Семинар «Молниезащита предприятий углеводородного топлива», страница 4

Четырнадцатое мероприятие из из серии "Заземление и молниезащита: вопросы и проблемы, возникающие при проектировании".

Текст вебинара. Страница 4

Быстрая навигация по слайдам:

 

Контроль сопротивления заземления

Контроль сопротивления заземления

 

— Сделали заземлитель, его надо измерить, уж без этого нельзя никак, потому что надо готовить акт «раскрытая работа» и в этом акте «раскрытой работы» надо обязательно показать какие у вас будут сопротивления заземления. Надо его измерять. Как у нас измеряют сопротивление заземления? Эта схема, которую я вытащил – это схема из нормативного документа. Это заземлитель. Это надо положить токовый электрод. Так надо положить потенциальный электрод. И эти расстояния, на которые надо отодвинуться равны максимальному габариту заземлителя, который надо мерить, умноженному на коэффициент от 3-х до 5-ти. То есть если у вас есть тот контур, который вы говорите 350 метров, значит надо отодвинуться примерно на километр как минимум. Спрашивается: где же вы найдете свободное пространство в районе городской или промышленной застройки, чтобы уйти на такие расстояния? У вас места такого нет. Значит, места нет, тогда начинается халтура люкс. Эта халтура люкс сводится к тому, что чего то измеряют, а потом чего то корректируют. Чего измеряют – это я сказать не могу, а чего корректируют – тут все ясно, нужно подогнать под то значение, которое нормировано для этого заземлителя. Это успешно делается всегда и во всех случаях, но выход из положения есть, и выход из положения достаточно простой. Он в какой-то степени давно известен.

 

Здесь возникают вот какие вопросы. А где вы найдете такую георазведку, которая вам там площадью в километр квадратный – это примерно площадь большого производственного объекта, сделает вам эту георазведку и раздолбит эту территорию. Весь вопрос только в одном. А точность они вам какую гарантируют?

 

— А здесь вопрос именно в другом, что скважине не дают удельное сопротивление элементов грунта. Они дают именно грунт, разбивку по пластам. Первый пласт идёт, допустим, насыпной грунт такой-то, следующий пласт.

— А что мне от этого? Дальше я что буду делать?

— Ничего.

— Ничего. А мне кажется, выход из этого положения есть и он достаточно простой. Электротехники очень хорошо знают следующую вещь, что ток молнии, импульсный ток и постоянный, кстати сказать, тоже, забирается вглубь грунта на расстояние, которое сопоставимо почти точно с максимальным габаритом заземляющего устройства. Значит, если у вас, например, контур, к примеру, прямоугольный. Я беру диагональ его, его диагональ предположим 500 метров. Значит, у меня ток от этого контура заземления заберется на глубину примерно 500 метров и мне эту георазведку, о которой вы говорите, нужно до глубины 500 метров, но если у меня есть отдельная шина 500 метров длиной, ток от нее забирается тоже на глубину 500 метров. Понимаете, получается: какой бы не был заземлитель ток от него забирается на глубину примерно равному габариту этого самого заземляющего устройства, какое бы оно не было. Но тогда возникает вот какой вопрос. Вот территория, здесь будет завод или здесь будет резервуарный парк или здесь будет перекачивающая станция. Давайте, я сделаю вот какую вещь. Я возьму каналокопатель и прокопаю канал полуметровой глубины на длину равному максимальному габариту будущего моего контура заземления. Стоит это копейки. Положу в эту самую канаву шину той длины, которая соответствует этому максимальному габариту, закопаю ее и измерю сопротивление заземления. Из этой величины я вытащу эквивалентное сопротивление заземления, по которому я могу считать контур. А шину я оставлю, и пусть она войдет в контур заземления потом. Работа эта элементарная, она стоит в 10 раз дешевле, если не больше. Этой вашей георазведки даёт замечательный эффект и по надёжности не хуже, а лучше того, что вам даёт георазведка. Достаточно сделать такую пробную шину и потом по ее результатам проектировать любой контур. Это снова очень просто и снова нигде абсолютно не регламентировано.

