李慶霞，劉 波，吳安坤

(貴州省防雷減災(zāi)中心，貴州 貴陽 550002)

1 引言

為貫徹“安全第一、預(yù)防為主、綜合治理”的方針，通過雷電災(zāi)害風險評估，對被評估對象可能存在的雷電危險有害因素進行識別，指出隱患，提出補充和完善的對策、措施，以滿足安全生產(chǎn)的要求。同時為防雷裝置設(shè)計提供指導(dǎo)意見，為主管部門、安監(jiān)部門進行安全監(jiān)督和管理提供依據(jù)。另外，雷電風險評估應(yīng)在項目初步設(shè)計之前及防雷設(shè)施整改項目實施之前完成，其目的是使防雷設(shè)計建立在科學的基礎(chǔ)上，避免盲目性，保證防雷項目安全可靠、技術(shù)先進、經(jīng)濟合理。

牛場鄉(xiāng)加油站地處貴州省貴陽市白云區(qū)牛場鄉(xiāng)蓬萊村，屬易燃易爆場所，因雷電及其次生災(zāi)害可造成加油站重大的人身傷亡事故，甚至危及周邊，其雷電防護尤為重要。本文根據(jù)貴陽市白云區(qū)牛場鄉(xiāng)加油站所在地雷電活動時空分布特征及其災(zāi)害特征，并結(jié)合現(xiàn)場勘察情況，對該地區(qū)雷電可能導(dǎo)致的人員傷亡、財產(chǎn)損失程度與危害范圍等進行了綜合風險計算，并根據(jù)風險評估結(jié)果，對防雷工程設(shè)計提出了可行性意見。

2 資料采集與分析

2.1 項目概況

貴陽市白云區(qū)牛場鄉(xiāng)加油站用地面積約2 000 m2，建設(shè)項目占地面積約2 000 m2，規(guī)劃建設(shè)罩棚面積約270 m2，站房面積約223 m2。罐區(qū)采用埋地儲罐，包括2個汽油儲罐(每個30 m3)，2個柴油儲罐(每個50 m3)。面臨牛場至沙文X 158縣道，三側(cè)安全距離內(nèi)無建筑物，馬路對面為旱地，周邊環(huán)境安全距離符合防火要求。此外，加油站坐西朝東，站內(nèi)分為加油罩棚區(qū)、站房區(qū)、儲油罐區(qū)以及附屬設(shè)施區(qū)。

現(xiàn)場勘察，加油站區(qū)域以土壤以田園土為主，其平均土壤電阻率約為150Ω·m。

2.2 貴州省2006—2011年雷電監(jiān)測網(wǎng)資料分析

2.2.1 雷暴日 白云區(qū)年平均雷暴日為49 d，月平均雷暴日達到4 d，4－8月為雷電多發(fā)期，月平均雷暴日數(shù)超過11 d。

2.2.2 地閃密度 白云區(qū)雷電流年平均地閃次數(shù)為1 325次，地閃密度為4.9次/km2·a。牛場鄉(xiāng)加油站地址中心5 km半徑范圍內(nèi)年平均地閃次數(shù)400次，地閃密度為5.1次/(km2·a);項目地址中心3 km半徑范圍內(nèi)年平均地閃次數(shù)153次，地閃密度為5.4次/(km2·a);項目地址中心1 km半徑范圍內(nèi)年平均地閃次數(shù)18次，地閃密度為5.7次/(km2·a);本文采用項目地址中心3 km半徑范圍內(nèi)的地閃密度54次/(km2·a)作為雷電風險計算參數(shù)。

2.2.3 地閃強度與累積概率 白云區(qū)最大地閃、平均地閃強度分別為245.49 kA、38.09 kA，其中地閃強度介于0～20 kA、20～50 kA、50～100 kA、100 kA以上的概率分別是 24.89%、62.17%、11.26%、1.68%(表1)。

表1 白云區(qū)最大正、負閃強度及平均閃強度(kA)

2.2.4 地閃月均、日均變化 白云區(qū)地閃主要活動期是4－10月，97.5%以上的地閃都發(fā)生在這7個月(圖1)。

圖1 白云區(qū)地閃月均分布

白云區(qū)地閃主要活躍在14－02時，91.6%的地閃都發(fā)生這個時段，03－13時地閃相對較少，約8.4%的地閃發(fā)生在這個時段。

3 雷電風險估算

3.1 建筑物分區(qū)

根據(jù)本項目的建構(gòu)筑物使用功能和位置分布情況，劃分以下防雷區(qū)域:站房區(qū)域(Z1)、棚罩區(qū)域(Z2)。根據(jù)貴州雷電監(jiān)測網(wǎng)資料，項目所在地地閃密度為Ng=54次/(km2·a);本項目處于市區(qū)，建筑物周邊特征參見表2。

