貴陽某工業園配氣站雷電災害風險評估

張淑霞,吳安坤,丁 旻

（貴州省防雷減災中心,貴陽 550002）

0 引言

長期以來人們都是抱著僥幸的心理想法，而對那些潛在的安全隱患并不重視。認為雷電引起易燃易爆場所發生的火災、爆炸事故屬于突發的事件，是天災,是不可避免的。現在由于雷電災害事故的發生頻繁，至今引起社會各界專家的廣泛重視，但是，在研究探索的程度尚顯不足的。我們對于一些大型建設工程項目、重點建筑工程、爆炸危險環境工程，有關部門對工廠選址未進行足夠的可行性論證和評估分析，就會留下雷擊風險的重大隱患。要達到雷電災害減少為零，完全確保國家財產及人民生命財產安全，就必須通過技術分析、風險評估對建設項目所在區域的雷電發生狀態和建設項目區域的布局定位等方面提出適合的防護依據和科學的論證，采取最優的措施聊進行防護。

1 建設項目概況

該項目位于貴陽溶蝕盆地邊緣地帶，為緩坡丘陵坡腳地貌，總體北側較低，東、西較高，地面高程為1248.70～1252.02m，高差3.32m。總建筑面積5000平方米，形成儲罐容積：100立方米，年供氣量/800萬立方米。

1.1 項目總平面布置

站區分為生產區、加氣區、生產輔助區三大部分。生產區包括LNG儲存氣化區和門站工藝裝置區，加氣區包括加氣機、營業室、衛生間等，輔助區主要包括生產輔助用房、消防水池等。本站設兩座大門，LNG槽車從南側大門進入，沿站內道路駛入固定停車位，出站時從西側大門駛出。

1.2 供電和電子信息系統

本工程二級用電負荷設置雙電源進線開關，采用雙電源進線，一路電源引自站內250kVA箱式變電站，另一路引自發電機房60kW柴油 發電機組，主備電源之間設置電氣連鎖，嚴禁并網運行。 站內近期設置一套6kVA UPS應急電源（t≥60min），遠期增設一套3kVA UPS應急電源（t≥60min），為信息系統、自控系統及視頻監控系統提供不間斷電源。

電子信息系統包括集散式控制系統(DCS)、FGS系統和火災自動報警控制系統。在控制室內設置火災自動報警控制盤，火災自動報警控制盤接收來自控工藝裝置區、LNG儲罐區、儲運區等處的火氣檢測信號。

2 數據采集及分析

資料數據來源：貴陽市烏當區一般氣象站45年（1964-2008年）地面觀測資料和貴州省近6年（2006-2012年）貴州省雷電監測網監測資料。現場勘測資料[1]。

2.1 烏當區地面觀測資料分析

以貴陽市烏當區1964-2008年地面觀測資料統計分析烏當區雷暴日的變化特征：烏當區年平均雷暴日為44天，月平均雷暴日超過3天；雷電主要發生在4-8月份；雷暴日最多的年份為1979年，天數為60天；雷暴日最少年份為1966年，天數為23天。初雷日最早為1月3日發生在1987年；終雷日最晚為12月12日發生在1989年[2]。

烏當區雷暴日的年際變化偏差也大，基本是23-60天之間，超過40天的（多雷區）年份有30年左右（圖1）。

地面觀測資料測得雷暴日數據已經反映了這個地區雷電活動的大概情況，它并不代表地面落雷的頻繁程度和閃電電流強度。為此,我們在進行評估雷擊風險時，只能把實際雷電監測網監測出的數據來作為評估真正依據。

2.2 貴州省2006-2012年雷電監測資料分析

（1）根據雷電監測資料，分析地閃密度的數據，烏當區地閃密度：4.51次/（km2·a）。項目區域內（以項目中心位置3KM半徑范圍內）地閃次數年平均為132.6次，地閃密度：4.69次/（km2·a）。我們報告采用該值作為雷電風險計算參數值。