Объекты, выбрасывающие в атмосферу горючие газовые смеси

Объекты, выбрасывающие в атмосферу горючие газовые смеси

 

— А теперь я буду говорить, наверное, о самом больном вопросе в этой аудитории. То, что я нарисовал, точно соответствует требованиям нормативного документа РД 34. По документу РД 34 в зону защиты молниеотводов резервуарных парков должно помимо самого резервуара входить зона взрывоопасного выброса над этим резервуаром. То есть граница зоны, она здесь показана пунктиром, она должна быть такова, чтобы эта самая зона защиты, извините, зона взрывоопасного выброса, которую нормируют пожарники, должна обязательно входить вовнутрь зоны защиты. Это требование обязательное, это требование должно выполняться и это требование абсолютно бесполезное по очень простой причине. Оно бесполезно по той причине, что для того, чтобы поджечь эту зону взрывоопасного выброса, совершенно не обязательно нужен контакт с каналом молнии. Вспомните, пожалуйста, зажигалочку, которой вы зажигаете газовую плиту или прикуриваете сигаретку. Искра длинной в 2 мм вполне пригодна для этой цели. А эта искра, которую специалисты называют незавершенными искровыми разрядами может развиваться откуда угодно. Она может развиваться от самого молниеприёмника, может развиваться от ограждения резервуара, может развиваться от острых углов дыхательного клапана, от чего угодно может развиваться. И поэтому эта штука, она, конечно, не бесполезна, но она не снимает проблемы. У вас взрыв этой взрывоопасной зоны может вызвать не удар молнии, его может вызвать такой коротенький завершенный разряд. Вы знаете, когда мы были с Украиной одним целым, к нам приехал главный инженер завода на Ленинский Проспект в наше здание и сказал, что он приехал по какой проблеме, чтобы вы нам помогли с проблемой текучестью кадров. Мы ему ехидно заметили, что СПЭ по Ленинскому Проспекту пятью остановками дальше, он ошибся. А он возмущенно ответил, что ему абсолютно не до шуток. У него химпредприятие, там 40 реакторных колонн, 40 реакторных колонн выбрасывают в атмосферу горючий газ в нормальном технологическом цикле. А когда над заводом повисает молния, извините, повисает грозовое облако, безо всяких молний, все эти 40 колонн в одночасье вспыхивают, наверху факелы. Женщины говорят богом проклятое место, антихрист пришел, и бегут с этого завода. Так вот я это к чему, я это к тому, что те аварии, которые я упомянул в «Конде» и те аварии, которые были в «Транснефти», когда сгорело в одном случае два двадцати тысячника, а в другом случае пятитысячники. Я вам клятвенно говорю на основании объективных показателей, не там не там не было ни одного удара молнии в резервуарный парк. Ни одного. Значит, официальный документ «Транснефти» говорил о том, что молния была неправильная, она состояла из двух. Я не вру?

— Да, правильно.

— Видите, у меня еще есть подтверждение.

— Я писал часть этого документа.

— Значит, была молния неправильная, она состояла из двух компонентов. С первой компонентой молниеотвод справился, а ко второй он не успел подготовиться. Слушайте, дело заключается вот в чем. Значит, обстановка в «Конде», она была грозовая обстановка и эта грозовая обстановка контролировалась, потому что это одно из немногих мест, охваченное системой мониторинга молнии. И в момент вспышке на первом резервуаре никаких ударов молнии нигде не было вообще. Это документально подтверждено. Что было? Был такой незавершённый разряд, который мог сформироваться в электрическом поле грозового облака и этот разряд поджёг эту самое газовое облако. Теперь, что произошло дальше? Дальше уже идут системы догадок, но система догадок обоснованная, потому что там была регистрация видеокамерами и кадры снимались с интервалом в три секунды. Значит, произошла следующая вещь, вспышки на первом резервуаре, пламя метнулось на второй резервуар и на следующем кадре через три секунды, второй резервуар загорелся тоже. Это значит, что система огнепреграждения не могла противостоять этому пламени в течение трёх секунд. Вот какова ситуация, понимаете? Что касается «Транснефти», то там была грозовая обстановка, но гроза ещё вообще не началась. Там не было видеокамеры, но по-видимому развивались события точно также. Теперь, что дальше из этого делать?

«Транснефть»

«Транснефть»

 

— Это как раз фотография из «Транснефти». Мы разбирали эти аварии, молниеотводы там стояли на резервуаре, потому что для пятитысячников наши нормативы допускают установку. Сейчас я знаю, что вы не делаете, но норматив РД 34 никто не отменял и я вынужден говорить то, что там написано. Да, я знаю, но ситуация была такая и тут же, что родилось в мозгах специалистов, к несчастью, и в моем тоже – это давай бороться с этими незавершенными разрядами. Как можно бороться с этими незавершенными разрядами? Вариант один – надо снижать напряженность электрического поля ниже порога ионизации в грозовой обстановке. Как можно снижать напряженность поля? Вы помните закон Кулона – напряженность обратно пропорциональна квадрату радиуса. Давай увеличивай радиус. И тогда мы стали смотреть, какие радиусы надо делать. Например, у этих самых стержней, которые у этих стержней стоят. Какой радиус надо делать? Посчитали радиус, потом прослезились, потому что диаметр получается под метр. Кто может поставить молниеприемники особенно предположим в районах добычи нефти, когда там ветровая нагрузка 6-й, а то и 7-й даже ветровой район. Эти молниеотводы просто своротит или надо делать чёрт знает какой фундамент. Тогда мы с гордостью придумали такую вещь, смотрите.

Искробезопасный молниеотвод

Искробезопасный молниеотвод

 

— Придумали мы вот что. Придумали, что эту поверхность большую надо делать из отдельных тросиков. Электрики знают, что структура такой разветвленной поверхности, она эквивалентна по электрическому полю, почти эквивалентна сплошной металлической стенки, но поток воздушный сквозь дырки эти будет проходить и ветровая нагрузка снизится. И мы с гордостью придумали такие молниеотводы, запатентовали их, их изготовили. Видите, такой молниеотвод ставится в опытную эксплуатацию на газораспределительном пункте в Подмосковье. И были очень горды собой, но гордость прошла очень быстро, потому что смотрите, ну хорошо, я сделал искробезопасный молниеотвод, но у меня есть ограждения у резервуара особенно, если это высокий резервуар. И вы знаете из чего это ограждение?

 
И эта наша придумка в том виде, в котором мы её сделали – это я считаю безумная сумасшедшая вещь. Что надо делать?

 

Радиус боковой поверхности молниеотвода

Радиус боковой поверхности молниеотвода

 

— Вот здесь, а вы видите даже для «Газпрома» делали проекты, такие указания, как надо проектировать эти самые искробезопасные поверхности. Ладно. Что надо делать? Поступать надо очень просто, надо просто сделать систему огнепреграждения, которое выдерживало бы вспышку этого газового выброса и все. Когда мы стали смотреть, а что представляет собой те системы огнепреграждения, которые стоят сейчас у нас, выяснилось, что этого не знает никто. Понимаете, два завода у нас выпускают эти системы огнепреграждения, они не сертифицированы. Когда в Академии МЧС мы поехали к ним разбирать с этим вопросом, они нам честно сказали: «Ребята, а мы не знаем вообще, что они собой представляют». Системы не сертифицированы. Можно ли их сделать искробезопасными, совершенно пламя безопасными для таких локальных вспышек? Да, у американцев такие системы есть. Они считают, что отвечают за проникновение пламени во внутренний объем резервуара пожарники – это не дело специалистов по молниезащите. И по этой причине, они никакой молниезащиты, вообще никакой не ставят на резервуарный парк. Там молниеотводов нет совсем. Логика? Очень простая. Стенки резервуаров всегда больше 4 мм в стальном исполнении и такие стенки молния не прожигает и не перегревает. Вспышка за счет контакта с каналом молнии или за счет этих незавершенных разрядов, она возможна, она абсолютно реальна, абсолютно реальна, но она ник чему не приведет, потому что система огнепреграждения 100 % гарантирует отсутствие проникновения пламени от такой вспышки во внутренний объём резервуара. Молниеотводы они сняли, их нет. И я считаю единственный путь, по которому можем идти здесь точно такой же.

 

Так вот к этому вопросу я и хочу сейчас перейти и это последний вопрос, которым я буду вместе с вами заниматься.

 

Защита от электромагнитных наводок

Защита от электромагнитных наводок

 

— Понимаете, создалось очень нехорошая традиция. Есть молниезащита, а есть электромагнитная совместимость. И вопросы об электромагнитных наводках попали в эту самую электромагнитную совместимость и там собирались специалисты, там разбирали все эти методы защиты, и они со специалистами по молниезащите никак не контактировали вообще. Это были две разные епархии. Специалисты по молниезащите обиделись и сформировали такую вещь. Есть внешняя молниезащита – это молниезащита от прямых ударов молнии, есть внутренняя молниезащита, считай электромагнитная совместимость, которая занимается наводкой. И это решение задачи очень симпатичное для фирм, которые продают средства защиты от перенапряжений, стала активно проталкиваться в жизнь. «Ребята, да не морочьте себе голову, купите вы у нас защитное устройство, поставьте эти защитные устройства и все будет замечательно». Две фотографии – это два фрагмента из комплекта защитных устройств нефтеперекачивающей станции в Баварии. 1500 там защитных элементов стоит и фирма, которая их поставила,предусмотрела еще устройство автоматического контроля состояния этих 1500 элементов. То есть получается уже вот какая вещь, вы электрические схемы набили сложными и не вполне надежными нелинейными элементами и теперь эта система должна работать. И может получится вот какой абсурд, он уже получается, что надежность этой электрической цепи оказывается зависящей от надежности тех УЗИПов, которые вы туда поставили и она определяется уже не основным оборудованием эта надежность, она определяется надежностью самих УЗИПов, потому что их тысячи.

Ограничиваем число близких разрядов

Ограничиваем число близких разрядов

 

