做好充电站防雷安全工作的若干思考

发表时间:2020/7/29   来源:《科学与技术》2020年3月第7期   作者:张东明 王皓 边学文
[导读] 雷电作为大自然中一种常见的破坏力较强的天气现象,被纳入世界十大自然灾害之一

        摘要:雷电作为大自然中一种常见的破坏力较强的天气现象,被纳入世界十大自然灾害之一。雷电灾害发生时轻则损坏建筑物及其内部的电气设备,严重时甚至还会危及生命。近些年来,随着社会经济的发展,新能源汽车作为一种新型的产业得到了快速发展,同时也推动电动充电站的数量明显增多,为人们的日常生产生活带来了极大程度的便利。一旦充电站遭受雷电袭击,必将造成严重的经济财产损失,甚至还会危及生命。因此,做好充电站的防雷安全工作刻不容缓。本文重点探讨了充电站防雷工作中的常见问题,并针对如何做好充电站防雷安全工作提出自身的几点见解,仅供参考。
        关键词:充电站;雷击;防雷安全;隐患
1充电站防雷安全的重要性
        国家发改委在《电动汽车充电基础设施发展指南(2015-2020年)》当中指出,截止2020年我国将增加480万个以上的分散式充电桩及1.2万座以上的集中式充换电站。近些年来,充电站作为新兴的新能源产业得到迅速发展。充电站的种类与形式繁多,以充电形式为依据可以将其划分为直流充电桩与交流充电桩两种;以安装位置为依据可以将其划分为室外与室内两种;以安装形式为依据可以将其划分为壁挂式与立式两种形式。另外,还可以按照充电桩的使用功能将其划分为“光储充”一体化电动汽车充电站、“灯杆式”电动汽车充电桩等。随着电动汽车充电站的快速发展,其安装形式日益多样化,同时也针对防雷安全工作提出了更为专业化与精细化的要求。
        充电站指的是建设在半露天或露天环境当中的一种金属物体。雷电现象发生时往往会产生电磁感应或静电感应,在其感应作用下会导致位于带电状态下的充电设施感应出极高的电压,进而不同程度损坏充电桩当中大量的微处理器与高精密度的集成电路,轻则导致充电站内部的电子系统遭受一定程度的损坏,严重时还会损坏充电汽车内部,甚至还会引发重大灾害事故,严重威胁到人们的生命财产安全。因此,做好充电站防雷安全工作非常重要。
2充电站防雷工作中的常见问题
2.1人们的防雷意识淡薄
    人们防雷意识的高低将对充电站的安全性产生直接影响。在实际的生产生活当中,人们往往不具备防雷减灾知识,且防雷意识较为淡薄,为充电站防雷工作埋下了巨大的安全隐患。另外,人们不够重视充电站的雷电防护工作还有一部分还会有意、无意地损坏充电站当中安装的防雷设施等,不仅导致充电站的防雷效果大打折扣,严重时还会威胁到自身的生命财产安全。
2.2防直击雷问题

图1 利用建筑物接闪装置保护充电站示意图
        通常情况下,充电站的安装环境比较复杂,且桩基的形式多种多样,难以按照《建筑物防雷装置设计规范》GB50057-2010进行防雷分类,进而导致充电站出现雷击隐患突出、直击雷防护缺失等一系列问题。突出表现在尽管充电站能够使用其附近较高建筑物的接闪装置进行接闪,但是其接闪范围与充电站安全需求不相符合,进而导致防雷的效果不佳。
2.3防雷击电磁脉冲与防雷电波侵入问题
        通常情况下,防雷击电磁脉冲与防雷电波侵入主要出现以下常见问题:(1)通过保护地线接地无法与雷电流泄放的要求相符合;(2)充电站需要铺设的电缆较长,且电子设备较为集中,进而导致雷电波侵入与地电位反击存在着较高的风险;(3)充电站的安装环境较为复杂,且桩机的样式较多,缺少科学、合理的依据对电涌保护进行选型与分级。
3做好充电站防雷安全工作的几点措施
3.1强化人们对防雷安全工作的认识
        充电站也属于易燃易爆场所,一旦发生雷击事故轻者损坏充电设施设备,严重时还会引发火灾、爆炸等事故进而危及到人们的生命健康安全。因此,强化人们的雷电防护意识非常重要。各地区相关部门应当在城镇、农村等各个地区深入宣传雷电对充电站的危害、防雷工作重要性及雷电防护基本常识等,如果有条件还应当从雷电基本知识、防雷原理与具体措施等角度积极组织广大民众进行学习与培训,既能够提升人们的防雷安全意识,还能促进人们主动防御雷电,进而最大限度减少雷电对充电站及自身造成的影响及损失。另外,人们还应当密切关注当地气象部门发布的雷电灾害预警信息,并以此为依据合理安排充电时间,尽可能避免在雷雨天气条件下充电,还要充分做好防雷准备工作,以尽可能避免充电站遭受雷电的袭击,进而保障充电站的安全性。
3.2做好接地设计
        良好的接地处理既能够保障充电操作人员的安全性,又能确保在雷击现象发生时雷电流被快速泄放入大地,是减少或避免充电站遭受雷击的一项有效措施。
在充电站内部要求各充电桩必须分别与站区内部的接地系统做可靠的连接,一旦发生雷击,良好的接地设计能够将雷击产生的雷电流快速泄放入大地,以最大限度地减少雷击对充电站造成的影响及破坏,进而确保其位于安全运营状态。
3.3合理安装接闪器
        应当以充电站周围环境为依据,选择合适的形式安装接闪器。通常情况下,接闪器主要包括接闪带、接闪杆、接闪网或组合等多种安装形式。在接闪器设计时应当对充电站建筑物的类型与屋顶形式等进行综合考虑。另外,充电站的规模与功能均在着明显差异,如果按照固定的模式安装接闪器,不仅导致接闪器的作用与功能无法得到充分发挥,还会使充电站的建设与运行成本大大增加。因此,在接闪器设计施工过程中,必须以充电站周围环境为依据,例如充电站周围是否存在高耸建筑物,充电站是否位于建筑物接闪器的保护范围之内等科学设计与安装接闪器。除此之外,还要结合充电站的规模与桩机形式等,保证接闪方式能够满足防护规格与保护范围等要求,进而确保充电站始终位于接闪器的保护范围之内。
3.4合理布设引下线
        充电机与灯杆的一体化设计既能够充分利用空间,还能直接将灯杆作为直击雷接闪装置,然而,灯杆泄流过程中往往会产生一定的电磁感应,进而导致充电设施设备被损坏甚至击穿。因此,应当按照《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010当中外露引下线防接触电压措施,以灯杆式充电桩引下线的绝缘要求为依据,使用灯杆顶部的接闪装置进行接闪,同时还要布设专门的引下线,还要使用耐1.2/50μs冲击电压100kV的绝缘层与充电设施1km范围内的导体相互隔离,也可以使用厚度为3mm以上的交联聚乙烯层与上述导体进行隔离,以确保充电设施的安全性。
3.5做好科学管理与日常维护工作
    做好各充电桩的防雷管理工作也必须引起高度重视。首先,应当将充电站防雷设计图纸交由专业的防雷部门进行审查,待审查合格之后才能投入到实际施工过程中。而且在防雷装置施工过程中要尤其重视隐蔽工程的质量检测工作,工程竣工之后待检测合格之后才能投入到日常使用过程中;其次,应当逐步完善充电站防雷管理制度与维护措施,强化充电站的日常巡查与隐患排查工作,一旦发现问题必须第一时间进行整改与处理,以确保安全性;最后,还要强化与当地气象部门之间的沟通与合作,以及时、准确地获取充电站所在区域的雷电灾害预警信息,一旦发布有雷电灾害预警信息必须提前做好防御准备工作。例如雷雨天气发生之后应当暂停充电服务,以避免造成不必要的影响及损失。
       
参考文献:
[1]王道平,王耀悉,汤宇,刘新辉. 如何做好充电站的防雷安全工作[C]. 中国气象学会.第35届中国气象学会年会 S19 雷电物理和防雷新技术——第十六届防雷减灾论坛.中国气象学会:中国气象学会,2018:413-415.
[2]张世谨,仇健,卢志红.电动汽车充电桩的雷击风险与防护[J].中低纬山地气象,2019(1):73-76.
[3]王琳.电动汽车充电站设计探讨[J].城市建设理论研究(电子版),2016(8).


作者简介:张东明(1985-),男,朝鲜,辽宁抚顺人,本科,工程师,从事防雷检测工作。



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