Заземление и молниеотводы резервуаров

Если в резервуаре находится нефтепродукт, то удар молнии может привести к пожару, взрыву, экологической катастрофе. Попадая в ёмкость с водяным запасом, электрический ток проходит по трубам, вредит контрольно-управляющему и насосному оборудованию. Подача воды питьевого, технического или противопожарного запаса становится невозможной.

Коммуникации подземных резервуаров также нуждаются в заземлении от заносов высоких потенциалов — разрядов, перенесённых в ёмкость по трубопроводам. Они появляются из-за прямых или близких ударах молнии. Занос высокого потенциала может привести к поломкам электрооборудования, искрению, а также возгоранию при хранении нефтепродуктов. Поэтому для достижения безопасной эксплуатации как подземных, так и наземных ёмкостей устанавливается система молниезащиты — МЗС.

Как подобрать молниеотвод для резервуара

Для специальных объектов, к которым относятся ёмкости с нефтепродуктами, уровень надежности должен составлять 0,9 – 0,999. Резервуары, подключённые к насосным станциям, требуют I, II или III уровня молниезащиты. Каждая степень защиты имеет предельно допустимые параметры тока молнии.

Надежность защиты определяется как 1 — Р. Чтобы обезопасить резервуар и его оборудование, защита молниеотводов должна достигать Р3. Формулы и расчёты приведены в СО 153-34.21.122-2003.

Специальные компьютерные программы помогают провести необходимые вычисления, подобрать расположение, вид, количество молниеотводов.

Как устроена молниезащита

МЗС (молниезащитная система) делится на внешнюю и внутреннюю. Внешняя включает в себя устройства защиты от прямых ударов молнии ПУМ. Внутренняя — от вторичных воздействий тока, таких как резкие скачки напряжения в электросети.

Устройство защиты от ПУМ состоит из:

• молниеприёмников, перехватывающих молнию;
• токоотводов, направляющих молнию к заземлителю;
• заземлителей — проводящей части, которая контактирует с землёй.

Молниеприёмники делятся на стержневые, тросовые, сетчатые. Применяются также комбинированные варианты. Молниеприёмники фиксируют на кровле или верхнем кольце резервуара, если он относится к III уровню защиты от ПУМ. Для I и II уровней устанавливают отдельно стоящие молниеотводы.

Стержневые молниеприёмники, которые также называют мачтами, — металлические штыри с заострёнными или шарообразными наконечниками. Распространённое решение для защиты наземных стальных резервуаров.

Тросовые, как следует из названия, представляют собой трос, натянутый между стержневыми заземлёнными опорами. Конструкция обычно устанавливается на узких протяжённых крышах или по периметру объекта.

Сетчатые выполняются из стальной проволоки, которая соединяется под прямым углом и образует ячейки. Сетчатые молниеприёмники устанавливают на плоской кровле.

Зона защиты молниеприёмников рассчитывается согласно СО 153-34.21.122-2003.

Токоотвод, также называемый спуском, — металлический провод или трос, который крепится к заземлителю и молниеприёмнику. Использование нескольких параллельных путей токоотводов снижает вероятность искрения при растекании тока.

Заземлители располагаются в почве вертикально, горизонтально или комбинированным способом. Последний метод состоит из вбитых в землю вертикальных штырей, соединённых горизонтальными электродами. Этот способ помогает достичь низкого сопротивления заземляющего устройства ЗУ при ограниченной площади, отведённой под устройство заземления.

Согласно РД 34.21.122-87:




Работа по устройству молниезащиты начинается с установки заземлителя. Он может быть выполнен в виде замкнутой петли, которую прокладывают вокруг ёмкости. Затем устанавливаются токоотводы и молниеприёмники.

Жёсткое крепление не допускает повреждения проводников во время работы, а также при осадках или ветре. Соединение проводников выполняется пайкой, сваркой, с использованием зажимного наконечника или болтового крепления. 

Материалы молниезащиты для резервуаров

Сталь, медь и алюминий — основные металлы для производства элементов внешней молниезащитной системы. Чтобы улучшить их свойства, металлы соединяют с другими элементами и наносят защитное покрытие. 

