雷電災害風險評估報告

1、江蘇海企化工倉儲有限公司二期工程雷電災害風險評估雷電災害風險評估報告-江蘇海企化工倉儲有限公司二期工程張立（江蘇省泰州市氣象局 江蘇省泰州市 225300）摘要 雷電災害風險評估是根據(jù)項目所在地雷電活動時空分布特征及其災害特征，結(jié)合現(xiàn)場情況進行分析，對雷電可能導致的人員傷亡、財產(chǎn)損失程度與危害范圍等方面的綜合風險計算，從而為項目選址、功能分區(qū)布局、防雷類別（等級）與防雷措施確定、雷災事故應急方案等提出建設性意見的一種評價方法。本文以江蘇海企化工倉儲有限公司二期工程為例，詳細分析了雷電災害風險評估過程中各個環(huán)節(jié)，分析了建設項目遭受雷擊損害的可能性，計算了雷擊人員生命損失風險，并與風險允許值比較，

2、判斷是否需要采取防雷措施，以及防雷措施應達到的防護等級。同時根據(jù)評估結(jié)論提出科學、經(jīng)濟、符合項目特性的防雷指導措施，以降低雷擊風險，使雷擊風險在可接受的范圍內(nèi)，確保人員生命及財產(chǎn)的防雷安全。關鍵詞：雷電；評估；安全1 項目概況江蘇海企化工倉儲有限公司坐落于泰州高港區(qū)永安洲，隸屬于江蘇海外集團，屬國有大型一類企業(yè)，廠區(qū)占地面積為264552.63平方米，二期工程用地面積為103864.39平方米，建構(gòu)筑物占地面積為55234.5平方米，項目位于疏港路的西側(cè)，建橋路的南側(cè)，西側(cè)為長江。本次評估對象包括28個儲罐、機修間、鍋爐房、樣品間及桶棚、裝車臺、配管站和生活垃圾站。各建筑物具體情況見表1。建筑

3、物名稱層數(shù)長度（m）寬度（m）高度（m）火災危險性類別儲罐V1601V、1604、V1606-V1608/14.014.014.0甲B儲罐V1602、V1603、V1605/14.014.014.0乙A儲罐V1701/28.7528.7522.85甲B儲罐V1702- V1704/28.8528.8522.85甲B儲罐V1801-V1802/19.019.018.5甲B儲罐V1803/19.019.018.5丙B儲罐V1804- V1806/19.019.018.5丙A儲罐V1901-V1904/17.017.018.0甲B儲罐V1905-V1909/21.021.020.0甲B儲罐V1910

4、/21.021.020.0乙B機修間1F22.08.06.8戊鍋爐房1F28.020.06.0丁樣品間及桶棚1F62.06.06.3甲裝車臺1F66.011.08.0甲配管站1F36.015.07.6戊生活垃圾站1F10.010.01.5/表1 各建筑物基本情況表2 雷電參數(shù)2.1 雷暴日經(jīng)統(tǒng)計泰州市高港地區(qū)1959年至2011年氣象資料可知，本地區(qū)年平均雷暴日為33.9，年最多雷暴日數(shù)為54天。2.2 地閃密度從江蘇省雷電監(jiān)測網(wǎng)6年（20062011）最大雷電流幅值資料得知，3.5km半徑范圍內(nèi)6年（20062011）最大平均地閃密度值作為評估時的地閃密度為8.7次/km2·a。考

5、慮到項目建成后，受地面新建建筑的影響，項目所在區(qū)域的地閃密度將會顯著增大，因此選取3.5km半徑范圍內(nèi)6年（20062011）最大平均地閃密度值作為評估時的地閃密度。 2.3 最大雷電流幅值從江蘇省雷電監(jiān)測網(wǎng)6年（20062011）最大雷電流幅值資料得知，該項目3.5km半徑范圍內(nèi)6年（20062011）最大雷電流幅值為170kA。2.4 土壤電阻率采集所用儀表為CR-ER01接地電阻在線測試儀，根據(jù)國家標準接地系統(tǒng)的土壤電阻率、接地阻抗和地面電位測量導則 第1部分：常規(guī)測量(GB/T17949.1-2000)運用四極法進行常規(guī)測量，本文中所用的土壤電阻率數(shù)值來源于2012年3月14日在建設項

