常 晨，李 松，李 玨

(1.貴州省黔西南自治州氣象局，貴州 興義 562400;2.貴州省氣象信息中心，貴州 貴陽 550002)

1 引言

雷電風(fēng)險評估既是指導(dǎo)與統(tǒng)籌防雷工程設(shè)計以及防雷工程施工的需要，也是科學(xué)防雷、規(guī)范防雷的重要工作。為了減少或避免興義電廠2×600 mW燃煤發(fā)電機(jī)組遭受雷擊而引起雷電災(zāi)害，對項目進(jìn)行了雷擊風(fēng)險評估。計算出該項目的風(fēng)險值與最大容許值進(jìn)行比較，而風(fēng)險評估對于項目的建設(shè)具有重要意義［1］。通過對資料數(shù)據(jù)的具體分析，計算出風(fēng)險值是否達(dá)到容許范圍值，并提出完善整個防雷裝置的建議，使防雷裝置得到良好的防護(hù)作用。

2 項目相關(guān)數(shù)據(jù)來源與分析

2.1 項目概況

興義電廠2×600 mW燃煤發(fā)電機(jī)組新建工程位于貴州省興義市清水河鎮(zhèn)黔西村，項目建設(shè)占地面積約56.99 hm2，主要包括:主廠房;電氣;供水;運(yùn)煤;除灰渣系統(tǒng);鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng);輔助生產(chǎn)建構(gòu)筑物;管線布置。中心位置:25°15'47″N，104°51'28″E。

2.2 興義市1964—2008年氣象觀測數(shù)據(jù)分析

興義市年平均雷暴日為69 d;雷電活動主要發(fā)生在4—9月份，月平均雷暴日超過10 d，最高超過13 d。雷暴日最多的年份為1964年，天數(shù)為98 d;雷暴日最少年份為1996年，天數(shù)為43 d。初雷日最早為1月4日發(fā)生在1992年;終雷日最晚為12月28日發(fā)生在2004年;初終間跨度最長的年份為2004年，從1月10日—12月28日。興義市的雷暴日年際變化趨勢較大，雷暴活動比較頻繁，其雷暴日在43～98 d。雷暴日僅僅反映了某區(qū)域大致的雷電活動規(guī)律，但不能準(zhǔn)確表征地面落雷的頻繁程度、雷暴強(qiáng)度。因此，在進(jìn)行建(構(gòu))筑物年雷擊次數(shù)的估算、雷擊風(fēng)險計算時，本報告采用本工程所處區(qū)域?qū)嶋H雷電監(jiān)測網(wǎng)數(shù)據(jù)。

2.3 貴州省2006—2009年雷電監(jiān)測網(wǎng)數(shù)據(jù)分析

2.3.1 雷暴日 興義市年平均雷暴日為100 d，雷電活動主要發(fā)生在4—9月份，月平均雷暴日超過14 d，最高接近21 d，6—8月份為雷電多發(fā)期，月平均雷暴日數(shù)為20 d。

2.3.2 地閃密度 貴州興義電廠(2×600 mW)新建工程(以廠址中心位置5 km半徑)區(qū)域范圍內(nèi)雷電流年平均地閃次數(shù)639次，地閃密度約為8.14次/km2·a(本報告采用該值作為雷電風(fēng)險計算參數(shù))。

2.3.3 雷電小時 興義市年平均雷電小時為437 h，平均每個雷暴日的雷電小時為4.4 h。雷電活動主要發(fā)生在5—9月份，月平均雷暴小時超過76 h，雷電活動最為強(qiáng)烈月份為6月，雷電小時達(dá)122 h，6—8月份為雷電多發(fā)期，月平均雷電小時達(dá)101 h。項目中心位置5 km半徑區(qū)域范圍內(nèi)平均雷電小時為63 h，雷電活動主要發(fā)生在5—7月份，月平均雷電小時達(dá)15 h。

