黎平縣城南加油站雷電災害風險評估

楊翼飛，曹 飛，潘 竑

(1.貴州省黔東南自治州氣象局，貴州 凱里 556000;2.貴州省普安縣氣象局，貴州 普安 561500)

1 引言

雷擊引起的建筑物受損可造成人員傷亡事故。同時，雷擊產生的電壓波動可造成供電系統斷電，以及電子設備、監控設備、網絡等弱點系統的不穩定，嚴重地影響加油站的正常運行。本文按照IEC－62305風險管理標準的評估體系和方法［1］，對黎平縣城南加油站雷電風險進行了評估，判斷建筑工程設計中所采取的防雷設計方案是否合理，所采取的防雷措施是否充分，所選擇的措施是否恰當。并在此基礎上提出相應的改進、完善措施，以期將雷擊風險降到最低，使可能導致的損失減少到最小。

2 黎平縣城南加油站雷擊環境分析

2.1 黎平縣城南加油站現場概況

黎平縣城南加油站總占地面積1 800m2，該加油站建(構)筑物長22.4m、寬18.9m、高8.5m(含棚罩)，占地面積423.5m2，罩棚面積550 m2，總容罐積90m3，加油機6臺。黎平縣城南加油站位于德風鎮矮枧村，中心位置:26°12'49.70″N，109°06'50.58″E。

整個加油站位于開挖山口里，值班室設置在加油站棚罩下，距離加油站直線距離40 m。加油站對四級公路、35 KV輸電線路外部距離為200 m;對大于10戶的零散住戶、三級鐵路、二級及三級公路、110 KV輸電線路外部距離為280 m。電源線埋地引至值班室，主要用于控制加油站的照明和監控系統。監控設備設置在金屬棚罩下(距值班室40 m)。加油站設監控系統，監控信號線埋地引至值班室。加油站、值班室無任何防雷裝置。

站區土壤主要為田園土，采用溫納四極法，選取3個有代表性測試點進行土壤電阻率數據采集，并根據測試時氣象因素、《土壤電阻率、接地阻抗和地面電位測量導則》GBT 17 949.1－2000進行訂正，訂正后的土壤電阻率如表1:

表1 土壤電阻率測量數據

2.2 黎平縣雷擊氣候分析

從黎平縣45 a(1964—2008年)氣象觀測資料統計結果:黎平縣年平均雷暴日達62 d，月平均雷暴日約5 d;雷暴日最多年份為1978年，天數為67 d;雷暴日最少年份為1999年，天數為32 d。初雷日最早為1月6日發生在1986年;終雷日最晚為12月18日發生在2002年;初終間跨度最長的年份為1997年，從1月22日—12月7日。

黎平縣雷暴日的年際變化趨勢比較大，介于32～67 d之間，其中超過40 d(高雷區)的年份有40 a。

人工氣象觀測資料得到的雷暴日數僅僅反映了某區域大致的雷電活動特征，該數據不能準確表征地面落雷的頻繁程度和閃電的電流強度等參數。因此，在進行建筑物年雷擊次數的估算、雷擊風險計算時，本文采用項目所處區域雷電監測網監測數據。

2.3 貴州省近6 a雷電監測資料

2.3.1 雷暴日 從貴州省2006—2011年雷電監測資料統計分析結果可知:黎平縣年平均雷暴日為71 d，月平均雷暴日超過6 d，雷電活動主要發生在3—9月份，最高月平均雷暴日接近14 d，6—8月份為雷電多發期，月平均雷暴日數為12 d。

2.3.2 地閃密度 黎平縣年平均地閃為35次/(km2·a)。加油站為中心5km半徑范圍內年平均地閃次數314次，地閃密度為40次/(km2·a);該油站中心3km半徑范圍內年平均地閃次數116次，地閃密度為41次/(km2·a);該油站中心1km半徑范圍內年平均地閃次數14次，地閃密度為44次/(km2·a);本文用中心3km半徑范圍內的地閃密度(41次/(km2·a))作為雷電風險計算參數。

