電涌保護(hù)器為汽車加油站防雷電設(shè)計(jì)支起半邊天

電涌保護(hù)器為汽車加油站防雷電設(shè)計(jì)支起半邊天
隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市的綜合災(zāi)害防御規(guī)劃與城市的建設(shè)規(guī)劃共同進(jìn)行已成為各地政府規(guī)劃城市建設(shè)的主要內(nèi)容之一。伴隨地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，各地的機(jī)動(dòng)車輛也在迅速增加，城市機(jī)動(dòng)車公共加油站這一為之提供能源的配套服務(wù)設(shè)施也在的速度的增加。加油站在城市交通建設(shè)中起著重要的作用，也是城市災(zāi)害救助中的重要能源基地，但是近年來加油站的雷電災(zāi)害事故頻繁發(fā)生，直接威脅到加油站周圍人群和建筑物的安全，削弱了加油站作為城市能源樞紐的功能，因此對加油站的雷電綜合防護(hù)是非常重要的。 1、汽車加油站的環(huán)境特點(diǎn)
加油站通常具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：1）地理位置：加油站通常設(shè)在城區(qū)開闊地帶或郊區(qū)、山區(qū)、鄉(xiāng)村、高速公路等道路邊的開闊地帶；2）實(shí)施條件：無論在城區(qū)還是鄉(xiāng)村，這些加油站建筑往往都不具備符合要求的防雷實(shí)施（括外部防雷、內(nèi)部防雷和地網(wǎng)等等）。此外，加油站營業(yè)建筑的面積一般都很小，不便于多級防雷方案的實(shí)施；3）電源系統(tǒng)：一般加油站的380V交流供電線路是架空明線接入至站區(qū)附近再地埋引入建筑的，部分加油站是由10KV電力線架空接入，經(jīng)變壓器后再地埋引入建筑的。在鄉(xiāng)村和山區(qū)有時(shí)根本沒有地埋措施，因此非常容易感應(yīng)雷電電磁脈沖；4）通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)：引入加油站的ISDN等通信線路通常也是由戶外架空明線引入的，并且通常未安裝專用電涌保護(hù)器（SPD）做雷電防護(hù)措施。
從以上幾個(gè)特點(diǎn)不難發(fā)現(xiàn)，從雷電防護(hù)角度來看，加油站一般都運(yùn)行于高風(fēng)險(xiǎn)環(huán)境下，即對于雷害風(fēng)險(xiǎn)的暴露程度很高，因此需要采取強(qiáng)有力的防護(hù)措施。根據(jù)GB50057-94《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》、GB15599-95《石油與石油設(shè)施雷電安全規(guī)范》、GB 50074-2002《石油庫設(shè)計(jì)規(guī)范》等國家標(biāo)準(zhǔn)及IEC61312《雷電電磁脈沖的防護(hù)》標(biāo)準(zhǔn)，其電源線路至少應(yīng)采取兩級雷電防護(hù)，信號線路至少應(yīng)采取一級雷電防護(hù)才能達(dá)到雷電防護(hù)的要求。但目前的情況是，大多數(shù)加油站都沒有進(jìn)行電源線路和信號線路的雷電過電壓防護(hù)。
鑒于加油站的上述特點(diǎn)和要求，一般認(rèn)為對于中等以上雷暴強(qiáng)度地區(qū)（年均雷暴日40天以上），應(yīng)選用 大標(biāo)稱放電電流大于15KA（10/350S）的電涌保護(hù)器作為電源系統(tǒng)的第一級雷電防護(hù)，其保護(hù)水平應(yīng)小于2000V，同時(shí)滿足這兩個(gè)方面的要求才能保證加油站設(shè)備用電電源的可靠運(yùn)行。通信信號線路由于多是由外部進(jìn)線，因此同樣會受到雷擊的威脅，因此也需要采用專用通信信號系列電涌保護(hù)器進(jìn)行雷電防護(hù)。為加油站系統(tǒng)圖： 2、汽車加油站防雷等級的確認(rèn)
依據(jù)GB 50057-94《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》建筑物年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)按下式計(jì)算：N = kNgAe；Ng = 0.024Td 1.3 式中N 建筑物預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)（次/a）；
k 雷擊次數(shù)校正系數(shù)；在此類型情況下取2；
Ng 建筑物所處地區(qū)雷擊大地的年平均密度[次/（km2a）]；
Ae 與建筑物截收相同雷擊次數(shù)的等效面積（km2）；
Td 該地區(qū)的年平均雷電日數(shù)；
在下列情況下k取相應(yīng)數(shù)值：
a、位于曠野孤立的建筑物取2；
b、金屬屋面的磚木結(jié)構(gòu)建筑物取1.7；
c、位于河邊、湖邊、山坡下或山地中土壤電阻率較小處、地下水露頭處、土山頂部、山谷風(fēng)口等處的建筑物，以及特別潮濕的建筑物取1.5；
