xx石化经销有限公司xx油库搬迁项目

I档案号：2011122XX 石化经销有限公司XX 油库搬迁项目雷击风险评估报告建设单位：X X 石 化 经 销 有 限 公 司评估单位：XX 市城市气象服务中心二一八二一八年八月II目 录前 言 1第一章 雷击风险评估概述 11 雷击风险概述 12 雷击风险评估主要引用标准 53 XX 石化经销有限公司 XX 油库搬迁项 目雷电灾害分析 73.1 直接雷击下的灾害分析 .73.2 感应雷击下的灾害分析 .8第二章 XX 市雷电分布特征 .91 地闪概况 92 地闪的日变化 93 地闪的月变化 114 地闪的空间分布 135 XX 市 XX 区地闪的空间分布 19第三章 数据采集与分析 201 地理位置 参数 202 雷电参数 212.1 雷电日概念 .212.2 地闪空间分布 .222.3 雷电流强度 .232.4 地闪月变化规律 .242.5 闪电时变化规律 .253 土壤电阻率 26第四章 雷击风险估算 281 风险评估方法 281.1 总的方法 .281.1.1 损害来源 281.1.2 损害类型 281.1.3 损失类型 291.2 风险组成 .301.2.1 建筑物的风险组成 311.2.2 影响建筑物内风险组成的因素 341.2.3 公共设施的风险组成 35III1.2.4 影响公共设施内风险组成的因素 361.3 风险管理 .361.3.1 适用于风险评估的建筑物 371.3.2 适用于风险评估的公共设施 381.3.3 可承受风险 RT381.3.4 评估防护需求的程序 391.3.5 评估防护措施经济性的程序 401.3.6 防护措施 411.3.7 防护措施的选择 422 建筑物风险组成的评估 442.1 建筑物区 ZS 划分 442.2 评估风险组成的参数 .442.3 雷击建筑物导致的风险 .452.3.1 雷击建筑物导致的风险组成的评估 452.4 雷击建筑物以外区域导致的风险组成的评估 .452.4.1 雷击建筑物邻近区域导致的风险组成的评估 462.4.2 雷击入户线路导致的风险组成的评估 462.4.3 雷击入户线路邻近区域导致的风险组成的评估 462.5 建筑物内风险组成小结 .473 风险计算 473.1XX 石化经销有限公司 XX 油库搬迁项 目材料库风险计算 473.1.1 建筑物分区 .483.1.2 年预计雷击次数的估算 513.1.3 人身伤亡风险的估算 523.2XX 石化经销有限公司 XX 油库搬迁项 目餐厅风险计算 533.2.1 建筑物分区 .533.2.2 年预计雷击次数的估算 573.2.3 人身伤亡风险的估算 583.3XX 石化经销有限公司 XX 油库搬迁项 目总变电所及机电仪修楼风险计算 593.3.1 建筑物分区 .593.3.2 年预计雷击次数的估算 623.3.3 人身伤亡风险的估算 63IV3.4XX 石化经销有限公司 XX 油库搬迁项 目办公楼风险计算 643.4.1 建筑物分区 .643.4.2 年预计雷击次数的估算 683.4.3 人身伤亡风险的估算 693.5XX 石化经销有限公司 XX 油库搬迁项 目废消防泵房水处理站风险计算 703.5.1 建筑物分区 .703.5.2 年预计雷击次数的估算 733.5.3 人身伤亡风险的估算 743.6XX 石化经销有限公司 XX 油库搬迁项 目空压站风险计算 753.6.1 建筑物分区 .753.6.2 年预计雷击次数的估算 783.6.3 人身伤亡风险的估算 793.7XX 石化经销有限公司 XX 油库搬迁项 目公路装车站风险计算 803.7.1 建筑物分区 .803.7.2 年预计雷击次数的估算 833.7.3 人身伤亡风险的估算 843.8XX 石化经销有限公司 XX 油库搬迁项 目油罐风险计算 853.8.1 建筑物分区 .863.8.2 年预计雷击次数的估算 893.8.3 人身伤亡风险的估算 90第五章 防雷设计主要参数分析 931 电源系统雷击过电流估算 932 