tytuł

podtytuł

Autor

p r o j e k t

62

w w w . e l e k t r o . i n f o . p l

n r 5 / 2 0 0 4

podstawa opracowania

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.

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 Wm.

opis techniczny

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

projekt instalacji odgromowej

naziemnych zbiorników paliwa

mgr inż. Julian Wiatr, inż. Marcin Orzechowski

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

paliw – widok z góry

63

w w w . e l e k t r o . i n f o . p l

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.

obliczenia

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.

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

m

tg

tg

R

tg

H

sk

s

o

ochr

sk

=

−

=

−

=

=

=

=

=

=

°

20

4

16

25

0 466

16 0 466

7

α

α

,

*

* ,

, 446

16

0 5

0 466

7 22

m

R

m

ochr

'

(

, ) * ,

,

=

−

=

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

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

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:

R

A

m

=

=

=

π

π

1435

21 37

,

Rys. 2 Szkic stref ochronnych – widok z boku

Rys. 3 Szkic strefy ochronnej - widok z przodu

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

ochronnej

n r 5 / 2 0 0 4

64

w w w . e l e k t r o . i n f o . p l

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 Wm, wynosi L

min

= 20 m.

Zastępczy promień powierzchni objętej uziomem otokowym:

R = 21,37 m > L

min

= 20 m

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

x

H

m

m

s

1

4

8

20

4

8

3

2

≥

+

=

+

=

>

(2 m – wartość minimalna przy założeniu x

1

< 2 m)

Minimalna odległość zwodu poziomego od zbiorników (zgodnie

z PN-89/E 05003-03):

x

L

L

m

m

2

1

2

12

12

20

37

12

12

3 75

17

≥

+

−

=

+

−

= ,

(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:

R

A

1

0 6

0 6 1000

1435

15 84

15

=

=

=

>

, *

, *

,

ρ

Ω

Ω

gdzie:
r - rezystywność gruntu [W m]

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

R

R

R

R

R

z

2

1

2

1

2

0 6 1000

1155

17 66

15 84 17 66

15 84

17 66

=

=

=

+

=

+

, *

,

*

,

* ,

,

,

Ω

≈

≈

<

8 37

10

, Ω

Ω

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.

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.

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.

p r o j e k t

n r 5 / 2 0 0 4

Rys. 4 Szkic powiązania zbiorników z połączeniami wyrównawczymi

65

w w w . e l e k t r o . i n f o . p l

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

4. Taśma

Cu

35x5

150

m

5. Drut wiązałkowy miękki

5

kg

6. Rury osłonowe Æ

50 20

m

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:

n r 5 / 2 0 0 4

R

u

< 10 W

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.

wnioski

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.

uwaga

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

my krajowe i międzynarodowe.

Rys. 5 Usytuowanie kominka oddechowego w strefach ochronnych

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.