Вебинар "Проектирование молниезащиты для объектов нефтегазовой отрасли", страница 2

Шестой вебинар из серии "Заземление и молниезащита: вопросы и проблемы, возникающие при проектировании"

Текст вебинара. Страница 2

Быстрая навигация по слайдам:

 

Что нужно для дела и для для Гостехнадзора?

Что нужно для дела и для для Гостехнадзора?

 

Так вот, если теперь на все это посмотреть, я хотел бы подвести итог. И итог, который я хотел бы подвести в отношении молниеотводов вот какой. Извините, это мое личное мнение. И мое это личное мнение сводится вот к чему. Самое правильное было бы нее защищать стальные резервуарами вообще никакими молниеотводами, а допустить прямой удар молнии в этот стальной резервуар, если толщина его стенки превышает 4 мм. Потому что ничего с таким резервуаром молния сделать не может. Выброс горючих газов, поджог горючих газов, мы об этом будем говорить специально дальше. Установка молниеотводов, даже и отдельно стоящих все равно не устранит. И поэтому вроде бы получается, что установка молниеотводов не только бессмысленна, она, вообще говоря, вредна. Вредна из-за того, что я поставлю рядом высокие, притягивающие молнию, сооружения, которые увеличат число ударов в них и увеличат на электромагнитной наводки, которые будут действовать на электрические цепи этого самого резервуарного парка. То сделать это с вами мы все равно не можем. В стандартах это записано и поэтому давайте постараемся обойтись минимальной крови. Сделать более или менее, удовлетворить все требования, которые на нас с вами навешаны и сделать устройство по возможности небольшой высоты и по возможности дешевое.

Оптимальное решение - применение грозотросов

Оптимальное решение - применение грозотросов

 

Я предлагаю такую традиционную систему, если у вас есть резервуарный парк состоящий, например, из двух рядов резервуаров. Сделать тросовую молниезащиту, которая состоит в этом случае из трех тросов, имеющих следующую особенность. Внешние тросы расположены за установкой молниеотводов. Между ними есть расстояние. Оно расстояние есть поперек и есть расстояние вдоль. Тросы длиннее, чем место, занимаемое резервуарным парком. В таких случаях тросы будут обеспечивать - так говорят специалисты по линиям электропередачи – отрицательные углы защиты. И эти отрицательные углы защиты очень сильно увеличивают надежность защиты и очень сильно снижают число прорывов. Посмотрите, какой пример я вам привел. У меня длина тросов 100 м, высота их подвесов всего 25 м, а высота резервуара 20 м. Посмотрите, в этой ситуации для того, чтобы обеспечить надежность защиты в 0,99, то есть обеспечить 1 прорыв из 100 молний. Видите, вот. Мне расстояние между тросами можно довести до 60 м. Получается очень достаточно дешевая, достаточно простая и удовлетворяющая всем требованиям ситуация.

Эффективность мультитросовых молниеотводов

Эффективность мультитросовых молниеотводов

 

Я должен сказать такую вещь. Если я буду делать эти тросы еще более длинными. Например, возьму вместо тросов 100 м, как в том примере, тросы 200 м, то надежность защиты от этого почти не уменьшится. Она будет практически такой. И это тросовая система молниезащиты, когда тросы крайние выведены за пределы зоны и выведены по длине за место, занимаемое резервуарным парком. Я считаю, эта система защиты обеспечит и требования нормативных документов и минимизирует затраты. На этом я считаю, Надежда, я закончил первый раздел.

Ответы на вопросы после первого раздела

-Хорошо, тогда участники вебинара, прошу активизироваться. Если у вас какие-то вопросы по первой части возникли, сейчас самое время их задать.

-Вопросов мы не видим с вами, да?

-Поступают. Когда разрабатывался РД, понятие надежности не было, я связи надежности объекта четко нигде не нахожу. Если кто знает, подскажите, пожалуйста.

-Формально вы правы. Действительно, если вы возьмете РД 34, в основном тексте РД не найдете не в коем случае, не найдете никаких указаний на надежность. В СО 153 четко есть, а в РД 34 их нет. Но РД 34 всегда издавалось с пояснительной бумагой, потому что за основным документом следовала бумага, поясняющая надежность молниезащиты. И в этой бумаге написаны совершенно крамольные цифры. Для молниезащиты А, зона защиты А называлась цифра 0,995, то есть почти 0,999, а зона Б давалась цифра на уровне близкая к 0,99. Посмотрите, пожалуйста, в любом печатном издании это есть. Мы взяли и проверили фактическую надежность и ту надежность, которую я вам показал на этой самой презентации, фактическую надежность, мы просчитали и получили теми же самыми методами, которыми написана надежность защиты зон в документе СО 153. Фактическая надёжность 0,8- 0,84 для зоны Б и 0,96, а вовсе не 0,995 для зоны А. Вот как я могу ответить на этот вопрос.

