Типовой проект заземления и молниезащиты для нефтяных резервуаров

Проект заземления и молниезащиты для нефтяных резервуаров

Задание:

Необходимо произвести расчёт и сделать проект молниезащиты для объекта. Сопротивление заземления должно быть не выше 10 Ом (защита от статического электричества)
Объект: резервуары вертикальные стальные (РВС), номинальный объем 1000 м³. Диаметр резервуара: 12,33 м, высота: 10,67 м, высота дыхательных клапанов 0,3 м.
Грунт: супесь.
Удельное сопротивление грунта: 150 Ом∙м.
Особенность: в резервуарах находится нефть. Резервуары с конической оболочкой.

Скачать чертёж нефтяных резервуаров в формате PDF.
Скачать чертёж нефтяных резервуаров в формате DWG (AutoCAD).

Решение:

Мероприятия выполнены в соответствии с ПУЭ 7-е изд., СО 153-34.21.122-2003 «Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций» (далее СО) и РД 34.21.122-87 «Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений» (далее РД).

Данный резервуарный парк относится к категории IIIб в соответствии со СНиП 2.11.03-63 «Склады нефти и нефтепродуктов. Противопожарные нормы».

Для склада нефти и нефтепродуктов категории III в соответствии с СТО-СА-03-002-2009 «Правила проектирования, изготовления и монтажа вертикальных цилиндрических стальных резервуаров для нефти и нефтепродуктов» выбирается уровень защиты от ПУМ - II и надежность защиты 0,95, т.к. нефть является легковоспламеняющейся жидкостью (ЛВЖ).

Для уровня защиты II защита от прямых ударов молнии должна выполняться отдельно стоящими молниеприемниками.

В соответствии с пунктом 2.6 РД в зону защиты должно входить пространство, ограниченное цилиндром высотой 2,5 метра и радиусом 5 метров над дыхательными клапанами (пункт 2.18).

Молниезащита резервуарного парка осуществляется четырьмя отдельно стоящими молниеприемниками высотой 18 м. От каждого молниеприемника выполняется растекание тока в двух направлениях по горизонтальным электродом заземляющего устройства, на каждом направлении на расстоянии 5 м устанавливается по одному вертикальному электроду длиной 3 м. Токоотвод от молниеприемника присоединяется к заземляющему устройству при помощи зажима для подключения заземляющего проводника ZZ-005-064.

«Правила технической эксплуатации резервуаров магистральных нефтепроводов и нефтебаз» РД 153-39.4-078-01 выдвигают следующие требования относительно заземляющих устройств резервуаров:

5.1.4 В качестве заземлителей защиты резервуаров от прямых ударов молнии необходимо применять искусственные заземлители, проложенные в земле и размещенные не реже чем через 50 м по периметру основания резервуара, к которым должен быть присоединен корпус резервуара (число присоединений - не менее двух в диаметрально противоположных точках).

5.1.9 При наличии стержневых и тросовых молниеотводов каждый токоотвод присоединяется к искусственному заземлителю, состоящему из 3-х и более вертикальных электродов длиной не менее 3 м, объединенных горизонтальным электродом, при расстоянии между вертикальными электродами не менее 5 м. Токоотводы и заземлители выбираются в соответствии с требованиями действующей НТД.

Заземляющее устройство выполняется следующим способом:

Выполняется контур из горизонтальных электродов – полосы омедненной 30х4 мм, глубина заложения 0,5 м. Каждый резервуар подключен к общему контуру не менее чем в двух точках.
В качестве заземляющего проводника использовать полосу омедненную 30х4 мм, подсоединённую к нижнему поясу стенки резервуара с помощью зажима для подключения заземляющего проводника ZZ-005-064. (см. рисунки 2, 3). Расстояние от горизонтального контура до стенки резервуара 5 м.
Расположение горизонтальных и вертикальных электродов указано на рисунке 1 и на чертеже в отдельном Порядок монтажа модульного заземления приведен на последних страницах.

Результаты расчёта молниезащиты, проведенного с помощью программного обеспечения, разработанного ОАО «Энергетический институт им. Г.М.Кржижановского» (ОАО «ЭНИН») приведены в таблице 1.

Для расчёта приняты следующие исходные данные: плотность разрядов молнии в землю — 4 уд/кв.км в год; число ударов в незащищенный объект – 0,045/год, период — 1 раз в 22 года.

№	Объект	Высота молниепри-емника, м	Надежность защиты	Число ударов в объект, 1/год	Число прорывов в объект, 1/год
				Период ударов, год	Период прорывов, год
1	Резервуарный парк	18	0,975	0,08	0,002
				раз в 12,5 лет	раз в 500 лет

Таблица 1. Расчёт молниезащиты

Рисунок 1 — План расположения элементов молниезащиты и заземления

Расчёт сопротивления заземляющего устройства:

Сопротивление горизонтального электрода:

Формула расчета сопротивления заземления

где ρ – удельное сопротивление грунта, Ом·м;
b - ширина полосы горизонтального электрода, м;
h - глубина заложения горизонтальной сетки, м;
L_гор – длина горизонтального электрода, м.

Сопротивление вертикального электрода:

где ρ – эквивалентное удельное сопротивление грунта, Ом·м;
L – длина вертикального электрода, м;
d – диаметр вертикального электрода, м;
T– заглубление - расстояние от поверхности земли до заземлителя, м;

где t – заглубление верха электрода, м

Полное сопротивление заземляющего устройства:

где n – количество комплектов;
k_исп – коэффициент использования;

Сопротивление заземляющего устройства составляет 2,24 Ом.

Рисунок 2 — Установка зажима на металлоконструкции резервуара

Рисунок 3 — Разметка отверстий для установки зажима

Перечень необходимых материалов:

№ п/п	Рис	Артикул	Изделие	Кол-во
1		ZZ-201-018	ZANDZ Молниеприемник вертикальный 18 м (оцинк. сталь; с закладными элементами под фундамент)	4
2		ZZ-005-064	ZANDZ Зажим для подключения проводника (до 40 мм)	32
3		GL-11075-50	GALMAR Полоса омеднённая (30*4 мм / S 120 мм²; бухта 50 метров)	3
4		GL-11075-20	GALMAR Полоса омеднённая (30*4 мм / S 120 мм²; бухта 20 метров)	1
5		ZZ-001-065	ZANDZ Штырь заземления омедненный резьбовой (D14; 1,5 м)	16
6		ZZ-002-061	ZANDZ Муфта соединительная резьбовая	9
7		ZZ-003-061	ZANDZ Наконечник стартовый	8
8		ZZ-004-060	ZANDZ Головка направляющая для насадки на отбойный молоток	4
9		ZZ-006-000	ZANDZ Смазка токопроводящая	1
10		ZZ-007-030	ZANDZ Лента гидроизоляционная	3
11		ZZ-008-000	ZANDZ Насадка на отбойный молоток (SDS max)	1