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球罐类构筑物雷击风险评估方法研究 范宏飞 喻潜 张科杰 （湖北省防雷中心，武汉，430074 ） 摘要：雷击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。目前， 对于球罐这类特定的构筑物的雷击风险评估，尚未有人研究出一套针对性较强的方法。本文基于目前主流 的雷击风险评估规范-国家标准 GB/T21714.2 的风险计算方法和 GB50057-2010 关于雷击金属管壁热熔的计 算理论，结合球罐类构筑物的特点和防雷设计，对球罐类构筑物雷击风险评估的方法进行了分析研究。研 究结果表明：雷击热熔对于严格按照标准要求设计施工的球罐的损害在可控范围以内，但是对于偷工减料 或是因为施工工艺的疏忽导致罐壁某个部位较为薄弱的球罐，其损害可能是致命的。 GB/T 21714.2—2008/IEC 62305-2:2006 系列标准可用于球罐的经济损失的评估，对于人身伤亡而言，由于球罐 爆炸影响的范围无法估计，故本标准对人身伤亡的评价实用性有限。 关键词：球罐，风险，热熔，损失。 引言 雷击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。对于易燃易爆场所，雷击风险评估显得尤为重要。国内外一 [1] [2] 些学者对于易燃易爆场所的评估方法有一定的研究，如陈勇斌 、王芳 等人就爆炸危险场 [3] [4] 所的雷击风险评估方法进行了探讨；丁旻 、赵东 等人选取了石油化工项目作了雷击风险 评估计算分析。但是这些评估方法均只是对危化场所的某些特定的区域进行了评估或是给出 了一套笼统的方案，目前，对于球罐这类特定的构筑物的雷击风险评估，尚未有人研究出一 套针对性较强的方法。本文基于目前主流的评估规范 GB/T21714.2[5] 的风险计算方法和 GB50057-2010[6]关于雷击金属管壁热熔的计算理论，得出一套适合球罐区评估的方法。 1 球罐的特点与防雷设计 1.1 球罐的特点 球形储罐( 以下简称球罐)作为一种高效的储存容器，在石油化工、冶金、城市燃气等行 业得到了广泛的应用，储存介质涵盖了丙烷、丁烷、丙烯、乙烯、液化石油气、液氨等液化 气体、氧气、氮气、天然气和城市煤气等气体。 王冰[7]在《大型天然气球罐的设计和材料选用》一文中介绍了目前国内外各类球罐材质 选用的标准，以及各类材质球罐适用的范围，并提出了球罐选材的方案。其两种方案显示球 罐的主要材质是钢，区别在于钢的其他元素含量的不同。 1.2 球罐的防雷设计 GB50650-2011 石油化工装置防雷设计 规范中规定：金属罐体应作防雷接地，接地 点不应少于两处，间距不应大于 18m，并应 沿罐体周边均匀布置。每根引下线的冲击接 地电阻不应大于 10Ω。 储存可燃物质的储罐，其防雷设计应符 合下列规定： 1)钢制储罐的罐壁厚度大于或等于 4mm ，在罐顶装有带阻火器的呼吸阀时， 图 1 球罐示意图 应利用罐体本身作为接闪器。 2)钢制储罐的罐壁厚度大于或等于 4mm ，在罐顶装有无阻火器的呼吸阀时，应在罐顶 装设接闪器。 3)钢制储罐的罐壁厚度小于 4mm 时，应在罐顶装设接闪器，使整个储罐在保护范围之 内。 2 球罐雷击热熔计算 2.1 雷击参数的定义 根据 GB50057-2010 《建筑物防雷设计规范》，对雷电流的电荷量 Qs 和单位能量可近似 按下列计算式计算： Qs=(1/0.7) ）×I×T2 (C) 2 W ／R=(1/2)×(1