-Так. Это был пока единственный вопрос. Уважаемые коллеги, если у вас больше по первой части презентации вопросов нет, я предлагаю продолжить.

-Давайте будем продолжать.

Заземлители

Заземлители

Теперь давайте перейдем к заземлителям. Опять стандартная фраза. В документе СО 153 никаких требований нет. Понимаете, я уже устал это говорить по той простой причине, что в документе СО 153 вообще никаких требований нет. А в РД 34 формальные требования есть. Там не требуется обеспечивать какие-то сопротивления заземления.

-Эдуард Меерович, я вас перебью. Видимо какая-то задержка, посыпались вопросы, буквально два сейчас. По первой части предлагаю ответить все-таки на них. Первый. Мультитросовый отвод также увеличивает количество ударов молнии. Причем воздействие электромагнитной индукции будет на весь резервуарный парк. Поступило вот такое размышление.

-Хорошо, я отвечу на этот вопрос. Значит, во-первых, мультитросовывй молниеотвод, я показал вам, возвышается над резервуарным парком приблизительно, максимум цифра, которая здесь может фигурировать – это превышение в 5 м. От молниеотвода высотой в 25 м, 5 м составляет – 20 %. Из-за этого, число ударов увеличится. Надо эту цифру возвести в квадрат, это будет примерно 40%. 40% по сравнению с стержневыми молниеотводами, которые вам придется поставит в этой ситуации. Там превышение стержневых молниеотводов над резервуарным парком будет приблизительно раза в 2, если не в 3 больше, чем в тросовой ситуации. Этот вопрос специально разбирался не применительно к резервуарным паркам, а применительно к тросовой молниезащите подстанции ультравысокого напряжения, где количество тросов, которое пришлось повесить, оно приблизительно в раз 5 больше, чем нужно для резервуарных парков. И там было показано, что это превышение никакого увеличения на самом деле не будет, вот по какой причине. У вас над тросами будет возникать облако объемного заряда, которое создаст экранирующие тросы над территорией резервуарного парка. И Экранирующие действия этого объемного заряда, о которых здесь я вам совершенно не говорю, оно приведет к тому, что число этих ударов тока не увеличится, а уменьшится не очень сильно, но уменьшится где-нибудь раза в 2. Но еще раз повторю, я не хотел поднимать этот вопрос просто из-за того, что он не слишком принципиален. Теперь по поводу электромагнитных воздействий. Основные электромагнитные воздействия, с которыми приходится сталкиваться на защищаемой территории, связано с распространением тока молнии в земле. Когда вы анализируете эти ситуации конкретно и конкретно смотрите наводки, то у вас наводки определяются токами в основном, которые текут в земле. Стержневые молниеотводы вы ставите прямо на территории резервуарного парка. И токи хотите вы этого или не хотите, у вас растекаются по территории резервуарного парка. Если вы делает тросовые молниеотводы, то опоры тросовых молниеотводов, я это специально подчеркиваю, вы как-нибудь выносите за территорию резервуарного парка на расстоянии в метров 20-25, как минимум. Более того, вы можете направить эти токи вообще в сторону этого резервуарного парка. И тогда у вас наводки не только не увеличиваются, а снижаются, но снизить их до нуля естественно нельзя. И какая-то доля наводок, связанных с распространением тока по тросу будет. Здесь мой коллега совершенно прав.

-Вы частично ответили уже на следующий вопрос. Что делать, если в зоне молниеотвода лежат трубы подземных коммуникаций с горючими жидкостями?

-В том то все и дело, что, если лежат трубы, вы опоры тросовых молниеотводов можете поставить где угодно, вообще говоря. А опоры стержневых молниеотводов вы вынуждены ставить там, где надо ставить. Можно я буду дальше продолжать?

-Да, я думаю можно продолжить уже.

