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加油站智能防雷的改造升级

发表日期:10月26 2018 文章编辑:原创 浏览次数:1365次

 

一、概述

雷电是一种能量极高的大气自然现象。直击雷以强大的电流、炽热的高温、猛烈的冲击波等,击坏建筑物、输电线,击死击伤人、畜等。同时,随着电子科技迅猛发展,大规模集成化电子电路广泛应用,其耐压水平低的特点也显露无疑,雷电产生的雷电电磁脉冲(LEMP)对“柔弱”的电子元器件破坏性极大,后果严重。每年因雷电造成的经济损失是巨大的,教训是惨痛的。因此,防雷已成为各行各业必须高度重视的重要课题。

加油站是人员密集、易燃易爆场所,按国家标准和相关行业规范,必须采取全面的雷电防护、防火、防爆等措施。


钧和电子加油站智能雷电防护


二、加油加气站现状及雷击安全隐患

(一)加油站的现状

1.地理位置

加油加气站通常设置在交通便利的城区开阔地带或郊区、道路主干线、高速公路旁边等,这些地区通常没有高大的建筑物,加油加气站容易遭受直击雷的侵害。

2.建筑设施

加油加气站的建筑一般都有高大的罩棚,较低一些的营业室、值班室等,一般占地面积不大。加油加气站的油罐都采用直接埋地方式,不低于 4m 的通气管都安装有阻火器(兼有防爆性能)。

3.电源系统

一般加油加气站都用 220/380V外接电源,并独立设置电能计量装置。电力线路一般都采用电缆直接埋地敷设,进出建筑物及穿越行车道部分都采用穿钢管保护。

4.电子系统

加油加汽站的电子系统采用铠装电缆或导线穿钢管配线,配线电缆金属外皮两端、保护管两端采用屏蔽等电位接地。

(二)加油站存在的雷击安全隐患

1、部分站区网络线、电话线架空入户;

2、大部分站区电源系统只在总配电柜处安装一级电涌保护器,分配电偶尔有电涌保护器,但电涌保护器的通流容量大部分不够;

3、零管系统电源、信号均无过电涌防护措施;

4、液位信号系统无过电涌防护措施;

5、加油机对讲系统没有过电涌防护措施;

6、油罐侧漏系统没有过电涌防护措施;

7、加油机电源、信号无过电涌防护措施;

8、加油站无智能化防雷监控系统;

9、加油站安防监控系统无过电涌防护措施;

10、站区无等电位连接系统;

11、站区没有合格的接地系统;

12、加油站罐区没有安装人体静电释放装置

上叙述的建筑或附近一旦遭受雷击,站区内的配电线路及电子设备处于强烈变化的电磁场内,极易遭受过电流、过电压的侵害而损坏,导致付油系统和安防系统停止运行,对安全生产及防范造成重大影响,应按照国家相关防雷标准,对相关部位、系统采取电涌防护措施,尽我们的职责和最大的能力防止事故发生。

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三、设计依据

1.《建筑物防雷设计规范》GB50057—2010

2.《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343—2012

3.《建筑物防雷装置检测技术规范》GB/T 21431—2015

4.《汽车加油站设计与施工规范》GB50516—2012

四、设计方案

根据GB50057中对于防雷建筑物等级划分的规定,加油站属于第二类防雷建筑物。

(一)电源配电系统浪涌保护设计

1.设计依据

《建筑物防雷设计规范》 GB50057-2010中4.3.8条 第4款“在电气接地装置与防雷接地装置共用或相连的情况下,应在低压电源线路引入的总配电箱、配电柜处装设Ⅰ级试验的电涌保护器。电涌保护器的电压保护水平值应小于或等于 2.5 kV。每一保护模式的冲击电流值,当无法确定时应取等于或大于 12.5 kA”;6.4.1规定“复杂的电器和电子系统中,除在户外线路进入建筑物处,按照本规范第4章要求安装电涌保护器外,在其后的配电和信号线路上应确定是否选择和安装与其协调配合好的电涌保护器”;6.4.4条“需要保护的线路和设备的耐冲击电压,220/380V三相配电线路可按照表6.4.4的规定取值;其他线路和设备,包括电压和电流的抗扰度,宜按照制造商提供的材料确定”。

