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        黎平縣城南加油站雷電災(zāi)害風(fēng)險評估

        2012-09-29 05:49:00楊翼飛
        中低緯山地氣象 2012年0期
        關(guān)鍵詞:罩棚黎平縣雷暴

        楊翼飛,曹 飛,潘 竑

        (1.貴州省黔東南自治州氣象局,貴州 凱里 556000;2.貴州省普安縣氣象局,貴州 普安 561500)

        1 引言

        雷擊引起的建筑物受損可造成人員傷亡事故。同時,雷擊產(chǎn)生的電壓波動可造成供電系統(tǒng)斷電,以及電子設(shè)備、監(jiān)控設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)等弱點系統(tǒng)的不穩(wěn)定,嚴(yán)重地影響加油站的正常運行。本文按照IEC-62305風(fēng)險管理標(biāo)準(zhǔn)的評估體系和方法[1],對黎平縣城南加油站雷電風(fēng)險進(jìn)行了評估,判斷建筑工程設(shè)計中所采取的防雷設(shè)計方案是否合理,所采取的防雷措施是否充分,所選擇的措施是否恰當(dāng)。并在此基礎(chǔ)上提出相應(yīng)的改進(jìn)、完善措施,以期將雷擊風(fēng)險降到最低,使可能導(dǎo)致的損失減少到最小。

        2 黎平縣城南加油站雷擊環(huán)境分析

        2.1 黎平縣城南加油站現(xiàn)場概況

        黎平縣城南加油站總占地面積1 800m2,該加油站建(構(gòu))筑物長22.4m、寬18.9m、高8.5m(含棚罩),占地面積423.5m2,罩棚面積550 m2,總?cè)莨薹e90m3,加油機6臺。黎平縣城南加油站位于德風(fēng)鎮(zhèn)矮枧村,中心位置:26°12'49.70″N,109°06'50.58″E。

        整個加油站位于開挖山口里,值班室設(shè)置在加油站棚罩下,距離加油站直線距離40 m。加油站對四級公路、35 KV輸電線路外部距離為200 m;對大于10戶的零散住戶、三級鐵路、二級及三級公路、110 KV輸電線路外部距離為280 m。電源線埋地引至值班室,主要用于控制加油站的照明和監(jiān)控系統(tǒng)。監(jiān)控設(shè)備設(shè)置在金屬棚罩下(距值班室40 m)。加油站設(shè)監(jiān)控系統(tǒng),監(jiān)控信號線埋地引至值班室。加油站、值班室無任何防雷裝置。

        站區(qū)土壤主要為田園土,采用溫納四極法,選取3個有代表性測試點進(jìn)行土壤電阻率數(shù)據(jù)采集,并根據(jù)測試時氣象因素、《土壤電阻率、接地阻抗和地面電位測量導(dǎo)則》GBT 17 949.1-2000進(jìn)行訂正,訂正后的土壤電阻率如表1:

        表1 土壤電阻率測量數(shù)據(jù)

        2.2 黎平縣雷擊氣候分析

        從黎平縣45 a(1964—2008年)氣象觀測資料統(tǒng)計結(jié)果:黎平縣年平均雷暴日達(dá)62 d,月平均雷暴日約5 d;雷暴日最多年份為1978年,天數(shù)為67 d;雷暴日最少年份為1999年,天數(shù)為32 d。初雷日最早為1月6日發(fā)生在1986年;終雷日最晚為12月18日發(fā)生在2002年;初終間跨度最長的年份為1997年,從1月22日—12月7日。

        黎平縣雷暴日的年際變化趨勢比較大,介于32~67 d之間,其中超過40 d(高雷區(qū))的年份有40 a。

        人工氣象觀測資料得到的雷暴日數(shù)僅僅反映了某區(qū)域大致的雷電活動特征,該數(shù)據(jù)不能準(zhǔn)確表征地面落雷的頻繁程度和閃電的電流強度等參數(shù)。因此,在進(jìn)行建筑物年雷擊次數(shù)的估算、雷擊風(fēng)險計算時,本文采用項目所處區(qū)域雷電監(jiān)測網(wǎng)監(jiān)測數(shù)據(jù)。

        2.3 貴州省近6 a雷電監(jiān)測資料

        2.3.1 雷暴日 從貴州省2006—2011年雷電監(jiān)測資料統(tǒng)計分析結(jié)果可知:黎平縣年平均雷暴日為71 d,月平均雷暴日超過6 d,雷電活動主要發(fā)生在3—9月份,最高月平均雷暴日接近14 d,6—8月份為雷電多發(fā)期,月平均雷暴日數(shù)為12 d。

        2.3.2 地閃密度 黎平縣年平均地閃為35次/(km2·a)。加油站為中心5km半徑范圍內(nèi)年平均地閃次數(shù)314次,地閃密度為40次/(km2·a);該油站中心3km半徑范圍內(nèi)年平均地閃次數(shù)116次,地閃密度為41次/(km2·a);該油站中心1km半徑范圍內(nèi)年平均地閃次數(shù)14次,地閃密度為44次/(km2·a);本文用中心3km半徑范圍內(nèi)的地閃密度(41次/(km2·a))作為雷電風(fēng)險計算參數(shù)。