Заземлители

Заземлители

 

-Можно, да? Теперь давайте говорить о заземлителях. РД 34 предлагает дать первой категории молниезащиты тот тепловой заземлитель, который показан здесь на рисунке. Мы как-то один раз уже с вами говорили. Этот заземлитель предлагается на все случаи жизни для любых грунтов и сопротивление заземления этого заземлителя, показано на графике справа. И вы увидите, что в плохих грунтах сопротивление заземления молниеотвода увеличивается до сотен Ом. Фактически эффективность действия молниеотвода, она от этого не изменится. Молниеотвод без сопротивления заземления в 100 Ом и 300 Ом и 10 Ом будет примерно одинаково перехватывать молнии. Защитное действие молниеотвода от этого не зависит. А что зависит от защитного действия молниеотвода? От защитного действия молниеотвода зависит безопасность персонала, которое попадет под шаговое напряжение тем большее, чем выше сопротивление заземления и зависит безопасность коммуникаций, которые лежат в земле. Потому что прорыв тока молнии к этим коммуникациям будет опять же тем сильнее, чем выше сопротивление заземления. Поэтому РД 34 написав вот такую штуку, вообще устранилась от нормирования. На самом деле в РД 34 никакого нормирования нет.

Заземление изолированных молниеотводов

Заземление изолированных молниеотводов

 

А что сделано в других местах? Очень любопытно. Опять тот же стандарт «ТРАНСНЕФТЬ». Перед вами таблица. Знаете откуда эта таблица? Ее списали от слова до слова из ПУЭ и относится она к сопротивлениям заземления опор линий высокого напряжения. Почему эту таблицу беззастенчиво списали и вставили в этот самый стандарт, знают только составители. Но дело, то заключается вот в чем. Если вы попробуете обеспечить те сопротивления, которые здесь написаны. Например, в грунте до 5000 Ом*м обеспечить 30 Ом, которые здесь есть, вам нужны совершенно сумасшедшие затраты металла. График, который рядом с этой таблицей, он показывает вот какую вещь. Какой объем около молниеотвода надо забить металла насквозь, прямо сплошняком для того, чтобы получить такие цифры? Получается, что размеры площадки будут где-нибудь 50*50, если вы будете бить трех метровые стержни и где-нибудь там 30*30, если вы будете бить трех метровые стержни. Реализовать такую штуку в резервуарном парке просто невозможно. Это фантастика, которую никто никогда в жизни не выполнит. Требование это совершенно бессмысленное. Давайте, теперь перейдем к стандарту «ГАЗПРОМ»

Стандарт

Стандарт "Газпром" - I и II уровни молниезащиты

 

Вот, что говорит стандарт «ГАЗПРОМ». Если у вас грунт имеет удельное сопротивление меньше чем 500 ОМ м, сопротивление заземления молниеотвода должно быть нее больше чем 10 Ом. Если у вас больше, чем 500 Ом м, оно может увеличиваться по той формуле, что здесь написана. Но предельная цифра, которая здесь получится, это 20 Ом. Составители стандарта «ГАЗПРОМ» понимали, что сделать это в общем, в высокоомных грунтах не удастся. И поэтому они написали такую фразу, что допускается либо химическая обработка грунта, либо замена этого грунта на какой-либо другой. И я занимался тем, когда готовился к семинару, чтобы посмотреть, а какой объем грунта надо примерно заменить для того, чтобы сделать у заземлителя, я взял простейший случай – полусферический заземлитель, какой объем грунта надо заменить для того, чтобы добиться того, что требует стандарт «ГАЗПРОМ». Получилось, что надо вывести и надо заменить 130 тысяч кубов грунта. Это 10 000 с гаком самосвалов. Кто это сделает? Понимаете, это же копейки стоят, хорошие копейки, хорошие копейки во все времена.

Замена грунта

Замена грунта

 

Что дальше? А если сделать по поверхности, взять поверхностный слой грунта уменьшить? Что можно сделать с поверхностной заменой грунта или с поверхностной химической обработкой? Я рассматриваю такую ситуацию. У меня основной грунт 5000 Ом м. Сыплю я очень хороший грунт – чернозем, с удельным сопротивлением где-нибудь 100 Ом м. Так? И получается примерно такая вещь. Если я заменю слой на глубине в 2 метра, то я получу примерно 20 Ом, где-нибудь при замене грунта на толщину примерно 2 м. Вопрос только в другом. А на какой площади надо то заменять этот грунт? Здесь опять начинается вот какая кухня. Где надо заменять грунт? Надо заменять грунт там, где потенциал, который создает ток молнии еще достаточно весом по сравнению с потенциалом самого заземлителя. И теперь я смотрю. Если у меня грунт однородный, его потенциал снижается очень быстро. А если грунт у меня двухслойный, он снижается значительно медленнее. И для того, чтобы он снизился хотя бы до 30 % от потенциала электрода, мне надо заменить грунт в радиусе 100 м. Я не стал считать кубы, посчитайте сами. Круг радиусом 100 м на глубину 2 м. Получится тоже очень хорошее количество самосвалов. И поэтому выполнить эти требования реально не удастся вам, когда вы начнете это проектировать. А тогда возникает следующий вопрос. А делать то что?

