楊柳河加油站雷電災害風險評估

劉曉波+劉翔宇

摘 要：雷電作為一種自然現象，對建筑物和設備設施都會造成較大損壞，有時甚至會危及人們的生命和財產安全。為了避免或者減輕雷電的危害，需加強雷電預測預警工作；要通過對雷電可能造成或已造成的損失進行評價和估計，確定易受雷電侵襲的高風險區，從防災避災的角度確定最合理的防雷設施。加油站由于工作介質的易燃易爆特性、工作環境的特殊性以及周邊環境的復雜性，它的安全問題尤為重要。

關鍵詞：雷擊 災害 評估 防護

中圖分類號：P429 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）11（b）-0088-02

1 項目概況

項目鞍山市千山區楊柳河大橋北側區域落雷密度為2.57次/km2·a，屬于雷電災害多發區域。建筑物戶外分區地表類型為農地、混凝土，泄流不及時易發生旁落閃擊或跨步過電壓。建筑物戶內分區地表類型為農地、混凝土，火災危險程度為一般，對火的防控程度設定為下列措施之一：滅火器、人工報警裝置，消防栓，防火隔間，逃生通道。

2 評估項目區域雷電活動規律研究

2.1 項目所處地理位置

通過GPS定位，楊柳河加油站（四十站）位于122.947°E，41.062°N。

2.2 區域內氣象觀測雷暴日數據

（1）雷暴日數。

雷電日數：是指在一日內只要聽到雷聲一次或一次以上就統計為一個雷電（暴）日。

（2）雷暴日數的年際變化。

評估區域鞍山年平均出現雷暴日為：30.0 d，其中最多年為：44.0 d，最少年為：13.0 d，最大值與最小值相差：3.4倍。

（3）雷暴日數的季節變化。

根據氣象學的常規季節劃分，鞍山春季（3～5月）、夏季（6～8月）、秋季（9～11月）、冬季（12月至次年2月）雷電日數，統計表明，春季占15.0%，夏季占64.0%，秋季占20.8%，冬季占0.2%。

3 區域內雷電監測定位系統活動規律

（1）地閃密度分析。

根據鞍山地區閃電定位資料可得到楊柳河加油站（四十站）5 km半徑范圍6年（2008—2013）平均地閃密度約為：Ng1=1.178次/km2·a。

（2）地閃月變化規律。

根據楊柳河加油站（四十站）5 km范圍6年（2008—2013）地閃數，得出地閃月均活動規律：8月、6月、5月為該地區雷電高發期，在雷電高發期施工應及時收聽雷電預警信息，采取必要的防護措施。

（3）地閃時變化規律。

根據楊柳河加油站（四十站）5 km范圍6年（2008—2013年）地閃數據得出地閃時均活動規律：該地域地閃主要活躍在20、4、6、18時，20、4時雷電活動最為強烈，建議在雷電高發時段施工應及時收聽雷電預警信息，采取必要的防護措施。

（4）雷電流強度特征。

根據楊柳河加油站（四十站）位置地理參數，（5 km半徑）區域范圍內6年雷電流特征：雷電流累積概率為1%的值為：77.157 kA；平均雷電流幅值為：22.517 kA；最大雷電流幅值為：115.746 kA；10.1～15.8 kA雷電流占19.94%；15.8～20 kA雷電流占23.76%；20～50 kA雷電流占50.64%；其他占5.66%。該地域地閃主要活躍在8月、6月、5月、7月，其中8月、6月、5月為地閃高發期，83.03%以上的地閃都發生在這3個月份，其余月份發生閃電相對較少或幾乎沒有閃電發生。

（5）雷電主次導方向。

該項目可能遭受到的主導方向為東，次主導方向為東北，在建設項目及電子信息機房選址時，需考慮防止以上2個方向的雷擊風險。

4 雷電災害風險評估

4.1 年預計雷擊次數

（1）主體區域年預計雷擊次數計算。

經計算得出該單體遭受直接雷擊的次數為0.002 14次/年，附近有效影響區域遭受雷擊影響的次數為2.108 42次/年。

（2）雷擊情況構成分析。

將單體的各個區域的年預計雷擊次數進行匯總后，可以將雷擊情況分為4種，分別是：建筑物直接遭受雷擊、建筑物附近遭受雷擊、入戶管線遭受雷擊、入戶管線附近遭受雷擊。

4.2 罩棚風險評估

（1）主體區域等效面積計算。

經過計算得出該單體在7.5 m高度上的等效雷電截面積為3 660.431 m2，對其附近雷電環境影響的有效區域為823 398.150 m2。

（2）年預計雷擊次數。

①主體區域年預計雷擊次數計算。

經計算得出該單體遭受直接雷擊的次數為0.004 70次/a，附近有效影響區域遭受雷擊影響的次數為2.116 13次/a。

②入戶管線區域年預計雷擊次數計算。

通過計算單體相關供電線路和通信線路的雷擊線路年均危險次數Nl和雷擊線路附近年均危險次數Ni的具體數據見表1。

（3）雷擊情況構成分析。

將單體的各個區域的年預計雷擊次數進行匯總后，可以將雷擊情況分為4種，分別是：建筑物直接遭受雷擊、建筑物附近遭受雷擊、入戶管線遭受雷擊、入戶管線附近遭受雷擊。從評估結果可以看出，該評估單體因雷擊造成人身傷亡損失的風險R1=8.00E-08，小于容許風險的典型值10E-5。其中雷電流沿入戶線路侵入建筑物，在入口處入戶設施與其他金屬部件產生危險火花放電而引發火災或爆炸造成物理損害的風險分量RV占70.62%。在雷雨天氣時，需要引起重視。

5 項目風險總述

（1）該報告采用遼寧省雷電監測網閃電定位資料分析計算，楊柳河加油站（四十站）項目（5 km半徑）平均雷暴日為30 d，按防雷等級規劃分，屬雷暴多發區。

（2）站房電子信息系統防雷裝置攔截效率E=0.825 5根據《建筑物電子信息系統防雷設計規范》GB50343-2012，攔截效率大于0.80小于或等于0.90時，電子信息系統防雷等級應定為C級。

（3）按照目前甲方提供施工圖的材料現有設計顯示：站房存在的雷擊人身傷亡損失風險1.62E-07；罩棚存在的雷擊人身傷亡損失風險8.00E-08；小于評估標準GB62305-2規定的風險容許值RT=10E-5。

（4）根據該項目10 km范圍6年內閃電數據，地閃活動主要活躍在20、4時，在此時間內，需提高安全防范意識。

（5）該項目可能遭受到的主導方向為東，次主導方向為東北，在建設項目及電子信息機房選址時，需考慮防止以上兩個方向的雷擊風險。

6 結語

該評估報告對重要單體進行了數據方面的分析，得出了相關的結論，以此為基礎，對這些結論進行了比較和分析，并提出了相應應該采取的防范措施，希望能以此減少或避免因雷擊發生人員傷亡或者財產損失。

參考文獻

[1] 中國氣象局雷電防護管理辦公室，中國氣象學會雷電防護委員會.2006年全國雷電災害匯編[S].2007.

[2] 國家標準.GB50057-2010（2011版）建筑物防雷設計規范[S].

[3] 劉廣文.風電企業的營業管理[M].上海：上海電力出版社，2007：23-24.