2.3.4 正負(fù)閃雷電流強(qiáng)度分布及極值 興義市地閃分布如下:雷電流幅值200 kA以上的概率為0.12%;150 kA以上為0.75%;100 kA以上為2.71%;50 kA以上為15.53%;平均雷電流34.63 kA以上的概率為32.1%。

表1 2006—2009年興義市最大正、負(fù)閃強(qiáng)度及平均閃電強(qiáng)度表(KA)

2.3.5 雷電季節(jié)變化 該地域地閃主要活動期為5—9月份，95%以上的地閃都發(fā)生在這5個月。該地域地閃主要活躍在14－02時，90%的地閃都發(fā)生在這個時段，03－13時地閃相對較少，約10%的地閃發(fā)生在這個時段。

3 雷電災(zāi)害風(fēng)險評估

3.1.1 建筑物的分區(qū) 根據(jù)項目區(qū)域內(nèi)的建構(gòu)筑物使用功能和位置分布情況，將項目分為以下幾個防雷區(qū)域:建筑物外部區(qū)域(Z1區(qū));主廠房建構(gòu)筑物區(qū)(Z2區(qū));電氣建構(gòu)筑物區(qū)(Z3區(qū));水工建構(gòu)筑物區(qū)(Z4區(qū));運(yùn)煤、除灰建構(gòu)筑物區(qū)(Z5);輔助及附屬設(shè)施區(qū)(Z6)。

根據(jù)貴州省雷電定位資料統(tǒng)計，項目所在地閃密度Ng=8.14次/km2·a;廠址地勢高差較大。

Z1區(qū)、Z2區(qū)、Z3區(qū)、Z4區(qū)、Z5區(qū)、Z6區(qū)域特征見表2～表7。

表2 建筑物外部區(qū)域(Z1區(qū))的特征

表3 主廠房建構(gòu)筑物區(qū)(Z2區(qū))的特征

表4 電氣建構(gòu)筑物區(qū)(Z3區(qū))的特征

表5 水工建構(gòu)筑物區(qū)(Z4區(qū))的特征

表6 運(yùn)煤、除灰建構(gòu)筑物區(qū)(Z5區(qū))的特征

續(xù)表6 運(yùn)煤、除灰建構(gòu)筑物區(qū)(Z5區(qū))的特征

表7 輔助及附屬設(shè)施區(qū)(Z6區(qū))的特征

表8 內(nèi)部系統(tǒng)P1和相關(guān)入戶設(shè)施的特征

續(xù)表8 內(nèi)部系統(tǒng)P1和相關(guān)入戶設(shè)施的特征

表9 內(nèi)部系統(tǒng)S1和相關(guān)入戶設(shè)施的特征

3.1.2 風(fēng)險組成及計算結(jié)果

表10 不同分區(qū)內(nèi)風(fēng)險R1的組成

從表10可以看出，主廠房建構(gòu)筑物區(qū)、電氣建構(gòu)筑物區(qū)、輔助及附屬設(shè)施區(qū)區(qū)域風(fēng)險超過可接受風(fēng)險，這些區(qū)域是雷電防護(hù)的重點(diǎn)，應(yīng)加強(qiáng)防雷措施。

4 評估結(jié)果

①本報告結(jié)論的雷暴日數(shù)據(jù)采用興義市1964—2008年氣象觀測數(shù)據(jù)所得:年平均雷暴日為69 d，屬于強(qiáng)雷暴地區(qū)。

②據(jù)貴州省2006—2009年雷電監(jiān)測網(wǎng)監(jiān)測數(shù)據(jù)，雷暴活動主要活躍在14－02時，90%的地閃都發(fā)生在這個時段。

③項目所處區(qū)域遭受雷擊概率大。

④主廠房建構(gòu)筑物區(qū)風(fēng)險值為4.70×10－5，電氣建構(gòu)筑物區(qū)風(fēng)險值為2.19×10－5，水工建構(gòu)筑物區(qū)風(fēng)險值為7.23×10－7，運(yùn)煤、除灰建構(gòu)筑物區(qū)風(fēng)險值為4.70×10－7，輔助及附屬設(shè)施區(qū)風(fēng)險值為2.85×10－5，主廠房建構(gòu)筑物區(qū)、電氣建構(gòu)筑物區(qū)、輔助及附屬設(shè)施區(qū)風(fēng)險值均超過評估標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的可承受風(fēng)險。

