西寧地區加油站雷電災害風險普查分析

金欣 蔡忠周 羅少輝

摘要? ? 加強加油站的雷電風險普查能夠為防雷安全管理工作提供理論依據。本研究以西寧市68家加油（氣）站為樣本，結合加油（氣）站地理位置、雷電易發性區劃等基本概況，普查工程性防雷措施和非工程性防雷措施等情況。結果表明，西寧市、大通縣、湟中縣、湟源縣2008—2016年閃電日數平均分布為45.9、70.9、60.8、42.2 d。大通縣東北部雷電易發性處于極高危險區，湟中縣的西南部處于高危險區，西寧市主城區以及湟源縣與湟中縣交界地區處于中等危險區，湟源縣大部分鄉鎮屬于低危險區。西寧地區加油站以埋地線路為主，日車流量主要集中在100～300輛。西寧市加油站接閃器、引下線、加油區接地、油（氣）儲罐、儲油區接地方面以8分居多，占總數的51.5%以上。應同時加強工程性和非工程性措施，提高加油站的防雷管理能力和公眾的防雷安全意識。

關鍵詞? ? 加油站;雷電災害;雷電易發區;風險普查;管理措施;青海西寧

中圖分類號? ? TM865? ? ? ? 文獻標識碼? ? A

Abstract? ? Strengthening lightning risk survey of gas stations can provide theoretical basis for safety management of lightning protection.In this study，68 refueling（gas）stations in Xining City were taken as samples to investigate the basic situation，lightning vulnerability classification，engineering and non-engineering lightning protection measures.The results showed that the average distribution of lightning days was 45.9，70.9，60.8，42.2 days in Xining City，Datong County，Huangzhong County and Huangyuan County from 2008 to 2016，respectively.The northeast of Datong County was vulnerable to lightning in the extremely high risk area，the southwest of Huangzhong County was in the high risk area，the main urban area of Xining City and the border area of Huangyuan County and Huangzhong County were in the medium risk area，and most of the villages and towns in Huangyuan County belonged to the low risk area.The main line types at gas stations in Xining area were mainly buried ground，with daily vehicle flow mainly concentrated in 100-300 vehicles.In Xining City，there were 8 points in flasher，lead-off line，grounding in gas station，oil（gas）storage tank and grounding in oil storage area，accounting for more than 51.5% of the total.At the same time，engineering and non-engineering measures should be strengthened to improve the lightning protection management level of gas stations and public awareness of lightning protection safety.

Key words? ? gas station;lightning disaster;lightning prone area;risk survey;management measure;Xining Qinghai

隨著經濟的快速發展，城市的機動車輛飛速增加，汽車時代的到來加速了西寧市加油（氣）站及相應配套設施的增長。由于加油（氣）站具有特殊性，一旦遭受雷擊，輕則損壞電源和設備，重則危害人員生命，特別是在農村和郊區，加油（氣）站屬空曠孤立建筑物[1-2]。加油（氣）站的雷電災害事故造成嚴重的社會財產損失，直接威脅周圍人民群眾和建筑物的安全，削弱了加油（氣）站作為能源機構的功能，因而其雷電防護非常重要[3-6]。據統計，自2005年以來，西寧市共4個加油（氣）站發生雷擊事故，分別是湟中華潤燃氣有限公司西站（變壓器遭到雷擊損壞）、西寧永通天然氣有限公司、南山路加油站（多次雷擊）和城南加氣門站。因此，要特別重視加油（氣）站風險普查，加強加油（氣）站的防雷防靜電措施，使得防雷安全管理工作有據可依。同時，加油（氣）站的防雷工程與定期檢測工作至關重要，加油（氣）站的防雷接地施工要求比較嚴格，防雷接地有嚴格的施工規范要求，要做好全面的防雷接地[5]。另外，開展雷電易發區劃及風險普查研究工作為加快推進氣象災害防御體系建設提供了重要的參考依據和科學指引，避免或減少雷電災害所造成的人員傷亡及財產損失。該項工作也是氣象部門切實履行雷電災害防御安全監管職能、進一步提升防雷安全監管的科技支撐能力的體現。目前，安徽、內蒙古、貴州等地區已經開展雷電易發性區劃工作[7-9]，但以上工作僅限于以縣為單位的雷電易發性劃分，將加油（氣）站與雷電易發區劃相結合的研究鮮有報道。關于西寧地區雷電活動特征及災情分析的研究已有一些報道[10-11]，但結合氣象與建筑物特性的風險普查相關研究較少。本研究以西寧地區加油（氣）站為雷電災害風險普查對象，對雷電災害風險情況和雷電易發性進行調查分析，在很大程度上提高了加油（氣）站防雷減災工作效率，具有重要的社會意義和研究價值。

1? ? 資料與方法

1.1? ? 資料來源

統計1961—2013年西寧市及轄區（大通縣、湟中縣、湟源縣）人工雷暴日數，2008—2016年西寧市及轄區閃電監測資料中經度、緯度、地閃強度，并計算閃電日數和地閃密度。

1.2? ? 雷電易發性區劃

人工雷暴日數、閃電日數、地閃密度數據進行歸一化處理，使結果值映射到[0，1]之間。計算公式為：Xi=（X-min）/（max-min）式中，Xi為歸一化值;X為實際值，max為樣本數據的最大值，min為樣本數據的最小值。

利用層次分析法確定人工雷暴日數、閃電日數、地閃密度權重[12]，利用自然斷電法和克里金法在ArcGIS軟件上差值分析西寧市及轄區雷電易發性。

1.3? ? 普查問卷與指標設計

針對加油（氣）站的特點，通過征求專家意見，制定加油（氣）站雷電災害風險普查問卷。在西寧市范圍根據加油（氣）站分布情況隨機抽取加油（氣）站進行普查，普查員通過現場檢測和問卷調查的方式獲取數據，對存在問題和整改措施進行備注并告知加油（氣）站負責人。參與普查的加油（氣）站共71家，約占西寧市加油（氣）站總數的40%，分布于各個城區、縣區，具有很好的代表性。共發放紙質普查問卷71份，回收有效問卷68份。

2? ? 結果與分析

2.1? ? 西寧市雷電活動特征

2008—2016年西寧市、大通縣、湟中縣、湟源縣閃電日數平均分布為45.9、70.9、60.8、42.2 d（表1）。西寧市閃電日數在34～80 d之間，其中2008年閃電日數最少、2016年最多;大通縣閃電日數在41～84 d之間，其中2009年閃電日數最少、2014年最多;湟中縣閃電日數在39～80 d之間，其中2015年閃電日數最少、2012年最多;湟源縣閃電日數在27～55 d之間，其中2015年閃電日數最少、2012年最多。

西寧市閃電日數呈逐年上升的趨勢，這與日益加快的城市化進度密切相關，大通縣、湟中縣和湟源縣閃電日數呈現出高低交替的趨勢。

2.2? ? 西寧市加油（氣）站基本情況

加油（氣）站基本情況包括名稱、經緯度、地理位置、加油（氣）站類型、有無同等高度建筑物、城市農村、電源線路、車流量、儲油罐個數、儲油罐容量、加油機、加油槍，防雷檢測周期等。本研究在西寧市范圍內加油（氣）站普查樣本68家（共187家），具體情況見表2。各個城區、縣區范圍內加油、加氣站均有涉及，覆蓋整個西寧市，其中加油（氣）站、加氣站分別有42家和26家。

調查樣本中的中石油25家、中石化11家、中油燃氣9家、民營企業9家、其他國有企業14家。城市加油（氣）站共17家，其中有同等高度建筑物8家、無同等高度建筑物9家;農村共29家，其中有同等高度建筑物9家、無同等高度建筑物13家;郊區共計22家，其中有同等高度建筑物18家、無同等高度建筑物11家。只有農村加油（氣）站附近有同等高度建筑數量多于無同等高度建筑物數量，由此可見，城市和郊區的加油（氣）站選址較農村更嚴格，風險相對較小。

調查樣本以埋地線路為主，共42家;架空24家;露天2家，線路露天雷災隱患風險較高。對實地走訪調查的數據進行整理分析表明，日車流量主要集中在100～300輛，共26家;其次是>600輛，共19家;≤100輛，共16家;300～600輛，共12家。儲油罐容量為0個共7家，1～3個共17家，3～6個共41家，>6個為3家;其中，中石化某油庫最高，為36個。加油機0～3臺共20家，4～6臺共44家，6～9臺共4家。加油槍0～6把為17家，7～12把為37家，13～18把為9家，>18把為4家;其中楊家莊某加油（氣）站最多，為36把。防雷檢測周期大部分加油（氣）站符合要求，為每年檢測2次，僅湟中2家加油站每年1次，可能原因是地處農村，相關防范意識薄弱。

2.3? ? 西寧市加油站雷電易發性區劃

地閃密度越高，地閃強度越大，閃電日數越多，致災風險越大。此外，根據雷電災害發生的特點，其致災風險還與地形、水系以及土壤電導率有關。由于西寧市地形平緩，海拔變化差異較小，故在本研究中忽略了這2個因素的影響。雷電易發性計算：0.14×地閃密度+0.10×地閃強度+0.29×閃電日數+0.07×河網密度+0.03×土壤電導率（圖1）。由圖1可知，西寧市雷電災害極高危險區主要分布在大通縣東北部，高危險區主要在湟中縣西南部，中等危險區分布在西寧市主城區以及湟源縣與湟中縣交界地區，而湟源縣大部分鄉鎮屬于低危險區。

針對以上處于較高易發區的加油（氣）站地區，應加大雷電防御工作的資金投入比例，且因地制宜地制定雷電災害防御措施，比如加強雷電災害風險評估，防雷裝置設計審核、竣工驗收和已安裝防雷裝置的建（構）筑物的防雷安全技術檢測等工作，杜絕雷電安全隱患;對經濟相對落后、教育文化水平偏低但雷電災害風險值高的縣區，應加強群眾防雷知識的科普宣傳等工作，讓防雷科技知識家喻戶曉，最大程度地降低雷電災害風險概率。

2.4? ? 西寧市加油（氣）站工程性措施風險普查

接閃器情況包括接閃器形式、材料規格、網格尺寸、連接形式與質量、防腐措施、安全距離、保護范圍;引下線情況包括引下線根數、間距、材料規格、斷接卡及保護措施、防腐措施;加油區接地包括卸液及充裝臺、烴（油）泵、壓縮機、沖裝槍、衡器、加油機、槍、管道、法蘭盤等接地狀況;油（氣）儲罐接地情況包括油（氣）儲罐阻火器、呼吸閥、量油孔、通氣管、放散管等接地狀況;儲油區接地情況包括儲油區、加油區金屬物接地、金屬設備與設備、管道與管道之間跨接、工藝管道電氣連接等防靜電接地措施;可燃氣體濃度主要對儲油區、加油區可燃氣體濃度進行檢測。普查員綜合評估打分結果表明，工程性措施中接閃器、引下線、加油區接地、油（氣）儲罐、儲油區接地、可燃氣體濃度6個方面以8分居多，數量在23～36次之間，分別占總數的52.9%、51.5%、52.9%、50.0%、51.5%和33.8%（表3）。由此可見，可燃氣體濃度的檢測工作應進一步加強，做到防患于未然。

接閃器情況最低分出現在大通縣，分別為某民營加油站和中石油加油站，引下線情況和加油區接地情況最低分是大通縣某民營加油站，油（氣）儲罐接地情況和儲油區接地情況評分在7～10分之間，情況良好，可燃氣體濃度最低分在湟中縣，分別為中石油和中石化加油站。

2.5? ? 西寧市加油（氣）站非工程性措施風險普查

非工程系措施普查結果表明，在雷雨天氣大部分加油（氣）站格外注意安全，有安全管理意識，達97.1%以上。氣象信息獲取渠道情況主要通過廣播、LED顯示屏、短信、網絡等單一方式獲取雷電預警信息的加油（氣）站占16.1%，通過以上2種或2種以上方式獲取信息的占53.0%，仍然有30.9%的加油（氣）站無雷電預警信息告知工作人員。大部分加油（氣）站已建立雷電安全管理制度、制定雷電災害應急預案、進行應急救災演習，但是仍然有6家單位未采取以上措施，占比8.8%。每年完善防雷裝置設施建設4～5個為7家，5次以上3～4個為17家，2～3個為25家，1～2個為35家，0為4家。32家加油（氣）站設立專門雷電安全管理員，但是仍然有36家加油（氣）站沒有設立專門雷電安全管理員。每年組織防雷裝置自查、安全隱患大排查3次以上共20家，2～3次共15家，1～2次共28家，無排查為5家。開展雷電災害防御宣傳教育或知識培訓3次以上為13家，2次以上為11家，1次以上為43家，不開展該項工作為1家。更新加油機時間：1～3年為20家，3～5年為51家，6～8年為2家，8年以上為1家，未更換過為2家。

大部分加油（氣）占張貼加油站標志標識;加油區域進出車輛和人員的管理、計量員操作、加油員的操作適當，重點設備的防護管理規范，且有滅火器、消防沙、報警器等消防設施，但是仍然有2家未張貼加油站標志標識、無滅火器、消防沙、報警器等消防設施。

3? ? 建議

西寧市加油（氣）站分布密度和服務規模越來越大，各種先進電子設備的應用也越來越廣泛。根據規范要求，加油（氣）站的工程性防雷措施應同時兼顧完善建筑設施的外部雷電防護和強化其用電設備的內部防護[13-14]。針對西寧市加油（氣）站防雷普查，提出防雷防靜電隱患和技術措施能夠有效防雷減災[15-16]。

3.1? ? 工程性措施

3.1.1? ? 直擊雷的保護。加油（氣）站的防雨棚為第二類防雷建筑物，部分防雨棚避雷帶拐角處為直角，不符合要求;部分加油（氣）站辦公樓避雷帶有生銹現象，應及時處理。

3.1.2? ? 做好防雷接地與等電位連接。良好的接地系統能夠同時達到將雷電流泄入大地和防干擾、防靜電的作用。部分加油（氣）站為節省成本或缺乏此方面意識，存在無等電位連接、無防雷電波入侵措施、加油機電源接線板接地端子沒有接地等現象，有些加油（氣）站雖然有防靜電裝置，但由于機器老化，整體接地電阻值偏高，甚至超過標準，建議更換新機器。由于調壓站改造等原因，風向標接地不良，靜電釋放球部分阻值超標。由于長期頻繁使用導致加油機和加油槍之間的線脫離，一體化改造后個別加油槍接地、靜電接地報警器、加油槍接地電阻值超標。接地系統不符合規范，一旦遭遇雷擊，可能造成設備故障，甚至危及人員生命安全。

3.1.3? ? 合理安裝避雷器。易燃易爆場所應安裝三級電源避雷器，達到分級攔截過電壓、過電流的目的[13-14]。信號避雷器的安裝能夠保護弱電設備免受雷擊損壞。西寧市加油（氣）站存在無浪涌保護器或者參數不規范，質量不達標現象。未安裝電源浪涌保護器直接引起雷擊事故，導致加油站中控電腦系統及加油機電路板損壞，如大冶市汽車加油站遭雷擊[17]。

3.1.4? ? 合理布線和采取屏蔽措施。部分加油（氣）站附近有高壓線，離辦公樓頂距離太近，線路架空不符合要求。部分加油（氣）站電子設備絕緣強度低、過電壓（過電流）耐受能力差、對電磁干擾敏感等弱點。雷電具有聚膚效應，在電子設備線纜、接地線的選擇、安裝上合理考慮電感性和電容性的影響，能夠達到泄放過電壓的目的。此外，法蘭的連接螺栓少于5根時，法蘭的連接應采用銅線或銅皮跨接，達到防靜電目的。

3.2? ? 非工程性措施

普查結果主要反映民營企業加油（氣）站的問題大于國有企業，農村加油（氣）站問題大于郊區和城市。馬海玲[18]認為，在工程建設選址時充分考慮雷電因素的雷擊風險評估非常必要。此外，加油（氣）站還應設立專門雷電安全管理員，自覺組織防雷裝置自查、安全隱患大排查、開展雷電災害防御宣傳教育或知識培訓，重視雷電災害防御和應急管理。

4? ? 結論

綜上所述，2008—2016年大通縣閃電日數最高，其次為湟中縣。大通縣東北部雷電易發性處于極高危險區，湟中縣西南部處于高危險區，西寧市主城區以及湟源縣與湟中縣交界地區處于中等危險區，湟源縣大部分鄉鎮屬于低危險區。應同時加強工程性和非工程性措施，提高加油（氣）站的防雷管理水平和公眾防雷安全意識。

5? ? 參考文獻

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