Система підземних сховищ газу Прикарпаття

Необхідно розрахувати захист окремо стоячої установки осушки газу (абсорбера) Опарського ВУПЗГ від удару блискавки.

Геометричні розміри об'єкта:

Висота HУОГ=16000 мм;

Діаметр DУОГ=2100 мм.

Блискавковідводом називається пристрій, що сприймає удар блискавки і відводить її струм в землю.

У загальному випадку блискавковідвід складається з опори; блискавкоприймача, що безпосередньо сприймає удар блискавки; струмовідводу, по якому струм блискавки передається в землю; заземлювача, що забезпечує розтікання струму блискавки в землі.

В деяких випадках функції опори, блискавкоприймача і струмовідводу поєднуються, наприклад при використанні як блискавковідвід відвід металевих труб або ферм.

Прямим ударом блискавки називається безпосередній контакт каналу блискавки з будівлею або спорудою, що супроводжується протіканням через нього струму блискавки.

Вторинний прояв блискавки - занесення потенціалів на металеві елементи конструкцій, устаткування, в незамкнутих металевих контурах, викликане близькими розрядами блискавки і що створює небезпеку іскріння усередині об'єкту, що захищається.

Занесення високого потенціалу - перенесення в будівлю, що захищається, або споруду по протяжних металевих комунікаціях (підземних, наземних і надземних трубопроводах, кабелях і т.п.) електричних потенціалів, що виникають при прямих і близьких ударах блискавки і створюють небезпеку іскріння усередині об'єкту, що захищається.

Зона захисту блискавковідводу - простір, усередині якого будівля або споруда захищена від прямих ударів блискавки з надійністю не нижче певного значення. Найменшою і постійною надійністю володіє поверхня зони захисту; в глибині зони захисту надійність вища, ніж на її поверхні.

Згідно з інструкцією [6], розрізняють дві зони захисту: типу А і типу Б. Зона захисту типу А володіє надійністю 99,5% і вище, а зона Б - 95 % і вище.

Підрахунок очікуваної кількості N блискавкою в рік робиться по формулах:

для зосереджених будівель і споруд (димарі, вежі, башти)

; (7.14)

для будівель і споруд прямокутної форми

, (7.15)

де h - найбільша висота будівлі або споруди, м;

S, L - відповідно ширина і довжина будівлі або споруди, м;

n - середньорічне число ударів блискавки в 1 км земної поверхні (питома щільність, ударів блискавки в землю) в місці знаходження будівлі або споруди.

Згідно [6], середню тривалість гроз приймаємо 20…40 годин і n=2 1/(км2год.).

Тоді очікувана кількість уражень абсорбера в рік становить:

рік-1.

Так як абсорбер являється об'єктом підвищеної вибухонебезпеки, то для даного об'єкта згідно [6], та ДСТУ 3680-98 приймаємо грозозахист першої категорії.

Споруди, віднесені до першої категорії блискавкозахисту повинні бути захищені від прямого удару блискавки, вторинних її проявів та заносу високого потенціалу.

Зона захисту одиничного стержневого блискавковідводу висотою h?150 м має наступні габаритні розміри:

Для зони А:

; (7.16)

; (7.17)

. (7.18)

Для зони Б:

; (7.19)

; (7.20)

. (7.21)

У нашому випадку hx=HУОГ=16 м.

Визначимо значення rx згідно розрахункової схеми (див. рис. 7.1).

Рисунок 7.1 - Розрахункова схема зон захисту одиничного стержневого блискавковідводу.

Безпечна відстань від абсорбера до блискавковідводу рівна l=5 м.

Тоді:

м. (7.22)

Визначаємо з формули (5) мінімально необхідну висоту блискавковідводу:

. (7.23)

Зведемо рівняння (10) до квадратного:

. (7.24)

Тоді корені рівняння визначаємо з рівняння (11):

. (7.25)

Підставивши числові значення отримуємо:

м.

м.

Перше значення не відповідає умові, оскільки воно більше 150 м. Отже приймаємо висоту блискавковідводу рівною 28 м.

Габаритні розміри зони захисту обраного блискавковідводу наступні:

Зона А:

м;

м;

м.

Зона Б:

м;

м;

м.

На рисунку 7.2 зображаємо схему захисту абсорбера блискавковідводом.

Рисунок 7.2 - Схема захисту абсорбера одиничним стержневим блискавковідводом.

Механічні і термічні дії блискавки обумовлені піковим значенням струму I, повним зарядом Qповн, зарядом в імпульсі Qімп і питомою енергією W/R. Найбільші значення цих параметрів спостерігаються при позитивних розрядах.

Удар блискавки може містити або єдиний імпульс струму, або складатися з послідовності імпульсів, розділених проміжками часу, за які протікає слабкий супроводжуючий струм. Параметри імпульсу струму першого компоненту істотно відрізняються від характеристик імпульсів подальших компонентів. Нижче наводяться дані, що характеризують розрахункові параметри імпульсів струму першого і подальших імпульсів (табл. 7.20 і 7.21), а також тривалого струму (табл. 7.22) в паузах між імпульсами для звичайних об'єктів при різних рівнях захисту.

Середній струм приблизно рівний Qдл/Т.

Форма імпульсів струму визначається наступним виразом:

i(t)= [I(t/1)10 exp (-t/2)] / h [1 + (t/1)10] (7.26)

де I - максимум струму;

h - коефіцієнт, що коректує значення максимуму струму;

t - час;

1 - постійна часу для фронту;

2 - постійна часу для спаду.

Значення параметрів, що входять у формулу (8.2), що описує зміну струму блискавки в часі, приведені табл. 7.23.

Таблиця 7.20 - Параметри першого імпульсу струму блискавки.

Таблиця 7.21 - Параметри наступного імпульсу струму блискавки.

Таблиця 7.22 - Параметри тривалого струму блискавки в проміжку між імпульсами.

Таблиця 7.23 - Значення параметрів для розрахунку форми імпульсу струму блискавки.

Тривалий імпульс блискавки приймаємо прямокутним із середнім струмом І=150 кА і тривалістю Т=0,5 с.

У відповідності до ПУЕ визначаємо допустимий опір розтікання струму в заземлювачі блискавковідводу Rдоп=10 Ом.

За таблицею питомий опір суглинку приймаємо стабл=100 Ом·м.

За допомогою таблиць визначаємо підвищуючий коефіцієнт для труб і для стрічки, який враховує зміну опору ґрунту в різні пори року в залежності від кількості опадів і кліматичної зони:

Для кліматичної зони ІІІ ? отримаємо: , .

Визначаємо питомий розрахунковий опір ґрунту для труб з врахуванням несприятливих умов:

; (7.27)

.

Визначаємо питомий розрахунковий опір ґрунту для стрічкового заземлювача з врахуванням несприятливих умов:

. (7.28)

.

Визначаємо відстань від поверхні землі до середини труби:

, см, (7.29)

де - глибина закладання труб;

- довжина труб, м:

.

Опір розтіканню струму для одиночного заглибленого заземлювача:

, Ом. (7.30)

Ом.

Необхідна кількість труб (одиночних заземлювачів) без врахування коефіцієнта екранування:

. (7.31)

.

Оскільки в якості заземлювача використовується заглиблений трубний заземлювач, то приймаємо . Визначаємо відстань між трубами :

. (7.32)

.

Визначаємо необхідну кількість труб з врахуванням коефіцієнта екранування:

, (7.33)

де - коефіцієнт екранування.

За таблицею визначаємо коефіцієнт екранування труб , тоді:

Приймаємо .

Заходимо розрахунковий опір розтікання струму при прийнятому числі труб:

. (7.34)

.

Визначаємо довжину з'єднуючої стрічки:

. (7.35)

.

Знаходимо опір розтікання струму в з'єднувальній стрічці:

, (7.36)

де d - діаметр стрічки.

Приймаємо d=2 см і знаходимо:

Ом.

Визначаємо розрахунковий опір розтікання струму в з'єднувальній стрічці з врахуванням коефіцієнта екранування:

. (7.37)

За таблицями знаходимо коефіцієнт екранування для з'єднувальної стрічки

.

Знаходимо загальний розрахунковий (теоретичний) опір розтікання струму в трубах і з'єднувальній стрічці:

. (7.38)

Отже, вибрана система заземлення блискавковідводу відповідає вимогам ПУЕ та може застосовуватись для заземлення даного об'єкту.

7.4 Охорона навколишнього середовища

Опарське ПСГ створено на базі виснажених горизонтів газового родовища. Сховище обладнане 76-ма експлуатаційними свердловинами. Дожимна компресорна станція обладнана 15-ма газомотокомпресорами МК-8,і 4-ма турбокомпресорами Ц-6,3В. На площадці ДКС знаходяться шлейфи із свердловин. Крім того на площадці встановлено обладнання: установки очистки газу, установки осушки та охолодження газу, установки регенерації диетиленгліколю (ДЕГ), склад паливно-мастильних матеріалів, котельня підприємства.

На свердловинах викиди природного газу можливі при продувці і при капітальному ремонті свердловин. Шлейфи від свердловин продуваються газом через свічки ГЗП. Установки очистки і сепарації продуваються через газосепаратори.

На підземному сховищі природний газ спалюється в котельні, газомотокомпресорами, турбокомпресорами, підігрівачами.

Склад паливно-мастильних матеріалів КЦ№-1 складається з 8 ємностей по 40м3 кожна. Кожний резервуар обладнаний дихальним клапаном СМДК-100 і на протязі року від малих і великих дихань в атмосферу попадають пари рідких вуглеводнів. Склад паливо-мастильних матеріалів КЦ№2 налічує 6 ємностей об'ємом 50м3, які аналогічно обладнані дихальними клапанами СМДК-100.

Джерелами надходження сажі, оксиду вуглецю, оксидів азоту в атмосферу на об'єктах транспорту і зберігання газу можуть бути вихлопні труби газоперекачувальних агрегатів, газових двигунів і двигунів внутрішнього згорання, а також димові труби при спалюванні газу в котельнях.

Види та обсяги забруднюючих речовин, що викидаються в атмосферу від стаціонарних джерел Опарського ВУПЗГ приведені в таблиці 7.24.

Таблиця 7.24 ? Характеристики викидів в атмосферу.

Висновок