魏光龙
【摘 要】雷电灾害风险评估就是对生命、财产等可能带来潜在的雷电威胁或雷击伤害的致灾因子和承灾体的脆弱性进行分析和计算，提出相应技术防范措施，对项目的建设和安全生产具有十分重要的现实意义。本文参照IEC和国内最新制定的雷击风险评估标准，利用通用的方法对山东省淄博市桓台县某加油站进行雷电灾害风险评估，供大家共同探讨。
【关键词】加油站 雷电灾害 风险评估
1 引言
我国每年因雷电灾害造成3000～4000人伤亡，直接经济损失达数亿元，而由此造成的间接经济损失则难以统计，产生的社会影响也越来越大[1]。目前，我国尚未制定有关加油站雷击风险评估的国家标准，仅重庆等部分省市出台了雷击风险评估的地方标准，针对加油站、液化石油储配站和煤矿等项目进行雷击风险评估的《易燃易爆场所雷电灾害风险评估技术规范》也未出台[2-5]。本文参照IEC和国内最新制定的雷击风险评估标准，利用通用的方法对山东省淄博市桓台县某加油站进行雷电灾害风险评估，供大家共同探讨。
2 项目概况
本项目位于山东省淄博市桓台县果里镇侯庄村，湖南路以东，坐东朝西，东西长109.83米，南北宽80米，南侧储油罐，东侧为办公、配电、库房等一排房屋，中间为加油机及金属罩棚，金属罩棚内筋作为引下线，建筑高度8.2米，为二类防雷建筑物，其平面布局见图1。服務设施包括电源线路、通信、监控线路和电话线路。电源线路在距离建筑物15米处采用穿钢管、埋地敷设入户方式；通信线路为光纤接入，监控线路和电话线路为穿钢管埋地敷设方式。防雷设计有雷电防护装置，在电源配电柜内有二级电源SPD保护，有效的等电位连接。如图1所示。
3 雷电活动特征分析
以下雷电资料取自山东省闪电定位系统，以项目现场测量的地理位置参数（中心位置：E118°07.888′，N36°53.681′）为参考点，选取其所在区域（5km范围内）地闪活动5年（2006.07～2011.06）的地闪数据，进行统计分析得出如下结论，作为雷电风险评价的基础参数之一。
3.1 年平均地闪密度
图2显示以加油站5 km半径范围内地闪密度分布，加油站所在区域年平均地闪密度约为Ng=4.61次/（km2·a）。
3.2 雷电活动季节变化
对加油站5 km半径范围内5年的雷电数据进行统计和分析， 该区域发生地闪1672次（表1）。其中该区域发生负地闪1652次，发生正地闪20次，占总地闪比率分别为98.80%和1.20%。由表1可知地闪电流强度平均值为12.06kA。
图3为以加油站所在区域为中心方圆5km范围内各月闪电次数占全年的百分比，3至5月份雷电活动逐渐增强，6至7月份强度急剧加强，8月份达到全年最强，9、10月份急剧降低，而11月份至次年1月份没有地闪发生。
春季（3、4、5月）、夏季（6、7、8月）、秋季（9、10、11月）和冬季（12、1、2月）闪电次数分别占全年总数的5.14%、91.86%、2.75%和0.24%。可以看出夏季占比最高，为全年雷暴活动的频发期。
3.3 雷电活动日变化
依据图4可得出以加油站所在区域为中心方圆5km范围内闪电活动日变化规律：该区域闪电活动表现为2个高峰期，上午 7～14时为地闪活动高发时段，占比为48.99%；夜间22～03时为地闪活动高峰期，占比为30.21%； 4～6时地闪活动相对较少。
因此，建议在夏季6、7、8月份密切关注雷雨天气活动，重点关注7～14时以及22～03时的雷电活动，提前做好各项防雷措施。
3.4 土壤电阻率
通过对该加油站现场勘测测定土壤电阻率平均值为6.18Ω·m，表面在测点上随着地极间距的增大土壤电阻率测量值变化不大，土壤分布比较均匀[6]。
一般按式（1）计算[7]：
（1）
式中：为所测土壤电阻率，为季节修正系数，现场勘测土壤为干燥粘土，天气为晴天，温度为32℃，取为1.5，则=1.5×23.24=9.27Ω·m。
4 加油站雷击风险评估
4.1 采用的评估方法
根据《汽车加油站设计与施工规范》（GB50156-2012）、《建筑物防雷设计规范》（GB50057-2010）、《建筑物电子信息系统防雷技术规范》（GB50343-2012）等标准中的雷击风险评估方法，雷击风险的计算由式（2）确定：
（2）
式中，是雷击次数，是雷击导致损害概率，是雷击损失。
4.2 雷击风险评估计算
（1）年平均雷击次数。淄博地区的雷暴日数是32d，Ng=0.1×Td=3.2次/（km2·a），而闪电定位资料显示最近五年其Ng=4.61次/（km2·a）。雷击加油站等效接收面积Ad=4.78×103m2，雷击建筑物周围250m范围内的截收面积AM=1.41×105m2。位置因子Cd取0.5，环境因子Ce取0.5，变压器因子Ct取0.2。（见表2）
