一种加油站系统防雷设计方案

2017-09-04 温州创捷防雷电器有限公司 124

    本文通过对汽车加油站所处环境特性、系统特性中雷电灾难各因素的阐发,凭证其特性对加油棚、油罐及附属建筑的直击雷防护和接地,加油站电源、信号系统的雷电防护等,根据GB 5005七、IEC61312标准对雷电防护的请求,提出了系统的处置规划。

  小序

  加油站在城市交通建树中起偏首要的作用,也是城市灾难捐献中的首要动力基地,可是最近几年来加油站的雷电灾难事务频繁产生,直接威胁到加油站周围人群和建筑物的恬适,减弱了加油站作为城市动力关节的机能,是以对加油站的雷电综合防护是特别很是首要的。

浪涌保护器,防雷器,压敏电阻

1)站区的防雷方案

 

  2)实验条件:不管在城区照旧屯子,这些加油站建筑通常都不拥有切合请求的防雷实验(蕴含外部防雷、外部防雷和地网等等)。此外,加油站业务建筑的面积一般都很小,未便于多级防雷规划的实验;

  2)油罐区的防雷方案

  根据GB50074-2002《煤油库方案规范》第14.2章、防雷的请求:金属油罐必须作环形接地,其接所在不应少于两处,此间弧形距离不宜>30m,接地体距罐壁应不小于3m。钢油罐顶板厚度<4mm时,应装防直击雷举措措施,当顶板厚度≥4mm,可不装防直击雷举措措施。但对付位于多雷区(年平均雷暴日数多于40天)的油罐和铝顶油罐,应安装自力接闪器做防直击雷举措措施。自力接闪器与被保护油罐的程度距离不应小于3m,保护范畴应高于呼吸阀2m以上。

  根据GB 50057-94《建筑物防雷方案规范》第三章、建筑物防雷举措措施和GB 50074-2002《煤油库方案规范》第14.2章、防雷的请求:油罐区的防雷类别应设定为一类,用滚球法打算常例油罐区的保护范畴,当滚球半径R=30m时,两支对角线散布的等高接闪器的高度一般为9.5m,其导流面积应大于100mm2 ,凭证安装需求可举办焊接或螺栓紧固在接闪器铁塔顶部。

  3)引下线的方案

  站区的接闪器和避雷带可用建筑物内的钢筋作引下线,将屋面避雷带按标准请求分袂接在四个角上,将避雷带与建筑混凝土内的钢筋相连。油罐区的接闪器可用铁塔作引下线,因铁塔已杰出接地,以是只要在安装接闪器时担保接闪器与铁塔有杰出的电气衔接,并做防腐措置即可, 4)地网的方案

  加油站的地网分为直击雷保护接地(其接地电阻请求≤10Ω)、防静电接地(其接地电阻请求≤10Ω)、电源任务接地(其接地电阻请求≤10Ω)、信号路线直流任务接地(其接地电阻请求≤4Ω)四个局部。

  根据GB 50057-94《建筑物防雷方案规范》第三章、建筑物防雷举措措施和GB 50074-2002《煤油库方案规范》第14.2章、防雷的请求:加油站的接地应采用统一接地的接地形势,并在遍地做等电位衔接,既油罐的罐体及罐的金属构件以及呼吸阀、量油孔等金属附件,电力电缆外皮和瓷瓶铁脚,装于钢油罐上的信息系统的配线电缆外皮,加油机地脚螺钉等均应与接地系统做稳定的电气衔接,其统一接地电阻请求≤4Ω。

  思索到地网应用的长久性和耐侵蚀性,创议应用非金属接地模块制作地网。地网布置根据地形举办方案。程度接地体应用40×4mm镀锌扁钢,埋深0.6米;垂直接地体应用L50×50×5×2000mm镀锌角钢;垂直接地体间应用非金属接地模块。地网引出地网测试极到空中上,以便当前检测地网环境。铁塔的应通过四个脚与地网相连,机房和变电房的基础内的钢筋应在四角处与地网相连。

  4.电源配电系统雷电防护方案

  1)外来导体的布置

  外来导体蕴含:金属水管、通信电缆线及电力电缆铠装外皮或电缆金属管等。悉数的水管和电缆应埋地进入机房,水管和电缆铠装外皮和保护金属管应在进入机房时接地,电缆应选用铠装电缆或穿金属管埋地进入机房电缆相线和中线应通过防雷器接地。

  2)电源系统防雷器的布置和决定:

  A.防雷器的布置原理

  在LPZ0和LPZ1区接壤:U2 =U1-I2R2 可以看出:U2这样便可以通恰当级钳位使残压逐渐低落,以无效地抑制外来雷电波入侵和雷电电磁脉冲的危险。

  a)通过防雷器的雷电流逐级缩小,还为安装防雷器供给了方便如(图3)所示,咱们在安装电涌保护器时总会应用导线举办衔接,而导线电感在雷电波的频率下不能忽略,因而有:

  Uc=UL1+Us+UL2 Uc=Is(ZL1+ZL2)+Us

  这样的残压将会附加之一个额定的Is(ZL1+ZL2),若是只要一级电涌保护器,雷电流的大部将从这一级电涌保护器泄放上天则Is无比大,这样要担保U额定Is(ZL1+ZL2),不然则ZL1+ZL2要无比地小,也即导线要无比短,在安装时通常很难做至,安装条件就会无比尖刻。多级布置使这个部题得至处置。

  b)SPD4必须只管靠拢设备,这是因为GB 50057-94(2000版)和IEC 61312标明浪涌保护器距被保护设备的距离过大会因为雷电波的反射效应而在被保护设备上诱发高频振荡,使得设备上的电压超过浪涌保护器上的残压而毁坏设备。这个距离应小于10米。

  1.加油站的环境特性

B.浪涌保护器的决定

 

  a)行径电压的决定

  变压器低压侧的浪涌保护器其三相电压为行径电压;U0 = 400V

  b)浪涌保护器的通信容量决定

  首脑浪涌保护器标称放电电流的决定

  GB 50057-94(2000版)和IEC 61312指出:二类保护请求,应按总雷电流150KA(10×350μS波)来思索浪涌保护器决定,凭证其创议的雷电流调配形势个中50%即75KA是通过接地系统(水管、铠装电缆外皮或导线的我属保护管等)直接上天;此外50%通过安装在相线和中线上的浪涌保护器上天。

  根据以上标准思索到50%雷电流调配到电源系统的最卑劣环境,凭证GB 50057-94(2000版)标准表6.1供给的雷电流参数浪涌保护器每相上的雷电流约为:

  5.信号系统保护规划

  在以下环境下k取相应数值:

  鉴于加油站的上述特性和请求,一般以为对付中等以上雷暴强度地区(年均雷暴日40天以上),应选用最大标称放电电流大于15KA(10/350μS)的浪涌保护器作为电源系统的第一级雷电防护,其保护程度应小于2000V,同时惬心这两个方面的请求才气担保加油站设备用电电源的稳定运转。通信信号路线因为可能是由外部进线,是以一样会遭到雷击的威胁,是以也需求采用公用通信信号系列浪涌保护器举办雷电防护。下图为加油站系统图:

  次级浪涌保护器标称放电电流的决定

  根据国标GB 50057-94第6.4.8条:在前级按第6.4.7条请求安装的10/350μs SPD 所获得的电压保护程度加之其两端引线的认为电压以及反射波效应有余以保护距其较远处的被保护设备的环境下,尚应在被保护设备处装设 SPD。且该 SPD 的电压保护程度加之其两端引线的认为电压小于被保护设备耐压程度的 80%。凭证被保护设备的个性(如高电阻型、电容型)或开路时,反射波效应最大可将侵入的电涌电压更加。

  2.加油站防雷等第确实认

 对付本系统采用的非樊篱电缆路线,次级浪涌保护器的每相标称放电电流应大于20KA(8/20μS)。周到设备保护需选用防雷插座,其体积小,可以与设备靠得很近。

  3)加油站电源系统方案规划

  凭证IEC 61312《雷电电磁脉冲的防护》、GB 50057-94《建筑物防雷方案规范》、GB 50074-2002《煤油库方案规范》及GB 50058-92《爆炸和失火损害环境电力方案规范》中防雷及过电压规范无关防雷分区的划分和各级电源系统雷电及过电压保护请求,针对汽车加油站配电系统的特性,可将其分为三个防雷区分手加以思索。因为如前所述单级防雷可以会带因由雷电流过大而招致的泄流后残压过大可以保护手段有余诱发的设备毁坏。是以选用电源系统多级保护,可警觉从直击雷到利用电涌的各级过电压的侵袭。

  A.电源一级防雷[LPZOA-LPZ1区]:

