西寧地區(qū)加油站雷電災(zāi)害風(fēng)險普查分析

金欣 蔡忠周 羅少輝

摘要? ? 加強(qiáng)加油站的雷電風(fēng)險普查能夠為防雷安全管理工作提供理論依據(jù)。本研究以西寧市68家加油（氣）站為樣本，結(jié)合加油（氣）站地理位置、雷電易發(fā)性區(qū)劃等基本概況，普查工程性防雷措施和非工程性防雷措施等情況。結(jié)果表明，西寧市、大通縣、湟中縣、湟源縣2008—2016年閃電日數(shù)平均分布為45.9、70.9、60.8、42.2 d。大通縣東北部雷電易發(fā)性處于極高危險區(qū)，湟中縣的西南部處于高危險區(qū)，西寧市主城區(qū)以及湟源縣與湟中縣交界地區(qū)處于中等危險區(qū)，湟源縣大部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)屬于低危險區(qū)。西寧地區(qū)加油站以埋地線路為主，日車流量主要集中在100～300輛。西寧市加油站接閃器、引下線、加油區(qū)接地、油（氣）儲罐、儲油區(qū)接地方面以8分居多，占總數(shù)的51.5%以上。應(yīng)同時加強(qiáng)工程性和非工程性措施，提高加油站的防雷管理能力和公眾的防雷安全意識。

關(guān)鍵詞? ? 加油站;雷電災(zāi)害;雷電易發(fā)區(qū);風(fēng)險普查;管理措施;青海西寧

中圖分類號? ? TM865? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼? ? A

Abstract? ? Strengthening lightning risk survey of gas stations can provide theoretical basis for safety management of lightning protection.In this study，68 refueling（gas）stations in Xining City were taken as samples to investigate the basic situation，lightning vulnerability classification，engineering and non-engineering lightning protection measures.The results showed that the average distribution of lightning days was 45.9，70.9，60.8，42.2 days in Xining City，Datong County，Huangzhong County and Huangyuan County from 2008 to 2016，respectively.The northeast of Datong County was vulnerable to lightning in the extremely high risk area，the southwest of Huangzhong County was in the high risk area，the main urban area of Xining City and the border area of Huangyuan County and Huangzhong County were in the medium risk area，and most of the villages and towns in Huangyuan County belonged to the low risk area.The main line types at gas stations in Xining area were mainly buried ground，with daily vehicle flow mainly concentrated in 100-300 vehicles.In Xining City，there were 8 points in flasher，lead-off line，grounding in gas station，oil（gas）storage tank and grounding in oil storage area，accounting for more than 51.5% of the total.At the same time，engineering and non-engineering measures should be strengthened to improve the lightning protection management level of gas stations and public awareness of lightning protection safety.

Key words? ? gas station;lightning disaster;lightning prone area;risk survey;management measure;Xining Qinghai

