ei_2004_05_s062.pdf

projekt

projekt instalacji odgromowej

naziemnych zbiorników paliwa

mgr inż. Julian Wiatr, inż. Marcin Orzechowski

podstawa opracowania

opis techniczny

uproszczony podkład geodezyjny,

Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 20 września 2000 r. w sprawie

warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać bazy i stacje paliw

płynnych, rurociągi dalekosiężne do transportu ropy naftowej i produktów

naftowych i ich usytuowanie wraz ze zmianami wprowadzonymi w dniu 20

grudnia 2002 r.,

PN-86/E 05003-01 – „Ochrona odgromowa obiektów budowlanych. Wymagania

ogólne”,

PN-89/E 05003-03 – „Ochrona odgromowa obiektów budowlanych. Ochrona

obostrzona”,

PN-IEC 61024-1:2001 – „Ochrona odgromowa obiektów budowlanych. Zasady

ogólne”,

PN-IEC 61024-1-1:2001 – „Ochrona odgromowa obiektów budowlanych. Zasa-

dy ogólne. Wybór poziomu ochrony urządzeń odgromowych”,

PN-IEC 61024-1-2:2002 – „Ochrona odgromowa obiektów budowlanych.

Część 1-2: Zasady ogólne. Przewodnik B – projektowanie, montaż, kon-

serwacja i sprawdzanie urządzeń piorunochronnych”,

katalogi wyrobów firmy „WIRBET” Ostrów Wielkopolski.

Podczas wykonywania zbrojenia płyty betonowej należy ułożyć taśmę

FeZn 35x5, rozmieszczoną zgodnie z rysunkiem 1 . Taśmę należy połączyć

złączkami krzyżowymi co trzeci pręt ze zbrojeniem płyty betonowej.

Zgodnie z rysunkiem 1 , taśmą FeZn35x5 należy wykonać podwójny

uziom otokowy na głębokości:

a) 1 m – pierwszy otok,

b) 1,5 m – drugi otok.

W miejscach wskazanych na rysunku 1 należy ustawić zwody pionowe o wy-

sokości 20 m, produkcji firmy „WIRBET”. Na słupach zainstalować złącza kontro-

lne. Pomiędzy słupami na wysokości 20 m należy zainstalować zwody poziome

miedziane o przekroju 50 mm 2 . Montaż zwodów pionowych wykonać zgodnie

z katalogiem firmy „WIRBET” Ostrów Wielkopolski (po wcześniejszym wyko-

naniu obliczeń wytrzymałościowych). Połączenie zwodów ze złączem kontrol-

nym należy wykonać taśmą Cu 35x5. Natomiast połączenie złącz kontrolnych z

stan istniejący

Projektowany jest naziemny skład paliw na terenie zamkniętym.

Teren został zagospodarowany zgodnie z Rozporządzeniem Ministra

Gospodarki z dnia 20 września 2000 r. w sprawie warunków technicz-

nych, jakim powinny odpowiadać bazy i stacje paliw płynnych, rurocią-

gi dalekosiężne do transportu ropy naftowej i produktów naftowych

i ich usytuowanie, ze zmianami wprowadzonymi 20 grudnia 2002 r.

Drogi dojazdowe stanowiące jednocześnie drogi pożarowe zosta-

ną wyasfaltowane, dzięki czemu zmniejsza się zagrożenie porażenia

napięciem krokowym, które może powstać podczas odprowadzania

prądu piorunowego do ziemi.

Na płycie betonowej projektuje się ustawienie 20 zbiorników dwu-

płaszczowych o pojemności 20 m 3 każdy. Wysokość projektowanej płyty

betonowej nad powierzchnią ziemi wynosi 0,5 m. Wysokość kominka

oddechowego wyposażonego w bezpiecznik ogniowy w odniesieniu do

powierzchni ziemi wynosi 4 m. Średnica zbiornika wynosi 1,8 m (do

obliczeń strefy ochronnej przyjęto 2 m), natomiast długość 8 m.

Zbiorniki będą ustawione na płycie betonowej w dwóch rzędach.

Odległość od krawędzi płyty wynosi 1 m, natomiast odległość pomię-

dzy rzędami zbiorników wynosi 4 m.

W celu zabezpieczenia zbiorników od wyładowań atmosferycznych

należy opracować projekt ochrony odgromowej. Projekt płyty betono-

wej należy opracować zgodnie z wytycznymi dotyczącymi budowli i nie

stanowi części tego opracowania.

Rezystywność gruntu w miejscu budowy składu paliw, zmierzona

metodą czteroelektrodową, wynosi r = 1000 W m.

Rys. 1 Plan instalacji odgromowej i uziomów oraz stref ochronnych z naniesionymi zbiornikami

paliw – widok z góry

www.elektro.info.pl

nr 5/2004

tytuł

podtytuł

Autor

uziomem otokowym wykonać taśmą FeZn 35×5. Wszystkie zbiorniki połączyć

z przewodami wyrównania potencjałów zgodnie z rysunkiem 4 .

Połączenie przewodów uziemiających i przewodów wyrównania potencja-

łów (ekwipotencjalizacji) z uziemieniem otokowym należy wykonać przez spa-

wanie. Wszystkie spawy powinny być chronione przed korozją.

Strefa ochronna zostanie wyznaczona metodą kąta ochronnego. Za-

kłada się, że wszystkie zbiorniki będą znajdowały się w strefie ochron-

nej wyznaczonej przez siatkę zwodów ochronnych poziomych wyso-

kich, o jednakowym kącie ochrony we wszystkich kierunkach, wyno-

szącym a = 25º.

H H H

obliczenia

= − = − =

= =

20 4 16

25 0 466

16 0 466 7

tg tg

R tg H

Zbiorniki paliwowe są zagrożone wybuchem, przez co należy zachować

I poziom ochrony – zgodnie z wytycznymi zawartymi w PN-IEC 61024. Sto-

sując się do ww. normy trzeba zastosować słupy o wysokości 20 m nad zie-

mią i przyjąć kąt ochrony 25º.

Wysokość zbiorników liczona od ziemi do kominków oddechowych wy-

nosi 4 m, zatem bezpieczną wysokością ochrony będzie poziom 4 m nad

powierzchnią ziemi.

ochr

* ,

,46

' ( , ) * ,

ochr

= −

16 0 5 0 466 7 22

Uwzględnić zwis w środku przęsła.

Należy przyjąć R’ ochr = 7 m, dzięki czemu zostanie skompensowane przewę-

żenie strefy ochronnej spowodowane zwisem zwodu poziomego, gdzie:

H sk – skuteczna przyjmowana do obliczenia strefy ochronnej wysokość słupa,

H s – całkowita wysokość słupa liczona od powierzchni ziemi,

H o – wymagany poziom ochrony (płaszczyzny odniesienia),

R’ ochr – promień strefy ochronnej na płaszczyźnie odniesienia,

a - przyjęty kąt ochrony (jednakowy dla wszystkich kierunków ochrony).

Rozstaw boczny słupów należy przyjąć co 14 m.

Sprawdzenie pokrycia strefy ochronnej – widok od czoła:

4R , ochr = 28 m ³ 2 L 1 + L 2 + 2 L x + 2 L ZB =

= 2*1 + 4 + 2*3 +2*8 = 28 m

Rys. 2 Szkic stref ochronnych – widok z boku

warunek przekrycia zbiorników przez boczną strefę ochrony będzie zacho-

wany, gdzie:

L 1 – odległość zbiornika od krawędzi płyty betonowej,

L 2 – odległość pomiędzy rzędami zbiorników,

L x – odległość słupa odgromowego od krawędzi płyty betonowej,

L ZB – długość zbiornika,

R’ ochr – promień ochrony wyznaczony przez pojedynczy zwód pionowy na wyso-

kości 4 m nad poziomem ziemi.

Szerokość strefy ochronnej wynosi 6*R’ ochr = 42 m, przez co chronione są również

strefy pasa ochronnego składu. Długość strefy ochronnej wynosi 51 m ( rys. 1 ).

uwaga

Rys. 3 Szkic strefy ochronnej - widok z przodu

Kominki oddechowe są zainstalowane w odległości 0,5 m od krawędzi zbior-

nika, czyli w odległości 4,3 m od dolnej krawędzi strefy chronionej wyznaczo-

nej przez zwód środkowy poziomy.

Odległość krawędzi kominka oddechowego od granicy strefy chronionej

zgodnie z rysunkiem 5 wyniesie:

w poziomie: 7 - 2,7 = 4,3 m - (odcinek C-F);

w pionie: tg65º * 4,3m » 9,20 m - (odcinek C-D);

odległość minimalna od krawędzi strefy chronionej: cos25º * 4,3 » 3,9 m - (od-

cinek C-E).

Należy zatem uznać, że zbiorniki w całości znajdują się w strefie chronionej

przez zwody.

Pole ochrony na wysokości 4 m nad powierzchnią ziemi przedstawia ry-

sunek 1 oraz rysunki 2 i 3 (w rzeczywistości pola ochrony wyznaczone przez

zwody poziome nieznacznie zachodzą na siebie).

Długość minimalna uziomu otokowego wynosi:

Rys. 3a Szkic strefy ochronnej – widok w przekroju wzdłuż najniższej granicy strefy

ochronnej

== =

1435

21 37

nr 5/2004

www.elektro.info.pl

s o

projekt

gdzie:

R – promień zastępczy uziomu otokowego,

A – pole powierzchni obejmowanej przez uziom (II otok)

Zgodnie z PN-IEC 61024-1 minimalna długość uziomu otokowego dla

r = 1000 W m, wynosi L min = 20 m.

Zastępczy promień powierzchni objętej uziomem otokowym:

A – pole powierzchni objętej przez uziom otokowy [m 2 ]

Jest to wartość dość duża, zatem w celu zmniejszenia rezystancji należy wy-

konać drugi otok, układany równolegle do pierwszego w odległości 3 m, uło-

żony na głębokości 1,5 m.

A = 1455 m 2 – powierzchnia objęta II otokiem uziomowym,

A = 1155 m 2 – powierzchnia objęta I otokiem uziomowym.

R = 21,37 m > L min = 20 m

0 6 1000

1155

17 66

Ω

Warunek spełniony.

Odległość słupa od fundamentu (zgodnie z PN-89/E 05003-03):

15 84 17 66

, * ,

, ΩΩ

≥

+ =>

m m

Jest to wartość przybliżona, gdyż nie uwzględniono wzajemnego oddziaływa-

nia otoków, gdzie:

R 1 – rezystancja obliczeniowa drugiego otoku,

R 2 – rezystancja obliczeniowa pierwszego otoku,

R z – rezystancja wypadkowa uziemienia.

(2 m – wartość minimalna przy założeniu x 1 < 2 m)

Minimalna odległość zwodu poziomego od zbiorników (zgodnie

z PN-89/E 05003-03):

Przewidywana wypadkowa wartość uziemienia jest poprawna. Poza tym po-

łączenie dwóch otoków pogrążonych w gruncie na różnej głębokości (oddalo-

nych od siebie o 3 m) zmniejsza pojawiające się napięcie krokowe i poprawia

znacznie rozpływ prądów piorunowych.

Zgodnie z PN-IEC 61024-1:2001, przy zwodzie o przekroju Cu 50 mm 2 , wzrost

temperatury podczas przepływu prądu o wartości 100 kA nie przekracza 22ºC.

Należy uznać, że wzrost temperatury o taką wartość nie stanowi zagroże-

nia dla zgromadzonego w zbiornikach paliwa przy projektowanych odległo-

ściach i nie zmniejszy wytrzymałości mechanicznej zwodów poziomych.

≥

+ −

2 12

20 37 12

+ −

375 17

m m

(17 m – najmniejsza odległość zwodu poziomego od zbiorników uwzględnia-

jąca zwis w środku przęsła), gdzie:

L 1 - wysokość zwodu poziomego,

L 2 - długość zwodu poziomego.

Warunek minimalnej odległości zwodów poziomych od zbiorników jest

spełniony.

Rezystancja uziemienia :

Zgodnie z wymaganiami PN-IEC 61024-1 rezystancja uziemienia powinna

być jak najmniejsza, lecz nie precyzuje się jej wartości (zgodnie z zaleceniami

55 NKP, należy przyjmować R=10 W ).

Zgodnie z PN-86/E 05003-01 rezystancję uziemienia można obliczyć z na-

stępującego wzoru:

uwagi końcowe

Płyta betonowa stanowi osobne opracowanie budowlane. Pręty zbrojenia płyty

należy układać tak, by zachodziły na siebie co najmniej na długości 20-krotnej

średnicy.

Pręty zbrojeniowe należy łączyć ze sobą za pomocą miękkiego drutu wiązałkowego.

Wszystkie zbiorniki paliwowe należy wyposażyć w bezpieczniki ogniowe.

Po wykonaniu prac instalacyjnych należy przeprowadzić próby odbiorcze i wystawić

metrykę urządzenia piorunochronnego.

W trakcie prób i sprawdzeń odbiorczych powinniśmy zwrócić szczególną uwagę na

połączenia przewodów wyrównawczych.

0 6

,* ,*

0 6 1000

1435

15 84 15

ΩΩ

gdzie:

r - rezystywność gruntu [ W m]

Rys. 4 Szkic powiązania zbiorników z połączeniami wyrównawczymi

www.elektro.info.pl

nr 5/2004

≈ <

837 10

20 4

3 2

R u < 10 W

Rys. 5 Usytuowanie kominka oddechowego w strefach ochronnych

Wartość ta spełnia wymagania

norm zarówno krajowych, jak i mię-

dzynarodowych.

