贵阳某工业园配气站雷电灾害风险评估

摘 要：该文对贵阳某工业园配气站进行雷电灾害风险评估，运用了概率统计分析方法，计算出该配气站低于风险容许值。并提出防雷建议，为该配气站安全可靠运行提供保障。

关键词：配气站;雷电灾害风险评估;防护对策

0 引言

长期以来人们都是抱着侥幸的心理想法，而对那些潜在的安全隐患并不重视。认为雷电引起易燃易爆场所发生的火灾、爆炸事故属于突发的事件，是天灾，是不可避免的。现在由于雷电灾害事故的发生频繁，至今引起社会各界专家的广泛重视，但是，在研究探索的程度尚显不足的。我们对于一些大型建设工程项目、重点建筑工程、爆炸危险环境工程，有关部门对工厂选址未进行足够的可行性论证和评估分析，就会留下雷击风险的重大隐患。要达到雷电灾害减少为零，完全确保国家财产及人民生命财产安全，就必须通过技术分析、风险评估对建设项目所在区域的雷电发生状态和建设项目区域的布局定位等方面提出适合的防护依据和科学的论证，采取最优的措施聊进行防护。

1 建设项目概况

该项目位于贵阳溶蚀盆地边缘地带，为缓坡丘陵坡脚地貌，总体北侧较低，东、西较高，地面高程为1248.70～1252.02m，高差3.32m。总建筑面积5000平方米，形成储罐容积：100立方米，年供气量/800万立方米。

1.1 项目总平面布置

站区分为生产区、加气区、生产辅助区三大部分。生产区包括LNG储存气化区和门站工艺装置区，加气区包括加气机、营业室、卫生间等，辅助区主要包括生产辅助用房、消防水池等。本站设两座大门，LNG槽车从南侧大门进入，沿站内道路驶入固定停车位，出站时从西侧大门驶出。

1.2 供电和电子信息系统

本工程二级用电负荷设置双电源进线开关，采用双电源进线，一路电源引自站内250kVA箱式变电站，另一路引自发电机房60kW柴油 发电机组，主备电源之间设置电气连锁，严禁并网运行。 站内近期设置一套6kVA UPS应急电源（t≥60min），远期增设一套3kVA UPS应急电源（t≥60min），为信息系统、自控系统及视频监控系统提供不间断电源。

电子信息系统包括集散式控制系统（DCS）、FGS系统和火灾自动报警控制系统。在控制室内设置火灾自动报警控制盘，火灾自动报警控制盘接收来自控工艺装置区、LNG储罐区、储运区等处的火气检测信号。

2 数据采集及分析

资料数据来源：贵阳市乌当区一般气象站45年（1964-2008年）地面观测资料和贵州省近6年（2006-2012年）贵州省雷电监测网监测资料。现场勘测资料[1]。

2.1 乌当区地面观测资料分析

以贵阳市乌当区1964-2008年地面观测资料统计分析乌当区雷暴日的变化特征：乌当区年平均雷暴日为44天，月平均雷暴日超过3天;雷电主要发生在4-8月份;雷暴日最多的年份为1979年，天数为60天;雷暴日最少年份为1966年，天数为23天。初雷日最早为1月3日发生在1987年;终雷日最晚为12月12日发生在1989年[2]。

乌当区雷暴日的年际变化偏差也大，基本是23-60天之间，超过40天的（多雷区）年份有30年左右（图1）。

地面观测资料测得雷暴日数据已经反映了这个地区雷电活动的大概情况，它并不代表地面落雷的频繁程度和闪电电流强度。为此，我们在进行评估雷击风险时，只能把实际雷电监测网监测出的数据来作为评估真正依据。

2.2 贵州省2006-2012年雷电监测资料分析

（1）根据雷电监测资料，分析地闪密度的数据，乌当区地闪密度：4.51次/（km2・a）。项目区域内（以项目中心位置3KM半径范围内）地闪次数年平均为132.6次，地闪密度：4.69次/（km2・a）。我们报告采用该值作为雷电风险计算参数值。

