加油站雷击事故调查与分析

加油站雷击事故调查与分析

田野1      石光印1     吴新星1     申俊初1     邹承立2

（1.遵义市播州区气象局，贵州  播州  563001；2.遵义市气象局，贵州  遵义  563000）

摘 要：加油站是我们生活中必不可少的基础设施之一，而雷电是一种强大的自然灾害，对加油站的危害极大。本文通过对枫香镇某加油站一次雷雨天气过后加油机控制主板的损坏情况进行现场勘查，结合事发时的天气状况和气象数据，通过综合分析，明确了此次事故的主要原因是：加油站接闪带在接闪过后，雷电流对地泄放过程时的反击造成的设备损坏。通过调查与分析，我们可以深入研究雷电的形成和传播规律，了解加油站周围环境对雷击风险的影响，为采取针对性的预防措施提供科学依据。

关键词：加油站；闪电；事故调查。

0  引言

加油站属于易燃易爆场所，雷电对其的危害不可小觑。雷电产生的高温和强大的电流一旦引发火灾和爆炸，后果将不堪设想，不仅给现场员工和周围居民的生命安全带来巨大威胁，还可能给周边环境带来严重的污染。2023年4月25日，播州区气象局到枫香镇某加油站开展防雷安全检查，发现该加油站正在更换加油机控制主板，向该加油站站站长了解到，4月21日晚22时左右，加油站出现雷雨天气，待雷雨过后进行排查，发现站内加油机控制线路主板出现不同程度损坏；现场未出现人员伤亡情况。雷击事故是加油站面临的重大安全风险之一，因此，我们必须重视对雷击事故的调查与分析，以提高加油站的安全性和应对能力。

1  事故调查

1.1  现场勘查

1.1.1  基本情况调查

该加油站位于枫香镇枫胜社区茶山组208省道右幅，海拔高度1035m，经度106.5364，纬度27.6053。周围无高层建筑物，加油站北侧800m处设置了供加油站使用的专用变压器，输电线采用埋地线缆穿金属管引入至变电室，且入室前做等电位连接。油罐位于罩棚下方，采用地埋式油罐设置，四台加油机位于罩棚内距离立柱0.4m处。罩棚与站房的顶部均安装了接闪带，并且相连。站房的四角均设有防雷引下线。罩棚天面为钢管金属屋面，以4根钢筋混凝土立柱为支撑，罩棚与立柱钢筋及接地网做良好电气连接，地网埋地深度为4.0m。

1.1.2 加油站防雷设施安装情况  

站房顶部女儿墙安装接闪带进行直击雷防护，并在站房顶部构成不大于12m×8m的金属网格。接闪带的安装高度为0.2m，固定卡平面安装间距为1.0m，转角处安装间距为0.5m，站房四角利用柱筋作为引下线。加油机罩棚采用Φ12接闪带作为防直击雷措施，利用罩棚四根立柱作为引下线，罩棚四根钢柱通过垫板与钢架柱头焊接，钢柱底用热镀锌扁钢接地线通过接地测试点断接后与接地网焊接。加油机罩棚高于站房0.5m，且罩棚金属顶棚与站房接闪带焊接成一体，接闪带与罩棚、立柱钢筋均做等电位相连。其工频电阻为4.0Ω。   

1.1.3接闪器的金相情况

通过对LPZ0区的异常金属构件进行检查，发现突出屋面的接闪短针上有明显的银白色灼烧痕迹，针头呈灰白色，金相磨面光滑有凹面。

1.1.4  电源线路设置情况

加油站输电线路采用三相四线制，线缆自配电室埋地引至加油机。加油机采用220V电源供电，电气连接良好。

1.1.5供电系统过电压情况

该加油站的供电网络归属枫香供电所管理，经对枫香供电所询问了解到，2023年4月21日21时一24时期间，枫香供电所未出现电网重开现象，该时间段未曾出现操作过电压情况。

1.1.6天气实况

经对播州区2023年4月21日21时一24时期间天气情况进行查询，播州区境内出现雷雨天气，雷雨过程至西向东延续到加油站附近。22时左右，在枫香镇附近雷达回波组合反射率因子高达55dBz，风速达到11.7m/s,足以说明当地确有强对流天气过程发生。

