Проект молниезащиты и заземления автозаправочной станции (АЗС)

Проект молниезащиты и заземления автозаправочной станции
Открыть схему в полном размере

Задание:

Объект: автозаправочная станция в традиционном исполнении без пункта технического обслуживания автомобилей.
Площадь территории, на которой находится объект: 0,5 га.
На территории АЗС расположены ТРК под навесом, резервуарный парк топлива, административное здание с кафе.
Грунт на площадке: каменистый суглинок-супесь.
Удельное сопротивление грунта 250 Ом/м.

Решение:

В соответствии с РД 34.21.122-87 (табл.1) для АЗС необходима молниезащита I категории (зона А). В соответствии с СО 153-34.21.122-2003 (табл. 2.1) АЗС относится к специальным объектам, уровень защиты - II, надежность защиты от прямых ударов молнии (ПУМ) – 0,99.
По РД 34.21.122-87 (п.2.1, п.2.2) защита от прямых ударов молнии зданий и сооружений, относимых по устройству молниезащиты к I категории, должна выполняться отдельно стоящими стержневыми или тросовыми молниеотводами. При этом, для отдельно стоящих молниеотводов, в качестве искусственного заземлителя требуется заземлитель, состоящий из трех и более вертикальных электродов длиной не менее 3 м, объединенных горизонтальным электродом, при расстоянии между вертикальными электродами не менее 5 м. Минимальные сечения (диаметры) электродов определяются в соответствии с РД.
В соответствии с п. 2.3 РД Наименьшее допустимое расстояние S_B по воздуху от защищаемого объекта до опоры (токоотвода) стержневого молниеотвода для зданий и сооружений высотой не более 30 м, при 100 < ρ ≤ 1000 Ом·м, для искусственных заземлителей равно S_B = 4 м.
В соответствии с п. 2.6 РД для газоотводных и дыхательных труб, оборудованных колпаками или "гусаками", в зону защиты молниеотводов должно входить пространство над обрезом труб, ограниченное цилиндром высотой H и радиусом R: для газов тяжелее воздуха при избыточном давлении внутри установки
5,05-25,25 кПа (0,05-0,25 атм), H = 2,5 м, R = 5 м.

5.Для исключения заноса высокого потенциала в защищаемое здание или сооружение по подземным металлическим коммуникациям (в том числе по электрическим кабелям любого назначения) заземлители защиты от прямых ударов молнии должны быть по возможности удалены от этих коммуникаций на максимальные расстояния, допустимые по технологическим требованиям (п. 2.5 РД).

Для защиты АЗС от ПУМ предусматривается установка трех отдельно стоящих молниеприемников (мачт) H=20 м.
Заземляющее устройство каждого молниеприемника состоит из трех вертикальных электродов (омедненных резьбовых штырей D14; 1,5 м ZZ-001-065 – 2 шт. на 1 электрод).
Заземляющие устройства молниеприемников соединяются между собой омеднённой полосой 30х4 GL-11075, прокладываемой в траншее на глубине не менее 0,5 м от поверхности земли и присоединяется к ГЗШ (РЕ-шина ВРУ АЗС).
Защита от вторичных проявлений молнии и заноса высокого потенциала осуществляется путем присоединения металлических труб коммуникаций, брони кабелей на вводе в здание к контуру заземления.

Для защиты оборудования и электрических коммуникаций внутри здания мы рекомендуем предусмотреть комплекс мер, позволяющих исключить воздействие опасных перенапряжений. В ВРУ устанавливается устройство защиты от импульсных перенапряжений УЗИП класса I+II+III PP BCВ TNS 25/100, которое выбрано в соответствии с трехфазным вводом в здание и системой питания TN-C-S или TN-S.

Расчет зоны защиты двойного стержневого молниеотвода в соответствии с п. 3.3.2.3 СО 153-34.21.122-2003

h = 20 м – высота молниеприемника;

h₀ = 0,8 х h = 0,8 х 20 = 16 м - высота конуса зоны защиты (для уровня надежности 0,99);

r₀ = h₀ = 16 м – радиус конуса на уровне земли;

L = 62,92 м – расстояние между молниеприемниками.