  根据《建筑物防雷方案规范》第六章:防雷电电磁脉冲;第三节 樊篱、接地和等电位衔接的请求:第6.3.4条考中四节 对浪涌保护器和其他的请求:第6.4.7条规定,在LPZOA或LPZ0B区与LPZ1区接壤处,从室外引来的路线上安装SPD当路线有樊篱时,每个SPD的雷电流按雷电流的幅值的30%思索,汽车加油站为二类防雷建筑物,首次雷电流幅值为150KA,电源路线为非樊篱埋地的TN配电形势,是以首次直击雷在低压配电路线上每线的调配电流为:在建筑物已安装合格的防直击雷办法后,有50%的雷电疏通过引下线流入接地装配,是以每线调配电流为:In =[150 KA×50%]÷4 =18.75KA,按《建筑物防雷方案规范》第六章:第四节:第6.4.7条请求每线标称放电电流不宜小于15KA。同时,根据《建筑物防雷方案规范》第六章:第四节 第6.4.4条及IE C61312《雷电电磁脉冲的防护》第三局部:电涌保护器的请求,浪涌保护器可以将数万伏的认为雷击过电压限定到4KV如下。

  综上所述,应在380V低压总配电箱安装标称通流容量25KA的10/350μs波形的开关型模块式电源防雷器,用于全体加油站悉数用电设备的第一级电源防护。笔者引荐应用采用多层石墨间隙技术和稀罕的材料工艺的10/350μs波形的开关型模块式电源防雷器,此类SPD较火花间隙型SPD的益处在于: 1)它的雷电能量泻罢休段较强;2)它的脉冲响应时间较火花间隙型SPD短;3)它的脉冲熄灭电压较火花间隙型SPD低,保护程度小于2000V,而火花间隙型SPD的保护程度等第通常为4000V;4)多层石墨间隙型SPD无工频续流,住手了火花间隙型SPD的续流和灭弧题目,任务状态更波动。

  B.电源二级防雷[LPZ1-LPZ2区]:

  凭证《建筑物防雷方案规范》第六章:防雷击电磁脉冲;第四节,第6.4.1至6.4.12条LPZ1区对浪涌保护器(SPD)的请求及GB 50054-95《低压配电方案规范》第四章的无关规定,根据雷电分流理论,需应用8/20μs波形,通流容量20KA。《建筑物防雷方案规范》第六章对付配电盘、断路器、平稳安装的电机等第Ⅲ类耐袭击过压,其耐压为4KV。为住手浪涌保护器遭遇雷击后毁坏后,电源对地短路,需求在浪涌保护器前安装空气开关作为短路保护装配。

  可在潜油泵掌握线、潜油泵加油机、税控加油机或一般加油电机源配电箱和业务大厅电源配电箱内分袂安装拥有防火机能的8/20μs波形通流容量20KA的电源防雷箱,电源线选用耐油机能杰出的带塑料护套的RVV型4×2.5mm2绝缘线引入。

  C.电源三级防雷[LPZ2-LPZ3区]:

  凭证IEC 61312-3雷电电磁脉冲的防护 第三局部:浪涌保护器的请求,在LPZ2-LPZ3区内,浪涌保护器可将电涌电压限定到一千多伏,浪涌保护器通流容量为(8/20μs):≥10KA。可在业务大厅打算机管理设备、UPS电源、单子打印设备、加油机数据传输设备及其他周到设备的电源开关处应用插座式电源防雷器。

  当路线无樊篱时,Iimp =[150 KA×50%]÷4 =18.75KA

  在雷击产生时,产生伟大瞬变电磁场,在1KM范畴内的金属环路,如网络、信号及通信金属连线等城市认为到雷击,将会影响网络、信号及通信系统的失常运转甚至齐全破碎摧毁系统。对付网络、信号及通信方面的防雷任务是较易被无视的,通常是当系统遭到伟大破碎摧毁、资料损失惨痛时才想到应当做预先的警觉。本规划中网络、信号设备防护方面,根据GB 50174-93《电子打算机机房方案规范》、YD/T5098 《通信局(站)雷电过电压保护工程方案规范》、GB 2887-89《打算机场地恬适请求》中信号系统雷电及过电压防护请求,应在从业务厅液位仪检测仪引出的液位仪掌握线上安装额定负载电流1~1.5A的大功率稀罕信号防雷器,用于液位仪检测仪信号路线的保护。应在从业务厅加油机总掌握线上安装周到的掌握信号防雷器,用于加油机总掌握路线的保护。应在PSTN拨号网络通信线MODEN前和电话通信系统进线端分袂安装电话路线通信线浪涌保护器,用于各设备网卡及电话通信路线的防雷保护。