⑤項目所處區(qū)域內(nèi)，對于放置靈敏設(shè)備的機(jī)房，控制制室，應(yīng)采取屏蔽措施，屏蔽網(wǎng)格尺寸應(yīng)小于0.1 m×0.1 m。

⑥根據(jù)現(xiàn)場實(shí)測，項目所處區(qū)域土壤電阻率差異較大，平均土壤電阻率為1 314.0Ω·m，屬于高土壤電阻率區(qū)域，對于接地裝置施工有不利影響。由于土壤電阻率很高，除生產(chǎn)設(shè)備對接地有特殊要求外，廠區(qū)應(yīng)采用聯(lián)合接地裝置，將計算機(jī)、儀表接地、工作接地、電收塵接地、防雷接地等共用聯(lián)合接地網(wǎng)，接地電阻應(yīng)滿足《交流電氣裝置的接地》DL/T621－1997規(guī)范的要求。

⑦根據(jù)計算，項目多個區(qū)域雷擊風(fēng)險超過可承受風(fēng)險，應(yīng)提高建構(gòu)筑物及弱電系統(tǒng)的防雷保護(hù)等級。

根據(jù)國際防雷標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定:雷擊造成人員傷亡損失的最大風(fēng)險可容許值 RT=1.00 ×10－5。［5］而在本論文中由雷擊造成的人員傷亡損失風(fēng)險R=2.85×10－5＞ RT=1.00 ×10－5，超出可承受的范圍。需做防雷工程。

5 工程描述

5.1 具體防雷措施

①主廠房區(qū)、500 kV升壓站、制氫站、油罐區(qū)及辦公樓等建筑物的直擊雷防護(hù)措施。

②供配電系統(tǒng)的雷電波侵入防護(hù)措施。

③廠區(qū)的信息管理系統(tǒng)、生產(chǎn)自動化系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、有線電視系統(tǒng)等的感應(yīng)雷和雷電波入侵防護(hù)措施。

5.2 工程完成后的風(fēng)險

由雷電閃擊而造成人員傷亡損失的總風(fēng)險

綜上采取相應(yīng)措施后，雷電風(fēng)險值降至規(guī)范規(guī)定可承受的范圍(1.00×10－5)。

6 結(jié)論

本文根據(jù)氣象資料及閃電定位儀資料分析，可得到興義電廠2×600 mW燃煤發(fā)電機(jī)組項目所在地雷暴日數(shù)為56 d，3 km半徑地閃密度為5.1次/km2，屬于強(qiáng)雷區(qū)。計算出人員傷亡損害的風(fēng)險R＞RT=1.00×10－5，超出可承受的范圍，存在著防雷安全隱患。通過增加防直擊雷設(shè)施、防感應(yīng)雷設(shè)施及防雷電波設(shè)施的方式，完善防雷裝置，加強(qiáng)雷電的防護(hù)后。計算出R=4.31×10－6＜RT，達(dá)到容許值范圍，從而減少或避免雷擊事故發(fā)生的人員傷亡或者財產(chǎn)損失。

［1］張繼權(quán)，李寧.主要?dú)庀鬄?zāi)害風(fēng)險評價與管理的數(shù)量化方法及其應(yīng)用［M］.北京:北京師范大學(xué)出版社，2007.

［2］IEC62305－2.雷電防護(hù)－第2部分:風(fēng)險管理［S］.2006，21－25.

［3］葉蜚譽(yù).關(guān)于雷擊風(fēng)險評估的若干問題［J］.電氣工程應(yīng)用，2007，(02).

［4］趙東，等.石化行業(yè)雷擊風(fēng)險評估技術(shù)方法應(yīng)用［J］.陜西氣象，2008(4).

［5］史雅靜，涂山山.雷擊風(fēng)險評估方法初探［J］.湖北氣象，2008(2).