内部磁场强度的估算 95第六章 防雷设计指导意见 971 防雷类别 .972 建筑物防雷指导意见 .972.1 直击雷的防护措施 .972.1.1 接地装置的设计 .972.1.2 引下线的设计 .982.1.3 接闪器的设计 .982.2 等电位连接及接地的设计 .99V2.3 防雷电波侵入设计 .1002.4 防雷电电磁脉冲设计 .1002.5 屏蔽设计 .1012.6 合理布线 .1023 信息系统防雷指导意见 .1023.1 电源线路防雷与接地要求 .1023.2 信号线路的防雷与接地要求 .1033.2.1 接地要求 .1043.2.2 信息系统装设 SPD 措施 1043.3 线路屏蔽的规定 .1053.4 信号线路敷设的要求 .1053.5 各系统防雷与接地设计 .1063.5.1 安全防范系统的防雷与接地要求 .1063.5.2 有线电视、安防对讲系统的防雷与接地要求 1083.5.3 程控交换系统的防雷与接地要求 1094 室外照明系统防雷设计指导意见 .1104.1 直击雷防护设计 .1104.2 雷电电磁脉冲防护设计 .1114.3 雷电波侵入防护设计 .1115 防接触电压、跨步电压设计指导意见 111第七章 施工过程防雷安全指导意见 1131 施工宜避开雷暴高发期和时段 1132 实施雷电预警 1143 施工过程防雷安全指导意见 1144 人身安全防护指导意见 .1164.1 加强防雷知识培训 .1164.2 现场施工人员防雷应急措施 .1164.3 遭到雷击时急救措施 .1174.4 雷击事故处置方法 .118结 束 语 1191前 言XX 石化经销有限公司 XX 油库搬迁项目 拟建于 XX 化学工业园区 XX 石化经销有限公司油 库灌区内。 为准确把握 XX 石化经销有限公司 XX 油库搬迁项 目所处地域雷电活动规 律，进行雷击风险评估和指导其防雷设计，以减少或避免 XX 石化经销有限公司 XX 油库搬迁项目建成后遭受雷击而引发雷电灾害，并指导 XX 石化经销有限公司XX 油库搬迁项目建 设过程中防雷安全工 作。受 XX 石化经销有限公司委托，XX 市城市气象服 务中心承担 XX 石化经销有限公司 XX 油库搬迁项目雷击风险评估工作。经过现场勘查和检测，历时 10 个工作日，编制完成本报告。报告共七章，由雷击风险评估概述、XX 市雷电分布特征、数据采集与分析、雷击风险估算、防雷设计主要参数分析、防雷设计指导意见和施工过程防雷安全指导意见等部分组成。本雷击风险评估报告内容只适用于 XX 石化 经销有限公司 XX 油库搬迁项目，不适用于其他地域的雷击风险评估。委托方和受托方均不要外传评估报告内容，避免他人误用评估报告内容，造成不良后果或经济损失。1第一章 雷击风险评估概述1 雷击风险概述雷电是发生在大气中的声、光、电物理现象，其放电电流可达数十千安培，甚至数百千安培。放电瞬间，雷电流产生巨大的破坏力和很强的电磁干扰作用，引起的灾害是自然界十大灾害之一。雷云对地放电，能够对地面上的建筑物和设施构成严重危害，其危害主要分为两类：直接危害和间接危害。直接危害主要表现为雷电引起的热效应、机械效应和冲击波等；间接危害主要表现为雷电引起的静电感应、 电磁感应和暂态过电压等。雷云对地放电时，强大的雷电流从雷击点注入被击物体，其热效应可使雷击点周围局部金属熔化，当雷电击中草堆和树木时，能将草堆和树枝引燃；当雷电击中输电线路时，可将其熔断。这些都属热效应，如果防护不当，就会酿成火灾，带来更大的损失和灾难。雷电机械效应所产生的破坏作用主要表现为两种形式：电动力和内压力。众所周知，载流导体周围的空间存在着电磁场，在电磁场中的载流导体会受到电磁力的作用。雷击建筑物时，在电动力作用下，建筑物内的导体之间会相互吸引或排斥，引起变形，甚至会被折断。在被击物体的内部产生内压力是雷电机械效应破坏作用的另一种表现形式。由于雷电流幅值很高，作用时间很短，击中树木或建筑构件时，在其内2部瞬时产生大量热量，在短时间内热量来不及散发出去，致使物体内部的水分被大量蒸发成水蒸气，并迅速膨胀，产生巨大的爆炸力，能够使被击树木劈裂、建筑构件崩塌。雷电产生的冲击波类似于爆炸产生的冲击波。在雷云对地放电过程的回击阶段，放电通道中既有强烈的空气游离又有强烈的异性电荷中和，通道中瞬时温度很高，使得通道周围的空气受热急剧膨胀，并以超声波向四周扩散，从而形成冲击波。同时，通道外围附近的冷空气被严重压缩，在冲击波波前到达的地方，空气的密度、压力和温度都会突然增大，产生剧烈振动，可以使其附近的建筑物遭到破坏，人、畜受到伤害。雷电的静电感应和电磁感应作用均属于雷电的间接危害。当空间有带电的雷云出现时，雷云下的地面及建筑物等，都因静电感应而带上相反的电荷。从雷云的出现到发生雷击(主放电)所需时间相对于主放电过程的时间要长得多，雷云下的地面及建筑物等有充分的时间累积大量电荷。当雷击发生后，局部地区的感应电荷不能在同样短的时间内消失，形成局部高电压。这种由静电感应产生的过电压对接地不良的电气系统有很强破坏作用，使接地不良的金属器件之间发生火花，这对易燃易爆场所而言，是非常危险的。雷电流具有很高的峰值和波前上升陡度，能在所流过的路径周围产生很强的暂态脉冲电磁场，处在该电磁场中的导体会产生感应过电3压（流）。建筑物内通常敷设着各种电源线、信号线和金属管道（如供水管、供热管和供气管等），这些线路和管道常常会在建筑物内的不同空间构成环路。当建筑物遭受雷击时，雷电流沿建筑物防雷装置中各分支导体入地，流过分支导体的雷电流会在建筑物内部空间产生暂态脉冲电磁场，脉冲电磁场交链不同空间的导体回路，会在这些回路中感应出过电压和过电流，导致设备接口损坏。雷电流产生的暂态脉冲电磁场不仅能在建筑物内的导体回路中感应过电压和过电流，而且也能在建筑物之间的通信线路中感应出过电压和过电流。随着城市现代化的不断发展，科学技术的不断进步，智能建筑迅猛发展，各类信息系统得到广泛应用，特别是超大规模集成电路的应用，极大的提高了工作效率。但是，这些电子设备普遍存在着绝缘强度低、过电压和过电流耐受能力差、对电磁干扰敏感等弱点，一旦建筑物受到直接雷击或其附近区域发生雷击，雷电过电压、过电流和脉冲电磁场会通过供电线、通信线、接收天线、金属管道和空间辐射等途径侵入建筑物内，威胁室内电子设备的正常工作和安全运行。如防护不当，这些雷害轻则使电子设备误动作，重则造成电子设备永久性损坏，严重时还可能造成人员伤亡。据相关资料记载，全世界每年因雷击造成的经济损失达 10 亿美元以上，人员伤亡也相当严重，全国平均每年因雷击伤亡人数达 3000 人左右。2004 年多次发生一次雷击伤亡十余人的重大事件，其中浙江省临海市发生的一次雷击造成 17 人死亡、13 人受伤的恶性事4故；2007 年 5 月 23 日，重庆市开县义和镇兴业村小学遭受直接雷击，造成 7 名小学生死亡、44 名小学生受伤，其中 5 人重伤，令人震惊。据 XX 省防雷中心资 料统计， 2006 年全省雷电灾情 64 起，死亡 28人，伤 20 人。2007 年全省雷电灾情 801 起，共发生雷电伤亡事件 53 起，死亡 54 人，受伤 39 人。最严重雷击事件发生在 8 月 10 日中午，徐州铜山县何桥镇段庄村某村民家办理丧事，雷电造成 5 人死亡、17 人受伤。2008 年共发生雷灾 778 起，死亡 23 人，受伤 3 人。2009 年全省共发生雷灾 818 起，其中雷击引起火灾事故 8 起，人身伤亡事故 28 起，死亡 25 人，受伤 4 人。因此，根据 XX 石化经销有限公司 XX 油 库搬迁项目各类设施和建（构）筑物结构特性，并结合以上的各种雷电危害类型，进行雷击风险评估尤为重要。52 雷击风险评估主要引用标准1、雷电防护 第 2 部分：风险管理（GB/T 21714.22008/IEC 62305-2，2006）2、建筑物防雷设计规范（GB5005794，2000 年版）；3、建筑物电子信息系统防雷技术规范（GB503432004）；4、电子计算机场地通用规范（GB/T 2887-2000）；5、雷电电磁脉冲防护 第 1 部分：通则(GB/T 19271.1-2003/IEC 61312-1:1995);6、雷电电磁脉冲的防护 第 2 部分：建筑物的屏蔽、内部等电位连接及接地(GB/T 19271.2-2005/IEC TS 61312-2: 1999);7、雷电电磁脉冲的防护 第 3 部分：对浪涌保护器的要求（GB/T 19271.3-2005/IEC TS 61312-3:2000);8、雷电电磁脉冲的防护 第 4 部分：现有建筑内设备的防护(GB/T 19271.4-2005/IEC TR2 61312-4:1998);9、雷电防护 通信线路 第 1 部分：光缆(GB/T 19856.1-2005/IEC TR2 61663-1:1999);10、雷电防护 通信线路 第 2 部分：金属导线(GB/T 19856.2-2005/IEC TR2 61663-2:2001);11、IEC 61662 Assessment of the risk of damage due to lightning;12、IEC 62305-1, Ed. 1: Protection against lightning - Part 1: General principles;613、IEC 62305-2, Ed. 1: Protection against lightning - Part 2: Risk management；14、IEC 62305-3, Ed. 1: Protection against lightning - Part 3: Physical damage to structures and life hazard;15、IEC 62305-4, Ed. 1: Protection against lightning - Part 4: Electrical and electronic systems within structures;16、IEC 62305-5, Ed. 1: Protection against lightning - Part 5: Services;17、低压配电设计规范（GB50054-95）；18、交流电气装置的接地（DL/T6121997）；19、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）。73 XX 石化经销有限公司 XX 油库搬迁项目雷电灾害分析根据 XX 石化经销有限公司 XX 油库搬迁 项目的结构特性分析，将其可能遭受到的雷击和损坏情况归纳如下：3.1 直接雷击下的灾害分析雷击是严重的自然灾害之一，当雷电击中建筑物时，由于雷电是具有高电压、大 电流，作用时间极短的瞬变过程，通常在瞬间释放出巨大的能量，把被击中金属熔化，使物体水份受热膨胀，产生强大的机械力，或分解成氢气和氧气，产生爆炸，使建筑物遭到破坏。雷击产生的高温引起建筑物燃烧构成火灾和产生高压引起触电。根据目前的防雷理论，无论采取哪种保护方法，都需要使用接闪器接闪，通过引下线将雷电流引下至接地装置，由接地装置散入大地中。在此过程中存在以下雷击安全隐患：1）雷电流沿引下线传导过程中，在其周围存在很强的电磁场，可能引起感应过电压和过电流。2）雷电流由散流装置入地过程中形成的电位梯度过大会导致行人因跨步电压而发生人身伤亡事故。3）直接雷击时，雷电流在泄放和散流过程中因电阻压降和电感压降导致高电位通过静电感应在水平布设的信号线路和电源线路上产生的过电压损坏设备接口，并有可能导致反击及人身触电伤亡事故。83.2 感应雷击下的灾害分析1）散流时引起的过流（压）损坏：当雷电击中建筑物散流时，分流到配电系统、信号线路、其它金属管道中的雷电流引起设备过压（流）损坏或人身触电导致伤亡事故。2）发生直接雷击，雷电流泄放时，建筑物内部分布着暂态电磁场，尤其以引下线周围最为强烈。此电磁场将会对建筑物内各个系统产生作用，引起设备误动作或损坏。3）室内暂态磁场作用在信息系统环路上，将会产生感应过电压（流），导致 设备接口或设备本身损坏。4）雷雨云（积雨云）引起的感应雷击而发生损坏。当有雷雨云经过沿线上空或附近时，由于静电感应会在电源线路、信号线路、控制线路上感应出极性相反的静电荷，当雷云放电后，这些静电荷由于不能及时入地会产生过电压（流）损坏设备。5）云内闪和云际闪对信息系统设备的影响。云内闪和云际闪产生的雷电电磁脉冲（LEMP）可引起内部设备因感应过电压（流）损坏。9第二章 XX 市雷电分布特征1 地闪概况根据XX省气象局ADTD雷电探测系统提供的2006-2009年4年的地闪资料， 统计得出4年内共有441个闪电日(指至少记录到1个闪电的天数) ，共发生地闪199939 次，每个地 闪资料包括时间、位置(经纬度) 和电流强度等参数信息。表2-1给出了4年内199939次地闪的平均特征。从地闪发生频率角度看，负闪占96.22%，正 闪仅 占3.78%，负闪发生频率大。这主要是由于对流云中负电荷多居于云体的下部，而正电荷多居于云体的上部，因此云的主体部分和地面之间的放电大多为负闪。从雷电流能量角度来看，正闪的平均强度为32.12kA，略高于负闪，正闪携带能量大，破坏力较负闪强。表 2-1 XX 地区 2006-2009 年地 闪总体特征次数 百分比 平均强度 (kA) 幅值 (kA)正闪 7552 3.78% 32.12194 284.5负闪 192387 96.22% -22.9736 -292.9总闪 199939 100%2 地闪的日变化地闪的日变化特征可以用逐时正负闪电次数的日变化曲线、逐时正负闪电次数占各自闪电总数百分率的日变化图来表示。如图2-1所示，地闪的发生存在明显的日变化，负闪和总闪次数的日变化规律基本相似，地闪集中发生在1221时，其中出现多个极值，并且在16：0018 ：00 10达到峰值，在02：00左右趋于低谷。从对流发展角度看，地闪次数的日变化规律与对流在午后发展、傍晚达到最强的日变化规律有很好的一致性，对流发展旺盛阶段对应着地闪高发阶段。05000100001500020000250000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011121314151617181920212223时地闪次数负 闪正 闪总 闪图 2-1 XX 地区 2006-2009 年地闪 逐时日变化曲线图从图2-2 逐 时正负闪次数占各自总闪电次数的百分率日变化图来看，虽然正负闪均呈现较一致的变化趋势，但二者的变化规律也存在着不同之处，正闪次数的日变化幅度较负闪大。110.00%2.00%4.00%6.00%8.00%10.00%12.00%0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011121314151617181920212223时百分比(%)负 闪正 闪图 2-2 逐时正负闪次数占各自闪电总数的百分率日变化3 地闪的月变化图2-3a、2-3b、2-3c是 2006 2009年112 月每月的地闪次数和地闪日数分布图。XX地闪 的月变化呈现出明显的单峰型态，从3月开始，地闪次数逐渐增加，这主要与XX地区的水汽条件有关。XX地区从3月份开始增温，至7月份空气中水汽含量最为充沛，温暖潮湿的上升气流能为雷暴的产生提供必要条件。地闪逐月呈上升趋势，到7月份达到峰值，8月略有回落，9月以后迅速减小。全年7月和8月闪电日数最多，几乎每天都出现地闪，而地闪次数最多则出现于7月份，这是因为盛夏时对流旺盛，云体发展高，有利于云内正负电荷在不同部位的形成和累积。12图 2-3a XX 地区 2006-2009 年地闪日数与地闪次数月分布0200004000060000800001000001200001 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 月次数正 闪负 闪总 闪图 2-3b XX 地区 2006-2009 年地 闪次数月分布131 2 3 4 56 7 8 910 11 122006 2007 2008 2009051015202530闪电日数 （天 ）月 年2006200720082009图 2-3c XX 地区 2006-2009 年闪电日数月分布4 地闪的空间分布将XX整个区域分成145100的正方形网格，网格距为0.01个经纬距，可以运用落入每个正方形网格中的地闪数（密度）来分析地闪的空间分布特征。图2-4是XX地区四年的总闪分布图，图中可见地闪分布主要集中在4个区域。第1个区域位于江宁中部向西北延伸到XX市区向东南延伸到和溧水临界一带，这是地闪活动最频繁的区域，最大地闪密度中心在江宁，达到约10次/ （km2年）；次地闪密度中心位于栖霞区和江宁交界处，另两个相对较小的密度中心分别位于浦口区的西南角和溧水东南部。可以看出此4个区域均和山地、河流的地形密切相关。图2-5为正负闪密度分布图，同样可以清楚地看出负闪比正闪发生频数多的特点。从14图2-5 可以看出，正 闪主要集中在XX、栖霞区、江宁和溧水，其分布特征和总闪的分布规律有一定差别，但总体规律基本一致；负闪的密度分布与总闪的密度分布基本一致，也主要集中于以上4个区域。图 2-4 总闪的空间密度分布15图 2-5 正（左）、 负（右）闪的空间密度分布为了分析闪电逐年变化的空间分布特征，图2-6给出了四年的地闪年分布。从图上可以看出2006年的地闪主要集中分布在浦口的西南部，市区和江宁的交界处，江宁的西南部，最大密度达到约45次/（km 2年）；2007年地闪的分布较分散，密度中心也有所变化，XX、浦口、市区、江宁都出现了密度中心，最大密度达到约25次/（km 2年）；2008年XX 和浦口的地闪相对减少，市区和江宁交界处的地闪依然比较集中，从溧水到高淳出现一东北-西南向的狭长密度中心带，最大密度达到约16次/（km2年）； 2009年大范 围的地闪集中发生在江宁，栖霞区和江宁交界 处、溧水东南角的次地闪密度中心依然明显，不过溧水中东部也出现了一个地闪密度中心，这一年XX和浦口的地闪总体较少。地闪的空间分布逐年变化明显，但市区和江宁的闪电密度中心变化较小。16图 2-6 2006-2009 各年闪电密度的空间分布为进一步研究地闪的日变化规律，图2-7给出了4个时段的总闪分布。它们分别与对流发展的不同阶段相对应。在06：0012：00上午对流17活动通常不活跃，地闪密度较小，最大密度中心在溧水东南部和高淳交界处，约为2.5次/（km 2年）。 12：0018：00受太阳辐射的加热作用，低层空气出现不稳定，容易出现对流天气，该时段地闪活动最为活跃，几乎整个XX各个地区都有地 闪发生，也存在多个地 闪密度中心，XX的地闪最为集中，最大密度约4.5次/ （km2年）；XX南部和栖霞相连的一带较容易形成午后雷暴；XX 市区和江宁相交的地方出 现此地闪密度中心；浦口、江宁、溧水也出现较小的密度中心。到18:0024:00，由于地面辐射冷却，低层空气趋于稳定，对流活动明显减弱，尤其是XX、栖霞和高淳减少尤为明显。00：0006：00时段对流活动与18：0024 ：00时段相差不大，对流较弱，地闪也相对其他时段减少，但在部分区域，比如，江宁中东部则有所加强。出现这种情况的原因可能是由于夜间有中低云的存在，一方面为对流的发展提供了水汽，另一方面阻碍了地面的辐射降温，同时云层上部又向太空发出长波辐射，这一切促进了对流的发生和发展。另外，将图2-1与 图2-7相结合，可以发现地闪集中发生在午后，并且XX、XX市区的地闪日变化规律与图2-1的一致性最好。18图 2-7 2006-2009 年总闪四个时段的空间分布5 XX 市 XX 区地闪的空间分布XX区地貌大部分属宁 镇扬山区，地 势北高南低，北部为丘陵山岗19地区，中南部为河谷平原、岗地区，南部为沿江平原圩区。境内有低矮山丘60多座，形成岗、塝、冲多种奇特地形，中南部400多平方公里的平原圩区，河渠纵横，水汽充足，利于雷暴的发生。从图2-8可知，XX南部闪电总体分布比北部集中，中西部闪电相对较少。