第5.4.3第6条当电压开关型浪涌保护器至限压型浪涌保护器之间的线路长度小于l0m、限压型浪涌保护器之间的线路长度小于5m时,在两级浪涌保护器之同应安装退耦装置,当浪涌保护器具有能量自动配合功能时.浪涌保护器之间的线路长度不受限制,浪涌保护器应有过电流保护装置,并宜有劣化显示功能”。

2.具体措施

根据《建筑物防雷设计规范》GB 50057中防雷及过电压规范有关防雷分区的划分和各级电源系统雷电及过电压保护要求,针对配电系统的实际情况及要求,根据用电设备的重要性,做好过电涌防护措施。由于单级防雷可能会带来因雷电流过大而导致的泄流后残压过大或者保护能力不足引起的设备损坏,因此选用电源系统多级保护,可防范从直击雷到操作电涌的各级过电压的侵袭。

(1)加油站总配电箱内安装电源一级避雷器,型号KS-25KA/350/4P/T,数量1台,并安装63A/3P的保护空开1台。

(2)在二级配电箱(加油机潜油泵配电箱、锅炉房等大功率设备被电箱、营业区照明、站区内照明、电地热等)内安装电源二级避雷器,型号KSP-80KA/4P/T,数量2台,并安装32A/3P的保护空开2台。

(3)末级电源精细保护

为确保过电压或过电流不造成终端设备损坏,应在用电设备前端安装电源精细防雷保护,确保重要的通信设备、安全设备不被电源过压造成损坏。在加油站信息机柜处安装2台机柜式末级防电涌插排KS-CP-01A-10A/T;安装1台非机柜式安装的末级防电涌插排KS-CP-42N/T;在加油站监控机柜处安装1台非机柜式安装末级防电涌插排KS-CP-42N/T;在站区营业室开票PC和零售设备取电处安装2台非机柜式安装末级防电涌插排KS-CP-42N/T。

(二)信号系统电涌防护设计

1.依据条文

(1)《建筑物防雷设计规范》 50057-2010中4.3.8条第7款“在电子系统的室外线路采用金属线时,其引入的终端箱处应安装 D1类高能量试验类型的电涌保护器,其短路电流当无屏蔽层时,可按式 (4.2.4-6)计算,当有屏蔽层时可按本规范式(4.2.4-7)计算,式中的雷电流应取等于150kA;当无法确定时应选用1.5kA:”;

(2)《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343-2012第5.5.2条 信息网络系统的防雷与接地应符合下列规定:“进、出建筑物的传输线路上,在LPZO A 或LPZOB 与LPZl 的边界处应设置适配的信号线路浪涌保护器。被保护设备的端口处宜设置适配的信号浪涌保护器。网络交换机、集线器、光电端机的配电箱内,应安装电源浪涌保护器;入户处浪涌保护器的接地线应就近接至等电位接地端子板;设备处信号浪涌保护器的接地线宜采用截面积不小于1.5mm²的多股绝缘铜导线连接到机架或机房等电位连接网络上。计算机网络的安全保护接地、信号工作地、屏蔽接地、防静电接地和浪涌保护器的接地等均应与局部等电位连接网络连接”。第5.5.3条 置于户外摄像机的输出视频接口应设置视频信号线路浪涌保护器。摄像机控制信号线接口处(如RS485/RS232等)应设置信号线路浪涌保护器。解码箱处供电线路应设置电源线路浪涌保护器;主控机、分控机的信号控制线、通信线、各监控器的报警信号线,宜在线路进出建筑物LPZ0A 或LPZ0B与LPZ1边界处设置适配的线路浪涌保护器;系统视频、控制信号线路及供电线路的浪涌保护器,应分别根据视频信号线路、解码控制器信号线路及摄像机供电线路的性能参数来选择,信号浪涌保护器应满足设备传输速率、带宽要求,并与被保护设备接口兼容”。