6、目所在位置處現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)?，F(xiàn)場測量值為32.1·m。根據(jù)交流電氣裝置的接地(DL/T621-1997)規(guī)范規(guī)定，現(xiàn)場測定土壤電阻率時，水平接地極埋深0.5m，則值為1.41.8。測定時土壤比較干燥，值取1.4，則=1.4×32.144.9·m。3 建設項目風險組成計算3.1 采取防雷措施前的風險計算根據(jù)江蘇海企化工倉儲有限公司二期工程的情況，對各建筑及戶外裝置區(qū)的人員生命損失風險R1和經(jīng)濟損失風險R4進行評估。按照本章雷擊風險評估程序，對該項目各建筑及戶外裝置區(qū)采取防雷措施前的R1和R4值進行計算，評估表格中各參數(shù)按照雷電防護 第2部分：風險管理GB/T2171

7、4.2-2008規(guī)定取值。計算結(jié)果見表2：建筑物名稱人員生命損失風險R1經(jīng)濟價值損失風險R4采取防雷措施前采取防雷措施前儲罐V1601-V16084.59E-043.32E-02儲罐V1701- V17047.93E-043.78E-02儲罐V1801-V18025.92E-043.50E-02儲罐V1803- V18065.92E-043.50E-02儲罐V1901-V19045.67E-043.46E-02儲罐V1905-V190106.47E-043.57E-02機修間3.46E-043.22E-02鍋爐房3.60E-043.32E-02樣品間及桶棚3.77E-043.42E-02裝車臺

8、4.23E-043.51E-02配管站3.85E-043.35E-02生活垃圾站2.98E-043.13E-02表2 江蘇海企化工倉儲有限公司二期工程采取防雷措施前的風險計算值由表2計算結(jié)果可知，采取防雷措施前，江蘇海企化工倉儲有限公司二期工程的人員生命損失風險R1值均大于風險容許值RT（RT=10-5）。因此，需采取防雷措施，使人員生命損失風險R1降至風險容許值RT之下。3.2 采取的防雷措施3.2.1 建筑物防雷類別劃分根據(jù)建筑物防雷設計規(guī)范GB50057-2010附錄A，計算建筑物年預計雷擊次數(shù)。年預計雷擊次數(shù)N=kNgAeK校正系數(shù)，在一般情況下取1，在下列情況下取相應數(shù)值：位于曠野孤

9、立的建筑物取2；金屬屋面的磚木結(jié)構(gòu)建筑物取1.7；位于河邊、湖邊等土壤電阻率較小處、地下水露頭處等處的建筑物，以及特別潮濕的建筑物取1.5。根據(jù)本項目情況，項目西側(cè)為長江，各建筑K取值為1.5。Ng建筑物所處地區(qū)雷擊大地年平均密度（次/（ km2·a）Ae與建筑物截收相同雷擊次數(shù)的等效面積（km2）建筑物年預計雷擊次數(shù)計算結(jié)果見下表3：表3 江蘇海企化工倉儲有限公司二期工程項目年預計雷擊次數(shù)計算結(jié)果由表3計算結(jié)果可知，V1601-V1608、V1701-V1704、V1801-V1802、V1901-V1910、樣品間及桶棚、裝車臺年預計雷擊次數(shù)介于0.117次/a到0.272次/a

10、之間，雷擊概率較高，同時考慮到以上建筑及戶外裝置區(qū)的火災危險類別均為甲類和乙類，危險程度高，一旦遭受雷擊，易引發(fā)火災爆炸危險，根據(jù)石油化工企業(yè)設計防火規(guī)范，并參考建筑物防雷設計規(guī)范，V1601-V1608、V1701-V1704、V1801-V1802、V1901-V1910、樣品間及桶棚、裝車臺應按第二類防雷建筑物采取防直擊雷、防感應雷、防雷電波侵入等措施；V1803-V1806、機修間、鍋爐房、配管站、生活垃圾站年預計雷擊次數(shù)介于0.023次/a到0.2次/a之間，根據(jù)GB 50057-94（2010版）第2.0.4條，并考慮到消防泵房發(fā)生雷電事故的后果，V1803-V1806、機修間、鍋

