雷电灾害风险评估报告

1、江苏海企化工仓储有限公司二期工程雷电灾害风险评估雷电灾害风险评估报告-江苏海企化工仓储有限公司二期工程张立（江苏省泰州市气象局 江苏省泰州市 225300）摘要 雷电灾害风险评估是根据项目所在地雷电活动时空分布特征及其灾害特征，结合现场情况进行分析，对雷电可能导致的人员伤亡、财产损失程度与危害范围等方面的综合风险计算，从而为项目选址、功能分区布局、防雷类别（等级）与防雷措施确定、雷灾事故应急方案等提出建设性意见的一种评价方法。本文以江苏海企化工仓储有限公司二期工程为例，详细分析了雷电灾害风险评估过程中各个环节，分析了建设项目遭受雷击损害的可能性，计算了雷击人员生命损失风险，并与风险允许值比较，

2、判断是否需要采取防雷措施，以及防雷措施应达到的防护等级。同时根据评估结论提出科学、经济、符合项目特性的防雷指导措施，以降低雷击风险，使雷击风险在可接受的范围内，确保人员生命及财产的防雷安全。关键词：雷电；评估；安全1 项目概况江苏海企化工仓储有限公司坐落于泰州高港区永安洲，隶属于江苏海外集团，属国有大型一类企业，厂区占地面积为264552.63平方米，二期工程用地面积为103864.39平方米，建构筑物占地面积为55234.5平方米，项目位于疏港路的西侧，建桥路的南侧，西侧为长江。本次评估对象包括28个储罐、机修间、锅炉房、样品间及桶棚、装车台、配管站和生活垃圾站。各建筑物具体情况见表1。建筑

3、物名称层数长度（m）宽度（m）高度（m）火灾危险性类别储罐V1601V、1604、V1606-V1608/14.014.014.0甲B储罐V1602、V1603、V1605/14.014.014.0乙A储罐V1701/28.7528.7522.85甲B储罐V1702- V1704/28.8528.8522.85甲B储罐V1801-V1802/19.019.018.5甲B储罐V1803/19.019.018.5丙B储罐V1804- V1806/19.019.018.5丙A储罐V1901-V1904/17.017.018.0甲B储罐V1905-V1909/21.021.020.0甲B储罐V1910

4、/21.021.020.0乙B机修间1F22.08.06.8戊锅炉房1F28.020.06.0丁样品间及桶棚1F62.06.06.3甲装车台1F66.011.08.0甲配管站1F36.015.07.6戊生活垃圾站1F10.010.01.5/表1 各建筑物基本情况表2 雷电参数2.1 雷暴日经统计泰州市高港地区1959年至2011年气象资料可知，本地区年平均雷暴日为33.9，年最多雷暴日数为54天。2.2 地闪密度从江苏省雷电监测网6年（20062011）最大雷电流幅值资料得知，3.5km半径范围内6年（20062011）最大平均地闪密度值作为评估时的地闪密度为8.7次/km2·a。考

5、虑到项目建成后，受地面新建建筑的影响，项目所在区域的地闪密度将会显著增大，因此选取3.5km半径范围内6年（20062011）最大平均地闪密度值作为评估时的地闪密度。 2.3 最大雷电流幅值从江苏省雷电监测网6年（20062011）最大雷电流幅值资料得知，该项目3.5km半径范围内6年（20062011）最大雷电流幅值为170kA。2.4 土壤电阻率采集所用仪表为CR-ER01接地电阻在线测试仪，根据国家标准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)运用四极法进行常规测量，本文中所用的土壤电阻率数值来源于2012年3月14日在建设项

6、目所在位置处现场采集的数据。现场测量值为32.1·m。根据交流电气装置的接地(DL/T621-1997)规范规定，现场测定土壤电阻率时，水平接地极埋深0.5m，则值为1.41.8。测定时土壤比较干燥，值取1.4，则=1.4×32.144.9·m。3 建设项目风险组成计算3.1 采取防雷措施前的风险计算根据江苏海企化工仓储有限公司二期工程的情况，对各建筑及户外装置区的人员生命损失风险R1和经济损失风险R4进行评估。按照本章雷击风险评估程序，对该项目各建筑及户外装置区采取防雷措施前的R1和R4值进行计算，评估表格中各参数按照雷电防护 第2部分：风险管理GB/T2171

7、4.2-2008规定取值。计算结果见表2：建筑物名称人员生命损失风险R1经济价值损失风险R4采取防雷措施前采取防雷措施前储罐V1601-V16084.59E-043.32E-02储罐V1701- V17047.93E-043.78E-02储罐V1801-V18025.92E-043.50E-02储罐V1803- V18065.92E-043.50E-02储罐V1901-V19045.67E-043.46E-02储罐V1905-V190106.47E-043.57E-02机修间3.46E-043.22E-02锅炉房3.60E-043.32E-02样品间及桶棚3.77E-043.42E-02装车台

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 江苏海企化工仓储有限公司二期工程采取防雷措施前的风险计算值由表2计算结果可知，采取防雷措施前，江苏海企化工仓储有限公司二期工程的人员生命损失风险R1值均大于风险容许值RT（RT=10-5）。因此，需采取防雷措施，使人员生命损失风险R1降至风险容许值RT之下。3.2 采取的防雷措施3.2.1 建筑物防雷类别划分根据建筑物防雷设计规范GB50057-2010附录A，计算建筑物年预计雷击次数。年预计雷击次数N=kNgAeK校正系数，在一般情况下取1，在下列情况下取相应数值：位于旷野孤

9、立的建筑物取2；金属屋面的砖木结构建筑物取1.7；位于河边、湖边等土壤电阻率较小处、地下水露头处等处的建筑物，以及特别潮湿的建筑物取1.5。根据本项目情况，项目西侧为长江，各建筑K取值为1.5。Ng建筑物所处地区雷击大地年平均密度（次/（ km2·a）Ae与建筑物截收相同雷击次数的等效面积（km2）建筑物年预计雷击次数计算结果见下表3：表3 江苏海企化工仓储有限公司二期工程项目年预计雷击次数计算结果由表3计算结果可知，V1601-V1608、V1701-V1704、V1801-V1802、V1901-V1910、样品间及桶棚、装车台年预计雷击次数介于0.117次/a到0.272次/a

10、之间，雷击概率较高，同时考虑到以上建筑及户外装置区的火灾危险类别均为甲类和乙类，危险程度高，一旦遭受雷击，易引发火灾爆炸危险，根据石油化工企业设计防火规范，并参考建筑物防雷设计规范，V1601-V1608、V1701-V1704、V1801-V1802、V1901-V1910、样品间及桶棚、装车台应按第二类防雷建筑物采取防直击雷、防感应雷、防雷电波侵入等措施；V1803-V1806、机修间、锅炉房、配管站、生活垃圾站年预计雷击次数介于0.023次/a到0.2次/a之间，根据GB 50057-94（2010版）第2.0.4条，并考虑到消防泵房发生雷电事故的后果，V1803-V1806、机修间、锅

11、炉房、配管站、生活垃圾站应按第三类防雷建筑物采取防直击雷、防感应雷、防雷电波侵入等措施。3.2.2 确定具体的防雷措施由人员生命损失风险组成可知，导致风险值大的主要风险分量是RA、RB、RV。由RA、RB、RV的计算公式可知，为减小RA、RB、RV，可减小对应的概率PA（雷击产生的接触和跨步电压导致生物触电的概率）、PB（雷击建筑物导致物理损害的概率）、PV（雷击入户服务设施线路导致物理损害的概率）。为了减小PA、PB、PV值，对照GB/T 21714.2-2008附录B，提出如下防雷措施：a、减小PA值的措施：各建筑物利用结构柱内钢筋作为防雷引下线、基础钢筋网作为接地装置，罐区金属罐体做防雷

12、接地，设人工接地网，则PA分别降至0和0.01。b、减小PB值的措施：根据计算确定的建筑物防雷类别，V1601-V1608、V1701-V1704、V1801-V1802、V1901-V1910、样品间及桶棚、装车台采取符合GB50057-2010要求的第二类防雷保护措施，V1803-V1806、机修间、锅炉房、配管站、生活垃圾站采取符合GB50057-2010要求的第三类防雷保护措施，则PB降至0.001。（注：GB50057-2010中的二类对应GB/T21714.1-2008中的级，三类对应级）。c、减小PV值的措施：V1601-V1608、V1701-V1704、V1801-V1802

13、、V1901-V1910、样品间及桶棚、装车台低压电源线路和信号线路均设置符合GB/T21714.4-2008的级防护等级要求的SPD保护，则PV降至PSPD值，为0.02，同时Pc、PM、PU、PW亦降至PSPD值；V1803-V1806、机修间、锅炉房、配管站、生活垃圾站均设置符合GB/T21714.4-2008的级防护等级要求的SPD保护，则PV降至PSPD值，为0.03，同时Pc、PM、PU、PW亦降至PSPD值。3.2.3 采取防雷措施前后风险值比较见表4建筑物名称人员生命损失风险R1经济价值损失风险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储罐V1601-V160

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

15、.60E-048.68E-063.32E-021.05E-02样品间及桶棚3.77E-045.82E-063.42E-021.03E-02装车台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 江苏海企化工仓储有限公司二期工程各建筑物采取防雷措施前后风险值比较由表4的计算结果可知，采取提出的防雷措施后，江苏海企化工仓储有限公司二期工程各建筑物及户外装置区的人员生命损失风险R1均降至RT值以下，人员生命损失风险得到了有效控制，同时，经

16、济损失风险R4与采取措施前相比，也显著减小。因此采取的措施是有效的。4 信息系统雷电防护等级评估根据建筑物电子信息系统防雷技术规范GB50343-2004确定江苏海企化工仓储有限公司二期工程信息系统雷电统防护等级。防雷装置拦截效率E=1-NC/NNC可接受的最大年平均雷击次数N建筑物年预计雷击次数N1和建筑物入户设施年预计雷击次数N2的和根据E的计算值确定防护等级：当E0.98时定为A级，当0.90E0.98时定为B级，当0.80E0.90时定为C级，当E0.80时定为D级。可接受的最大年平均雷击次数NC的计算： NC=5.8×101.5/C；其中，C各类因子C=C1+C2+C3+C

17、4+C5+C6C1信息系统所在建筑物材料结构因子。屋顶和主体结构为钢筋混凝土材料时，C1取1.0。建筑物为砖混结构时，C1取1.5。C2信息系统重要程度因子。假设等电位连接和接地以及屏蔽措施较完善的设备，C2取2.5。C3电子信息系统设备耐冲击类型和抗冲击过电压能力因子。假设为一般，C3取0.5。C4电子信息系统设备所在雷电防护区(LPZ)的因子。假设设备设在LPZ1区内，C4取1.0。C5电子信息系统发生雷击事故的后果因子。假设江苏海企化工仓储有限公司二期工程信息系统业务原则上不允许中断，但中断后无严重后果产生，C5取1.0。C6区域雷暴等级因子。泰州市高港区年平均雷暴日为33.9天，属多雷

18、区，C6取1.0。当C1=1.0时，则C=C1 + C2 + C3 + C4 + C5 + C6=1.0 + 2.5 + 0.5 +1.0 + 1.0 + 1.0=7建筑物年预计雷击次数N1的计算：N1= kNgAe，各参数说明及取值具体见本文中建筑物防雷类别确定相关章节。N2=Ng·Ae= Ng·(Ae1 +Ae2)，其中Ae1为电源线缆入户设施的截收面积，Ae2为信号线缆入户设施的截收面积。N2值与土壤电阻率ds、线路截收面积、落雷密度Ng相关。建筑物信息系统雷电防护等级评估情况见下表5：表5 江苏海企化工仓储有限公司二期工程信息系统雷电防护等级评估情况根据信息系统重要

19、性和使用性质，并进行了定量计算，确定江苏海企化工仓储有限公司二期工程V1701-V1704内的信息系统的雷电防护等级为B级，电源系统应采取3级电源浪涌保护器，信号线路宜采用2级信号浪涌保护器；V1601-V1608、V1801-V1806、V1901-V1910、锅炉房、样品间及桶棚、装车台、配管站内的信息系统的雷电防护等级为C级，电源系统应采取2级电源浪涌保护器，信号线路宜采用1级信号浪涌保护器；机修间、生活垃圾站内的信息系统的雷电防护等级为D级，电源系统应采取12级电源浪涌保护器，信号线路宜采用1级信号浪涌保护器。5 评估结论5.1江苏海企化工仓储有限公司二期工程V1601-V1608、V1701-V1704、V1801-V1802、V1901-V1910、样品间及桶棚、装车台年预计雷击次数介于0.117次/a到0.272次/a之间，雷击概率较高，同时考虑到以上建筑及户外装置区的火灾危险类别均为甲类和乙类，危险程度高，一旦遭受雷击，易引发火灾爆炸危险，根据石油化工企业设计防火规范，并参考建筑物防雷设计规范，V1601-V1608、V1701-V1704、V1801-V1802、V1901-V1910、样品间及桶棚、装车