Молниезащита
Резервуары с нефтью и нефтепродуктами являются объектами повышенной пожарной опасности. Поэтому устройствами молниезащиты они должны быть защищены от прямых ударов молнии, электростатической индукции, а также заноса высоких потенциалов.
Молниезащитная система в общем случае состоит из молниеприемников, токоотводов и заземлителей.
Защиту резервуарных парков общей вместимости более 100 тыс. м3 от прямых ударов молнии, как правило, выполняют отдельно стоящими молниеприемниками (молниеотводами). Молниеприемники устанавливают также непосредственно на резервуаре. Их изготавливают из круглых стержней с площадью поперечного сечения не менее 100 мм2. Крепление молниеприемника к резервуару (к верхнему поясу стенки или к стационарной крыше) должно осуществляться с помощью сварки.
В зону защиты молниеприемников должно входить пространство над дыхательной арматурой, ограниченное полусферой радиусом 5 м.
Нижний пояс стенки резервуара должен быть присоединен через токоотводы к заземлителям, установленным на расстоянии не более чем 50 м по периметру стенки, но не менее чем в двух диаметральных противоположных точках. Соединения токоотводов и заземлителей должны выполняться на сварке.
Токоотводы изготавливают из прутков и тросов диаметром 6 мм и более, у полосовой стали - сечением не менее 48 мм2, из стальных труб - с толщиной стенки не менее 2,5 мм.
В качестве заземлителей используют конструкции, состоящие из не менее чем 3 вертикальных электродов длиной не менее 3 м, находящихся на расстоянии не ближе 5 м друг от друга, объединенных горизонтальным электродом. Заземлители изготавливают из стержней диаметром не менее 10 мм, из уголковой стали сечением не менее 160 мм2, а также из труб.
Защиту от заноса высокого потенциала по подземным и наземным металлическим коммуникациям выполняют присоединением их к заземлителям на входе в резервуар.
Ввод линий электропередачи, сетей сигнализации должен осуществляться только кабелями длиной не менее 50 м с металлической броней или оболочкой либо кабелями, проложенными в металлических трубах и коробах.
При использовании для молниезащиты одиночного стержневого молниеотвода высотой h размеры зоны защиты определяются высотой h0 и радиусом r0 защитного конуса (рисунок ниже).
Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода
Формулы для расчета величин h0 и r0 при различной надежности защиты (Рз) приведены в таблице ниже.
Расчет размеров защитного конуса, создаваемого одиночным молниеотводом
|
Надежность защиты Рз |
Высота молниеотвода h, м |
Высота конуса h0, м |
Радиус конуса r0, м |
|
0,9 |
от 0 до 100 |
0,85·h |
1,2·h |
|
от 100 до 150 |
0,85·h |
[1,2 - 10-3·(h - 1000)]·h |
|
|
0,99 |
от 0 до 30 |
0,8·h |
0,8·h |
|
от 30 до 100 |
0,8·h |
[0,8 - 1,43·10-3·(h - 30)]·h |
|
|
от 100 до 150 |
[0,8 - 10-3·(h - 1000)]·h |
0,7·h |
|
|
0,999 |
от 0 до 30 |
0,7·h |
0,6·h |
|
от 30 до 100 |
[0,7 - 7,14·10-4·(h - 30)]·h |
[0,6 - 1,43·10-3·(h - 30)]·h |
|
|
от 100 до 150 |
[0,65 - 10-3·(h - 100)]·h |
[0,5 - 2·10-3·(h - 100)]·h |
Радиус защитной зоны rx на высоте hx находится по формуле
Молниеотвод считается двойным, если расстояние между стержневыми молниеприемниками Lм не превышает предельного значения Lmax (таблица ниже). В противном случае оба молниеотвода рассматриваются как одиночные.
Схема зоны защиты двойного стержневого молниеотвода представлена на рисунке ниже.
Зона защиты двойного стержневого молниеотвода
Расчет размеров внешних областей защиты двойного молниеотвода (полуконусов с габаритами h0 и r0) производится по формулам таблицы выше, справедливым для одиночных стержневых молниеотводов. Размеры внутренних областей защиты находятся по формулам таблицы ниже.
Расчет параметров зоны защиты двойного стержневого молниеотвода
|
Надежность защиты Рз |
Высота молниеотвода h, м |
Lmax, м |
Lс, м |
|
0,9 |
от 0 до 30 |
5,75·h |
2,5·h |
|
от 30 до 100 |
[5,75 - 3,57·10-3·(h - 30)]·h |
2,5·h |
|
|
от 100 до 150 |
5,5·h |
2,5·h |
|
|
0,99 |
от 0 до 30 |
4,75·h |
2,25·h |
|
от 30 до 100 |
[4,75 - 3,57·10-3·(h - 30)]·h |
[2,25 - 0,0107·(h - 30)]·h |
|
|
от 100 до 150 |
4,5·h |
1,5·h |
|
|
0,999 |
от 0 до 30 |
4,25·h |
2,25·h |
|
от 30 до 100 |
[4,25 - 3,57·10-3·(h - 30)]·h |
[2,25 - 0,0107·10-3·(h - 30)]·h |
|
|
от 100 до 150 |
4,0·h |
1,5·h |
Размеры внутренних областей защиты определяются параметрами h0 и hc, первый из которых равен максимальной высоте зоны непосредственно у молниеотводов, а второй - минимальной высоте зоны по середине между молниеотводами.
Размеры горизонтальных сечений зоны защиты вычисляются по следующим формулам:
- радиус защитной зоны rx на высоте hx
- длина горизонтального сечения lx на высоте hx
- ширина горизонтального сечения в центре между молниеотводами на высоте hx = hc равна 2rсх, где
Проверка состояния системы молниезащиты производится 1 раз в год перед началом грозового сезона (март, апрель). При этом контролируют целостность и защищенность от коррозии доступных обзору частей молниеприемников и токоотводов, а также контактов между ними. Кроме того, измеряют сопротивление току промышленной частоты заземлителей отдельно стоящих молниеотводов. Его величина не должна превышать результаты соответствующих замеров на стадии приемки более чем в 5 раз. В противном случае заземление подлежит ревизии, в ходе которой выявляются элементы, требующие замены или ремонта, проверяется надежность электрической связи между токоведущими элементами, определяется степень разрушения коррозией отдельных элементов молниезащиты. По результатам ревизии принимается решение о ее ремонте.