貴陽市白云區牛場鄉加油站雷電災害風險評估

李慶霞，劉 波，吳安坤

(貴州省防雷減災中心，貴州 貴陽 550002)

1 引言

為貫徹“安全第一、預防為主、綜合治理”的方針，通過雷電災害風險評估，對被評估對象可能存在的雷電危險有害因素進行識別，指出隱患，提出補充和完善的對策、措施，以滿足安全生產的要求。同時為防雷裝置設計提供指導意見，為主管部門、安監部門進行安全監督和管理提供依據。另外，雷電風險評估應在項目初步設計之前及防雷設施整改項目實施之前完成，其目的是使防雷設計建立在科學的基礎上，避免盲目性，保證防雷項目安全可靠、技術先進、經濟合理。

牛場鄉加油站地處貴州省貴陽市白云區牛場鄉蓬萊村，屬易燃易爆場所，因雷電及其次生災害可造成加油站重大的人身傷亡事故，甚至危及周邊，其雷電防護尤為重要。本文根據貴陽市白云區牛場鄉加油站所在地雷電活動時空分布特征及其災害特征，并結合現場勘察情況，對該地區雷電可能導致的人員傷亡、財產損失程度與危害范圍等進行了綜合風險計算，并根據風險評估結果，對防雷工程設計提出了可行性意見。

2 資料采集與分析

2.1 項目概況

貴陽市白云區牛場鄉加油站用地面積約2 000 m2，建設項目占地面積約2 000 m2，規劃建設罩棚面積約270 m2，站房面積約223 m2。罐區采用埋地儲罐，包括2個汽油儲罐(每個30 m3)，2個柴油儲罐(每個50 m3)。面臨牛場至沙文X 158縣道，三側安全距離內無建筑物，馬路對面為旱地，周邊環境安全距離符合防火要求。此外，加油站坐西朝東，站內分為加油罩棚區、站房區、儲油罐區以及附屬設施區。

現場勘察，加油站區域以土壤以田園土為主，其平均土壤電阻率約為150Ω·m。

2.2 貴州省2006—2011年雷電監測網資料分析

2.2.1 雷暴日 白云區年平均雷暴日為49 d，月平均雷暴日達到4 d，4－8月為雷電多發期，月平均雷暴日數超過11 d。

2.2.2 地閃密度 白云區雷電流年平均地閃次數為1 325次，地閃密度為4.9次/km2·a。牛場鄉加油站地址中心5 km半徑范圍內年平均地閃次數400次，地閃密度為5.1次/(km2·a);項目地址中心3 km半徑范圍內年平均地閃次數153次，地閃密度為5.4次/(km2·a);項目地址中心1 km半徑范圍內年平均地閃次數18次，地閃密度為5.7次/(km2·a);本文采用項目地址中心3 km半徑范圍內的地閃密度54次/(km2·a)作為雷電風險計算參數。

2.2.3 地閃強度與累積概率 白云區最大地閃、平均地閃強度分別為245.49 kA、38.09 kA，其中地閃強度介于0～20 kA、20～50 kA、50～100 kA、100 kA以上的概率分別是 24.89%、62.17%、11.26%、1.68%(表1)。

表1 白云區最大正、負閃強度及平均閃強度(kA)

2.2.4 地閃月均、日均變化 白云區地閃主要活動期是4－10月，97.5%以上的地閃都發生在這7個月(圖1)。

圖1 白云區地閃月均分布

白云區地閃主要活躍在14－02時，91.6%的地閃都發生這個時段，03－13時地閃相對較少，約8.4%的地閃發生在這個時段。

3 雷電風險估算

3.1 建筑物分區

根據本項目的建構筑物使用功能和位置分布情況，劃分以下防雷區域:站房區域(Z1)、棚罩區域(Z2)。根據貴州雷電監測網資料，項目所在地地閃密度為Ng=54次/(km2·a);本項目處于市區，建筑物周邊特征參見表2。

表2 建筑物環境特征

區域特征見表3、表4。

表3 站房區域(Z1區)的特征

表4 棚罩區域(Z2區)的特征

3.2 年預計雷擊次數

其中入戶設施包括:電源線、電話線等金屬線管，年預計雷擊次數見表5。

表5 各風險區域及線路雷擊次數(次/a)

3.3 人身傷亡風險估算及分析

風險組成評估所需參數見表3、表4，風險計算結果見表6。

表6 不同分區內風險人員傷亡R1的組成

經估算，加油站各區域人員傷亡風險值超過QX/T 85－2007規定的可承受風險值(1.00E－05)范圍。

4 風險評估結論

對于該加油站站房區域，風險值R1=2.22×10－4高于可接收風險值 R=10－5，主要原因是組成部分RB(在建筑物內由危險火花所引發的火災或爆炸，對整個環境可能造成威脅的人身傷亡風險)約占總風險的59%;RV(P1)(與雷電流通過或沿著入戶公共設施導入所致的事體損害有關的人身傷亡風險)約占總風險的40%。

對于該加油站棚罩區域，風險值R1=3.43×10－3高于可接收風險值 R=10－5，主要原因是組成部分RB(在建筑物內由危險火花所引發的火災或爆炸，對整個環境可能造成威脅的人身傷亡風險)約占總風險的83%。

5 降低風險的措施

經過對加油站的人身傷亡風險分析和風險的計算，得到對此加油站的詳細改進方法:

①防止跨步電壓，將接地體深埋或增加水平均壓網。

②安裝加油站背后和加油管管道上的接地引下線并設斷接卡，進出油泵房的加油管管道應安裝接地設施，加油站卸車接地應與油罐區接地網相連，而不是設單獨接地體。

加油站的防雷接地、防靜電接地、電氣設備的工作接地、保護接地及信息系統的接地等，宜共用接地裝置，并形成環狀接地體或網格狀，其接地電阻不應＜4Ω。由于在環狀(或網格狀 )區域內的加油站工作區的地電位梯度減小，因而一定距離間的地電位也會減小，反擊的可能性也會減少。另外，也減少了跨步電壓對人的危害。

③在爆炸危險區域內的油品、管道上的法蘭膠管兩端等連接處應用金屬跨接;油罐井內液位儀穿線保護管的螺栓重新安裝，以減少接觸電阻，其過渡電阻應＜0.03Ω。金屬油罐的裂縫必須填補好或者更換金屬油罐，有關的金屬構件以及呼吸閥、量油孔等金屬附件，電力電纜外皮，加油機地腳螺釘等均應與接地系統做可靠的電氣連接，統一接地電阻要求＜4Ω。

④加油站采取屏蔽措施，可以抑制當雷擊發生時空間產生的交變電磁場對線路及設備的感應。建議將站內各種設備間的連接導線穿金屬管埋地或采用屏蔽電纜，金屬管或者電纜屏蔽層兩端做良好接地。合理地敷設線路避免線間的電磁干擾。

⑤因為電力線是架空線引入，所以供配電系統要重復接地，系統配電柜、發電機機座、加油機等設備都要實行保護接地，與接地裝置可靠相連。加油站的供電、卡、液位控制等系統應采用鎧裝電纜或導線穿鋼管配線。為了減小架空線將過電壓引入設施帶來的危險，必須在入戶設施上安裝合格而匹配的SPD。在總配電盤安裝一級避雷器，在電源線進設備之前，再安裝一級避雷器。建議改換一段埋地金屬鎧裝電纜或護套電纜穿鋼管埋地引入，埋地長度應不＜15 m;在埋地電纜與架空線轉換處還應裝SPD;浪涌保護器 PE線、電纜金屬外皮、鋼管和絕緣子鐵腳、金屬器具等應連在一起接地，其沖擊接地電阻不＜10Ω。

⑥在卸油時要嚴格控制油的流速，防止流速過快而產生靜電。卸油場地必須設置靜電接地裝置，接地電阻不應＜100Ω。

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