11、爐房、配管站、生活垃圾站應按第三類防雷建筑物采取防直擊雷、防感應雷、防雷電波侵入等措施。3.2.2 確定具體的防雷措施由人員生命損失風險組成可知，導致風險值大的主要風險分量是RA、RB、RV。由RA、RB、RV的計算公式可知，為減小RA、RB、RV，可減小對應的概率PA（雷擊產(chǎn)生的接觸和跨步電壓導致生物觸電的概率）、PB（雷擊建筑物導致物理損害的概率）、PV（雷擊入戶服務設施線路導致物理損害的概率）。為了減小PA、PB、PV值，對照GB/T 21714.2-2008附錄B，提出如下防雷措施：a、減小PA值的措施：各建筑物利用結(jié)構(gòu)柱內(nèi)鋼筋作為防雷引下線、基礎鋼筋網(wǎng)作為接地裝置，罐區(qū)金屬罐體做防雷

12、接地，設人工接地網(wǎng)，則PA分別降至0和0.01。b、減小PB值的措施：根據(jù)計算確定的建筑物防雷類別，V1601-V1608、V1701-V1704、V1801-V1802、V1901-V1910、樣品間及桶棚、裝車臺采取符合GB50057-2010要求的第二類防雷保護措施，V1803-V1806、機修間、鍋爐房、配管站、生活垃圾站采取符合GB50057-2010要求的第三類防雷保護措施，則PB降至0.001。（注：GB50057-2010中的二類對應GB/T21714.1-2008中的級，三類對應級）。c、減小PV值的措施：V1601-V1608、V1701-V1704、V1801-V1802

13、、V1901-V1910、樣品間及桶棚、裝車臺低壓電源線路和信號線路均設置符合GB/T21714.4-2008的級防護等級要求的SPD保護，則PV降至PSPD值，為0.02，同時Pc、PM、PU、PW亦降至PSPD值；V1803-V1806、機修間、鍋爐房、配管站、生活垃圾站均設置符合GB/T21714.4-2008的級防護等級要求的SPD保護，則PV降至PSPD值，為0.03，同時Pc、PM、PU、PW亦降至PSPD值。3.2.3 采取防雷措施前后風險值比較見表4建筑物名稱人員生命損失風險R1經(jīng)濟價值損失風險R4采取防雷措施前采取防雷措施后采取防雷措施前采取防雷措施后儲罐V1601-V160

14、84.59E-045.77E-063.32E-021.02E-02儲罐V1701- V17047.93E-045.98E-063.78E-021.03E-02儲罐V1801-V18025.92E-045.83E-063.50E-021.03E-02儲罐V1803- V18065.92E-048.59E-073.50E-021.05E-02儲罐V1901-V19045.67E-045.81E-073.46E-021.03E-02儲罐V1905-V190106.47E-045.86E-063.57E-021.03E-02機修間3.46E-048.64E-063.22E-021.05E-02鍋爐房3

15、.60E-048.68E-063.32E-021.05E-02樣品間及桶棚3.77E-045.82E-063.42E-021.03E-02裝車臺4.23E-045.84E-063.51E-021.03E-02配管站3.85E-048.66E-063.35E-021.05E-02生活垃圾站2.98E-048.73E-063.13E-021.04E-02表4 江蘇海企化工倉儲有限公司二期工程各建筑物采取防雷措施前后風險值比較由表4的計算結(jié)果可知，采取提出的防雷措施后，江蘇海企化工倉儲有限公司二期工程各建筑物及戶外裝置區(qū)的人員生命損失風險R1均降至RT值以下，人員生命損失風險得到了有效控制，同時，經(jīng)