表2 建筑物環(huán)境特征

區(qū)域特征見表3、表4。

表3 站房區(qū)域(Z1區(qū))的特征

表4 棚罩區(qū)域(Z2區(qū))的特征

3.2 年預(yù)計雷擊次數(shù)

其中入戶設(shè)施包括:電源線、電話線等金屬線管，年預(yù)計雷擊次數(shù)見表5。

表5 各風險區(qū)域及線路雷擊次數(shù)(次/a)

3.3 人身傷亡風險估算及分析

風險組成評估所需參數(shù)見表3、表4，風險計算結(jié)果見表6。

表6 不同分區(qū)內(nèi)風險人員傷亡R1的組成

經(jīng)估算，加油站各區(qū)域人員傷亡風險值超過QX/T 85－2007規(guī)定的可承受風險值(1.00E－05)范圍。

4 風險評估結(jié)論

對于該加油站站房區(qū)域，風險值R1=2.22×10－4高于可接收風險值 R=10－5，主要原因是組成部分RB(在建筑物內(nèi)由危險火花所引發(fā)的火災(zāi)或爆炸，對整個環(huán)境可能造成威脅的人身傷亡風險)約占總風險的59%;RV(P1)(與雷電流通過或沿著入戶公共設(shè)施導(dǎo)入所致的事體損害有關(guān)的人身傷亡風險)約占總風險的40%。

對于該加油站棚罩區(qū)域，風險值R1=3.43×10－3高于可接收風險值 R=10－5，主要原因是組成部分RB(在建筑物內(nèi)由危險火花所引發(fā)的火災(zāi)或爆炸，對整個環(huán)境可能造成威脅的人身傷亡風險)約占總風險的83%。

5 降低風險的措施

經(jīng)過對加油站的人身傷亡風險分析和風險的計算，得到對此加油站的詳細改進方法:

①防止跨步電壓，將接地體深埋或增加水平均壓網(wǎng)。

②安裝加油站背后和加油管管道上的接地引下線并設(shè)斷接卡，進出油泵房的加油管管道應(yīng)安裝接地設(shè)施，加油站卸車接地應(yīng)與油罐區(qū)接地網(wǎng)相連，而不是設(shè)單獨接地體。

加油站的防雷接地、防靜電接地、電氣設(shè)備的工作接地、保護接地及信息系統(tǒng)的接地等，宜共用接地裝置，并形成環(huán)狀接地體或網(wǎng)格狀，其接地電阻不應(yīng)＜4Ω。由于在環(huán)狀(或網(wǎng)格狀 )區(qū)域內(nèi)的加油站工作區(qū)的地電位梯度減小，因而一定距離間的地電位也會減小，反擊的可能性也會減少。另外，也減少了跨步電壓對人的危害。

③在爆炸危險區(qū)域內(nèi)的油品、管道上的法蘭膠管兩端等連接處應(yīng)用金屬跨接;油罐井內(nèi)液位儀穿線保護管的螺栓重新安裝，以減少接觸電阻，其過渡電阻應(yīng)＜0.03Ω。金屬油罐的裂縫必須填補好或者更換金屬油罐，有關(guān)的金屬構(gòu)件以及呼吸閥、量油孔等金屬附件，電力電纜外皮，加油機地腳螺釘?shù)染鶓?yīng)與接地系統(tǒng)做可靠的電氣連接，統(tǒng)一接地電阻要求＜4Ω。

④加油站采取屏蔽措施，可以抑制當雷擊發(fā)生時空間產(chǎn)生的交變電磁場對線路及設(shè)備的感應(yīng)。建議將站內(nèi)各種設(shè)備間的連接導(dǎo)線穿金屬管埋地或采用屏蔽電纜，金屬管或者電纜屏蔽層兩端做良好接地。合理地敷設(shè)線路避免線間的電磁干擾。

⑤因為電力線是架空線引入，所以供配電系統(tǒng)要重復(fù)接地，系統(tǒng)配電柜、發(fā)電機機座、加油機等設(shè)備都要實行保護接地，與接地裝置可靠相連。加油站的供電、卡、液位控制等系統(tǒng)應(yīng)采用鎧裝電纜或?qū)Ь€穿鋼管配線。為了減小架空線將過電壓引入設(shè)施帶來的危險，必須在入戶設(shè)施上安裝合格而匹配的SPD。在總配電盤安裝一級避雷器，在電源線進設(shè)備之前，再安裝一級避雷器。建議改換一段埋地金屬鎧裝電纜或護套電纜穿鋼管埋地引入，埋地長度應(yīng)不＜15 m;在埋地電纜與架空線轉(zhuǎn)換處還應(yīng)裝SPD;浪涌保護器 PE線、電纜金屬外皮、鋼管和絕緣子鐵腳、金屬器具等應(yīng)連在一起接地，其沖擊接地電阻不＜10Ω。

⑥在卸油時要嚴格控制油的流速，防止流速過快而產(chǎn)生靜電。卸油場地必須設(shè)置靜電接地裝置，接地電阻不應(yīng)＜100Ω。

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