1.1.7闪电定位仪资料

对当晚加油站附近一公里内，21时—23时期间闪电定位数据资料查询，结果见表1。

表1 2023年4月21日21时—23时加油站附近1km内闪电定位数据

时间         经度/°E     纬度/°N      闪电强度/KA  

21:37:50      106.5349     27.6107       -7.1589

21:49:38      106.5444     27.6022       -11.9131

21:51:00      106.5349     27.612        -35.2413

21:51:49      106.5379     27.6106       -22.3053

21:57:52      106.5279     27.6041       -12.5385

22:01:19      106.5336     27.6106       -22.6548

22:01:19      106.5332     27.6112       -29.1654

22:05:55      106.5387     27.6058       -23.8529

22:07:46      106.5309     27.6026       -29.6574

22:16:23      106.5371     27.605        -11.3685

22:27:27      106.5307     27.6076       -11.197

2  事故判定分析

2.1  事故分析

2.1.1  现场调查情况分析

此次事故中造成该加油站四台加油机控制线路主板不同程度损坏。从损坏的情况分析来看，说明线路中存在过电压。通过调查当地供电所已知当天未曾出现电网重开的情况，也就不存在操作过电压的情况，从而可以判定为大气中产生的过电压引起的损坏。

2.1.2  闪电定位仪资料分析

通过加油站站长描述，对疑似雷击发生的时间段进行分析，对2023年4月21日22时01分至10分之间闪电定位仪资料进行分析。以加油站为中心，半径1km的范围内所有闪击点皆为疑似闪击点[1]。

图1 加油站22时01分至10分周围1km范围内地闪情况

如图1所示，该段时间内加油站周围1km范围出现4次雷电地闪，但闪电定位仪监测雷击点经纬度（E1、N1）与实际雷击点经纬度（E0、N0）存在一定误差距离，其误差距离为L：

             （1）

式中：E0、E1分别为闪电定位仪监测雷击点和加油站的经度数据；N0、N1分别为闪电定位仪监测雷击点和加油站的纬度数据。

因闪电定位仪存在一定的距离误差，考虑该范围内四个雷电地闪为加油站受损的疑似雷击地闪。我国目前使用的ADTD 雷电探测仪理论上误差范围为300m，由式（1）计算得出：L1=0.664km；L2=0.7435km；L3=0.259km；L4=0.675km。符合距离误差要求的只有22时05分55秒的地闪，因此可将该时间点出现的地闪作为实际雷击地闪，该次地闪的雷电流强度I为23.8529kA。

2.2   雷电分流路径以及分流情况

接闪短针在接闪后首先流向接闪带，其分流系数为Kc1=0.66[2]，二次分流为引下线之间分流，分流系数为Kc2=0.44，流经罩棚立柱的雷电流I立柱为：

I立柱=I接闪带·Kc2=I·Kc1·Kc2=6.93KA

2.3加油机控制线路主板受损原因分析

罩棚立柱做引下线在泄放雷电流的过程中，会对周边线路产生电磁感应或者反击，在加油机上产生的电压降Ur为：

                             （2）


式中：I为立柱上流过的雷电流，取6.92kA；ρ为该加油站的土壤电阻率，取150Ω·m（在湿土中混凝土的电阻率与黄土接近）；r为加油机距离立柱的间距，取0.4m。

加油机中性线与机壳和接地体等电位连接，因而导致中性线上电压升高至413KV，远大于4KV，因此造成设备的损坏。

3  调查结论

通过对加油站实地的调查取证，再结合当时的天气实况和气象数据综合分析，最终得出加油机控制线路主板损坏的原因，系雷电流在泄放过程中对加油机的接地线产生了反击，使得接地线中产生的脉冲过电压，因加油机的中性线与接地线连接，使得中性线受脉冲过电压影响，中性线上的电压在极短时间内升高至413kV，从而造成控制线路主板的火线与零线间脉冲过电压升至413kV，该脉冲过电压远大于设备的耐受电压，从而造成控制线路主板永久性损坏。

4 结语

通过对雷击事故额调查与分析，有助于总结经验和教训，推动完善相关规范和标准。每一起雷击事故都是一次宝贵的教训，我们可以从中识别出防雷工作的不足之处，总结有效的防护措施和应急处理经验。这些经验和教训可以为行业和管理部门制定更加严格的防雷规范提供依据，提高整个行业的安全水平。

参考文献：

[1] 林建民.雷电与雷击事故调查鉴定.北京：气象出版社，2014:159-161.

[2] 中国机械工业联合会.（GB5057-2010） 建筑物防雷设计规范. 北京：中国计划出版社，2010:77-79.

[3] 张华明,逯曦,刘耀龙,等.加油站雷电灾害特征分析[J].山西气象, 2016(3):4.

[4] 洪欣.加油站雷电安全隐患分析及防范措施[J].建筑工程技术与设计, 2018.

作者简介：田野（1988-）男，汉族，贵州遵义人，本科学历，工程师，从事防雷安全监管工作。