Импульс тока с косоугольным фронтом

Импульс тока с косоугольным фронтом

 

Вы знаете, что я предлагаю делать? Я предлагаю делать следующую вещь. Решение, которое я вам предлагаю, оно годится только для тросовых молниеотводов. Вспомните, у нас были три тросовых молниеотвода. Стало бы у нас есть как минимум 6 опор. Так? И эти 6 опор, я сделаю сопротивление заземления, то которое получится. Я исходил из того, что в плохом грунте получится сопротивление заземления. Вот грунт 5000 ОМ м – очень плохой. Я делаю обычный заземлитель, который представляет собой по существу фундамент этой самой тросовой опоры и получится там 200 Ом. А теперь я вам предлагаю сделать следующую вещь. Я предлагаю сделать простую работу. Объединить горизонтальные шины заземлители всех 6 опор. Если я такую петрушку сделаю и формально измерю прибором обычным, который работает при низкой частоте, сопротивление заземления у меня получится около 10 Ом. Я удовлетворю всем требованиям. И тут же меня могут поймать за руку и скажут: «Да, на постоянном токе то вы удовлетворили, но вообще говоря, заземлитель молниеотвода работает в импульсном режиме. А в импульсном режиме может быть совсем другая ситуация». И человек, который меня схватит за руку - будет прав. Во-первых, нормативный документ нормирует только эту величину в стационарном режиме, а во вторых в импульсном режиме происходит не так уж плохо. Посмотрите ка, если говорить об импульсных сопротивлениях заземления, то единственная цифра, которая есть на этот счет, есть в ПУЭ. И в ПУЭ для линии электропередач там предлагается цифра не больше, чем 80 Ом. Эти 80 Ом возникнут в первые две микросекунды работы заземляющего устройства. То есть с формальных позиций, мы точно будем удовлетворять все требования, которые сейчас есть. И это объединение горизонтальными шинами, обратите внимание, оно стоит несопоставимо, несоизмеримо дешевле, чем выемка грунта, которая предписывается. Если к вам придут проверяющие органы и будут мерить эту конструкцию, они намерят – все нормально. Вот, что я хотел сказать по этому вопросу и я готов ответить на ваши замечания. Есть у нас?

Ответы на вопросы после второго раздела

-Да, у нас очередной перерыв. Прошу вспомнить, какие у вас были вопросы, чтобы вы хотели уточнить по второй части, касающаяся заземляющих устройств. Сейчас мы подождём.

-Давайте минутку подождём, заодно я водички ещё попью.

-Пока вопросы не поступают, поэтому я думаю, мы можем начать, если что.

-Вы знаете, я все-таки еще раз хочу к этому вернуться. Использование тросовых молниеотводов с объединением заземлителей их опор горизонтальными шинами, эта операция очень достойная. Мне кажется, ее стоит рекомендовать. Самое главное – ни у кого не будет возражений, понимаете? Любой нормативный документ это требование удовлетворяет.

-Поступил вопрос по измерению импульсных характеристик заземляющих устройств. При помощи какого прибора следует измерять?

-Вы знаете, в Росси есть один прибор, при помощи которого, пока мне известно, один прибор, который пригоден для этой цели. В Росси есть фирма, которая занимается молниезащитой. Фирма московская – ЭЛНАП. Эта фирма разработала и сертифицировала ряд измерительных приборов, в том числе устройство, которое называется ИК -1. Это устройство пригодно для измерений импульсных сопротивлений заземления. Оно достаточно простое, оно работает с небольшими токами, оно, в общем, безопасно для работы и насколько мне известно, фирма ЭЛНАП охотно продают эти устройства. Так что, если хотите, то пусть меня фирма благодарит за рекламу, которую я сейчас здесь сделал безвозмездную.

-Да, ещё поступил такой вопрос. Что же реально нужно сделать с точки зрения безопасности, а не формализации?