2.3.3 地閃強度與累積概率 黎平縣最大正、負地閃強度、平均地閃強度分別為244.49 kA、241.81 kA、34.50 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28.35% 、51.62% 、13.43% 、2.83% 。

2.3.4 地閃月均、日均變化分布 黎平縣地閃主要活動期是4—8月，94%以上的地閃都發生在這5個月。

黎平縣地閃主要活躍在15－04時，95.8%的地閃都發生這個時段，05－14時地閃相對較少，約4.2%的地閃發生在這個時段。

3 風險評估

3.1 評估參數的提取

加油站位于德風鎮郊區矮枧村，所處地里位置地形平緩，周邊無高大建構筑物，建筑物周邊特征參數如表2。

表2 加油站建筑物環境特征

根據該加油站使用功能和位置分布情況，劃分以下防雷區域:站房綜合樓及罩棚區域(Z1)，包括綜合樓、罩棚;油罐區域(Z2)。

建筑物特征:

①站房及罩區域(Z1);

地面:水泥砂漿磨光地面;

火災風險:高;

特殊危險:產生電火花燃燒或爆炸引起損害，還能造成周圍人員傷亡;

內部系統:P1+S1

②油罐區域(Z2);

地面:土坯地面;

火災風險:高;

特殊危險:產生電火花燃燒或爆炸引起損害，還能造成周圍人員傷亡;

區域特征見表3、表4。

表3 站房及罩棚區域(Z1區)的特征

表4 油罐區域(Z2區)的特征

3.2 年預計平均雷擊次數

根據《雷電災害風險評估技術規范》QX/T 85－2007計算出加油站相關年預計雷擊次數(表5)。

表5 各風險區域及線路雷擊次數(次/a)

3.3 雷擊風險值分量計算

根據《雷電災害風險評估技術規范》QX/T 85－2007，油站存在下列雷電風險:

RA:在建筑物外圍3m區域內，由觸摸和跨步電壓導致的對活體的傷害。

RB:在建筑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，此情況下導致的實體損害。

RU:建筑物內由于觸摸和跨步電壓導致的對活體的傷害相關，這是由于雷電流注入入戶線路引起的。

RV:雷電流通過或沿著入戶公共設施導入所致的實體損害有關(火災或爆炸，通常是在入戶線路的入口處，外部裝置和金屬部件之間產生的火花導致的。)

RT:受保護物體所能承受的最大風險值。

各區域風險值計算結果見表6。

表6 各區域風險值計算結果(風險R的組成)

依據國際防雷標準IEC 62305－2規范規定:雷擊造成人員傷亡損失最大風險可容許值RT=1×10－6。而在本文加油站站房、棚罩區域、油罐區域綜合計算由雷擊造成人員傷亡風險值為4.50×10－6，均低于RT=1.00×10－5可承受風險。

4 小結

①根據QX/T 85－2007提供的雷電風險因子識別、計算模式、可承受風險值，站房罩棚區域、油罐區域年預計直接雷擊次數為0.02次，其人員傷亡風險值分別為4.5 ×10－6，最后取值為4.50 ×10－6，該值低于QX/T 85－2007規定的可承受風險值(1.00×10－5)。

②加油站在規范GB 50057－2010《建筑物防雷設計規范》中，屬于二類建筑物，任何雷擊風險都會帶來不可估計的損失，并且隨著雷電對建筑物的破壞日益增加，所以我們有必要對該加油站進行雷電風險評估。

［1］葉蜚譽.關于雷擊風險評估的若干問題［J］.電氣工程應用，2007(02).

［2］丁旻，周強，邱飛.綜合辦公大樓的雷電風險評估方法［J］. 貴州氣象，2008(1).

［3］GB50057－2010.建筑物防雷設計規范［S］.北京:中國計劃出版社，2010.