黎平县城南加油站雷电灾害风险评估

杨翼飞，曹 飞，潘 竑

(1.贵州省黔东南自治州气象局，贵州 凯里 556000;2.贵州省普安县气象局，贵州 普安 561500)

1 引言

雷击引起的建筑物受损可造成人员伤亡事故。同时，雷击产生的电压波动可造成供电系统断电，以及电子设备、监控设备、网络等弱点系统的不稳定，严重地影响加油站的正常运行。本文按照IEC－62305风险管理标准的评估体系和方法［1］，对黎平县城南加油站雷电风险进行了评估，判断建筑工程设计中所采取的防雷设计方案是否合理，所采取的防雷措施是否充分，所选择的措施是否恰当。并在此基础上提出相应的改进、完善措施，以期将雷击风险降到最低，使可能导致的损失减少到最小。

2 黎平县城南加油站雷击环境分析

2.1 黎平县城南加油站现场概况

黎平县城南加油站总占地面积1 800m2，该加油站建(构)筑物长22.4m、宽18.9m、高8.5m(含棚罩)，占地面积423.5m2，罩棚面积550 m2，总容罐积90m3，加油机6台。黎平县城南加油站位于德风镇矮枧村，中心位置:26°12'49.70″N，109°06'50.58″E。

整个加油站位于开挖山口里，值班室设置在加油站棚罩下，距离加油站直线距离40 m。加油站对四级公路、35 KV输电线路外部距离为200 m;对大于10户的零散住户、三级铁路、二级及三级公路、110 KV输电线路外部距离为280 m。电源线埋地引至值班室，主要用于控制加油站的照明和监控系统。监控设备设置在金属棚罩下(距值班室40 m)。加油站设监控系统，监控信号线埋地引至值班室。加油站、值班室无任何防雷装置。

站区土壤主要为田园土，采用温纳四极法，选取3个有代表性测试点进行土壤电阻率数据采集，并根据测试时气象因素、《土壤电阻率、接地阻抗和地面电位测量导则》GBT 17 949.1－2000进行订正，订正后的土壤电阻率如表1:

表1 土壤电阻率测量数据

2.2 黎平县雷击气候分析

从黎平县45 a(1964—2008年)气象观测资料统计结果:黎平县年平均雷暴日达62 d，月平均雷暴日约5 d;雷暴日最多年份为1978年，天数为67 d;雷暴日最少年份为1999年，天数为32 d。初雷日最早为1月6日发生在1986年;终雷日最晚为12月18日发生在2002年;初终间跨度最长的年份为1997年，从1月22日—12月7日。

黎平县雷暴日的年际变化趋势比较大，介于32～67 d之间，其中超过40 d(高雷区)的年份有40 a。

人工气象观测资料得到的雷暴日数仅仅反映了某区域大致的雷电活动特征，该数据不能准确表征地面落雷的频繁程度和闪电的电流强度等参数。因此，在进行建筑物年雷击次数的估算、雷击风险计算时，本文采用项目所处区域雷电监测网监测数据。

2.3 贵州省近6 a雷电监测资料

2.3.1 雷暴日 从贵州省2006—2011年雷电监测资料统计分析结果可知:黎平县年平均雷暴日为71 d，月平均雷暴日超过6 d，雷电活动主要发生在3—9月份，最高月平均雷暴日接近14 d，6—8月份为雷电多发期，月平均雷暴日数为12 d。

2.3.2 地闪密度 黎平县年平均地闪为35次/(km2·a)。加油站为中心5km半径范围内年平均地闪次数314次，地闪密度为40次/(km2·a);该油站中心3km半径范围内年平均地闪次数116次，地闪密度为41次/(km2·a);该油站中心1km半径范围内年平均地闪次数14次，地闪密度为44次/(km2·a);本文用中心3km半径范围内的地闪密度(41次/(km2·a))作为雷电风险计算参数。

2.3.3 地闪强度与累积概率 黎平县最大正、负地闪强度、平均地闪强度分别为244.49 kA、241.81 kA、34.50 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28.35% 、51.62% 、13.43% 、2.83% 。

2.3.4 地闪月均、日均变化分布 黎平县地闪主要活动期是4—8月，94%以上的地闪都发生在这5个月。

黎平县地闪主要活跃在15－04时，95.8%的地闪都发生这个时段，05－14时地闪相对较少，约4.2%的地闪发生在这个时段。

3 风险评估

3.1 评估参数的提取

加油站位于德风镇郊区矮枧村，所处地里位置地形平缓，周边无高大建构筑物，建筑物周边特征参数如表2。

表2 加油站建筑物环境特征

根据该加油站使用功能和位置分布情况，划分以下防雷区域:站房综合楼及罩棚区域(Z1)，包括综合楼、罩棚;油罐区域(Z2)。

建筑物特征:

①站房及罩区域(Z1);

地面:水泥砂浆磨光地面;

火灾风险:高;

特殊危险:产生电火花燃烧或爆炸引起损害，还能造成周围人员伤亡;

内部系统:P1+S1

②油罐区域(Z2);

地面:土坯地面;

火灾风险:高;

特殊危险:产生电火花燃烧或爆炸引起损害，还能造成周围人员伤亡;

区域特征见表3、表4。

表3 站房及罩棚区域(Z1区)的特征

表4 油罐区域(Z2区)的特征

3.2 年预计平均雷击次数

根据《雷电灾害风险评估技术规范》QX/T 85－2007计算出加油站相关年预计雷击次数(表5)。

表5 各风险区域及线路雷击次数(次/a)

3.3 雷击风险值分量计算

根据《雷电灾害风险评估技术规范》QX/T 85－2007，油站存在下列雷电风险:

RA:在建筑物外围3m区域内，由触摸和跨步电压导致的对活体的伤害。

RB:在建筑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，此情况下导致的实体损害。

RU:建筑物内由于触摸和跨步电压导致的对活体的伤害相关，这是由于雷电流注入入户线路引起的。

RV:雷电流通过或沿着入户公共设施导入所致的实体损害有关(火灾或爆炸，通常是在入户线路的入口处，外部装置和金属部件之间产生的火花导致的。)

RT:受保护物体所能承受的最大风险值。

各区域风险值计算结果见表6。

表6 各区域风险值计算结果(风险R的组成)

依据国际防雷标准IEC 62305－2规范规定:雷击造成人员伤亡损失最大风险可容许值RT=1×10－6。而在本文加油站站房、棚罩区域、油罐区域综合计算由雷击造成人员伤亡风险值为4.50×10－6，均低于RT=1.00×10－5可承受风险。

4 小结

①根据QX/T 85－2007提供的雷电风险因子识别、计算模式、可承受风险值，站房罩棚区域、油罐区域年预计直接雷击次数为0.02次，其人员伤亡风险值分别为4.5 ×10－6，最后取值为4.50 ×10－6，该值低于QX/T 85－2007规定的可承受风险值(1.00×10－5)。

②加油站在规范GB 50057－2010《建筑物防雷设计规范》中，属于二类建筑物，任何雷击风险都会带来不可估计的损失，并且随着雷电对建筑物的破坏日益增加，所以我们有必要对该加油站进行雷电风险评估。

［1］叶蜚誉.关于雷击风险评估的若干问题［J］.电气工程应用，2007(02).

［2］丁旻，周强，邱飞.综合办公大楼的雷电风险评估方法［J］. 贵州气象，2008(1).

［3］GB50057－2010.建筑物防雷设计规范［S］.北京:中国计划出版社，2010.