CBM Technology Glamar
Единственный
официальный
представитель
в Украине

Опыт построения систем заземления и молниезащиты на объектах нефтегазового комплекса

Согласно классификации зданий и сооружений по устройству молниезащиты объекты газотранспортной системы (ГТС) относятся к специальным объектам. То есть к таким, которые представляют опасность для непосредственного окружения. Поэтому вопрос молниезащиты таких объектов, бесспорно, является очень важным.

Как правило, указанные объекты характеризуются удаленностью от населенных пунктов, расположением на возвышенности, скоплением металлоконструкций и наличием большого количества протяженных коммуникаций.

Следствием указанных факторов является высокая уязвимость объектов газотранспортной системы от разрядов молнии. Понятно, что для защиты оборудования и обслуживающего персонала от опасных последствий грозовой активности, каждый объект газотранспортной системы требует качественного выполнения таких систем:

  • защита от прямого удара молнии и ее вторичных проявлений;
  • заземление;
  • выравнивание потенциалов.

За последние несколько лет значительно возросло количество случаев повреждения и выхода из строя оборудования, которые произошли именно в грозовой период. В первую очередь, это связано с модернизацией технической базы, и внедрением микропроцессорной техники, чрезвычайно чувствительной к различным помехам и наводкам. Но причина не только в этом.

Основные причины выхода из строя электронного оборудования

Ряд обследований, которые выполнили специалисты ООО «ВАТСОН-ЭНЕРГО» на объектах ДК «Укртрансгаз», позволили определить основные причины выхода из строя электронного оборудования, а именно:

  • занос по линиям питания и / или коммуникаций электрического потенциала (наиболее распространенная причина);
  • «наведенный электрический потенциал», когда оборудование или его часть, или линии коммуникаций, связанных с ним, некоторое время находились под действием мощного электромагнитного поля, в результате чего в проводниках были наведены значительные токи, опасные для оборудования.
  • плохое состояния заземляющего устройства, обусловленное поражением заземлителей коррозией за долгие годы эксплуатации.

Возникает вопрос - в результате чего, на защищенном (казалось бы) объекте появляются занесенные и наведенные перенапряжения, представляющие опасность как для оборудования, так и для обслуживающего персонала.

Ответ на этот вопрос можно разделить на несколько составляющих:

  1. Строительная

    При выполнении строительных работ, связанных с построением новых или расширением существующих зданий и сооружений на объекте, не проведено соответствующей модернизации системы внешней молниезащиты.

    Другими словами, необходимо четко понимать, что при изменении габаритных характеристик объекта определенная часть зданий, сооружений или оборудования будет находиться за чертой или на грани зоны существующей молниезащиты. Если это именно так - обязательным является установление дополнительных молниеприемников и молниеотводов.

  2. Монтажная

    При установке на объекте дополнительного оборудования допущен ряд ошибок, касающихся размещения самого оборудования и/или трассы прокладки коммуникаций, связанных с оборудованием. Например - установление антенны выше уровня молниеотвода, размещение осветительных приборов на мачте молниезащиты, монтаж электронного оборудования в непосредственной близости от токоотвода системы внешней молниезащиты, отсутствие экранирования чувствительного электронного оборудования.

  3. Нормативная

    При строительстве новых и реконструкции существующих объектов, не принимается во внимание опасность вторичных проявлений разряда молнии, в связи с отсутствием в Украине соответствующих нормативных документов. Но предусматривать комплекс дополнительных мер молниезащиты от вторичных проявлений молнии необходимо.

В сложной ситуации, когда имеют место все перечисленные факторы, реализовать полноценную защиту оборудования и персонала от последствий разряда молнии возможно только с полной или частичной реконструкцией объекта.

Тем не менее, во многих случаях достаточно задействовать квалифицированного специалиста по вопросам молниезащиты, который на базе комплексного обследования предложит и реализует защиту при существующих условиях, не нарушая нормальный режим работы действующего объекта.

Модульные системы глубинного заземления

В свое время, компания «ВАТСОН-ЭНЕРГО», первая в Украине, внедрила использование модульных систем глубинного заземления (комплекты заземления типа WTG®).

Эта технология была предложена на замену устаревшему методу выполнения заземления, предусматривающий забивание в грунт стального уголка или арматуры на глубину 2-3 м.

Комплекты омедненного заземлення типа WTG®

Комплекты омедненного заземлення типа WTG® - набор элементов с высокой степенью коррозионной защиты, необходимых для выполнения вертикальных заземлителей по модульной технологии (наращивание заземления в глубину).

Технология монтажа исключает необходимость применения тяжелой строительной техники и проведения сварочных работ. Монтаж производится с помощью ручного электроинструмента, а все соединения выполняются болтовыми зажимами из нержавеющей стали (что соответствует требованиям ПУЭ и ДСТУ).