16、濟損失風險R4與采取措施前相比，也顯著減小。因此采取的措施是有效的。4 信息系統(tǒng)雷電防護等級評估根據(jù)建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術規(guī)范GB50343-2004確定江蘇海企化工倉儲有限公司二期工程信息系統(tǒng)雷電統(tǒng)防護等級。防雷裝置攔截效率E=1-NC/NNC可接受的最大年平均雷擊次數(shù)N建筑物年預計雷擊次數(shù)N1和建筑物入戶設施年預計雷擊次數(shù)N2的和根據(jù)E的計算值確定防護等級：當E0.98時定為A級，當0.90E0.98時定為B級，當0.80E0.90時定為C級，當E0.80時定為D級。可接受的最大年平均雷擊次數(shù)NC的計算： NC=5.8×101.5/C；其中，C各類因子C=C1+C2+C3+C

17、4+C5+C6C1信息系統(tǒng)所在建筑物材料結(jié)構(gòu)因子。屋頂和主體結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土材料時，C1取1.0。建筑物為磚混結(jié)構(gòu)時，C1取1.5。C2信息系統(tǒng)重要程度因子。假設等電位連接和接地以及屏蔽措施較完善的設備，C2取2.5。C3電子信息系統(tǒng)設備耐沖擊類型和抗沖擊過電壓能力因子。假設為一般，C3取0.5。C4電子信息系統(tǒng)設備所在雷電防護區(qū)(LPZ)的因子。假設設備設在LPZ1區(qū)內(nèi)，C4取1.0。C5電子信息系統(tǒng)發(fā)生雷擊事故的后果因子。假設江蘇海企化工倉儲有限公司二期工程信息系統(tǒng)業(yè)務原則上不允許中斷，但中斷后無嚴重后果產(chǎn)生，C5取1.0。C6區(qū)域雷暴等級因子。泰州市高港區(qū)年平均雷暴日為33.9天，屬多雷

18、區(qū)，C6取1.0。當C1=1.0時，則C=C1 + C2 + C3 + C4 + C5 + C6=1.0 + 2.5 + 0.5 +1.0 + 1.0 + 1.0=7建筑物年預計雷擊次數(shù)N1的計算：N1= kNgAe，各參數(shù)說明及取值具體見本文中建筑物防雷類別確定相關章節(jié)。N2=Ng·Ae= Ng·(Ae1 +Ae2)，其中Ae1為電源線纜入戶設施的截收面積，Ae2為信號線纜入戶設施的截收面積。N2值與土壤電阻率ds、線路截收面積、落雷密度Ng相關。建筑物信息系統(tǒng)雷電防護等級評估情況見下表5：表5 江蘇海企化工倉儲有限公司二期工程信息系統(tǒng)雷電防護等級評估情況根據(jù)信息系統(tǒng)重要

19、性和使用性質(zhì)，并進行了定量計算，確定江蘇海企化工倉儲有限公司二期工程V1701-V1704內(nèi)的信息系統(tǒng)的雷電防護等級為B級，電源系統(tǒng)應采取3級電源浪涌保護器，信號線路宜采用2級信號浪涌保護器；V1601-V1608、V1801-V1806、V1901-V1910、鍋爐房、樣品間及桶棚、裝車臺、配管站內(nèi)的信息系統(tǒng)的雷電防護等級為C級，電源系統(tǒng)應采取2級電源浪涌保護器，信號線路宜采用1級信號浪涌保護器；機修間、生活垃圾站內(nèi)的信息系統(tǒng)的雷電防護等級為D級，電源系統(tǒng)應采取12級電源浪涌保護器，信號線路宜采用1級信號浪涌保護器。5 評估結(jié)論5.1江蘇海企化工倉儲有限公司二期工程V1601-V1608、V1701-V1704、V1801-V1802、V1901-V1910、樣品間及桶棚、裝車臺年預計雷擊次數(shù)介于0.117次/a到0.272次/a之間，雷擊概率較高，同時考慮到以上建筑及戶外裝置區(qū)的火災危險類別均為甲類和乙類，危險程度高，一旦遭受雷擊，易引發(fā)火災爆炸危險，根據(jù)石油化工企業(yè)設計防火規(guī)范，并參考建筑物防雷設計規(guī)范，V1601-V1608、V1701-V1704、V1801-V1802、V1901-V1910、樣品間及桶棚、裝車