随着我国经济的快速发展、城镇居民生活水平的不断提高,我国汽车保有量逐年增长,加油站的数量也不断增加。由于加油站储存物的特殊性,一旦出现安全事故后果不堪设想。本文就加油站防雷、防静电方面的问题进行总结、分析,并结合实际工作经验,探讨加油站雷电防护及静电防护问题。
2 加油站存在的安全隐患
2.1 雷电防护方面存在的安全隐患
2.1.1 直击雷方面
(1)站房(办公区)、加油亭未安装避雷带、避雷针等防直击雷装置。
(2)大部分加油站直接利用加油亭的彩钢棚作接闪器,但彩钢棚的厚度达不到《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010的要求。GB50057-2010 第 5.2.7 条:除第一类防雷建筑物外,金属屋面的建筑物宜利用其屋面做接闪器,金属板下面有易燃物品时,不锈钢、热镀锌钢和钛板的厚度不应小于 4mm,铜板的厚度不应小于 5mm,铝板的厚度不应小于 7mm,且金属板应无绝缘被覆层。
(3)未采用共用接地系统,不同地网接地电阻不同。
2.1.2 感应雷及雷电波侵入方面
(1)电源、信号线路架空敷设,未采取屏蔽措施。
(2)电源、信号线路未安装 SPD 防护。
(3)设备安装位置未考虑直击雷防护装置的影响。
2.2 静电方面存在的安全隐患
(1)站内未设置人体静电释放装置。
(2)加油枪未进行接地处理,或未与加油机做等电位连接。
(3)卸油(气)区未设置静电接地装置或设置不合格。
3 隐患危害分析
3.1 雷电危害
从危害的角度考虑,雷电可分为直击雷危害、感应雷危害(包括静电感应危害和电磁感应危害) 和雷电电磁脉冲侵入危害三种。
3.1.1 直击雷危害
直击雷的危害可以直接称为直击雷破坏,可归纳为电破坏、热破坏、机械破坏三种。
(1)电破坏:雷电瞬间产生数十万乃至数百万伏的冲击电压,高电压会毁坏发电机、加油加气机等电气设备的绝缘,引起短路,导致火灾或爆炸事故。
(2)热破坏:强大的雷电流通过导体时,在极短的时间内发出大量热量,产生的高温会造成易燃易爆物燃烧或金属熔化飞溅,从而引起火灾、爆炸。
(3)机械破坏:当强大的雷电流通过被击物时,被击物缝隙中的的水份大量变成蒸汽,并迅速膨胀,致使被击物破坏或爆裂。
3.1.2 感应雷危害
感应雷危害分为静电感应危害和电磁感应危害两种。
(1)静电感应危害:静电感应是由于雷云接近地面时,在地
面上的建(构)筑物或设备上感应出大量异性电荷,当雷云与其
他物体放电后,凸出物顶部电荷失去束缚,产生相对地面很高
的静电电位,以雷电波形式沿凸出物泄放,极易产生火花放电,
引起火灾、爆炸。
(2)电磁感应危害:电磁感应是指雷击发生时幅度和陡度很大的雷电流,在雷击点周围环境产生强大的交变电磁场,会使环境内的导体感应出较大的电动势,并在构成闭合回路的金属物中感应出电流。如果回路中有地方接触电阻较大,就会局部发热或发生火花放电,可能引燃易燃易爆物品。
3.1.3 雷电电磁脉冲侵入危害
雷电电磁脉冲侵入是指雷击在架空线路或金属管道上产生的冲击电压,以雷电波的形式沿线路或管道迅速传播侵入建筑物内,将配电装置和电气线路的绝缘层击穿,产生短路或使建筑物内易燃易爆物品燃烧和爆炸。
3.2 静电危害
静电危害主要是由静电放电造成的。当两个物体相互紧密接触或分离时,造成两个物体各自正、负电荷过剩,形成带电体。而当该两个物体之间的场强超过周围介质的绝缘击穿场强时,就会发生静电放电现象。静电产生的能量一般不大,不会对人体造成直接伤害,但其放电过程中电压可能高达数十千伏以上,容易产生火花,引发火灾或爆炸。
4 应对措施及解决方案
4.1 雷电防护方面
加油站的雷电防护措施分为:直击雷防护、雷电波侵入和雷电电磁感应防护及屏蔽、等电位等其它防护形式。
4.1.1 直击雷防护
