一次加油站雷击事故调查与分析

李炳文，耿常友，林建民

（1.临沂市气象局，山东 临沂 276000；2.蒙阴县气象局，山东 蒙阴 276299；3.莒县气象局，山东 莒县 276500）

一次加油站雷击事故调查与分析

李炳文1，耿常友2，林建民3

（1.临沂市气象局，山东 临沂 276000；2.蒙阴县气象局，山东 蒙阴 276299；3.莒县气象局，山东 莒县 276500）

通过对中石化临沂第三十八加油站雷击事故的调查，明确了造成本次雷击事故的雷电流闪击路径，以及造成本次事故的雷电流的能量与雷电闪击设备的破坏效应，分析并确定了雷电流反击加油机的调查鉴定方法。

加油站；雷击事故；调查鉴定法

引言

2015年6月10日13时54分，中石化临沂第三十八加油站（以下简称第三十八加油站）ZL2加油机起火、连接该加油机的配电箱部分开关熔断器损坏。出现事故后该加油站负责人及时报告公司领导及临沂市气象局防雷中心，经防雷中心技术人员的调查鉴定，分析确定为雷电反击造成的危害，现将调查与鉴定方法介绍如下，以供防雷技术人员参考。

1 事故调查

1.1 灾情调查

2015年6月10日13时54分，第三十八加油站（118.40°E，35.10°N）ZL2加油机出现火灾事故，经对事故现场调查发现ZL2加油机控制线路板烧坏起火、ZL2加油机电源线路控制开关烧坏、距离ZL2加油机65cm的立柱（2#立柱）底部50cm处（距离地面），有一面积35cm×20cm的装饰板炸开，室内配电箱中一个熔断器损坏。

1.2 现场勘察

1.2.1 基本情况调查

第三十八加油站位于南北向道路的西侧100m处，其西部与南北三面半径500m的范围内无建（构）筑物周围，其西北侧200m处为高压架空线路（东北西南走向），加油站由二层办公楼与7m加油罩棚构成，加油站变压器配电室处于加油站办公楼的配电房内，油罐位于办公楼的南侧，采用地埋式设置方式，4台加油机位于罩棚内四根立柱附近，罩棚与办公楼的上部设置了接闪带，并且相连，在罩棚的O点设立了一支5m高的接闪杆，接闪杆与接闪带等电位连接良好，办公楼的南北两侧皆设有防雷引下线（A，B两点）。加油站变电室与架空线路间采用埋地电缆穿金属管引入，入室端金属管与办公楼主筋等电位连接（图1）。办公楼与加油罩棚对空面积为24m×18m，罩棚天面为钢管金属屋面，以4根钢筋混凝土立柱支撑，立柱外挂1.2cm厚大理石，立柱钢筋与罩棚及地基钢筋绑扎相连，地基深为4.0m，4台加油机距离立柱皆为65cm左右。

图1 罩棚防雷及加油机静电设施平面分布示意图（单位：mm）

1.2.2 加油站防雷及防静电设施情况调查

办公楼顶部采用接闪带进行直击雷防护，加油机罩棚顶O点竖有5m高接闪杆，加油机罩棚高于办公楼50cm，加油机罩棚金属顶棚与办公楼接闪带可靠焊接，接闪杆与接闪带及罩棚圈梁、立柱立筋已进行等电位相连，办公楼南北侧各设置一条引下线，工频电阻为1.2Ω。每台加油机皆在水泥台附近设一根长2.5m，规格为5mm×50mm×50mm角铁垂直接地体，各接地体用4mm×40mm镀锌扁铁连成闭合接地网，工频电阻为1.5Ω。事故加油机ZL2距立柱钢筋为65cm（图1）。加油站罩棚各立柱及加油机间均未做等电位连接。

1.2.3 电源线路设置情况调查

加油站连接4台加油机的线路为3相4线制线路，自变电室配电盘穿管埋地引至办公楼、加油机及用电器。ZL1、ZL2、ZL3、ZL4加油机电机为TT接地制式，电机为380V型，电气连接良好。加油机控制线路通过配电室内配电盘分别进入加油机，ZL1、ZL3、ZL4加油机采用TN-C接地制式，ZL2加油机采用TN-C-S接地制式，在加油机中中性线又进行了重复接地，电器连接方式见图2。

图2 用电设备连接示意图

1.3 受损设备及连接线路的金相与剩磁量检测

1.3.1 受损设备与接闪器的金相检查情况

防雷鉴定技术人员对发生爆炸的大理石破损部位进行了仔细勘察，此处的柱筋连接部位出现脱焊现象，连接部位虽然紧密连接，但是缝隙明显，且有银灰色电灼迹象。沿此柱筋及罩棚顶部未发现异常。通过罩棚连接的O点接闪杆顶部出现明显的银白色灼烧迹象，并伴有凹面出现，凹面呈灰白色。

1.3.2 受损设备与接闪器的剩磁量测量

事故后3小时25分，防雷鉴定技术人员使用HT208型剩磁量测量仪，对受损设备及其连接导线、事故处钢筋、接闪杆、接闪带等金属构件进行了测量，检测结果见表1。

表1 检测部位剩磁量 mT

1.4 供电系统过电压调查

第三十八加油站的供电网络归属临沂市河东区电力公司管理，经对临沂市电力公司调度室调查，2015年6月10日13时—15时期间，临沂市河东区供电所未出现电容及电感损坏及电网重开现象，该供电线路中的其他单位未曾出现设备损坏问题，该时间段未曾出现操作过电压情况。

1.5 周边环境灾情调查

建立以事故点为中心、半径1000m的灾情圈，对该灾情圈实施灾情调查，结果在该圈内未发现灾情出现。

1.6 加油机处土壤电阻率

利用K-2127B接地电阻综合测试仪对加油站土壤电阻率进行检测，检测加油机罩棚周边3m处土壤电阻率，分别为160.5Ω·m、160.3Ω·m、160.2Ω·m，平均为160.3Ω·m。

1.7 雷电监测系统调查

1.7.1 闪电定位资料查询

通过山东省气象局内部网查询，2015年6月10日13时—15时，山东省临沂市出现闪电天气，闪电闪击的时间、地点及雷电流强度见表2。

表2 2015年6月10日13时30分00秒—14时21分00秒临沂市境内雷电数据

1.7.2 天气实况查询

经对临沂市气象局探空资料调查，2015年6月10日13时29分—14时09分临沂市境内出现雷雨天气，雷暴出现方向位于观测场（临沂市气象局观测场经纬度为东经118°24′、北纬35°03′）的东北部。

1.7.3 天气形势分析

分析2015年6月10日08时高空形势（图3a），临沂处于高空冷涡的东南象限，低层850hPa为暖色控制，上干冷下暖湿，大气层结不稳定度高，从章丘站的探空（图3b）也可以看出雷击事故当天，探空曲线呈现为较明显的喇叭口形态，对流层中层存在较强的不稳定能量，边界层有逆温层，有利于不稳定能力的积累，通过T-lnP图求出的对流温度Tg大约为31℃左右，随着气温逐步升高，到午后最高气温达32℃，超过了对流温度Tg，事发地上空存在强烈的热力不稳定和动力不稳定，随着对流的触发，导致雷击事故的发生。

图3 2015年6月10日08时高空形势（a）和章丘站温度对数压力图（b）（蓝色线为500hPa等高线，红色线为850hPa等温线，风为850hPa风场）

2 案情判定分析

2.1 事故痕迹分析

2.1.1 现场调查情况分析

此次事故中共造成ZL2加油机控制线路板烧坏、该加油机处的立柱大理石板炸开、与ZL2控制线路板连接的线路开关（单相）烧坏。分析三处的损坏金相，皆为高温烧损。从其环境分析，没有外因烧灼，也没有供电系统的过电压温升烧灼，而罩棚立柱与供电系统无任何连接部位。根据接闪杆烧损部位的金相分析，该处曾经出现过二次短路溶痕迹象，且该处的剩磁量达到16.5mT，具有明显的闪电闪击特征。

2.1.2 闪电定位仪资料分析

闪电定位仪资料分析，2015年6月10日13时53分54秒，东经118.40度、北纬35.10度处出现一次较强的云地负闪电，雷电流强度为18.52309kA，而临沂市第三十八加油站的经纬度恰好与该闪击点基本吻合。对事故发生地的灾情圈进行调查，未发现有灾情出现。实际闪击点与闪电定位仪经纬度的理论距离L约为：

式中：E1、E0分别为实际事故点与闪电定位仪资料经度；N1、N0分别为实际事故点与闪电定位仪资料纬度。

考虑到闪电定位仪的实际测量定位点的误差，我们确定第三十八加油站的接闪杆即为闪电闪击点。

2.2 闪电闪击点的分流路径及分流情况

闪电闪击接闪杆后实施多路径分流，分流渠道包括了加油机罩棚的4根立柱及办公楼的两条引下线。根据GB50057-2010的分流系数计算，受损立柱的分流I立柱为：

式中：I为接闪杆的闪击雷电流，取18.52309kA；KC为分流系数，取0.44。

2.3 ZL2加油机受损的物理因素

ZL2加油机附近立柱的雷电流在泄放过程中，可对周边线路产生电磁感应或者反击，ZL2加油机周边的电压降Ur为：

式中：I为通过立柱的雷电流，取8.15kA；ρ为ZL2加油机附近土壤电阻率，取160.3Ω·m；r为加油机距离立柱的间距，取0.65m。

雷电流在泄放过程中对ZL2的接地线产生了反击，接地线的感应过电压达393.5kV，因ZL2加油机的中性线与PE线连接，因而中性线受脉冲高电压影响，电压会聚时升高至393.5kV，从而造成控制线路板的L-N间脉冲过电压升至393.28kV，该脉冲过电压足以造成耐受冲击电压6KV以下的所有电气设备永久性损坏。

3 调查鉴定结论

（1）经调查分析，此次事故为闪电泄流过程中，立柱脉冲高电压对加油机接地体反击所致。

（2）雷击事故的调查必须做到科学、精细、规范，检测要全面，直接闪击要确定闪击点，雷电感应要明确雷电流的来源，同时要确定是静电感应还是电磁感应。

（3）调查要有较高的时效性，金属物体的剩磁量随着时间的推移而逐渐减小。

（4）雷击事故的鉴定必须明确以下三点：第一要明确雷电闪击的类型，是直击雷还是雷电感应；第二要确定雷电流的泄流通道与危害方式及破坏效应；第三要明确危害设备的雷电流量值。

[1]中国机械工业联合会.（GB50057-2010）建筑物防雷设计规范[S].北京：中国计划出版社，2010：77-79.

[2]林建民.雷电与雷击事故调查鉴定[M].北京：气象出版社，2014：159-161.

S429

：B

：1005-0582（2016）04-0039-04

10.19513/j.cnki.issn1005-0582.2016.04.008

2016-04-25

李炳文（1967—），女，天津人，本科，工程师，主要从事雷电防护工作。