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市的機(jī)動車輛飛速增加，汽車時代的到來加速了西寧市加油（氣）站及相應(yīng)配套設(shè)施的增長。由于加油（氣）站具有特殊性，一旦遭受雷擊，輕則損壞電源和設(shè)備，重則危害人員生命，特別是在農(nóng)村和郊區(qū)，加油（氣）站屬空曠孤立建筑物[1-2]。加油（氣）站的雷電災(zāi)害事故造成嚴(yán)重的社會財產(chǎn)損失，直接威脅周圍人民群眾和建筑物的安全，削弱了加油（氣）站作為能源機(jī)構(gòu)的功能，因而其雷電防護(hù)非常重要[3-6]。據(jù)統(tǒng)計，自2005年以來，西寧市共4個加油（氣）站發(fā)生雷擊事故，分別是湟中華潤燃?xì)庥邢薰疚髡荆ㄗ儔浩髟獾嚼讚魮p壞）、西寧永通天然氣有限公司、南山路加油站（多次雷擊）和城南加氣門站。因此，要特別重視加油（氣）站風(fēng)險普查，加強(qiáng)加油（氣）站的防雷防靜電措施，使得防雷安全管理工作有據(jù)可依。同時，加油（氣）站的防雷工程與定期檢測工作至關(guān)重要，加油（氣）站的防雷接地施工要求比較嚴(yán)格，防雷接地有嚴(yán)格的施工規(guī)范要求，要做好全面的防雷接地[5]。另外，開展雷電易發(fā)區(qū)劃及風(fēng)險普查研究工作為加快推進(jìn)氣象災(zāi)害防御體系建設(shè)提供了重要的參考依據(jù)和科學(xué)指引，避免或減少雷電災(zāi)害所造成的人員傷亡及財產(chǎn)損失。該項工作也是氣象部門切實履行雷電災(zāi)害防御安全監(jiān)管職能、進(jìn)一步提升防雷安全監(jiān)管的科技支撐能力的體現(xiàn)。目前，安徽、內(nèi)蒙古、貴州等地區(qū)已經(jīng)開展雷電易發(fā)性區(qū)劃工作[7-9]，但以上工作僅限于以縣為單位的雷電易發(fā)性劃分，將加油（氣）站與雷電易發(fā)區(qū)劃相結(jié)合的研究鮮有報道。關(guān)于西寧地區(qū)雷電活動特征及災(zāi)情分析的研究已有一些報道[10-11]，但結(jié)合氣象與建筑物特性的風(fēng)險普查相關(guān)研究較少。本研究以西寧地區(qū)加油（氣）站為雷電災(zāi)害風(fēng)險普查對象，對雷電災(zāi)害風(fēng)險情況和雷電易發(fā)性進(jìn)行調(diào)查分析，在很大程度上提高了加油（氣）站防雷減災(zāi)工作效率，具有重要的社會意義和研究價值。

1? ? 資料與方法

1.1? ? 資料來源

統(tǒng)計1961—2013年西寧市及轄區(qū)（大通縣、湟中縣、湟源縣）人工雷暴日數(shù)，2008—2016年西寧市及轄區(qū)閃電監(jiān)測資料中經(jīng)度、緯度、地閃強(qiáng)度，并計算閃電日數(shù)和地閃密度。

1.2? ? 雷電易發(fā)性區(qū)劃

人工雷暴日數(shù)、閃電日數(shù)、地閃密度數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理，使結(jié)果值映射到[0，1]之間。計算公式為：Xi=（X-min）/（max-min）式中，Xi為歸一化值;X為實際值，max為樣本數(shù)據(jù)的最大值，min為樣本數(shù)據(jù)的最小值。

利用層次分析法確定人工雷暴日數(shù)、閃電日數(shù)、地閃密度權(quán)重[12]，利用自然斷電法和克里金法在ArcGIS軟件上差值分析西寧市及轄區(qū)雷電易發(fā)性。

1.3? ? 普查問卷與指標(biāo)設(shè)計

針對加油（氣）站的特點，通過征求專家意見，制定加油（氣）站雷電災(zāi)害風(fēng)險普查問卷。在西寧市范圍根據(jù)加油（氣）站分布情況隨機(jī)抽取加油（氣）站進(jìn)行普查，普查員通過現(xiàn)場檢測和問卷調(diào)查的方式獲取數(shù)據(jù)，對存在問題和整改措施進(jìn)行備注并告知加油（氣）站負(fù)責(zé)人。參與普查的加油（氣）站共71家，約占西寧市加油（氣）站總數(shù)的40%，分布于各個城區(qū)、縣區(qū)，具有很好的代表性。共發(fā)放紙質(zhì)普查問卷71份，回收有效問卷68份。

2? ? 結(jié)果與分析

2.1? ? 西寧市雷電活動特征

2008—2016年西寧市、大通縣、湟中縣、湟源縣閃電日數(shù)平均分布為45.9、70.9、60.8、42.2 d（表1）。西寧市閃電日數(shù)在34～80 d之間，其中2008年閃電日數(shù)最少、2016年最多;大通縣閃電日數(shù)在41～84 d之間，其中2009年閃電日數(shù)最少、2014年最多;湟中縣閃電日數(shù)在39～80 d之間，其中2015年閃電日數(shù)最少、2012年最多;湟源縣閃電日數(shù)在27～55 d之間，其中2015年閃電日數(shù)最少、2012年最多。

西寧市閃電日數(shù)呈逐年上升的趨勢，這與日益加快的城市化進(jìn)度密切相關(guān)，大通縣、湟中縣和湟源縣閃電日數(shù)呈現(xiàn)出高低交替的趨勢。