Rezystancja całkowitego uziemie-

nia podczas pomiaru mostkiem uda-

rowym nie może przekraczać 5 W .

Ponadto norma krajowa nie pre-

cyzuje wartości wzrostu temperatu-

ry podczas przepływu prądu zwarcio-

wego, co jest istotne podczas projek-

towania układów przewodów odpro-

wadzających i planowania ich odległo-

ści od ściany.

Zaprezentowany projekt posiada

charakter uproszczony. Pełne opraco-

wanie powinno zawierać obliczenia

i rysunki konstrukcyjne powiązania

zbrojenia płyty betonowej z systemem

połączeń wyrównawczych oraz rozwią-

zania konstrukcyjne mocowania zwo-

dów na słupach odgromowych.

Zagadnienia te wchodzą w zakres

kompetencji konstruktora budowla-

nego. Zadaniem projektanta elektry-

ka jest określenie stopnia zagrożenia

i zaplanowanie właściwej ochrony od

wyładowań atmosferycznych (roz-

mieszczenie zwodów, przyjęcie sys-

temu ekwipotencjalizacji, wyznaczenie stref chronionych oraz określenie sposo-

bu uziemienia).

W prezentowanym opracowaniu ograniczono się tylko do zbiorników. Należy pa-

miętać, że w zakres opracowania wchodzą wszystkie urządzenia technologiczne oraz

budynki stanowiące integralną część wyposażenia magazynu paliw płynnych.

zestawienie ważniejszych materiałów

1. Słup odgromowy H = 23 m z osprzętem do mocowania

zwodów poziomych produkcji „WIRBET” Ostrów Wielkopolski 6 szt.

2. Taśma FeZn 35x5

300 kg

3. Linka Cu 50

300 m

wnioski

4. Taśma Cu 35x5

150 m

5. Drut wiązałkowy miękki

5 kg

6. Rury osłonowe Æ 50

20 m

Strefa ochrony wyznaczona zgodnie z PN-IEC 61024-1 wyznacza bardziej kry-

tyczne warunki ochrony. Poziom ochrony jest znacznie wyższy niż przy wy-

znaczeniu stref ochrony, zgodnie z wymaganiami PN-89/E 05003-03. W prak-

tyce należy stosować zalecenia PN-IEC 61024-1.

Ewentualne luki powstające w normach międzynarodowych należy wypełniać

zapisami w normach krajowych.

7. Pozostałe drobne materiały

wg potrzeb

Porównanie wyników wymiarów stref ochronnych wyznaczonych zgod-

nie z PN-IEC 61024-1 z wymiarami uzyskanymi na podstawie obliczeń za-

lecanych przez PN-89/E 05003-03.

Zgodnie z PN-89/E 0503/03, kąty ochronne wynoszą odpowiednio:

a = 30º – promień wewnętrzny na wysokości 4 m wynosi: 9,20 m (zgodnie

z PN-IEC 61024-1: promień wynosi 7,4 m na tej samej wysokości),

b = 45º – odległość boczna od osi zwodu na wysokości 4 m wynosi: 16 m (zgodnie

z PN-IEC 61024-1-1: odległość boczna od osi zwodu na wysokości 4 m wynosi 7,4 m).

W efekcie pole chronione przy zaproponowanym zwodzie znacząco wzrasta.

Podobnie w kwestii uziemienia norma krajowa wymaga uzyskania rezystan-

cji uziomu nie większej jak 15 W (bez względu na rezystywność gruntu, kie-

dy norma międzynarodowa nie precyzuje wymagań co do wartości rezystan-

cji uziemienia, ograniczając się tylko do stwierdzenia, by było jak najmniej-

sze - 55 NKP zaleca, by nie przekraczało 10 W ).

Dla przyjętego układu uziemienia otokowego:

uwaga

Zgodnie z decyzją PKN w zakresie ochrony odgromowej, obowiązują nor-

my krajowe i międzynarodowe.

Sprostowanie: Do „e.projektu“ zamieszczonego w numerze 4/2004 r. „elek-

tro.info“ wkradło się kilka nieścisłości: obliczenia Z kdop oraz J zw zamieszczone

w pkt B (dobór zasilaczy UPS) na str. 53 powinny zostać zamieszcone w punk-

cie E (sprawdzenie samoczynnego wyłączenia). Na rys. 1a moc powinna wy-

nieść 8 kVA, typ transformatora ESO 107/8000. Na rys. 4 prawidłowo powin-

no być P i = 6,90 kW, P sz – właściwa wartość to 6,21 kW.

nr 5/2004

www.elektro.info.pl

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: