小型加油站雷击风险评估案例分析

　　【摘 要】 本文针对小型加油站建筑特征和使用要求，根据雷电风险评估重点，从地理、地质、土壤、气象、雷电活动规律、周边环境等条件以及加油站自身特点等方面进行分析，然后计算相关风险，最后根据风险值计算结果，为加油站提出防护对策。 　　【关键词】 雷击风险评估 加油站 案例分析 　　雷击风险评估工作是防雷减灾中一项重要的工作，具有前瞻性，给防雷设计施工、防雷检测、雷灾调查、日常维护等提供重要的参考。国际电工委员会（IEC）针对雷击风险评估，制定了IEC61662防雷技术标准；国际电信联盟（ITU）针对通信站的雷击风险评估，制定了ITU-TK39。国内，已有结合我国实际情况的雷击风险评估标准，2008年11月1日起实施的GB/T21714.2-2008/IEC62305-2：2006雷电防护第2部分：风险管理。本文以该标准为依据，以新都区的一个小型加油站为案例，根据各参数计算结果分析加油站的风险，然后提出加油站的防护对策，为风险评估方法提供参考，同时对其他的加油站如何进行防护有一定的实际参考意义。 　　1 加油站项目概况及气象资料 　　1.1 建筑概况结构特征 　　本案例中加油站具有加油、卸油、储存等功能。本站为三级加油站，设计站内油罐总储量为60m3；设有加油机4台。罩棚设计为钢柱，螺栓网架结构建筑，站房为框架结构建筑，总建筑面积为582.7m2，高度为8.5m，占地面积911.6m2。 　　1.2 强电、弱电系统 　　加油站设计供电电源为市电引入，采用铠装电缆埋地引入站内配电室，电压为220/380V，配电系统接地采用TN-S型式。加油站通信线外部服务尚未设计，仅考虑考虑内部控制线路。 　　1.3 直击雷防护系统设计 　　站房避雷带采用-25×5镀锌扁钢沿屋面女儿墙四周敷设，网格尺寸实际小于10.5m×6m，引下线利用结构柱内，主筋与屋顶避雷带焊接并引下与接地装置可靠连接，接地装置采用环形接地扁钢和垂直接地体。罩棚利用屋顶金属彩板作为接闪器，利用罩棚钢构件支柱作为引下线，引下线上连金属彩板下与接地网连接。 　　1.4 雷击电磁脉冲防护系统 　　电气设计图中总配电箱内安装有两级SPD。 　　1.5 其他雷电防护设计 　　所有配电箱外壳，金属管道，金属支架，电缆两端金属外皮，加油、输油管的始末端，通气管道始末和分支处，卸油台，油罐均接地，油罐接地点不少于两处。卸油场地设供油罐车卸油用的防静电接地引出装置，输油管线，输油管阀兰连接处均采用金属线跨接。埋地油罐与露出地面的工艺管道互相做电气连接并接地，配电电缆金属外皮两端、保护管两端均接地。 　　1.6 气象资料 　　据气象部门提供的45年雷暴监测资料，新都区年平均雷暴日有26.5天，最高年雷暴日可达42天（1971年），最少年雷暴日也有12天（2001年）。45年资料记载，年最早雷暴初日是1月2日（1971年），年最晚雷暴日是11月19日（1980年）；初雷一般在三月上旬，终雷一般在十月中旬。雷暴的发生主要集中在4-10月份，由平均雷暴日月分布可见（见图2），新都区每年的雷暴发生呈正态分布特性，7、8月为每年雷暴高发月，最多时当月雷暴日可高达21天。根据2007年至2010年近4年四川省雷电监测网地闪数据，在项目所在地为中心半径5公里范围内闪电强度分布图，可知雷电流绝大部分分布在20kA以下，20kA～50kA的雷电流逐渐减少，大于100kA的雷电流非常少。7、8月属于雷电高发时间，同时气温高，加油站各种易燃气体挥发快，因雷击引起的危险性就越高。 　　2 风险评估资料收集 　　经过技术人员对该加油站设计图纸、拟建地址分析勘测，取得全面资料。风险评估获取的基础资料包括：建筑物（长、宽、高）、土壤电阻率、地闪密度、入户线路长度、人员密度等。 　　3 利用以上这些资料进行风险计算 　　根据建筑物的使用性质，结构形态的差异，将该加油站分为两个区域：（1）Z1—站房；（2）Z2—罩棚。 　　3.1 Z1区（站房）的评估 　　（1）风险及风险分量的确定：①由雷电闪击造成的人身伤亡损失的风险R1R1=RA+RB+RC+RM+RU+RV+RW+RZ，对于站房来说，RC、RM、RW和RZ风险分量对于人身伤亡损失不考虑，故：R1=RA+RB+RU+RV；②由雷电闪击造成的经济损失的风险R4R4=RA+RB+RC+RM+RU+RV+RW+RZ，对于站房来说，RA和RU风险分量对于经济损失不考虑，则：R4=RB+RC+RM+RV+RW+RZ。（2）风险计算：（Excel计算表省略）。 　　3.2 Z2区（罩棚）的评估 　　（1）风险及风险分量的确定：①由雷电闪击造成的人身伤亡损失的风险R1R1=RA+RB+RC+RM+RU+RV+RW+RZ；②由雷电闪击造成的经济损失的风险R4R4=RA+RB+RC+RM+RU+RV+RW+RZ，对于罩棚来说，RA和RU风险分量对于经济损失不考虑，则：R4=RB+RC+RM+RV+RW+RZ。（2）风险计算：（Excel计算表省略）。 　　4 根据计算结果分析 　　由人身伤亡损失风险R1和经济损失风险R4计算：R1（总）=R1（站房）+R1（罩棚）=8.11×10-5 R4（总）=R4（站房）+R4（罩棚）=5.9×10-3，而人身伤亡损失风险容许值RT=10-5，因此，R1>RT存在人身伤亡损失风险。主要原因是雷击罩棚造成内部系统故障的风险分量之一RC（计算结果5.9×10-5相比较其它分量）过大。引起RC过大的主要原因是PC（T）因子过大，原因是该交通服务站信号线路没有安装与电子器件耐压水平相适应的信号SPD。若按电气设计要求在被保护的设备处安装与设备耐压水平相适应的信号SPD后，其PC（T）因子可调整为1×10-2，PC则为3.97×10-2，故RC变为2.34×10-6。调整后R1（罩棚）变为5.49×10-6，则R1（总）变为7.09×10-6 　　5 防护对策 　　（1）根据评估计算结果：站房和罩棚遭受直击和邻近雷击次数分别为0.559次/年、0.585次/年，主要是受附近雷击。 　　（2）本次评估不涉及外部通信线缆引入加油站内部情况，后期引入通信线缆时，应考虑其风险不低于加油站内部信号控制线受雷击影响产生的风险。 　　（3）根据计算结果：对于罩棚建筑物，风险R1=8.11×10-5高于可接受风险值R=10-5，R1>RT，存在人身伤亡损失风险，主要原因是雷击罩棚造成内部系统故障的风险分量RC（5.9×10-5）过大。财产损失风险R4为5.9×10-3，风险较大的原因是雷击建筑物附近造成内部系统故障的概率PC（T）较大，主要是站房控制室与罩棚中加油机、油罐区相连的控制信号线风险较大。需要采取相应措施：①各配电箱内安装SPD，则参数PU=PV=0.03；②低压配电所，配电系统保护接地采用TN-S三相四线制系统，线路高＼低压侧应分别安装参数适合技术规范要求的电涌保护器。③各控制信号线应当设备接入口应安装参数适合技术规范要求的电涌保护器。 　　（4）防雷系统内部的金属管线或金属设备的距离不应小于3m，如不能满足要求时，必须将所有大型金属设备、金属结构及金属管线与防雷接地系统连成闭合回路，不应有放电间隙。 　　（5）对所有平行或交叉的金属构架和管道应在最接近处进行电气跨接，一般每隔20～24m跨接一次，并进行接地，接地电阻不大于20Ω。 　　（6）加强站区的防火（尤其是电火花）措施，加油机、金属储罐的阻火器、呼吸阀、量油孔、入孔、透光孔等金属附件必须保持等电位连接。 　　（7）各通讯线、控制线、网络线路尽量采用埋地或穿钢管或通过金属桥架引入。 　　6 结语 　　该项目风险评估重点要收集加油站的特殊环境参数资料，资料是否完整对计算结果有较大影响，另外对计算数据中各个风险分量进行分析比较，找出风量偏高或偏低的影响因素，再采取相应的防雷措施对各个偏高或偏低的分量修正达到安全值。 　　参考文献： 　　[1]国家标准.GB/T21714.2-2008/IEC62305-2：2006雷电防护第2部分：风险管理. 　　[2]国家标准.GB50057-94（2000版）建筑物防雷设计规范. 　　[3]中国建筑标准设计研究院.GB503432004建筑物电子信息系统防雷技术规范.北京：中国建筑工业出版社，2004. 　　[4]赵东，李彩莲，李玉文，等.石化行业雷击风险评估技术方法应用. 　　[5]杨光，张九营.从雷击的选择性谈雷电防御.气象与环境科学，2008，31（增刊）：202-204.