（2）测出的地闪概率与强度是乌当区最大正闪强度、最大负闪强度分别为241.0kA、244.7kA，平均地闪强度为39.26kA，0-20kA雷电流占28.24%，20-50kA雷电流占59.82%，50-100kA雷电流占10.52%，100kA以上雷电流占1.68%（表1）。

（3）根据雷电月变化数值分析，4-9月份是这个区域地闪的主要活动期，92.50%这个区域的地闪都发生在这6个月之间（图2）。

2.3 区域的土壤电阻率

就此地区施工和设计防雷工程时，相当重要的是土壤电阻率，在设计的时候，会把这个土壤电阻率参数值的准确度直接用于防雷装置设计之中，把它直接联系到建设单位费用投资。我们的防雷工作在专项设计技术评价、雷击风险评估过程中，数据参数值直接影响到准确评估结论。

根据项目岩土工程勘查报告和现场勘查资料，场地岩土构成由杂填土、红粘土和泥质白云岩组成，表层（0～3m）以杂填土、红粘土为主，土壤电阻率在200～400Ω・m范围，按GB/T 17949.1-2000的规定，属中偏高土壤电阻率区域。深层（3m以下）以泥质白云岩组成，土壤电阻率在1000Ω・m以上，属高土壤电阻率区域。

3 雷电风险计算

就本工程区域内的建（构）筑物使用功能的位置分布，按照以下防雷区域来划分：储罐区域（Z1）、LNG气化站区域（Z2）、加气区域（Z3）、办公区域（Z4）。各区域特征如下：

4 结论

评估结论如下：

根据观测数据统计的贵阳市乌当区年平均雷暴日数为44天左右，根据GB50343-2012，贵阳市乌当区属多雷区。

根据雷电监测资料统计分析结果，贵阳市乌当区年平均地闪次数为1325次，地闪密度为4.51次/km2・a。项目地址中心3km半径范围内年平均地闪次数132.6次，地闪密度为4.69次/（km2・a）;该站区落雷概率高，易遭受雷击[3]。

贵阳市乌当区的储罐区和LNG气化站区域、加气站区域和办公区域，年预测直接雷击次数范围值在0.002至0.031次，电气线路年预测雷击次数的范围在0.005至0.013次。这个区域的人员伤亡风险值分别是6.11E-06、6.34E-06、1.58E-06、1.02E-06，均小于QX/T85-2007规定的可承受风险值1.00E-05。

5 对策与预防

按照评估结果分析，贵阳市乌当区工业园配气站在设计施工时，必须按照防直击雷和防雷电波入侵的参数值要求安装避雷针或避雷塔设备、在办公大楼必须安装避雷带设备，设计站棚必须是钢架体直接与地连接，在安装避雷针或避雷塔离储备罐距离一定大于5米，安装接地电阻一定小于10欧姆，重点防护设备是LNG立罐、LNG加气机及CNG储气瓶组。还应满足以下要求：

（1）储罐、LNG气化站、加气站及罩棚应按第二类防雷建筑物设计，首次雷击电流参数应分别按不小于200kA设计，接地电阻必须小于10Ω的数值。 （下转第147页）

（上接第130页）

（2）储罐和进出站区通电线路一定要求静电防护、等电位连接、金属管屏蔽并且与大地接地。一定要求安装通流量大于60kA的电涌保护器（SPD）。

参考文献：

[1]GB50057-2010.建筑物防雷设计规范[S].北京：中国计划出版区，2010.

[2]GB50343-2012.建筑物电子信息系统技术规范[S].北京：中国计划出版社，2012.

[3]杨仲江.雷电灾害风险评估及管理基础[M].北京：气象出版社，2010.

作者简介：张淑霞（1987―），女，助理工程师，主要从事：雷电灾害风险评估技术服务工作。