По табл. 3.6 СО:

L_max = 4,75 х h = 4,75 х 20 = 95 м;

L_с = 2,25 х h = 2,25 х 20 = 45 м.

h_c = (L_max - L) х h₀ / (L_max – L_c) = (95 – 62,92) х 16 / (95 – 45) = 10,27 м – высота «провеса» зоны молниезащиты в центре между молниеотводами.

В соответствии с СО:

rx = r0 х (h0 – hx) / h0 – максимальная полуширина зоны молниезащиты в горизонтальном сечении на высоте hх;

rcx = r0 х (hc – hx) / hc – ширина горизонтального сечения в центре между молниеотводами на высоте hx меньшей, либо равной hc;

1. hх1 = 5 м – высота защищаемой зоны 1 - высота защитной зоны над дыхательными трубками;

rx1 = r0 х (h0 – hx1) / h0 = 16 х (16 – 5) / 16 = 11 м;

rcx1 = r0 х (hc – hx1) / hc = 16 х (10,27 – 5) / 10,27 = 8,21 м.

2. hх2 = 6,84 м – высота защищаемой зоны 2 - высота навеса ТРК.

rx2 = r0 х (h0 – hx2) / h0 = 16 х (16 – 6,84) / 16 = 9,16 м;

rcx = r0 х (hc – hx2) / hc = 16 х (10,27 – 6,84) / 10,27 = 5,34 м.

Расчет сопротивления заземляющего устройства

Сопротивление вертикального электрода (одиночного):

Формула расчета сопротивления вертикального электрода (одиночного)

ρ = 250 Ом·м – удельное сопротивление грунта;

L = 3 м – длина вертикального электрода;

d = 0,014 м – диаметр вертикального электрода;

T – заглубление – расстояние от поверхности земли до заземлителя, м:

Формула расчета заглубления

где t = 0,5 м – заглубление верха электрода.

Сопротивление горизонтального электрода:

Формула расчета сопротивления горизонтального электрода

где:
ρ = 250 Ом·м – удельное сопротивление грунта;

b = 0,03 м – ширина полосы горизонтального электрода;

h = 0,5 м – глубина заложения горизонтальной сетки;

L_гор = 180 м – общая длина горизонтального электрода.

Полное сопротивление заземляющего устройства:

Формула расчета полного сопротивления заземляющего устройства

где:
n – количество комплектов;

k_{исп гр} = 0,75 – коэффициент использования.

Расчетное сопротивление заземляющего устройства составляет 3,29 Ом, что меньше нормируемого сопротивления 10 Ом.

Перечень необходимых материалов:

№ п/п	Рис	Обозначение	Наименование	Кол-во	Масса, ед., кг
1		ZZ-001-065	ZANDZ Штырь заземления омедненный резьбовой (D14; 1,5 м)	18	1,9
2		ZZ-002-061	ZANDZ Муфта соединительная резьбовая	10	0,08
3		ZZ-003-061	ZANDZ Наконечник стартовый	9	0,07
4		ZZ-004-060	ZANDZ Головка направляющая для насадки на отбойный молоток	4	0,09
5		ZZ-005-064	ZANDZ Зажим для подключения проводника (до 40 мм)	9	0,31
6		ZZ-006-000	ZANDZ Смазка токопроводящая	1	0,19
7		ZZ-007-030	ZANDZ Лента гидроизоляционная	3	0.442
8		ZZ-008-000	ZANDZ Насадка на отбойный молоток (SDS max)	1	0.48
9		ZZ-201-020	ZANDZ Молниеприемник вертикальный 20 м (оцинк. сталь; с закладными под фундамент)	3	-
10		GL-11404	GALMAR Колодец контрольный	9	2,6
11		GL-11075	GALMAR Полоса стальная омедненная 30х4 мм	190	0,98
12		LE-373-960	LEUTRON Ограничитель перенапряжений (УЗИП) PP BCD TNS 25 / 100	2	-