— Нельзя такое делать и первое, что приходит на ум – это то, что я вам говорил. Давайте проектировать молниезащиту таким образом, чтобы она не собирала удары с большой площади и не тащила эти молнии к той территории, где электромагнитные наводки опасны. Давайте проводить ток молнии, дробить его таким образом, чтобы суммарное магнитное поле было как можно слабее, об этом мы с вами уже говорили. Но есть третья ситуация, ситуация вот какая, когда у вас на территории объекта вашего стоит что-то высокое, которое убрать никуда нельзя. Это может быть, например, дыхательная труба. Это может быть антенная система. Это может быть, что хотите, но большое и железное, скажем, высотой больше ста метров. И тогда получается вот какая вещь, что эта железяка здоровенная, она притягивает к себе разряды молнии, создает неблагоприятную защитную обстановку в объеме. А с ней то можно как-нибудь бороться? Убрать эту железку нельзя, она стоит, она имеет такую высоту и на веки такой останется. Есть решение, которое вызвало в свое время много скандалов высоковольтной науки. Когда российские специалисты взялись за анализ этой системы, в Интернете, не буду называть фамилию человека – это западный человек, написал следующую вещь: «Можно полагать, что российским ученым уже нечего есть коли они взяли на себя решение такой задачи, которая бессмысленна и бесполезна». А задача, за которую взялись российские специалисты,была следующая. В Америке человек по фамилии Рой Карпентер, который не является высоковольтником, который занимался всю жизнь только механической автоматикой и говорил, что все, что он делает, он делает для самого Господа, потому что он был убежденный баптист. Придумал такую систему, посмотрите, когда над высоким объектом ставится такой вот зонтик, с которого содрали обшивку, а на все спицы эти повесили иголки длинной примерно 10 см и эти иголки были миллиметровой примерно толщины. Рой Карпентер думал вот о чем, что все эти иголки в электрическом поле грозового облака начнут экранировать и в результате этого создадут облако заряженных частиц, облако ионов, которое будет висеть над этой штукой. А когда молния войдет в это облако, то ее заряды и заряды этого облака взаимно нейтрализуются и молния исчезнет. По поводу этой чуши было много всяких критических смешных статей, а Карпентер говорил: «Смотрите, я здесь поставил, здесь поставил, вот у меня благодарственные письма, все кончилось, объекты больше не поражаются молнией. Как же так? Я может и неправ, но объясните мне, в чем я неправ». И появилась такая работа, которая наша команда сделала для этой самой фирмы «LightingEliminators&Consultants». Мы сделали эту работу, и оказалось, что железка эта работает, но работает она совсем не так, как предполагал Рой Карпентер, а работает она следующим образом. Такая экранирующая система ведет себя, как единое целое и, невзирая на 10 000 иголок, которые здесь торчат, суммарный заряд, который они выбрасывают, не сильно отличается от заряда одной иглы. Но ток ионизационный распределяется по этим иглам и становится совершенно ничтожным и в результате этого дела, этого тока совершенно не достаточно, чтобы зародить в какой-нибудь точке этой системы канал, который бы двигался навстречу молнии. Этот канал, встречный лидер, о котором я вам толковал, такой системы практически никогда не рождается. И если такую систему поставить на высокое сооружение, например, на Останкинскую башню, если бы кому-нибудь это пришло в голову, то в результате этого от 30 ударов молнии в год, осталось бы примерно 2 удара молнии в год. То есть поставив такой зонтик на высоком сооружении, которое никуда нельзя убрать, вы можете сделать его для молнии как бы невидимым. Эти системы сегодня проникли в Россию, они доступны для практического использования, но к сожалению, они никаким образом не нормированы и условия их использования остается, вообще говоря, на совести того хозяина, который их купил. То есть мы никаким образом не высказываем своего отношения к этим системам, а зря, потому что с позиции борьбы с электромагнитными наводками, вот эта система имеет прямой смысл.

УЗИП. Принцип действия

УЗИП. Принцип действия

 

— Теперь о защитных устройствах по ограничению перенапряжения. Все эти защитные устройства основаны на одном и том же принципе. Они, включенные в электрическую цепь, так как здесь показано, вот так, они должны обладать следующим свойствам. Нормальное напряжение, которое идет по сети, этот элемент должен представлять из себя просто обычный изолятор. Он не должен пропускать никакого тока. А если у вас появляется напряжение опасное для того оборудования, которое надо защищать, сопротивление этого элемента должно упасть практически до нуля и тогда он замкнет цепь и не пропустит перенапряжение к защищаемому объекту. Сделать он это должен не медленнее, чем примерно за 0,1 мкс, потому что грозовые перенапряжения могут нарастать с такой скоростью. Перенапряжение исчезло, молния закончила свое развитие. Этот элемент должен точно так же быстро, тоже за время доли микросекунды перейти снова в непроводящее состояние. Вот каков принцип действия таких нелинейных элементов.

Физическая основа

Физическая основа

 

— И все УЗИПы построены на двух вещах. Либо это варистор. Варистор, изготовленный, самый простой материал какой здесь есть – это оксид цинка, спекается с шайбой из оксида цинка. Дама, наверное, хорошо знает оксид цинка, потому как во все присыпки для младенческих попок входит этот самый оксид цинка, он хорошо поглощает влагу.

 

 

<< Предыдущая страница
слайды с 19 по 27

Следующая страница >>
слайды с 37 по 43 + блок вопросов


Полезные материалы для проектировщиков:


Смотрите также: