西宁地区加油站雷电灾害风险普查分析
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摘要 加强加油站的雷电风险普查能够为防雷安全管理工作提供理论依据。本研究以西宁市68家加油（气）站为样本，结合加油（气）站地理位置、雷电易发性区划等基本概况，普查工程性防雷措施和非工程性防雷措施等情况。结果表明，西宁市、大通县、湟中县、湟源县2008—2016年闪电日数平均分布为45.9、70.9、60.8、42.2 d。大通县东北部雷电易发性处于极高危险区，湟中县的西南部处于高危险区，西宁市主城区以及湟源县与湟中县交界地区处于中等危险区，湟源县大部分乡镇属于低危险区。西宁地区加油站以埋地线路为主，日车流量主要集中在100～300辆。西宁市加油站接闪器、引下线、加油区接地、油（气）储罐、储油区接地方面以8分居多，占总数的51.5%以上。应同时加强工程性和非工程性措施，提高加油站的防雷管理能力和公众的防雷安全意识。
关键词 加油站;雷电灾害;雷电易发区;风险普查;管理措施;青海西宁
中图分类号 TM865 文献标识码 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
隨着经济的快速发展，城市的机动车辆飞速增加，汽车时代的到来加速了西宁市加油（气）站及相应配套设施的增长。由于加油（气）站具有特殊性，一旦遭受雷击，轻则损坏电源和设备，重则危害人员生命，特别是在农村和郊区，加油（气）站属空旷孤立建筑物[1-2]。加油（气）站的雷电灾害事故造成严重的社会财产损失，直接威胁周围人民群众和建筑物的安全，削弱了加油（气）站作为能源机构的功能，因而其雷电防护非常重要[3-6]。据统计，自2005年以来，西宁市共4个加油（气）站发生雷击事故，分别是湟中华润燃气有限公司西站（变压器遭到雷击损坏）、西宁永通天然气有限公司、南山路加油站（多次雷击）和城南加气门站。因此，要特别重视加油（气）站风险普查，加强加油（气）站的防雷防静电措施，使得防雷安全管理工作有据可依。同时，加油（气）站的防雷工程与定期检测工作至关重要，加油（气）站的防雷接地施工要求比较严格，防雷接地有严格的施工规范要求，要做好全面的防雷接地[5]。另外，开展雷电易发区划及风险普查研究工作为加快推进气象灾害防御体系建设提供了重要的参考依据和科学指引，避免或减少雷电灾害所造成的人员伤亡及财产损失。该项工作也是气象部门切实履行雷电灾害防御安全监管职能、进一步提升防雷安全监管的科技支撑能力的体现。目前，安徽、内蒙古、贵州等地区已经开展雷电易发性区划工作[7-9]，但以上工作仅限于以县为单位的雷电易发性划分，将加油（气）站与雷电易发区划相结合的研究鲜有报道。关于西宁地区雷电活动特征及灾情分析的研究已有一些报道[10-11]，但结合气象与建筑物特性的风险普查相关研究较少。本研究以西宁地区加油（气）站为雷电灾害风险普查对象，对雷电灾害风险情况和雷电易发性进行调查分析，在很大程度上提高了加油（气）站防雷减灾工作效率，具有重要的社会意义和研究价值。 1 资料与方法
1.1 资料来源
统计1961—2013年西宁市及辖区（大通县、湟中县、湟源县）人工雷暴日数，2008—2016年西宁市及辖区闪电监测资料中经度、纬度、地闪强度，并计算闪电日数和地闪密度。
1.2 雷电易发性区划
人工雷暴日数、闪电日数、地闪密度数据进行归一化处理，使结果值映射到[0，1]之间。计算公式为：Xi=（X-min）/（max-min）式中，Xi为归一化值;X为实际值，max为样本数据的最大值，min为样本数据的最小值。
利用层次分析法确定人工雷暴日数、闪电日数、地闪密度权重[12]，利用自然断电法和克里金法在ArcGIS软件上差值分析西宁市及辖区雷电易发性。
1.3 普查问卷与指标设计
针对加油（气）站的特点，通过征求专家意见，制定加油（气）站雷电灾害风险普查问卷。在西宁市范围根据加油（气）站分布情况随机抽取加油（气）站进行普查，普查员通过现场检测和问卷调查的方式获取数据，对存在问题和整改措施进行备注并告知加油（气）站负责人。参与普查的加油（气）站共71家，约占西宁市加油（气）站总数的40%，分布于各个城区、县区，具有很好的代表性。共发放纸质普查问卷71份，回收有效问卷68份。
2 结果与分析
2.1 西宁市雷电活动特征
2008—2016年西宁市、大通县、湟中县、湟源县闪电日数平均分布为45.9、70.9、60.8、42.2 d（表1）。西宁市闪电日数在34～80 d之间，其中2008年闪电日数最少、2016年最多;大通县闪电日数在41～84 d之间，其中2009年闪电日数最少、2014年最多;湟中县闪电日数在39～80 d之间，其中2015年闪电日数最少、2012年最多;湟源县闪电日数在27～55 d之间，其中2015年闪电日数最少、2012年最多。
西宁市闪电日数呈逐年上升的趋势，这与日益加快的城市化进度密切相关，大通县、湟中县和湟源县闪电日数呈现出高低交替的趋势。
2.2 西宁市加油（气）站基本情况
加油（气）站基本情况包括名称、经纬度、地理位置、加油（气）站类型、有无同等高度建筑物、城市农村、电源线路、车流量、储油罐个数、储油罐容量、加油机、加油枪，防雷检测周期等。本研究在西宁市范围内加油（气）站普查样本68家（共187家），具体情况见表2。各个城区、县区范围内加油、加气站均有涉及，覆盖整个西宁市，其中加油（气）站、加气站分别有42家和26家。
调查样本中的中石油25家、中石化11家、中油燃气9家、民营企业9家、其他国有企业14家。城市加油（气）站共17家，其中有同等高度建筑物8家、无同等高度建筑物9家;农村共29家，其中有同等高度建筑物9家、无同等高度建筑物13家;郊区共计22家，其中有同等高度建筑物18家、无同等高度建筑物11家。只有农村加油（气）站附近有同等高度建筑数量多于无同等高度建筑物数量，由此可见，城市和郊区的加油（气）站选址较农村更严格，风险相对较小。
调查样本以埋地线路为主，共42家;架空24家;露天2家，线路露天雷灾隐患风险较高。对实地走访调查的数据进行整理分析表明，日车流量主要集中在100～300辆，共26家;其次是>600辆，共19家;≤100辆，共16家;300～600辆，共12家。储油罐容量为0个共7家，1～3个共17家，3～6个共41家，>6个为3家;其中，中石化某油库最高，为36个。加油机0～3台共20家，4～6台共44家，6～9台共4家。加油枪0～6把为17家，7～12把为37家，13～18把为9家，>18把为4家;其中杨家庄某加油（气）站最多，为36把。防雷检测周期大部分加油（气）站符合要求，为每年检测2次，仅湟中2家加油站每年1次，可能原因是地处农村，相关防范意识薄弱。
2.3 西宁市加油站雷电易发性区划
地闪密度越高，地闪强度越大，闪电日数越多，致灾风险越大。此外，根据雷电灾害发生的特点，其致灾风险还与地形、水系以及土壤电导率有关。由于西寧市地形平缓，海拔变化差异较小，故在本研究中忽略了这2个因素的影响。雷电易发性计算：0.14×地闪密度+0.10×地闪强度+0.29×闪电日数+0.07×河网密度+0.03×土壤电导率（图1）。由图1可知，西宁市雷电灾害极高危险区主要分布在大通县东北部，高危险区主要在湟中县西南部，中等危险区分布在西宁市主城区以及湟源县与湟中县交界地区，而湟源县大部分乡镇属于低危险区。
针对以上处于较高易发区的加油（气）站地区，应加大雷电防御工作的资金投入比例，且因地制宜地制定雷电灾害防御措施，比如加强雷电灾害风险评估，防雷装置设计审核、竣工验收和已安装防雷装置的建（构）筑物的防雷安全技术检测等工作，杜绝雷电安全隐患;对经济相对落后、教育文化水平偏低但雷电灾害风险值高的县区，应加强群众防雷知识的科普宣传等工作，让防雷科技知识家喻户晓，最大程度地降低雷电灾害风险概率。
2.4 西宁市加油（气）站工程性措施风险普查
接闪器情况包括接闪器形式、材料规格、网格尺寸、连接形式与质量、防腐措施、安全距离、保护范围;引下线情况包括引下线根数、间距、材料规格、断接卡及保护措施、防腐措施;加油区接地包括卸液及充装台、烃（油）泵、压缩机、冲装枪、衡器、加油机、枪、管道、法兰盘等接地状况;油（气）储罐接地情况包括油（气）储罐阻火器、呼吸阀、量油孔、通气管、放散管等接地状况;储油区接地情况包括储油区、加油区金属物接地、金属设备与设备、管道与管道之间跨接、工艺管道电气连接等防静电接地措施;可燃气体浓度主要对储油区、加油区可燃气体浓度进行检测。普查员综合评估打分结果表明，工程性措施中接闪器、引下线、加油区接地、油（气）储罐、储油区接地、可燃气体浓度6个方面以8分居多，数量在23～36次之间，分别占总数的52.9%、51.5%、52.9%、50.0%、51.5%和33.8%（表3）。由此可见，可燃气体浓度的检测工作应进一步加强，做到防患于未然。 接闪器情况最低分出现在大通县，分别为某民营加油站和中石油加油站，引下线情况和加油区接地情况最低分是大通县某民营加油站，油（气）储罐接地情况和储油区接地情况评分在7～10分之间，情况良好，可燃气体浓度最低分在湟中县，分别为中石油和中石化加油站。
2.5 西宁市加油（气）站非工程性措施风险普查
非工程系措施普查结果表明，在雷雨天气大部分加油（气）站格外注意安全，有安全管理意识，达97.1%以上。气象信息获取渠道情况主要通过广播、LED显示屏、短信、网络等单一方式获取雷电预警信息的加油（气）站占16.1%，通过以上2种或2种以上方式获取信息的占53.0%，仍然有30.9%的加油（气）站无雷电预警信息告知工作人员。大部分加油（气）站已建立雷电安全管理制度、制定雷电灾害应急预案、进行应急救灾演习，但是仍然有6家单位未采取以上措施，占比8.8%。每年完善防雷装置设施建设4～5个为7家，5次以上3～4个为17家，2～3个为25家，1～2个为35家，0为4家。32家加油（气）站设立专门雷电安全管理员，但是仍然有36家加油（气）站没有设立专门雷电安全管理员。每年组织防雷装置自查、安全隐患大排查3次以上共20家，2～3次共15家，1～2次共28家，无排查为5家。开展雷电灾害防御宣传教育或知识培训3次以上为13家，2次以上为11家，1次以上为43家，不开展该项工作为1家。更新加油机时间：1～3年为20家，3～5年为51家，6～8年为2家，8年以上为1家，未更换过为2家。
大部分加油（气）占张贴加油站标志标识;加油区域进出车辆和人员的管理、计量员操作、加油员的操作适当，重点设备的防护管理规范，且有灭火器、消防沙、报警器等消防设施，但是仍然有2家未张贴加油站标志标识、无灭火器、消防沙、报警器等消防设施。
3 建议
西寧市加油（气）站分布密度和服务规模越来越大，各种先进电子设备的应用也越来越广泛。根据规范要求，加油（气）站的工程性防雷措施应同时兼顾完善建筑设施的外部雷电防护和强化其用电设备的内部防护[13-14]。针对西宁市加油（气）站防雷普查，提出防雷防静电隐患和技术措施能够有效防雷减灾[15-16]。
3.1 工程性措施
3.1.1 直击雷的保护。加油（气）站的防雨棚为第二类防雷建筑物，部分防雨棚避雷带拐角处为直角，不符合要求;部分加油（气）站办公楼避雷带有生锈现象，应及时处理。
3.1.2 做好防雷接地与等电位连接。良好的接地系统能够同时达到将雷电流泄入大地和防干扰、防静电的作用。部分加油（气）站为节省成本或缺乏此方面意识，存在无等电位连接、无防雷电波入侵措施、加油机电源接线板接地端子没有接地等现象，有些加油（气）站虽然有防静电装置，但由于机器老化，整体接地电阻值偏高，甚至超过标准，建议更换新机器。由于调压站改造等原因，风向标接地不良，静电释放球部分阻值超标。由于长期频繁使用导致加油机和加油枪之间的线脱离，一体化改造后个别加油枪接地、静电接地报警器、加油枪接地电阻值超标。接地系统不符合规范，一旦遭遇雷击，可能造成设备故障，甚至危及人员生命安全。
3.1.3 合理安装避雷器。易燃易爆场所应安装三级电源避雷器，达到分级拦截过电压、过电流的目的[13-14]。信号避雷器的安装能够保护弱电设备免受雷击损坏。西宁市加油（气）站存在无浪涌保护器或者参数不规范，质量不达标现象。未安装电源浪涌保护器直接引起雷击事故，导致加油站中控电脑系统及加油机电路板损坏，如大冶市汽车加油站遭雷击[17]。
3.1.4 合理布线和采取屏蔽措施。部分加油（气）站附近有高压线，离办公楼顶距离太近，线路架空不符合要求。部分加油（气）站电子设备绝缘强度低、过电压（过电流）耐受能力差、对电磁干扰敏感等弱点。雷电具有聚肤效应，在电子设备线缆、接地线的选择、安装上合理考虑电感性和电容性的影响，能够达到泄放过电压的目的。此外，法兰的连接螺栓少于5根时，法兰的连接应采用铜线或铜皮跨接，达到防静电目的。
3.2 非工程性措施
普查结果主要反映民营企业加油（气）站的问题大于国有企业，农村加油（气）站问题大于郊区和城市。马海玲[18]认为，在工程建设选址时充分考虑雷电因素的雷击风险评估非常必要。此外，加油（气）站还应设立专门雷电安全管理员，自觉组织防雷装置自查、安全隐患大排查、开展雷电灾害防御宣传教育或知识培训，重视雷电灾害防御和应急管理。
4 结论
综上所述，2008—2016年大通县闪电日数最高，其次为湟中县。大通县东北部雷电易发性处于极高危险区，湟中县西南部处于高危险区，西宁市主城区以及湟源县与湟中县交界地区处于中等危险区，湟源县大部分乡镇属于低危险区。应同时加强工程性和非工程性措施，提高加油（气）站的防雷管理水平和公众防雷安全意识。
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