(二)具体措施

1.在开票PC机和零售PC设备网口处安装KS-RJ45-E100/4S/T网络信号电涌保护器2台。

2.在模拟信号硬盘录像机处安装KS-TV/16B/T视频避信号电涌保护器1台,用来保护整套监控系统。

3.在数字信号的监控机柜处安装KS-RJ45-24E/T网络信号电涌保护器1台,用来保护整套监控系统。

4.在室外模拟监控摄像头处安装KS-3/24/T三合一电涌保护器(电压可选)或安装KS-2/24/T二合一电涌保护器(电压可选),具体数量依据监控头数量而定。

5.在室外数字监控摄像头处安装KS-E2/24/T网络、电源二合一电涌保护器,具体数量依据监控头数量而定。

6.在室内液位仪控制器安装KS-M24CD/T控制信号电涌保护器4台。

7.在加油机对讲系统上安装KS-M24CD/T控制信号电涌保护器4台。

8.在储油罐侧漏控制系统安装KS-M24CD/T控制信号电涌保护器4台。

9.在加油站信息机柜内安装KS-RJ45-24E/T网络信号电涌保护器4台。

10.在电话线路入户处安装KS-M170CD/T信号电涌保护器1台。

11.在有线电视同轴信号端安装KS-H-75F电涌保护器1台。

(三)机房等电位

在IEC标准中指出等电位连接是内部防雷措施的一部分,其目的在于减少雷电流所引起的电位差。等电位是用连接导线或过电压(电涌)保护器将处在需要防雷空间内的防雷装置和建筑物的金属构架、金属装置、外来导线、电气装置、电信装置等连接起来,形成一个等电位连接网络,以实现均压等电位。

具体措施:

   在信息机柜、监控机柜和营业台处各安装一台等电位连接排,与室外接地装置相连,螺栓压紧,附近设备的接地点全部汇接至等电位汇流排。

(四)接地系统

接地是防雷系统中最基础、最重要的环节,接地不好,所有防雷措施的防雷效果都不能发挥出来,不管是直击雷、感应雷、或其他形式的雷,最终的目的都是把雷电流送入大地,因此,没有合理而良好的接地装置是不能可靠地防雷的。接地电阻越小,散流就越快,被雷击物体高电位保持时间就越短,危险性就越小,整个防雷工程的防雷效果甚至避雷器件是不是起作用都取决于此,所以,应该认真的、系统的研究。防雷、防静电接地、电气设备的工作接地、保护接地及信息系统的接地等共用接地装置,其接地电阻R≤4Ω,通过对加油站的现场检测了解,部分老的站区的防雷接地阻值不能达标,新建站的接地情况相对较好。

具体措施:

接地装置垂直接地极采用KS-SYD-1000/T离子接地极,水平接地干线采用-40×4镀锌扁钢,焊接连接,埋深0.8米,焊接处做防腐,垂直接地极间距5米,工程量依据设计图纸,详细施工方法见《防雷与接地安装》D501-1~4。

(五)防静电系统

加油站卸油口处(距卸油口不少于1.5m)等危险作业场所应设置本安型人体静电消除器。本安型人体静电消除器的电荷转移量不得大于0.1μC,器应由有检测资质单位进行检测,合格后允许用于现场。

具体措施:加油站罐区卸油口处安装1台本安型人体静电释放仪。

(六)防雷装置在线远程监测记录仪

为了了解某区域遭受雷击状况以及对区域内的建筑物或电子信息系统防雷装置进行实时监测、管理(损坏、老化、漏流值、接地状态及阻值等),采用防雷装置在线远程监测系统,并在石油系统运行效果良好。

1.通过该系统可以实时监测保护模块的工作状态,一旦出现异常立刻发出声光报警并可将异常信息传至远程监控中心,提醒操作人员及时更换保护模块,以确保防雷装置的有效性。

2.通过该系统所特有的雷电流监测记录功能,可以准确地知道加油站供电线路是否遭到过雷击以及遭受雷击的时间及强度,利用系统中记录的数据,可以为雷击事故的事后分析及责任认定提供有力的技术支持,也为安全资金有效投入提供可靠性材料。

3.该系统同时可以与其它安全系统建立接口协议,可实现与消防、安防监控系统联动,当发生雷击起火时能够第一时间实现联动灭火,在灾害可控的黄金时间立即动作,消除灾害于萌芽之中。

具体措施: 在加油站总配电低压进线端配电柜内安装1台KYJC-3J远程监测记录仪。


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     (七)接地状态信息采集点

在加油站内设备接地端安装接地连接状态信息采集点34处。

具体措施:

1.办公楼引下线4处,综合办公室汇流排1处,机柜汇流排1处,信息采集点6处。


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2.付油岛立柱4处,加油机4处,共计加装接地状态信息采集点8处。


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3.覆土油罐区域,总地网连接5处,静电释放报警仪1处,人体静电释放仪1处,路灯杆1处,罐体呼气阀4处,罐体连接8处,共计加装地网连接状态信息采集点20处。


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(八)智能接地电阻监测管理系统

当接地系统施工完毕,我们检测的接地阻值是合格的,但由于以下因素出现会导致接地阻值变化,不能达到合格标准。

1.土壤内的物理、化学的因素,土壤内含有不同的元素,接地极埋入后,会产生相应的反应,破坏接地极原有的散流效果。

2.气候影响(比如干旱和降雨等),影响接地阻值变化的最大因素,如果土壤含水量低,那么阻值将迅速升高。

3.人为因素影响。在加油站建成后,后起往往有许多改造工程,施工中往往忽略对接地工程的维护,在动土作业过程中,出现破坏接地系统的状况时有发生。

以上因素往往不能够引起使用方的注意,而常规检测由于其他因素的存在不能更准确的体现现场情况,当发生雷击灾害或有系统电源异常时,站区内的防雷装置及接地系统无法起到正常应有的保护作用,会导致人员伤亡或设备损坏,对安全生产产生重大影响。

现代化的监测手段:我公司针对以上情况,研发了静电接地智能监控装置,通过该设备对接地总网的阻值及连接状态进行实时监测,当接地电阻变化超过标准或断开损坏时,以声光形式报警;当现场加油人员及车辆携带静电值超标时,静电监测装置报警。

具体措施:在加油站地网总入户端加装智能接地电阻监测管理系统1套,用于监测加油站综合接地网阻值状况

五、工程施工可预见风险及解决办法

在施工过程中,存在着一定风险。

接地施工过程中,存在有地埋的管道及线缆,施工前应先与甲方了解地埋情况的人员进行确认,如无法确认,施工人员要采用人工挖土,挖土超过1.5深,明确无管道及线缆后,再进行接地处理。

低压配电系统施工过程中,应先断电再施工。在甲方人员明确断电并检查无误后,施工人员才能进行施工作业。

六、效果分析

    通过对标准的研究,在标准基础上进行更为全面的设计,对电源系统分级进行精细防护,对信号系统两端防护,对机房实施更完善的等电位连接措施,采用更先进的高效接地极产品,设置智能管理系统,这些部分共同组建了一整套雷电防御体系,缺一不可,设计中的每个部分发挥不同作用,形成一个保护屏障。整套防雷设计结合最为先进的监测、管理技术,短期的成本投入带来长期的安全生产环境,节约后期频繁的改造及售后服务开支。通过智能化的管理平台,为雷击事故的事后分析及责任认定提供有力的技术支持,也为中石油加油站安全资金有效投入提供可靠性材料,完善、高效的防雷系统对站区生产和人身安全提供了巨大的保证。

 

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