2.2? ? 西寧市加油（氣）站基本情況

加油（氣）站基本情況包括名稱、經(jīng)緯度、地理位置、加油（氣）站類型、有無同等高度建筑物、城市農(nóng)村、電源線路、車流量、儲油罐個數(shù)、儲油罐容量、加油機(jī)、加油槍，防雷檢測周期等。本研究在西寧市范圍內(nèi)加油（氣）站普查樣本68家（共187家），具體情況見表2。各個城區(qū)、縣區(qū)范圍內(nèi)加油、加氣站均有涉及，覆蓋整個西寧市，其中加油（氣）站、加氣站分別有42家和26家。

調(diào)查樣本中的中石油25家、中石化11家、中油燃?xì)?家、民營企業(yè)9家、其他國有企業(yè)14家。城市加油（氣）站共17家，其中有同等高度建筑物8家、無同等高度建筑物9家;農(nóng)村共29家，其中有同等高度建筑物9家、無同等高度建筑物13家;郊區(qū)共計22家，其中有同等高度建筑物18家、無同等高度建筑物11家。只有農(nóng)村加油（氣）站附近有同等高度建筑數(shù)量多于無同等高度建筑物數(shù)量，由此可見，城市和郊區(qū)的加油（氣）站選址較農(nóng)村更嚴(yán)格，風(fēng)險相對較小。

調(diào)查樣本以埋地線路為主，共42家;架空24家;露天2家，線路露天雷災(zāi)隱患風(fēng)險較高。對實地走訪調(diào)查的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析表明，日車流量主要集中在100～300輛，共26家;其次是>600輛，共19家;≤100輛，共16家;300～600輛，共12家。儲油罐容量為0個共7家，1～3個共17家，3～6個共41家，>6個為3家;其中，中石化某油庫最高，為36個。加油機(jī)0～3臺共20家，4～6臺共44家，6～9臺共4家。加油槍0～6把為17家，7～12把為37家，13～18把為9家，>18把為4家;其中楊家莊某加油（氣）站最多，為36把。防雷檢測周期大部分加油（氣）站符合要求，為每年檢測2次，僅湟中2家加油站每年1次，可能原因是地處農(nóng)村，相關(guān)防范意識薄弱。

2.3? ? 西寧市加油站雷電易發(fā)性區(qū)劃

地閃密度越高，地閃強(qiáng)度越大，閃電日數(shù)越多，致災(zāi)風(fēng)險越大。此外，根據(jù)雷電災(zāi)害發(fā)生的特點，其致災(zāi)風(fēng)險還與地形、水系以及土壤電導(dǎo)率有關(guān)。由于西寧市地形平緩，海拔變化差異較小，故在本研究中忽略了這2個因素的影響。雷電易發(fā)性計算：0.14×地閃密度+0.10×地閃強(qiáng)度+0.29×閃電日數(shù)+0.07×河網(wǎng)密度+0.03×土壤電導(dǎo)率（圖1）。由圖1可知，西寧市雷電災(zāi)害極高危險區(qū)主要分布在大通縣東北部，高危險區(qū)主要在湟中縣西南部，中等危險區(qū)分布在西寧市主城區(qū)以及湟源縣與湟中縣交界地區(qū)，而湟源縣大部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)屬于低危險區(qū)。

針對以上處于較高易發(fā)區(qū)的加油（氣）站地區(qū)，應(yīng)加大雷電防御工作的資金投入比例，且因地制宜地制定雷電災(zāi)害防御措施，比如加強(qiáng)雷電災(zāi)害風(fēng)險評估，防雷裝置設(shè)計審核、竣工驗收和已安裝防雷裝置的建（構(gòu)）筑物的防雷安全技術(shù)檢測等工作，杜絕雷電安全隱患;對經(jīng)濟(jì)相對落后、教育文化水平偏低但雷電災(zāi)害風(fēng)險值高的縣區(qū)，應(yīng)加強(qiáng)群眾防雷知識的科普宣傳等工作，讓防雷科技知識家喻戶曉，最大程度地降低雷電災(zāi)害風(fēng)險概率。