Стальные детали оцинковывают, в результате чего материал приобретает коррозионную устойчивость. Это влияет на работоспособность конструкции, так как ржавчина частично нарушает токопроводимость. Чтобы добиться стойкости к коррозии можно добавить в состав металла хром — элемент для получения нержавеющей стали.

Алюминий и алюминиевый сплав — лёгкий металл с высокой проводимостью. Алюминий окисляется на воздухе, поэтому на его поверхности образуется плёнка, защищающая материал от дальнейшей коррозии. Негативная сторона окисления — ухудшение проводимость тока.

Согласно с Правилами устройства электрустановок ПУЭ неизолированные алюминиевые провода нельзя прокладывать в земле. Поэтому металл нежелательно использовать для заземлителя.

Медь — дорогой относительно стали и алюминия материал. Его показатели электропроводности, пластичности, теплопроводности дают ему преимущество перед другими металлами, которые используют для устройства молниезащиты.

Чтобы улучшить показатели проводников, применяют омеднение стальных, алюминиевых стержней и проводов.

Характеристики материалов:




Для устройства молниезащиты нужно соблюдать совместимость металлов. Удачным решением будет использование материалов одного вида. Соединение несовместимых металлов приводит к коррозии и обгоранию, поэтому медь не должна контактировать с оцинкованной сталью и алюминием. При необходимости совместить, например, медь и алюминий используют специальные зажимы, клеммы, опрессовку, болтовое соединение.

Нейтральные сочетания образуют:

• Оцинкованная сталь + нержавеющая,
• Al + нержавеющая сталь,
• Cu + нержавеющая сталь,
• Оцинкованная сталь + Al.

Для вспомогательных конструкций используют чёрную сталь, сплавы цинка, латунь, чугун, бетон и пластик.

Молниезащита FLAMAX

Молниезащита резервуаров FLAMAX помогает избежать повреждений корпуса и оборудования в случае ПУМ.

В зависимости от габаритов резервуара монтируются 3 – 4 молниеприёмника. Они располагаются на одинаковом расстоянии друг от друга, образуя правильный треугольник или четырёхугольник. От высоты молниеприёмника зависит его радиус защиты. Образованные мачтами зоны складываются в единое защищаемое пространство.

Молниеприёмники устанавливаются по краю верхнего кольца с помощью металлических креплений. В их состав входят держатели с резиновыми элементами, благодаря которым достигается нужное сопротивление. При ударе молнии разряд через токоотводы протекает в заземляющий контур.

Другие варианты расположения молниезащиты FLAMAX:

1. Общая молниезащита резервуара и здания, если ёмкость находится рядом или смонтирована в помещении.

2. Отдельно стоящие молниеприёмники.

3. Для резервуаров малого объёма можно использовать один молниеотвод, устанавливаемый в центральной части крыши. В этом случае он должен быть настолько длинным, чтобы создавать достаточный радиус защиты. Способ отличается повышенной стоимостью в сравнении с установкой нескольких стандартных молниеотводов.

Токоотводы диаметром 8 мм изготавливаются из горячеоцинкованной стали. Они крепятся к молниеприёмникам, прокладываются по наружной стене резервуара и соединяются с заземлением. Количество токоотводов соответствует числу мачт. 




Соединение токоотводов с заземлением не входит в работы по монтажу резервуара и устройства молниезащиты.


Заключение

Резервуары для хранения, приёма и подачи воды, нефти и других продуктов — технически сложные конструкции. Они требуют защиты от погодных явлений, поэтому молниеотводы выполняется в соответствии с установленными стандартами.

Для стальных резервуаров предусмотрено использование молниезащиты из нержавеющего или оцинкованного металла. Такой выбор обусловлен совместимостью материалов, невысокой стоимостью и коррозионной стойкостью.

Молниезащиту можно включить в комплектацию резервуаров FLAMAX. Она позволит избежать последствий удара молнии, в том числе затрат на ремонт. Расположение, размеры и количество молниеотводов определяется с помощью расчётов на этапе проектирования. На конструкцию и оборудование, указанное в документации, действует гарантия от 2 до 10 лет.