  6.完结语

  汽车加油站配电电源系统宜将其分为三个防雷区分手加以思索,首脑保护宜采用标称放电电流值25KA的10/350μs波形的多层石墨间隙开关型模块式电源防雷器。液位仪掌握线、加油机总掌握线、PSTN拨号网络通信线等也应采用相应的浪涌保护器举办保护。

  加油站通常拥有如下几个特性:

  c.位于河边、湖边、山坡下或山地中泥土电阻率较小处、公开水露头处、土山顶部、山谷风口等处的建筑物,以及分外湿润的建筑物取1.5;

  根据GB50057-94《建筑物防雷方案规范》,因为汽车加油站的建筑物的防雷类别为二类,以是用滚球方案接闪器时滚球半径R=45m;因为加油站的建筑物蕴含加油棚、宿舍楼及其他附属建筑物,这些建筑物在方案和施工时,利用其框架布局的桩作为垂直接地体,利用地梁与承台作为程度接地体,利用桩内两条对角主筋作为引下线,利用天面板筋作为接闪网格(通常为10m×10m或8m×12m),是以只请求沿天面四边设避雷带,在四角设避雷50cm短针举办防护即可。如加油站为尖顶型布局,需求在尖顶部位安装接闪器,常例方案为高度为100cm接闪器。

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  3)电源系统:一般加油站的380V交流供电路线是架空明线接入至站区四处再地埋引入建筑的,局部加油站是由10KV电力线架空接入,经变压器后再地埋引入建筑的。在屯子和山区无意偶尔根柢没有地埋办法,是以无比容易认为雷电电磁脉冲;

  4)通信网络系统:引入加油站的ISDN等通信路线通常也是由户外架空明线引入的,并且通常未安装公用浪涌保护器(SPD)做雷电防护办法。

  从以上几个特性不难发现,从雷电防护角度来看,加油站一般都运转于“高危险”环境下,即对付雷害危险的“暴露程度”很高,是以需求采用强有力的防护办法。凭证GB50057-94《建筑物防雷方案规范》、GB15599-95《煤油与煤油举措措施雷电恬适规范》、GB 50074-2002《煤油库方案规范》等国家标准及IEC61312《雷电电磁脉冲的防护》标准,其电源路线最多应采用两级雷电防护,信号路线最多应采用一级雷电防护才气达到雷电防护的请求。但现在的环境是,大多半加油站都没有举办电源路线和信号路线的雷电过电压防护。

  对付本系统电源路线的特性,按《建筑物防雷方案规范》第六章:第四节:第6.4.7条请求每线标称放电电流不宜小于15KA的请求。首脑浪涌保护器的每相标称放电电流应大于15KA(10/350μS)。

加油站系统图

  根据国标GB 50057-94第6.4.9条:当按第6.4.7条和第6.4.8条请求安装的 SPD 之间设有配电盘时,若第一级 SPD 的电压保护程度加之其两端引线的认为电压保护不了该配电盘内的设备,应在该盘内安装第二级SPD。后级路线的SPD称放电电流 In的决定应思索到前级SPD启动后路线残压和其两端引线的认为电压以及反射波效应。

  根据GB 50057-94《建筑物防雷方案规范》建筑物年估量雷击次数按下式打算: N = kNgAe;Ng = 0.024Td 1.3 式中 N 建筑物估量雷击次数(次/a);

  k 雷击次数校订系数;在此类型环境下取2;

  a.位于郊外孤立的建筑物取2;

  Ae 与建筑物截收类似雷击次数的等效面积(km2);

  Td 该地区的年平均雷电日数

  当路线有樊篱时,Iimp =[150 KA×50%×30%]÷4 =5.625KA

  Ng 建筑物所处地区雷击大地的年平均密度[次/(km2•a)];

  b.金属屋面的砖木布局建筑物取1.7;

  1)地理地位:加油站通常设在城区坦荡地带或市区、山区、屯子、高速公路等路途边的坦荡地带;

  凭证以上年估量雷击次数参数,对付中等以上雷暴强度地区(年均雷暴日40天以上)地区位于公路阁下四级如下的面积3000平方米左右,建筑高度小于15米的常例加油站的估量雷击次数为: N = kNgAe≈0.15次/a

  根据以上打算,参照GB 50057-94《建筑物防雷方案规范》第2.0.3条的请求,其属于标准规定的“拥有1区爆炸损害环境的建筑物,且电火花不容易诱发爆炸或不致形成伟大破碎摧毁和人身伤亡者”。是以应定为二类防雷建筑物,其防爆防火等第应定为Ia(ia)ⅡAT3。

加油站直击雷防护方案框图

3.加油站直击雷防护方案

关键字:防雷方案