2.4? ? 西寧市加油（氣）站工程性措施風(fēng)險普查

接閃器情況包括接閃器形式、材料規(guī)格、網(wǎng)格尺寸、連接形式與質(zhì)量、防腐措施、安全距離、保護(hù)范圍;引下線情況包括引下線根數(shù)、間距、材料規(guī)格、斷接卡及保護(hù)措施、防腐措施;加油區(qū)接地包括卸液及充裝臺、烴（油）泵、壓縮機(jī)、沖裝槍、衡器、加油機(jī)、槍、管道、法蘭盤等接地狀況;油（氣）儲罐接地情況包括油（氣）儲罐阻火器、呼吸閥、量油孔、通氣管、放散管等接地狀況;儲油區(qū)接地情況包括儲油區(qū)、加油區(qū)金屬物接地、金屬設(shè)備與設(shè)備、管道與管道之間跨接、工藝管道電氣連接等防靜電接地措施;可燃?xì)怏w濃度主要對儲油區(qū)、加油區(qū)可燃?xì)怏w濃度進(jìn)行檢測。普查員綜合評估打分結(jié)果表明，工程性措施中接閃器、引下線、加油區(qū)接地、油（氣）儲罐、儲油區(qū)接地、可燃?xì)怏w濃度6個方面以8分居多，數(shù)量在23～36次之間，分別占總數(shù)的52.9%、51.5%、52.9%、50.0%、51.5%和33.8%（表3）。由此可見，可燃?xì)怏w濃度的檢測工作應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)，做到防患于未然。

接閃器情況最低分出現(xiàn)在大通縣，分別為某民營加油站和中石油加油站，引下線情況和加油區(qū)接地情況最低分是大通縣某民營加油站，油（氣）儲罐接地情況和儲油區(qū)接地情況評分在7～10分之間，情況良好，可燃?xì)怏w濃度最低分在湟中縣，分別為中石油和中石化加油站。

2.5? ? 西寧市加油（氣）站非工程性措施風(fēng)險普查

非工程系措施普查結(jié)果表明，在雷雨天氣大部分加油（氣）站格外注意安全，有安全管理意識，達(dá)97.1%以上。氣象信息獲取渠道情況主要通過廣播、LED顯示屏、短信、網(wǎng)絡(luò)等單一方式獲取雷電預(yù)警信息的加油（氣）站占16.1%，通過以上2種或2種以上方式獲取信息的占53.0%，仍然有30.9%的加油（氣）站無雷電預(yù)警信息告知工作人員。大部分加油（氣）站已建立雷電安全管理制度、制定雷電災(zāi)害應(yīng)急預(yù)案、進(jìn)行應(yīng)急救災(zāi)演習(xí)，但是仍然有6家單位未采取以上措施，占比8.8%。每年完善防雷裝置設(shè)施建設(shè)4～5個為7家，5次以上3～4個為17家，2～3個為25家，1～2個為35家，0為4家。32家加油（氣）站設(shè)立專門雷電安全管理員，但是仍然有36家加油（氣）站沒有設(shè)立專門雷電安全管理員。每年組織防雷裝置自查、安全隱患大排查3次以上共20家，2～3次共15家，1～2次共28家，無排查為5家。開展雷電災(zāi)害防御宣傳教育或知識培訓(xùn)3次以上為13家，2次以上為11家，1次以上為43家，不開展該項工作為1家。更新加油機(jī)時間：1～3年為20家，3～5年為51家，6～8年為2家，8年以上為1家，未更換過為2家。

大部分加油（氣）占張貼加油站標(biāo)志標(biāo)識;加油區(qū)域進(jìn)出車輛和人員的管理、計量員操作、加油員的操作適當(dāng)，重點設(shè)備的防護(hù)管理規(guī)范，且有滅火器、消防沙、報警器等消防設(shè)施，但是仍然有2家未張貼加油站標(biāo)志標(biāo)識、無滅火器、消防沙、報警器等消防設(shè)施。

3? ? 建議

西寧市加油（氣）站分布密度和服務(wù)規(guī)模越來越大，各種先進(jìn)電子設(shè)備的應(yīng)用也越來越廣泛。根據(jù)規(guī)范要求，加油（氣）站的工程性防雷措施應(yīng)同時兼顧完善建筑設(shè)施的外部雷電防護(hù)和強(qiáng)化其用電設(shè)備的內(nèi)部防護(hù)[13-14]。針對西寧市加油（氣）站防雷普查，提出防雷防靜電隱患和技術(shù)措施能夠有效防雷減災(zāi)[15-16]。

3.1? ? 工程性措施

3.1.1? ? 直擊雷的保護(hù)。加油（氣）站的防雨棚為第二類防雷建筑物，部分防雨棚避雷帶拐角處為直角，不符合要求;部分加油（氣）站辦公樓避雷帶有生銹現(xiàn)象，應(yīng)及時處理。

3.1.2? ? 做好防雷接地與等電位連接。良好的接地系統(tǒng)能夠同時達(dá)到將雷電流泄入大地和防干擾、防靜電的作用。部分加油（氣）站為節(jié)省成本或缺乏此方面意識，存在無等電位連接、無防雷電波入侵措施、加油機(jī)電源接線板接地端子沒有接地等現(xiàn)象，有些加油（氣）站雖然有防靜電裝置，但由于機(jī)器老化，整體接地電阻值偏高，甚至超過標(biāo)準(zhǔn)，建議更換新機(jī)器。由于調(diào)壓站改造等原因，風(fēng)向標(biāo)接地不良，靜電釋放球部分阻值超標(biāo)。由于長期頻繁使用導(dǎo)致加油機(jī)和加油槍之間的線脫離，一體化改造后個別加油槍接地、靜電接地報警器、加油槍接地電阻值超標(biāo)。接地系統(tǒng)不符合規(guī)范，一旦遭遇雷擊，可能造成設(shè)備故障，甚至危及人員生命安全。

3.1.3? ? 合理安裝避雷器。易燃易爆場所應(yīng)安裝三級電源避雷器，達(dá)到分級攔截過電壓、過電流的目的[13-14]。信號避雷器的安裝能夠保護(hù)弱電設(shè)備免受雷擊損壞。西寧市加油（氣）站存在無浪涌保護(hù)器或者參數(shù)不規(guī)范，質(zhì)量不達(dá)標(biāo)現(xiàn)象。未安裝電源浪涌保護(hù)器直接引起雷擊事故，導(dǎo)致加油站中控電腦系統(tǒng)及加油機(jī)電路板損壞，如大冶市汽車加油站遭雷擊[17]。

3.1.4? ? 合理布線和采取屏蔽措施。部分加油（氣）站附近有高壓線，離辦公樓頂距離太近，線路架空不符合要求。部分加油（氣）站電子設(shè)備絕緣強(qiáng)度低、過電壓（過電流）耐受能力差、對電磁干擾敏感等弱點。雷電具有聚膚效應(yīng)，在電子設(shè)備線纜、接地線的選擇、安裝上合理考慮電感性和電容性的影響，能夠達(dá)到泄放過電壓的目的。此外，法蘭的連接螺栓少于5根時，法蘭的連接應(yīng)采用銅線或銅皮跨接，達(dá)到防靜電目的。

3.2? ? 非工程性措施

普查結(jié)果主要反映民營企業(yè)加油（氣）站的問題大于國有企業(yè)，農(nóng)村加油（氣）站問題大于郊區(qū)和城市。馬海玲[18]認(rèn)為，在工程建設(shè)選址時充分考慮雷電因素的雷擊風(fēng)險評估非常必要。此外，加油（氣）站還應(yīng)設(shè)立專門雷電安全管理員，自覺組織防雷裝置自查、安全隱患大排查、開展雷電災(zāi)害防御宣傳教育或知識培訓(xùn)，重視雷電災(zāi)害防御和應(yīng)急管理。

4? ? 結(jié)論

綜上所述，2008—2016年大通縣閃電日數(shù)最高，其次為湟中縣。大通縣東北部雷電易發(fā)性處于極高危險區(qū)，湟中縣西南部處于高危險區(qū)，西寧市主城區(qū)以及湟源縣與湟中縣交界地區(qū)處于中等危險區(qū)，湟源縣大部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)屬于低危險區(qū)。應(yīng)同時加強(qiáng)工程性和非工程性措施，提高加油（氣）站的防雷管理水平和公眾防雷安全意識。

5? ? 參考文獻(xiàn)

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