(yīng)當(dāng)保證直接或間接(通過(guò)配電柜內(nèi)的接地排)連接到配電房?jī)?nèi)預(yù)留的等電位聯(lián)結(jié)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(jīng)SPD直接或間接泄放至配電房?jī)?nèi)預(yù)留的等電位聯(lián)結(jié)帶,再經(jīng)由等電位聯(lián)結(jié)帶直接流入大地。

由于一般等電位聯(lián)結(jié)帶直接引自建筑物共用基礎(chǔ)接地,建筑物基礎(chǔ)接地電阻值要比配電系統(tǒng)PE接地線到變壓器中性點(diǎn)的電阻值小,而且從等電位聯(lián)結(jié)帶到建筑物基礎(chǔ)接地距離較短,因此絕大部分電涌電流會(huì)經(jīng)等電位聯(lián)結(jié)帶泄放至大地,避免了電流經(jīng)PE接地線流入配電系統(tǒng)中對(duì)加油機(jī)等設(shè)備產(chǎn)生干擾。

3 弱電系統(tǒng)屏蔽和等電位聯(lián)結(jié)的檢查

加油站的監(jiān)控系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等弱電系統(tǒng)的耐沖擊過(guò)電壓水平較低,很容易因閃電感應(yīng)造成設(shè)備損壞。因此,對(duì)其防雷檢測(cè)時(shí)不能僅測(cè)試各設(shè)備的接地電阻值,尤其要檢查各系統(tǒng)屏蔽和等電位聯(lián)結(jié)是否到位。良好的屏蔽與等電位聯(lián)結(jié)可以有效地防止雷擊電磁脈沖在系統(tǒng)回路中感應(yīng)出過(guò)電壓及過(guò)電流。

加油站弱電系統(tǒng)中需要檢查的屏蔽和等電位聯(lián)結(jié)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(lián)結(jié)帶進(jìn)行直接或間接的等電位聯(lián)結(jié);網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的光纜加強(qiáng)筋應(yīng)通過(guò)設(shè)備機(jī)柜與等電位聯(lián)結(jié)帶做間接等電位聯(lián)結(jié);監(jiān)控主機(jī)及網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)機(jī)柜等均應(yīng)與等電位聯(lián)結(jié)帶做等電位聯(lián)結(jié)。

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

4 結(jié) 語(yǔ)

本文探討了加油站防雷檢測(cè)的相關(guān)問(wèn)題。加油站的防雷檢測(cè)工作極其復(fù)雜繁瑣,檢測(cè)人員必須充分理解相關(guān)規(guī)范條文,并且結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況綜合分析,才能判定其防雷措施是否真正起到保護(hù)作用。

[1] 爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境防雷裝置檢測(cè)技術(shù)規(guī)范:QX/T 110—2009[S].

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

[3] 機(jī)動(dòng)車燃油加油機(jī):GB/T 9081—2008[S].

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

[5] 建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范:GB 50057—2010[S].

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

[7] 郭亞娟.中小型化工儲(chǔ)罐防雷防靜電設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代建筑電氣, 2015,6(8):1-4.

[8] 陳剛，楊小民.新型自動(dòng)氣象站觀測(cè)場(chǎng)室防雷工程設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代建筑電氣,2015,6(8):18-21.

[9] 林洪亮.石油庫(kù)防雷接地設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)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(cè)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