        2.3.3 地閃強度與累積概率 黎平縣最大正、負(fù)地閃強度、平均地閃強度分別為244.49 kA、241.81 kA、34.50 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28.35% 、51.62% 、13.43% 、2.83% 。

        2.3.4 地閃月均、日均變化分布 黎平縣地閃主要活動期是4—8月,94%以上的地閃都發(fā)生在這5個月。

        黎平縣地閃主要活躍在15-04時,95.8%的地閃都發(fā)生這個時段,05-14時地閃相對較少,約4.2%的地閃發(fā)生在這個時段。

        3 風(fēng)險評估

        3.1 評估參數(shù)的提取

        加油站位于德風(fēng)鎮(zhèn)郊區(qū)矮枧村,所處地里位置地形平緩,周邊無高大建構(gòu)筑物,建筑物周邊特征參數(shù)如表2。

        表2 加油站建筑物環(huán)境特征

        根據(jù)該加油站使用功能和位置分布情況,劃分以下防雷區(qū)域:站房綜合樓及罩棚區(qū)域(Z1),包括綜合樓、罩棚;油罐區(qū)域(Z2)。

        建筑物特征:

        ①站房及罩區(qū)域(Z1);

        地面:水泥砂漿磨光地面;

        火災(zāi)風(fēng)險:高;

        特殊危險:產(chǎn)生電火花燃燒或爆炸引起損害,還能造成周圍人員傷亡;

        內(nèi)部系統(tǒng):P1+S1

        ②油罐區(qū)域(Z2);

        地面:土坯地面;

        火災(zāi)風(fēng)險:高;

        特殊危險:產(chǎn)生電火花燃燒或爆炸引起損害,還能造成周圍人員傷亡;

        區(qū)域特征見表3、表4。

        表3 站房及罩棚區(qū)域(Z1區(qū))的特征

        表4 油罐區(qū)域(Z2區(qū))的特征

        3.2 年預(yù)計平均雷擊次數(shù)

        根據(jù)《雷電災(zāi)害風(fēng)險評估技術(shù)規(guī)范》QX/T 85-2007計算出加油站相關(guān)年預(yù)計雷擊次數(shù)(表5)。

        表5 各風(fēng)險區(qū)域及線路雷擊次數(shù)(次/a)

        3.3 雷擊風(fēng)險值分量計算

        根據(jù)《雷電災(zāi)害風(fēng)險評估技術(shù)規(guī)范》QX/T 85-2007,油站存在下列雷電風(fēng)險:

        RA:在建筑物外圍3m區(qū)域內(nèi),由觸摸和跨步電壓導(dǎo)致的對活體的傷害。

        RB:在建筑內(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,此情況下導(dǎo)致的實體損害。

        RU:建筑物內(nèi)由于觸摸和跨步電壓導(dǎo)致的對活體的傷害相關(guān),這是由于雷電流注入入戶線路引起的。

        RV:雷電流通過或沿著入戶公共設(shè)施導(dǎo)入所致的實體損害有關(guān)(火災(zāi)或爆炸,通常是在入戶線路的入口處,外部裝置和金屬部件之間產(chǎn)生的火花導(dǎo)致的。)

        RT:受保護(hù)物體所能承受的最大風(fēng)險值。

        各區(qū)域風(fēng)險值計算結(jié)果見表6。

        表6 各區(qū)域風(fēng)險值計算結(jié)果(風(fēng)險R的組成)

        依據(jù)國際防雷標(biāo)準(zhǔn)IEC 62305-2規(guī)范規(guī)定:雷擊造成人員傷亡損失最大風(fēng)險可容許值RT=1×10-6。而在本文加油站站房、棚罩區(qū)域、油罐區(qū)域綜合計算由雷擊造成人員傷亡風(fēng)險值為4.50×10-6,均低于RT=1.00×10-5可承受風(fēng)險。

        4 小結(jié)

        ①根據(jù)QX/T 85-2007提供的雷電風(fēng)險因子識別、計算模式、可承受風(fēng)險值,站房罩棚區(qū)域、油罐區(qū)域年預(yù)計直接雷擊次數(shù)為0.02次,其人員傷亡風(fēng)險值分別為4.5 ×10-6,最后取值為4.50 ×10-6,該值低于QX/T 85-2007規(guī)定的可承受風(fēng)險值(1.00×10-5)。

        ②加油站在規(guī)范GB 50057-2010《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》中,屬于二類建筑物,任何雷擊風(fēng)險都會帶來不可估計的損失,并且隨著雷電對建筑物的破壞日益增加,所以我們有必要對該加油站進(jìn)行雷電風(fēng)險評估。

        [1]葉蜚譽.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).

        [2]丁旻,周強,邱飛.綜合辦公大樓的雷電風(fēng)險評估方法[J]. 貴州氣象,2008(1).

        [3]GB50057-2010.建筑物防雷設(shè)計規(guī)范[S].北京:中國計劃出版社,2010.

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