加油站雷击影响分析

吴量

河池市气象局 广西 河池 547000

引言

近年来，开展了较多对加油站的雷电防护研究，魏光龙[1]等对加油站的防雷设计进行了研究。朱鑫[2]等对加油站雷击安全隐患进行了分析并列出具体防雷措施。本文以南丹丹城加油站为例，利用河池市闪电定位资料对该加油站进行雷击影响分析。

1 资料来源与方法

本文采用的加油站尺寸、贮油量及基本情况等来源于南丹丹城加油站；采用2010-2017年河池市ADTD闪电定位资料。

2 加油站防雷类别划分

丹城加油站设计为4个储油罐，2个50m3汽油储罐，2个50m3柴油储罐。有加油机5台，加油枪5支；加油棚为单层，站房为2层，高8.45米。

3 加油站雷击电磁脉冲的评估

3.1 遭受邻近雷击

（1） LPZ0区磁场强度。LPZ0区中入射磁场强度H0可按下列公式估算：

雷击所致的磁场强度最大值由首次雷击产生，据河池市雷电监测网实测数据统计，项目所在地10km范围内年均最大雷电流幅值i0=273.202kA。

邻近雷击时，雷击点距离加油站大于50m时，建筑物内磁场强度H0均小于800A/m，满足GB/T2887《电子计算机场地通用规范》要求“电子计算机场地内磁场干扰场强不大于800A/m”。将H0=800A/m，i0=273.202kA代入式（1），求得Sa=54.379m，即雷击点在大于54.379m处为安全的。

（2）加油站自身直击雷保护范围。加油站站房高8.45m，根据滚球法，在地面上保护半径即在加油站26.25m范围内闪电将会被站房防雷装置所接收，这时按加油站遭受直接雷击时内部磁场强度进行计算。

3.2 遭受直接雷击时内部磁场强度的评估

当加油站遭受直接雷击时，依据GB50057《建筑物防雷设计规范》和QX/T 106《防雷装置设计技术评价规范》可按如下方法计算建筑物内磁场强度。首次雷击时，雷电流强度远大于后续雷击时的雷电流强度，因此，以下估算均讨论首次雷击的情形。

（1）LPZ1区内磁场强度。在LPZ1区内空间的内部任意一点由首次雷击产生的磁场强度H1为：

当加油站屏蔽网格宽度为2m时，满足GB/T2887《电子计算机场地通用规范》中电子计算机场地内磁场干扰场强不大于800A/m要求，因此，该加油站屏蔽网格可选用小于2m×2m的网格宽度。加油站的电子设备应尽量远离屏蔽体，最好放置在LPZ1区的中心位置。

（2）LPZ2区内磁场强度。LPZ2区中入射磁场强度H2可按下列公式估算：

当加油站遭受临近雷击时，如加油站周边有防雷设施能保护距离加油站26.25m到54.379m之间这个区间的情况下，加油站本身可以不用考虑临近雷击所产生的电磁场的影响的；当加油站遭受直接雷击时，加油站的电子设备应尽量远离屏蔽体，并采用小于2m×2m的屏蔽网格才能使LPZ1区的电磁场处于安全状态。

4 雷击危害范围评估

4.1 雷击火灾燃烧影响范围

储油罐燃烧火焰的辐射热可用下列公式计算：

该加油站灌区埋设了4个油罐，每个油罐的直径D为2.8m，罐间距为1m，2个罐内装有汽油，2个罐内装有柴油。当油罐遭受雷击引起火灾时，对周围的危害主要是由于辐射热产生的，辐射热量足够时，会使辐射物体达到燃点。而一般辐射热量小于16.74×106J/(h·m2)不会引起火灾，辐射热量达到(16.74～29.3)×106J/(h·m2)，则会引起杉木板起火，达到20.9×106J/(h·m2)时，会引起钢材变形。

当油罐产生的辐射热量达到16.74×106J/(h·m2)时，查有关资料，V汽油=4.8mm/min，ρ汽油=745kg/m3，Hc汽油=47.1×106J/kg，代入式(4)可求出角系数φ=0.082。通过查表可知，此值对应的S/D值为1.45，即汽油油罐遭雷击引起的火灾范围S=2.8×1.45=4.06m。V柴油=3.28mm/min，ρ柴油=860kg/m3，Hc柴油=42.6×106J/kg，代入式(4)可求出角系数φ=0.116。查表知，此值对应的S／D值为1.194，则柴油油罐遭雷击引起的火灾范围S=2.8×1.194=3.34m。因此，距离柴油油罐的安全距离必须大于3.34m时才能确保加油区和辅助用房的防雷安全。

而该加油站站房距离其最近的油罐为9.3m，达到安全距离4.06m的要求。

4.2 雷击爆炸影响范围

当加油站发生雷击爆炸时，内部易燃液体几乎全部烧净，并形成巨大的高温燃气团，爆炸时的圆形区域直径可用下式计算：式中：D为爆炸圆形区域直径（单位：m）；W为易爆物品的重量（单位：kg）。根据该加油站油罐体积以及油的密度，计算得到四个油罐总储油重量w为160500kg，从而计算出此加油站的爆炸圆形区域直径为D=425.52m，因此加油站发生雷击爆炸时以油罐为圆心，以425.52m为半径的圆的范围内都可能受雷击爆炸产生的高温燃气团危害影响。

5 结束语

当加油站遭受临近雷击时，如加油站周边有防雷设施能保护距离加油站26.25～54.379m，加油站本身可以不用考虑临近雷击所产生的电磁场的影响；当加油站油罐区由于雷击引发爆炸后，其影响范围达到425.52m，远大于加油站本身且与油罐存量成正比，因此，当加油站所处区域属于雷电活动频繁时，应适当提高对雷击电磁脉冲的设置水平。