加油站内的所有建(构)筑物必须严格按《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010 要求设计安装防直击雷装置,并报当地气象主管部门审核设计方案,接受施工质量监管。对利用彩钢棚作接闪器的加油站,彩钢棚材料的厚度必须符合 GB50057- 2010 第 5.2.7 条的要求。站内防直击雷接地、防感应雷接地、电气设备接地等应采用共用接地装置。
4.1.2 雷电波侵入和雷电电磁感应的防护
在低压配电系统、网络线、电话线和监控线等线路上安装多级 SPD 防护,可以有效的限制瞬态雷击过电压和引导电涌电流就近分流泄入大地。一般在入站处安装第一级 SPD,在设备
前端安装第二级电源 SPD。每两级 SPD 之间应注意级间配合,且技术参数应符合相关的规范要求。此外,加油站内设备应与防直击雷装置保持一定的安全距离,避免设备安装在防雷引下线位置或线路沿防雷装置敷设。
4.1.3 其它防护措施
由于加油站内设备耐压能力较弱,且加油站通常设置在城区开阔地带或郊区、山区、乡村、高速公路等到路边的开阔地带,容易遭受雷击,因此屏蔽、等电位和综合布线对于加油站的
防雷也尤为重要。
(1)加油加气设备数据传输线应选用带屏蔽层的电缆,并穿金属管埋地敷设,金属管与数据传输线的外屏蔽层在进入电缆沟处、外转接盒处应就近接地,金属管应首尾电气贯通,若金 属管长度超过 2(姨ρ 为土壤电阻率,单位 Ω·m)时应增加其接地点。当数据传输线无法埋地时应穿金属管或金属桥架屏蔽敷设,且金属管应电气贯通并接入地网,当金属管长度超过20m时,应增加其接地点。
(2)不同性质的线缆、接地线通过金属走线槽分开布置,按照电磁兼容的原理,弄清各个线缆电流的方向,考虑电感性和电容性的影响,合理布置地线的走向和地线与线缆的距离,并保持数据线与接地线之间的安全距离,距离不够时,设法使线缆与接地线的交角增大,最好成直角。
4.2 静电防护方面
加油站的静电防护工作主要从控制操作工艺、静电接地、人体静电释放等几个方面展开。
4.2.1 控制操作工艺
(1)控制油品流速。油品流速越高,所产生的静电量也就越大,因此控制流速是减少静电产生的有效措施。一般建议灌装油初速度限制在 1m/min 左右,待油管出口被浸没以后,可以适当提高流速。
(2)控制油罐车的卸油方式。加油站在接卸罐车油品时必须采用密封卸油方式,进油管应距离油罐罐底不大于 0.2m,以减少产生的静电荷的数量。
4.2.2 静电接地
静电接地是将储存容器、管道及其设备,通过金属导体与大地连通或彼此之间连通,从而形成等电位体,避免静电放电。
加油站的静电接地应符合以下要求:
(1)地上或管沟敷设的油品管道的始、末端和分支处应设防静电和防直击雷的联合接地装置,其接地电阻不应大于30Ω。
(2)加油加气站的汽油罐车卸车场地,应设罐车卸车时用的防静电接地装置,并宜设置能检测跨接线及监视接地装置状态的静电接地仪。
(3)在爆炸危险区域内的油品管道上的法兰、胶管两端等连接处应用金属跨接。当法兰的连接螺栓不少于 5根时,在非腐蚀环境下,可不跨接。
(4)防静电接地装置的接地电阻不应大于 100Ω。
4.2.3 人体静电释放
加油站员工在易燃易爆危险环境频繁作业及接触设备,可能由于自身活动或接触带电体而产生静电引发事故。因此,要求加油站工作人员禁止穿戴化纤衣物,应穿专用工作服及防静电鞋,并在重点防火防爆岗位场所的入口处、外侧安装裸露静电释放装置,如接地良好的金属扶手、金属支架等,用以释放人体静电。
5 结束语
加油站是易燃易爆场所,属第二类防雷场所,其安全等级要求较高。因此,无论是站房的直击雷防护、设备的感应雷防护或是站内的静电防护都必须要得到充分的重视,消除存在的安
全隐患,防患于未然,确保其安全、正常运行。
作者:于东海 翟玉泰 王立民