根據(jù)以上年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)參數(shù)，對于中等以上雷暴強(qiáng)度地區(qū)（年均雷暴日40天以上）地區(qū)位于公路旁邊四級以下的面積3000平方米左右，建筑高度小于15米的常規(guī)加油站的預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)為： N = kNgAe0.15次/a。
依據(jù)以上計(jì)算，參照GB 50057-94《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》第2.0.3條的要求，其屬于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的具有1區(qū)爆炸危險(xiǎn)環(huán)境的建筑物，且電火花不易引起爆炸或不致造成巨大破壞和人身傷亡者。因此應(yīng)定為二類防雷建筑物，其防爆防火等級應(yīng)定為Ia(ia)ⅡAT3。 3、汽車加油站直擊雷防護(hù)設(shè)計(jì) 1）站區(qū)的防雷設(shè)計(jì)
依據(jù)GB50057-94《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》，由于汽車加油站的建筑物的防雷類別為二類，所以用滾球設(shè)計(jì)接閃器時(shí)滾球半徑R=45m；由于加油站的建筑物括加油棚、宿舍樓及其它附屬建筑物，這些建筑物在設(shè)計(jì)和施工時(shí)，利用其框架結(jié)構(gòu)的樁作為垂直接地體，利用地梁與承臺作為水平接地體，利用樁內(nèi)兩條對角主筋作為引下線，利用天面板筋作為接閃網(wǎng)格（通常為10m10m或8m12m），因此只需要沿天面四邊設(shè)避雷帶，在四角設(shè)避雷50cm短針進(jìn)行防護(hù)即可。如加油站為尖頂型結(jié)構(gòu)，需要在尖頂部位安裝避雷針，常規(guī)設(shè)計(jì)為高度為100cm避雷針。 2）油罐區(qū)的防雷設(shè)計(jì)
依據(jù)GB50074-2002《石油庫設(shè)計(jì)規(guī)范》第14.2章、防雷的要求：金屬油罐必須作環(huán)形接地，其接地點(diǎn)不應(yīng)少于兩處，其間弧形距離不宜＞30m，接地體距罐壁應(yīng)不小于3m。鋼油罐頂板厚度＜4mm時(shí)，應(yīng)裝防直擊雷設(shè)施，當(dāng)頂板厚度4mm，可不裝防直擊雷設(shè)施。但對于位于多雷區(qū)（年平均雷暴日數(shù)多于40天）的油罐和鋁頂油罐，應(yīng)安裝獨(dú)立避雷針做防直擊雷設(shè)施。獨(dú)立避雷針與被保護(hù)油罐的水平距離不應(yīng)小于3m，保護(hù)范圍應(yīng)高于呼吸閥2m以上。
依據(jù)GB 50057-94《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》第三章、建筑物防雷設(shè)施和GB 50074-2002《石油庫設(shè)計(jì)規(guī)范》第14.2章、防雷的要求：油罐區(qū)的防雷類別應(yīng)設(shè)定為一類，用滾球法計(jì)算常規(guī)油罐區(qū)的保護(hù)范圍，當(dāng)滾球半徑R=30m時(shí)，兩支對角線分布的等高避雷針的高度一般為9.5m，其導(dǎo)流面積應(yīng)大于100mm2 ，根據(jù)安裝需要可進(jìn)行焊接或螺栓緊固在避雷針鐵塔頂部。
c）SPD4必須盡量靠近設(shè)備，這是因?yàn)镚B 50057-94（2000版）和IEC 61312表明電涌保護(hù)器距被保護(hù)設(shè)備的距離過大會由于雷電波的反射效應(yīng)而在被保護(hù)設(shè)備上引起高頻振蕩，使得設(shè)備上的電壓超過電涌保護(hù)器上的殘壓而損壞設(shè)備。這個(gè)距離應(yīng)小于10米。
B、電涌保護(hù)器的選擇
a）動(dòng)作電壓的選擇
變壓器低壓側(cè)的電涌保護(hù)器其三相電壓為動(dòng)作電壓；U0 = 400V
b)、電涌保護(hù)器的通信容量選擇
首級電涌保護(hù)器標(biāo)稱放電電流的選擇
GB 50057-94（2000版）和IEC 61312指出：二類保護(hù)要求,應(yīng)按總雷電流150KA(10350S波)來考慮電涌保護(hù)器選擇，按照其建議的雷電流分配方式其中50%即75KA是通過接地系統(tǒng)（水管、鎧裝電纜外皮或?qū)Ь�的我屬保護(hù)管等）直接入地；另外50%通過安裝在相線和中線上的電涌保護(hù)器入地。
依據(jù)以上標(biāo)準(zhǔn)考慮到50%雷電流分配到電源系統(tǒng)的 惡劣環(huán)境，按照GB 50057-94（2000版）標(biāo)準(zhǔn)表6.1提供的雷電流參數(shù)電涌保護(hù)器每相上的雷電流約為：
當(dāng)線路無屏蔽時(shí)，Iimp =[150 KA50%]4 =18.75KA
當(dāng)線路有屏蔽時(shí)，Iimp =[150 KA50%30%]4 =5.625KA
對于本系統(tǒng)電源線路的特點(diǎn)，按《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》第六章：第四節(jié)：第6.4.7條要求每線標(biāo)稱放電電流不宜小于15KA的要求。首級電涌保護(hù)器的每相標(biāo)稱放電電流應(yīng)大于15KA（10/350S）。