（2）測出的地閃概率與強度是烏當區最大正閃強度、最大負閃強度分別為241.0kA、244.7kA，平均地閃強度為39.26kA，0-20kA雷電流占28.24%，20-50kA雷電流占59.82%，50-100kA雷電流占10.52%，100kA以上雷電流占1.68%（表1）。

表1 烏當區地閃強度極值和平均地閃強度（kA）

（3）根據雷電月變化數值分析，4-9月份是這個區域地閃的主要活動期，92.50%這個區域的地閃都發生在這6個月之間（圖2）。

2.3 區域的土壤電阻率

就此地區施工和設計防雷工程時，相當重要的是土壤電阻率,在設計的時候,會把這個土壤電阻率參數值的準確度直接用于防雷裝置設計之中，把它直接聯系到建設單位費用投資。我們的防雷工作在專項設計技術評價、雷擊風險評估過程中，數據參數值直接影響到準確評估結論。

根據項目巖土工程勘查報告和現場勘查資料，場地巖土構成由雜填土、紅粘土和泥質白云巖組成，表層（0～3m）以雜填土、紅粘土為主，土壤電阻率在200～400Ω·m范圍，按GB/T 17949.1-2000的規定，屬中偏高土壤電阻率區域。深層（3m以下）以泥質白云巖組成，土壤電阻率在1000Ω·m以上，屬高土壤電阻率區域。

3 雷電風險計算

就本工程區域內的建(構)筑物使用功能的位置分布，按照以下防雷區域來劃分：儲罐區域（Z1）、LNG氣化站區域（Z2）、加氣區域（Z3）、辦公區域（Z4）。各區域特征如下：

表2 儲罐區域（Z1區）的特征

表3 LNG氣化站區域（Z2區）的特征

表4 加氣區域（Z3區）的特征

R1型電擊損失 是 Lt 1.00E-02 R1型物質損失 商業用途 Lf 5.00E-03 R1型建筑損失 — Lo —現場人員 n n＜100

表5 辦公區域（Z4區）的特征

表6 不同分區內風險R的組成

4 結論

評估結論如下：

根據觀測數據統計的貴陽市烏當區年平均雷暴日數為44天左右，根據GB50343-2012，貴陽市烏當區屬多雷區。

根據雷電監測資料統計分析結果，貴陽市烏當區年平均地閃次數為1325次，地閃密度為4.51次/km2·a。項目地址中心3km半徑范圍內年平均地閃次數132.6次，地閃密度為4.69次/（km2·a）；該站區落雷概率高，易遭受雷擊[3]。

貴陽市烏當區的儲罐區和LNG氣化站區域、加氣站區域和辦公區域，年預測直接雷擊次數范圍值在0.002至0.031次，電氣線路年預測雷擊次數的范圍在0.005至0.013次。這個區域的人員傷亡風險值分別是6.11E-06、6.34E-06、1.58E-06、1.02E-06，均小于QX/T85-2007規定的可承受風險值1.00E-05。

5 對策與預防

按照評估結果分析，貴陽市烏當區工業園配氣站在設計施工時，必須按照防直擊雷和防雷電波入侵的參數值要求安裝避雷針或避雷塔設備、在辦公大樓必須安裝避雷帶設備，設計站棚必須是鋼架體直接與地連接，在安裝避雷針或避雷塔離儲備罐距離一定大于5米,安裝接地電阻一定小于10歐姆，重點防護設備是LNG立罐、LNG加氣機及CNG儲氣瓶組。還應滿足以下要求：

（1）儲罐、LNG氣化站、加氣站及罩棚應按第二類防雷建筑物設計，首次雷擊電流參數應分別按不小于200kA設計，接地電阻必須小于10Ω的數值。

（2）儲罐和進出站區通電線路一定要求靜電防護、等電位連接、金屬管屏蔽并且與大地接地。一定要求安裝通流量大于60kA的電涌保護器（SPD）。

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

[2]GB50343-2012.建筑物電子信息系統技術規范[S].北京:中國計劃出版社,2012.

[3]楊仲江.雷電災害風險評估及管理基礎[M].北京：氣象出版社，2010.