Основной составляющей комплекта является стальной стержень длиной 1.5 м., гальванически покрытый слоем меди толщиной более 250 мкм.

К преимуществам комплектов WTG®, по сравнению с устаревшим методом выполнения заземления, относятся:

  • минимальная площадь заземляющего устройства;
  • сведение к минимуму объемов земляных работ;
  • высокая корозиестойкость всех составляющих комплекта;
  • удобство, скорость и технологичность монтажа;
  • минимальные эксплуатационные затраты;
  • отсутствие сезонных колебаний сопротивления ЗУ (при глубине более 5 м.).

Представители проектных и монтажных фирм высоко оценили такую ​​технологию выполнения заземляющих устройств. Удобство проектирования, скорость монтажа и легкость эксплуатации заземляющих устройств, выполненных с использованием комплектов заземления WTG®, сделали эту технологию классической и наиболее распространенной.

Защита от импульсных перенапряжений

Защита от импульсных перенапряжений, которые являются следствием разряда молнии или переключений в энергосети тоже является чрезвычайно важным.

Мы предлагаем своим клиентам возможность разработки и изготовления под индивидуальные условия щитков защиты от импульсных перенапряжений (ЩЗИП) типа Watson-LP и Watson-LPD, что позволяет выполнить качественную защиту оборудования и обслуживающего персонала от вторичных проявлений молнии, таких как занесённое и наведенное перенапряжение.

УЗИП

УЗИП - устройство защиты от импульсных перенапряжений. В основе принципа действия лежит кратковременное, на время прохождения импульса перенапряжения, короткого замыкания между фазным L, нейтральным N и заземляющим PE проводниками линии питания, что позволяет мгновенно выровнять потенциалы и отвести сверхтоки на заземляющее устройство.

ЩЗИП - это отдельный щиток, в состав которого входят УЗИП на базе разрядников и/или варисторов, элементы коммутации и дистанционной сигнализации. Наполнение ЩЗИП и схема его подключения к защищаемой сети, разрабатывается специалистами на базе информации об объекте, которую предоставляет Заказчик.

Использование ЩЗИП при построении систем молниезащиты исключает возможность монтажной ошибки и обеспечивает максимальную эффективность защиты от перенапряжений. При этом, монтаж ЩЗИП легко провести, руководствуясь лишь рекомендациями по установке и эксплуатации, которыми сопровождается каждое изделие.

Специалисты ООО «ВАТСОН-ЭНЕРГО» имеют бесценный опыт по выполнению систем заземления и молниезащиты любой сложности на объектах связи, энергетики, нефтегазового комплекса а других гражданских и промышленных объектах.

Примеры сотрудничества с предприятиями ДК «Укртрансгаз»

Газораспределительная станция

УМГ «Донбастрансгаз» - проведение ремонта существующих заземляющих устройств системы молниезащиты на действующих газораспределительных станциях (ГРС).

Перед выполнением работ, каждая станция была обследована на соответствие систем заземления и молниезащиты требованиям нормативных документов, а также на предмет защищенности оборудования ГРС от вторичных проявлений молнии.

Также, определенные недостатки были зафиксированы в существующей системе молниезащиты. Например, почти на всех ГРС было обнаружено большое количество линий коммуникаций, находящихся в резерве, то есть не подключённых к оборудованию и не эксплуатирующихся. При наличии таких резервных линий, их необходимо надежно заземлить с обоих концов, но этого не было сделано. Это превратило эти проводники в каналы занесения опасных потенциалов на объект. Также оказалось, что на всех обследованных ГРС установлены блоки защиты электронного оборудования от импульсных перенапряжений, возникающих во время грозы. Но, установленые устройства относятся к III классу защиты и, в соответствии с концепцией защиты от импульсных перенапряжений, должны быть подключены к защищаемой сети только после устройств I и II классов, которые отсутствовали.

По результатам обследования были предоставлены соответствующие рекомендации, указывающие на необходимость проведения таких мероприятий:

  • демонтаж или шунтирование на землю линий связи и телемеханики, которые не используются или находятся в резерве;
  • установки на линии питания ГРС устройств защиты от импульсных перенапряжений класса I и II;
  • установление дополнительных заземлителей или монтаж нового заземляющего устройства с сопротивлением не более 4 Ом.

Для приведения системы защиты от импульсных перенапряжений в соответствие с требованиями нормативных документов, были подобраны устройства защиты I и II класса. Однако, их установка в главный распределительный щит ГРС, как того требуют соответствующие нормативы, была невозможна из-за отсутствия свободного места в щите. Для решения задачи были разработаны ЩЗИП, содержащих необходимые устройства защиты и имели индивидуальные для каждого объекта условия подключения к защищаемой сети. Подключение ЩЗИП к сети выполнялось на объекте и, благодаря заранее продуманной схеме установки, занимало мало времени и гарантировало высокий уровень качества.

При подготовительных работах, предшествовавших ремонту систем заземления, оказалось, что на некоторых объектах в связи с высокой насыщенностью подземных коммуникаций и большим количеством зданий и сооружений, площадка под монтаж заземляющего устройства ограничивается размером не более 2-3 м2. В таких условиях выполнение заземляющего устройства устаревшим методом практически невозможно. Единственным выходом было установление меньшего количества вертикальных заземлителей, но значительно большей, чем предполагает устаревший метод, глубины. Именно использование комплектов заземления WTG® позволило в существующих условиях выполнить заземляющие устройства с параметрами, соответствующими действующим государственным и ведомственным нормативным документам.

Особенно показательной стала эффективность комплектов WTG® при выполнении заземляющих устройств в почвах с высоким удельным сопротивлением. Благодаря тому, что технология позволяет производить монтаж вертикального заземления глубиной до 40 м., во всех случаях удалось достичь нормы сопротивления на заземлении при вхождении в влажный низкоомный глубинный слой почвы.

Подобные работы были проведены также на газораспределительных станциях УМГ «Львовтрансгаз» и УМГ «Киевстрансгаз», а также на компрессорных станциях «Богородчаны» и «Хуст» (УМГ «Прикарпаттрансга»).

В целом, на объектах ДК «Укртрансгаз» было выполнено более 100 заземляющих устройств различного назначения и установлено 54 щита защиты от импульсных перенапряжений.

Газокомпрессорная станция

УМГ «Львовтрансгаз» - разработка проекта системы защиты от импульсных перенапряжений КС «Дашава», который позволил выполнить надежную защиту чувствительного электронного оборудования станции от разрушительного воздействия перенапряжений, возникающих в сетях питания, связи и управления во время грозы.

К особенностям поставленной задачи можно отнести:

  • сложность системы организации электропитания, связи, управления и сигнализации объекта;
  • большое количество линий коммуникаций, соединяющих различные здания и сооружения;
  • отсутствие части электрических схем;
  • чувствительность системы к вводу в линии коммуникаций дополнительных сопротивлений, что может привести к сбоям в работе оборудования.

Учитывая масштабы объекта и ответственность, возложенную на ООО «ВАТСОН-ЭНЕРГО», было проведено несколько тщательных обследований с целью предотвращения любой ошибки или неточности в разработке системы защиты.

Было проверено наличие и состояние систем внешней молниезащиты и заземления, зафиксировано количество и параметры линий коммуникаций, по которым возможно занесение опасных потенциалов, записано схемы электропитания и связи, планы помещений и размещения оборудования.

Мы разработали и защитили перед Заказчиком подробный проект, предусматривающий комплекс мероприятий по обеспечению стабильности работы оборудования и безопасности персонала в грозовой период.

Проект был успешно реализован и до сих пор система защиты исправно выполняет свои функции, не допуская сбоев в работе оборудования во время грозы.

Подобные проекты были реализованы на ДКС «Дашава», КС «Опары», КС «Угерсько» (УМГ «Львовтрансгаз»), КС «Яготин», КС «Глушковская», КС «Диканька», КС «Лубны» (УМГ «Киевтрансгаз»).

Cтанция электрохимической защиты (ЭХЗ)

Очень часто вблизи станции ЭХЗ нет других зданий и сооружений. Оборудование установлено прямо в поле, создает повышенную вероятность его выхода из строя вследствие разряда молнии. Также это добавляет сложности ремонта, поскольку фиксация неисправности и ее устранение, связанны с обязательным выездом аварийной бригады.

Исследуя этот вопрос в тесном сотрудничестве со специалистами ДК «Укртрансгаз», мы разработали ЩЗИП для защиты станции ЭХЗ от импульсных перенапряжений.

Разработанный ЩЗИП учитывает защиту в следующих случаях:

  • прямой удар молнии в линию питания станции ЭХЗ или кабель питания анодного заземления;
  • наведенное перенапряжение в линии питания ЭХЗ, кабеля питания анодного заземления, силовом и измерительном проводниках или проводниках от электрода сравнения и датчика поляризационного потенциала, возникшее в результате межоблачного разряда молнии или удара молнии вблизи станции ЭХЗ;
  • импульсное перенапряжение, возникающее как следствие коротких замыканий в распределительных электрических сетях высокого и низкого напряжения.

Таким образом, разработанный ЩЗИП является типичным и готовым к массовому использованию на существующих станциях катодной защиты уже сегодня.

В завершение

Уникальный опыт, полученный нами за долгие годы плодотворной работы с различными предприятиями и организациями, позволяет выполнять полный комплекс работ и услуг при построении систем заземления и молниезащиты:

WATSON-ENERGO® - Эксперт №1 в сфере заземления и молниезащиты.

13 Января 2021

Оставить заявку и получить консультацию