贵阳市白云区牛场乡加油站雷电灾害风险评估

李庆霞，刘 波，吴安坤

(贵州省防雷减灾中心，贵州 贵阳 550002)

1 引言

为贯彻“安全第一、预防为主、综合治理”的方针，通过雷电灾害风险评估，对被评估对象可能存在的雷电危险有害因素进行识别，指出隐患，提出补充和完善的对策、措施，以满足安全生产的要求。同时为防雷装置设计提供指导意见，为主管部门、安监部门进行安全监督和管理提供依据。另外，雷电风险评估应在项目初步设计之前及防雷设施整改项目实施之前完成，其目的是使防雷设计建立在科学的基础上，避免盲目性，保证防雷项目安全可靠、技术先进、经济合理。

牛场乡加油站地处贵州省贵阳市白云区牛场乡蓬莱村，属易燃易爆场所，因雷电及其次生灾害可造成加油站重大的人身伤亡事故，甚至危及周边，其雷电防护尤为重要。本文根据贵阳市白云区牛场乡加油站所在地雷电活动时空分布特征及其灾害特征，并结合现场勘察情况，对该地区雷电可能导致的人员伤亡、财产损失程度与危害范围等进行了综合风险计算，并根据风险评估结果，对防雷工程设计提出了可行性意见。

2 资料采集与分析

2.1 项目概况

贵阳市白云区牛场乡加油站用地面积约2 000 m2，建设项目占地面积约2 000 m2，规划建设罩棚面积约270 m2，站房面积约223 m2。罐区采用埋地储罐，包括2个汽油储罐(每个30 m3)，2个柴油储罐(每个50 m3)。面临牛场至沙文X 158县道，三侧安全距离内无建筑物，马路对面为旱地，周边环境安全距离符合防火要求。此外，加油站坐西朝东，站内分为加油罩棚区、站房区、储油罐区以及附属设施区。

现场勘察，加油站区域以土壤以田园土为主，其平均土壤电阻率约为150Ω·m。

2.2 贵州省2006—2011年雷电监测网资料分析

2.2.1 雷暴日 白云区年平均雷暴日为49 d，月平均雷暴日达到4 d，4－8月为雷电多发期，月平均雷暴日数超过11 d。

2.2.2 地闪密度 白云区雷电流年平均地闪次数为1 325次，地闪密度为4.9次/km2·a。牛场乡加油站地址中心5 km半径范围内年平均地闪次数400次，地闪密度为5.1次/(km2·a);项目地址中心3 km半径范围内年平均地闪次数153次，地闪密度为5.4次/(km2·a);项目地址中心1 km半径范围内年平均地闪次数18次，地闪密度为5.7次/(km2·a);本文采用项目地址中心3 km半径范围内的地闪密度54次/(km2·a)作为雷电风险计算参数。

2.2.3 地闪强度与累积概率 白云区最大地闪、平均地闪强度分别为245.49 kA、38.09 kA，其中地闪强度介于0～20 kA、20～50 kA、50～100 kA、100 kA以上的概率分别是 24.89%、62.17%、11.26%、1.68%(表1)。

表1 白云区最大正、负闪强度及平均闪强度(kA)

2.2.4 地闪月均、日均变化 白云区地闪主要活动期是4－10月，97.5%以上的地闪都发生在这7个月(图1)。

图1 白云区地闪月均分布

白云区地闪主要活跃在14－02时，91.6%的地闪都发生这个时段，03－13时地闪相对较少，约8.4%的地闪发生在这个时段。

3 雷电风险估算

3.1 建筑物分区

根据本项目的建构筑物使用功能和位置分布情况，划分以下防雷区域:站房区域(Z1)、棚罩区域(Z2)。根据贵州雷电监测网资料，项目所在地地闪密度为Ng=54次/(km2·a);本项目处于市区，建筑物周边特征参见表2。

表2 建筑物环境特征

区域特征见表3、表4。

表3 站房区域(Z1区)的特征

表4 棚罩区域(Z2区)的特征

3.2 年预计雷击次数

其中入户设施包括:电源线、电话线等金属线管，年预计雷击次数见表5。

表5 各风险区域及线路雷击次数(次/a)

3.3 人身伤亡风险估算及分析

风险组成评估所需参数见表3、表4，风险计算结果见表6。

表6 不同分区内风险人员伤亡R1的组成

经估算，加油站各区域人员伤亡风险值超过QX/T 85－2007规定的可承受风险值(1.00E－05)范围。

4 风险评估结论

对于该加油站站房区域，风险值R1=2.22×10－4高于可接收风险值 R=10－5，主要原因是组成部分RB(在建筑物内由危险火花所引发的火灾或爆炸，对整个环境可能造成威胁的人身伤亡风险)约占总风险的59%;RV(P1)(与雷电流通过或沿着入户公共设施导入所致的事体损害有关的人身伤亡风险)约占总风险的40%。

对于该加油站棚罩区域，风险值R1=3.43×10－3高于可接收风险值 R=10－5，主要原因是组成部分RB(在建筑物内由危险火花所引发的火灾或爆炸，对整个环境可能造成威胁的人身伤亡风险)约占总风险的83%。

5 降低风险的措施

经过对加油站的人身伤亡风险分析和风险的计算，得到对此加油站的详细改进方法:

①防止跨步电压，将接地体深埋或增加水平均压网。

②安装加油站背后和加油管管道上的接地引下线并设断接卡，进出油泵房的加油管管道应安装接地设施，加油站卸车接地应与油罐区接地网相连，而不是设单独接地体。

加油站的防雷接地、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，宜共用接地装置，并形成环状接地体或网格状，其接地电阻不应＜4Ω。由于在环状(或网格状 )区域内的加油站工作区的地电位梯度减小，因而一定距离间的地电位也会减小，反击的可能性也会减少。另外，也减少了跨步电压对人的危害。

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;油罐井内液位仪穿线保护管的螺栓重新安装，以减少接触电阻，其过渡电阻应＜0.03Ω。金属油罐的裂缝必须填补好或者更换金属油罐，有关的金属构件以及呼吸阀、量油孔等金属附件，电力电缆外皮，加油机地脚螺钉等均应与接地系统做可靠的电气连接，统一接地电阻要求＜4Ω。

④加油站采取屏蔽措施，可以抑制当雷击发生时空间产生的交变电磁场对线路及设备的感应。建议将站内各种设备间的连接导线穿金属管埋地或采用屏蔽电缆，金属管或者电缆屏蔽层两端做良好接地。合理地敷设线路避免线间的电磁干扰。

⑤因为电力线是架空线引入，所以供配电系统要重复接地，系统配电柜、发电机机座、加油机等设备都要实行保护接地，与接地装置可靠相连。加油站的供电、卡、液位控制等系统应采用铠装电缆或导线穿钢管配线。为了减小架空线将过电压引入设施带来的危险，必须在入户设施上安装合格而匹配的SPD。在总配电盘安装一级避雷器，在电源线进设备之前，再安装一级避雷器。建议改换一段埋地金属铠装电缆或护套电缆穿钢管埋地引入，埋地长度应不＜15 m;在埋地电缆与架空线转换处还应装SPD;浪涌保护器 PE线、电缆金属外皮、钢管和绝缘子铁脚、金属器具等应连在一起接地，其冲击接地电阻不＜10Ω。

⑥在卸油时要严格控制油的流速，防止流速过快而产生静电。卸油场地必须设置静电接地装置，接地电阻不应＜100Ω。

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