（2）雷击建筑物造成的损害概率。该加油站直击雷措施到位，取PA=10-2；该加油站为二类防雷建筑物，PB=0.05；电源系统设置了二级SPD，信号系统未设计SPD，不符合规范要求，PC（电源）=10-2，PC（信号）=1；雷击建筑物附近引起内部系统故障PM的概率取决于雷电电磁脉冲防护措施（LPM），即因子KMS的防雷措施，KMS=1×1×0.0002×（1.5/1.5）=0.0002，所以PM=2×10-4；在服务设施线路入户处电源系统设置了二级SPD，信号系统未设计SPD，不符合规范要求，取Pu（电源）= Pv（电源）=Pw（电源）=Pz（电源）=10-2，Pu（信号）=Pv（信号）=Pw（信号）=Pz（信号）=1。
（3）建筑物雷击风险分量的计算。该加油站工作人员较少，防护措施到位，如发生火灾危险，会产生低程度惊慌。（见表3）
将各参数代入相应公式，表4是雷击建筑物风险分量计算结果。
4.3 雷击风险计算结果分析
加油站内的人员生命损失风险R1=1.29×10-2，大于一般可接受的容许值RT=10-5，未达到防护要求，需要对建筑物的防雷措施加以完善，以降低人身伤亡风险。
加油站内的公众服务损失风险R2=1.52×10-4，小于一般可接受的容许值RT=10-3，达到了防护要求。
加油站内的经济价值损失风险R4=1.52×10-2，大于一般可接受的容许值RT=10-3，未达到防护要求，需要对建筑物的防雷措施加以完善。
4.4 降低风险防护措施
当依据新版《建筑物防雷设计规范（GB50057-2010）》要求，将信号系统安装配合的SPD，则：PC信号=PU信号=PV信号=PW信号=PZ信号=10-2。采取以上措施后，建筑物内所考虑的各种损失的相应风险分量见表5。通过计算可以看出：加油站内的人员生命损失风险R1=1.74×10-4，仍大于一般可接受的容许值RT=10-5，未达到防护要求，因此，只靠采取相应的防雷措施仍不够，需通过加强对人员防雷知识的培训，增强工作人员的防雷意识，采取“躲”的方式来降低风险。（见表5）
5 雷电防护措施和建议
（1）在防雷装置施工期间，必须严格按审核批准的设计方案施工，不得随意更改。接闪器、引下线、接地装置等应采取符合标准设计的防直击雷措施。在供配电系统的电源端应安装与设备耐壓水平相适应的浪涌保护器，所有电子信息系统应采取防雷电电磁脉冲措施（如接地、屏蔽、等电位连接、合理布线及安装浪涌保护器等）。在各强弱电间、控制室、高压变配电室等设局部等电位联结，相应的该处所有金属管道、支架等金属构架，PE线以及预埋件均与局部等电位联结板联结。地网用作电气设备的工作接地和保护接地、防雷接地和防静电接地，以及电信系统接地。埋地油罐的罐体、量油口、阻火器等金属附件进行电气连接并接地；加油机外壳、配电箱外壳及穿线钢管与接地网可靠连接。
（2）加油站静电安全防护措施：加油站投入使用后，注意采取人员防静电措施和设备防静电措施。在站区内工作人员应穿戴防静电工作服、鞋和手套，不得穿用化纤衣物。穿着防静电鞋时，要考虑所穿袜子的导电性，严禁在鞋内外粘贴绝缘垫。在进入站区入口处应设置消除人体静电装置。在灌装汽油前，应做好拖车的接地，并与卸油口做好等电位连接。
（3）建立防雷装置管理与维护制度。采用具有相应防雷工程专业设计和施工资质的单位实施，工程竣工后应经过验收，验收合格后方可投入使用。投入使用后，对防雷装置的设计、安装、隐蔽工程图纸资料、年检报告等，应及时归档，妥善保管。建立防雷装置周期性维护和日常性维护制度，维护周期为半年，应在每年的上、下半年各进行一次全面的检测；日常性维护应在每次雷击之后进行，尤其是检查SPD是否失效。
（4）建立雷电灾害应急预案制度，明确岗位职责和人员以及事故处置工作流程，并每年进行一次应急演练。
参考文献：
[1]陈渭民.雷电学原理[M].北京：气象出版社，2010.
[2]付朝云，李庆南，刘波.加油站雷电灾害风险评估实例[J].中国防雷，2011
[3]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[J].陕西气象，2008，
[4]杨再奎，刘崛，杨翼飞.黔东南州液化石油储配站雷电风险评估[J].贵州气象，2012，
[5]景东平，延雪花.浅析煤矿的雷击安全隐患及防雷保护[A].S13第十届防雷减灾论坛雷电灾害与风险评估论文摘编[C]，2012.J.
[6]国家质量技术监督局.接地系统的土壤电阻率、接地阻抗和地面电位测量导则 第1部分 常规测量（GB/T17949.1-2000）[S].北京：中国标准出版社，2002.
[7]苏邦礼，崔秉球，吴望平，等.雷电与避雷工程[M].广州：中山大学出版社，1996：199-206.