-Знаете, какое дело? Если говорить о безопасности, связанной с людьми, то сегодняшние требования по молниезащите безопасность людей не обеспечивают. Какое бы вы не имели сопротивление заземления у молниеотвода, все равно напряжение шага, в которое может попасть человек может оказаться для него опасным. Я не знаю требований ни одного документа, который это бы обеспечивал. Причина тут еще вот в чем. Не такие дурные люди, которые занимаются заземлителями. Но для того, чтобы сказать, что безопасно и небезопасно, нужно, чтобы физиологи сказали, что можно для людей, а что нельзя. Импульс тока молнии создает перенапряжение длительностью примерно в 100 микросекунд. 100 микросекунд – это 10 в минус четвертой секунды. А нормативные требования, которые есть по электробезопасности, относятся к времени воздействия, как минимум в 100 раз большему. Понимаете, что делать то? Будут сформированы эти требования - высоковольтники найдут решение. Нет - я не знаю, что делать, просто не знаю. Но что касается объединения сопротивления заземления опор – эта мера, безусловно, благоприятная. Она, конечно, снижает все опасные воздействия тока в земле. Но безопасность людей, например, я гарантировать не могу.

-Эдуард Меерович, еще поступило достаточно большое количество вопросов, они, возможно, не очень относятся к сегодняшней теме. Я могу озвучить их и на ваше усмотрение могу перенести на конец семинара.

- Давайте, один хотя бы, попробуем.

-Вопрос, например, касающийся нормирования защиты за рубежом, также спрашивают про заземление маленьких объектов по типу КТП, как их заземлять?

-Вы знаете, я скажу так. На счет нормирования молниезащиты за рубежом. В Европе молниезащита нормируется стандартом Международной Электротехнической Комиссии, по-русски – это МЭК 62-305. Этот стандарт 62-305 вы легко найдете в Интернете и прочитаете там все, что есть. Что касается импульсного сопротивления заземления, то цифра 80 Ом фигурирует и там. Что же касается цифры для стационарных сопротивлений заземлений, то там рекомендации крайне расплывчатые. А вся кухня нормирования молниезащиты в этом документе есть. Она, на мой взгляд, очень сильно противоречит нашей российской. И если будет такое желание у людей, если вы это желание выскажите, в своем пожелании, я готов провести специальный семинар для того, чтобы сравнить нормирование в Европе с нормирование в России. Я сразу могу сказать, что я придерживаюсь наших нормативных требований и могу доказать почему. Что же касается маленьких домов? То мы об этом один раз уже говорили, но если такие вопросы действительно будут возникать, то давайте мы сделаем семинар, который будем называть так – «Защищаем коттедж».

-Нет, там был вопрос по КТП, просто маленький объект. Я к тому, что мы несколько вопросов пропустим, потому что время у нас все-таки ограничено. Я, если в конце будет время, к ним обязательно вернусь.

-Хорошо, поехали дальше.

Незавершенные искровые разряды в грозовом поле

Незавершенные искровые разряды в грозовом поле

 

Теперь я хочу сказать, почему я такой яростный противник молниеотводов на резервуарных парках. Я хочу сказать, что для того, чтобы взорвать область газового выброса резервуарного парка за счет дыхания, не нужен удар молнии. Электрическое поле грозового облака в состоянии быть настолько сильным, что от объекта такой большой высоты, например, как останкинской башни. Эта картинка справа. Оно в состоянии вызвать молнию, которая стартует от башни и летит в облако. Настолько сильным может быть это поле. И если у вас объекты не такие высокие, как останкинская башня, а объекты самые обыкновенные, то на этих объектах высотой 5 м, 10 м.

Источники поля в атмосфере

Источники поля в атмосфере

 

У меня показан стержень здесь такой, видите? Электрическое поле увеличивается на вершине этого объекта. Напряженность электрического поля на вершине объекта увеличивается по отношению к электрическому полю поверхности земли, вот в какое число раз. Высоту объекта надо поделить на два его радиуса. И если я такую вещь сделаю, то у меня получится усиление поля наверху. Поэтому, если например, поле у поверхности земли традиционно в грозовой обстановке где-нибудь около 20 кВ на метр. Разумеется здесь описка. Если около 20 кВ/м, то поле на вершине объекта 20 метровой высоты увеличивается до порога ионизации молнии. Вот насколько это сильное увеличение ПУЭ. Поэтому на любых выступах, даже на травинках, даже на ветках деревьев может в грозовую обстановку возникать ионизация.

<< Предыдущая страница
слайды с 1 по 10

Следующая страница >>
слайды с 23 по 30 + блок вопросов и ответов


Полезные материалы для проектировщиков:


Смотрите также: