Электрификация предприятий нефтяной и газовой промышленности

и синхронного генератора МСД-322-6/16, 410 кВт 6300 или 400/230 В, cos(pH= 0,8. Позднее стали применять агрегаты 11 ГД-100, состоящие из газового двухтактного двигателя мощ-

V

Рис. 117. Вариант схемы подстанции 35/6 (10) и 6(10) /0,4 кВ

Рис. 118. Схема питания с резерви­ рованием собственной электростан­ цией

ностью 1105 кВт, 750 об/мин и синхронного трехфазного гене­ ратора типа ГСД-1708-8 мощностью 1000 кВт на напряжение 6,3 или 0,4 кВ. Эти генераторы снабжаются машинными возбу­ дителями. Выбор напряжения генератора — 400/230 или

283

тельные сооружения газопровода, поселки и др.) находятся на значительном удалении от КС, целесообразно принять генера­ торное напряжение равным 6300 В и питать удаленных потре­ бителей при этом напряжении с установкой понизительных под­ станций 6000/400—230 В у потребителей. Если основные потре­ бители расположены сравнительно недалеко от КС и могут

быть обеспечены питанием электроэнергией на напряже­ нии 400/230 В при приемле­ мых потерях в сетях, то гене­ раторное напряжение прини­

Т/6,3 на 2500 кВт 6,3 или 10 кВ, двигатель которой может ра­ ботать на газе или на керосине. Станция смонтирована в двух прицепах-фургонах. Она снабжена системой автоматического пуска с приемом нагрузки за время до 5 мин и может после этого непрерывно работать без обслуживания в течение 250 ч.

В качестве примера автоматизированных' стационарных электростанций можно привести станции АСДА, которые могут быть изготовлены для работы на дизельном топливе или на

для напряжения 10,5 кВ. Запуск прогретого агрегата с приемом полной нагрузки осуществляется за время до 1 мин с последую­ щей работой на автоматическом управлении в течение 250 ч. Имеются маломощные автоматизированные передвижные элек­ тростанции серин ДГА с двигателями внутреннего сгорания, работающими на жидком топливе на напряжение 0,4 кВ, мощ­ ностью 100, 200 и 400 кВт с временем запуска и приема на­ грузки до 35 с. Эти электростанции целесообразно использовать

284

в качестве резервных источников для питания аварийного ос­ вещения, устройств связи, при пуско-наладочных работах на трассе газопровода и пр.

41. МОЛНИЕЗАЩИТА И ЗАЩИТА ОТ ПРОЯВЛЕНИЙ СТАТИЧЕСКОГО ЭЛЕКТРИЧЕСТВА КОМПРЕССОРНЫХ СТАНЦИЙ И СООРУЖЕНИЙ ГАЗОПРОВОДОВ

Молниезащитой называется комплекс мероприятий по за­ щите зданий и сооружений от последствий грозовых явлений, происходящих как в результате первичных воздействий на со­ оружения при поражении их прямыми ударами молний, так и от вторичных воздействий молний, а также в результате заноса на объект высоких потенциалов.

В результате грозовых явлений облака заряжаются атмос­ ферным электричеством до весьма высокого потенциала. По­ верхность земли, находящаяся под грозовым облаком, под вли­ янием электростатической индукции также получает электриче­ ский заряд, но противоположного знака. По мере накопления электрических зарядов потенциал грозового облака повышается до критической величины, при которой воздух теряет свои изо­ ляционные свойства, и происходит разряд между облаком и землей. Такой разряд сопровождается сильным свечением (мол­ нией), резким звуковым эффектом (громом) и значительными токами, достигающими силы до 200 кА.

В случае разряда молнии на землю возможно непосредствен­ ное поражение каналом молнии наземных объектов, что приво­ дит к значительным механическим разрушениям, пожарам и взрывам; такие поражения сооружений прямыми ударами мол­ ний называются первичными воздействиями’ молний.

Вторичные воздействия молний вызываются электростати­ ческой и электромагнитной индукцией. Грозовое облако в ре­ зультате электростатической индукции накапливает на назем­ ных объектах электрические заряды, противоположные по знаку зарядам облака. При грозовом разряде между облаками (не представляющем непосредственной опасности для наземных объектов) заряд облака уменьшается или исчезает совсем, а заряды на наземных объектах остаются и создают разность электрических потенциалов между металлическими частями объекта и всеми заземленными предметами. Эта разность по­ тенциалов может оказаться достаточной для того, чтобы выз­ вать разряд (искру) внутри помещения и послужить причиной возникновения пожара или взрыва.

Удар молнии по закону электромагнитной индукции сопро­ вождается возникновением сильного магнитного поля, которое индуктирует э. д. с. во всех замкнутых металлических конту­ рах объекта, например в контурах из трубопроводов или элек­ трических кабелей. Эта э. д. с. может оказаться такой большой,

285

что вызовет искрообразование с последующим пожаром или взрывом.

Высокие потенциалы могут быть занесены в объект также по воздушным линиям электропередачи, линиям связи, по под­ земным трубопроводам и кабелям, связанным непосредственно- с заземлителями молниеотводов или проходящим вблизи них.

После окончания работ по строительству нового газопро­ вода, а также в процессе эксплуатации газопроводы очищаются от посторонних предметов и загрязнения путем продувки га­ зом. Природный газ, выдуваемый через патрубок, несет с со­ бой грязь и влагу, что делает его достаточно хорошим провод­ ником электричества. Выбрасываемый под давлением на боль­ шую высоту газ в открытом поле является активным молние­ отводом, что во время грозовых разрядов может привести к егозагоранию. Аналогичные явления возникают и при аварийных выбросах газа через отверстия в газопроводе при разрывах трубы. Газ может загораться от воздействия молнии на пло­ щадках компрессорных станций и на газовых коммуника­ циях.

Первичные и вторичные проявления молнии представляют опасность и для электрооборудования ЛЭП и подстанций, по­ скольку атмосферные перенапряжения, вызванные действием молнии, могут вызвать повреждение электрической изоляции ЛЭП, трансформаторов и вращающихся электрических машин. Прямой удар молнии в опору ЛЭП может вызвать ее разру­

исооружения делятся на три категории.

Ксооружениям 1-й категории относятся помещения с зо­ нами классов взрывоопасности В-I и В-П (см. гл. 4).

Ксооружениям 2-й категории относятся помещения и уста­ новки со взрывоопасными зонами классов B-Ia, В-16, В-1г и В-Па (компрессорные цехи с газомоторным приводом газокомпрессоров, помещения нагнетателей с электрическим или газотурбинным приводом, газораспределительные пункты и станции, одоризационные помещения, открытые газгольдеры,, установки по осушке и очистке газа, крановые площадки ком­ прессорных цехов, открытые склады метанола и конденсата, извлекаемого из газа, открытые газокомпрессорные цехи).

Сооружения 3-ей категории — это помещения, в которых от­ сутствуют легковоспламеняющиеся вещества, закрытые (гер­ метизированные) аппараты и хранилища, для легковоспламе­

шении механических разрушений, пожара и несчастных слу­ чаев с людьми.

Вероятность поражения молнией промышленных площадок газокомпрессорных цехов, газораспределительных станций и

286

других объектов газопроводов находится в прямой зависимости от интенсивности грозовой деятельности в районе расположе­ ния этих объектов.

Ожидаемое число поражений молнией в год зданий и соо­ ружений, не оборудованных молниезащитой, определяется по

Здания и сооружения 2-й категории защищаются от пря­ мых ударов молнии, от электрической и электромагнитной ин­ дукции и от заноса высоких потенциалов. Взрывоопасные соо­ ружения и помещения магистральных газопроводов в основ­ ном относятся по опасности от воздействия молнии ко 2-й ка­ тегории до устройству молниезащиты.

Защита от прямых ударов молнии может быть выполнена отдельно стоящими или установленными на зданиях неизоли­ рованными стержневыми или тросовыми молниеотводами, на­ ложением молниеприемной сетки на неметаллическую кровлю или использованием в качестве молниеприемника металличе­ ской кровли здания и сооружения (рис. 120). Расстояние от отдельно стоящих молниеотводов до защищаемого здания и сооружения, а также до подземных коммуникаций не нормиру­ ется.

Импульсное сопротивление каждого заземлителя защиты от прямых ударов молнии должно быть не более 10 Ом,авгрунтах с удельным сопротивлением 5• 106 Ом-м и выше допуска­ ется не более 40 Ом.

Заземлители защиты от прямых ударов молнии разреша­ ется объединять с защитным заземлением электрооборудования

таллические конструкции защищаемых зданий и сооружений: колонны, фермы, рамы, пожарные лестницы, металлические направляющие лифтов и т. п. Токоотводом не может служить преднапряженная арматура железобетонных колонн, ферм и других железобетонных конструкций. При этом должна быть обеспечена непрерывная электрическая связь в соединениях конструкций и арматуры, обеспечиваемая, как правило, свар­ кой.

На зданиях с верхним перекрытием из металлических ферм установки молниеприемников или наложения молниеприемной

287

сетки не требуется. При этом фермы должны быть соединены токоотводами с заземлителями. Наружные установки класса В-1г с корпусами из железобетона или синтетических материа­ лов должны быть защищены от прямых ударов молнии устрой­ ством отдельно стоящих или установленных на них молниеот­ водов или молниеприемной сеткой, присоединенной к заземлителю.

Для наружных установок класса В-1г заземлители от пря­ мых ударов молнии должны иметь импульсное сопротивление Ом на каждый токоотвод, к этим же заземлителям присоединяются молниеотводы, металлические корпуса и другие металлические конструкции установок. Присоединения к за-

Рис. 120. Молниеотводы:

землителям располагают не более чем через 25 м по периметру основания установки. Минимальное число присоединений — не менее двух.

Защита от электромагнитной индукции выполняется устрой­ ством через каждые 25 м металлических перемычек между тру­ бопроводами и другими протяженными металлическими пред­ метами, расположенными друг от друга на расстоянии 10 см и менее. В местах соединений металлических трубопроводов или других протяженных конструкций перемычки не устанавли­ вают. От заноса, высоких потенциалов подземные коммуника­ ции, внешние металлические конструкции заземляют при вводе их в здание (#„<Ю Ом).

Ввод в здания электрических сетей напряжением до 1000 В, сетей телефона, радио, сигнализации осуществляют только ка­ белем или подземной кабельной вставкой длиной не менее 50 м. Металлические броня и оболочка кабелей должны быть при­ соединены у ввода в сооружение к защитному заземлению электрооборудования здания.

В месте перехода воздушной линии в кабель металлическая

288

броня и оболочка кабеля, а также штыри или крючья изолято­ ров линии присоединяют к специальному заземлителю с им­ пульсным сопротивлением растеканию тока не более 10 ОМ. В месте перехода между жилами кабеля и его металлической оболочкой должна предусматриваться установка закрытого воз­ душного искрового промежутка с межэлектродным расстоянием 2—3 мм или низковольтного вентильного разрядника.

к заземлителю с импульсным сопротивлением растеканию не более 20 Ом. Вводы линий напряжением свыше 1000 В должны выполняться в соответствии с правилами устройства электро­ установок.

Здания и сооружения 3-й категории защищаются от прямых ударов молнии и от заноса высоких потенциалов через над­ земные металлические коммуникации.

От электростатической индукции должны быть защищены лишь наружные металлические установки или отдельные ем­ кости, содержащие горючие жидкости с температурой вспышки паров выше +45 °С. Защита от прямых ударов молнии выпол­ няется аналогично защите сооружений 2-й категории.

Импульсное сопротивление каждого заземлителя от прямых ударов молнии 7?и^ 2 0 Ом. В грунтах с удельным сопротивле­ нием р^5 -1 0 6 Ом-м i?H^ 4 0 Ом.

Неметаллические вертикальные вытяжные трубы промыш­ ленных предприятий и котельных, водонапорные башни, пожар­ ные вышки высотой 15 м и более следует защищать от прямых ударов молнии молниеотводами. Для труб высотой до 50 м достаточна установка одного молниеприемника и одного на­ ружного токоотвода. Трубы высотой более 50 м должны быть обеспечены не менее чем двумя молниеприемниками, распо­ ложенными симметрично по трубе, и двумя наружными токоотводами.

Для металлических труб, башен и вышек отдельные молниеприемники и токоотводы не устанавливают. Импульсное со­ противление заземлителей для труб, башен и вышек должно быть не менее 50 Ом на каждый токоотвод.

Для защиты от заноса высоких потенциалов внешние на­ земные металлические конструкции и коммуникации на вводе в защищаемое здание или сооружение присоединяют к зазем­ лителю с импульсным сопротивлением не более 20 Ом (от пря­ мых ударов молнии). Ближайшую к сооружению опору присое­ диняют к заземлителю с импульсным сопротивлением не более 20 Ом.

Защита от заноса высоких потенциалов в защищаемые зда­ ния и сооружения должны выполняться для воздушных линий напряжением до 1000 В в соответствии с ПУЭ.

Для повышения надежности молниезащиты для взрыво­ опасных помещений газопроводов и других предприятий, где

по технологическим соображениям или в процессе эксплуата­ ции выпускают природный (метан) или другой горючий газ в атмосферу, предусматривают следующие меры по защите газоотводных труб от загорания на них выбрасываемого газа.

При наличии на здании или сооружении газоотводных труб для свободного отвода в атмосферу газа взрывоопасной кон­ центрации (метан в смеси с воздухом от 4 до 16 % взрывоопа­ сен) давлением более 0,025 МПа независимо от наличия на газоотводных трубах огнепреградитслей пространство над об­ резом труб, ограниченное полушарием радиусом в 5 м, входит в зону защиты молниеприемника. Если на наружной установке или емкости класса В-1г имеются газоотводные трубы, то пере­ численные требования распространяются на эту установку.

Для упрощения конструкции молниеотвода, защищающего одновременно здание и газоотводные трубы, молниеприемники для защиты последних могут быть установлены непосредст­ венно на трубах.

При сооружении газоотводов за основание защищаемого компрессорного цеха (или других сооружений) нужно прини­ мать площадь самого цеха и площадь, занимаемую кранами, учитывая наличие интенсивных сбросов газа из свечей во время работы кранов при их переключениях. Это имеет важное зна­ чение для турбокомпрессорных станций с кранами, имеющими пневматические приводы.

Для компрессорных цехов и других сооружений газопрово­ дов, где возможен выход газа, грозозащиту выполняют только отдельно стоящими стержневыми молниеотводами, так как ус­ тановка молниеотводов на крыше компрессорного цеха, вблизи продувочных «свечей», не дает эффекта грозозащитных дей­ ствий.

Зона защитыодиночного стержневого молниеотвода рассчи­ тывается в зависимости от его высоты (рис. 121). В основании зоны, находящейся на уровне земли, лежит окружность радиу­ сом г=1,5Л. Вся зона представляет собой конус с образующей в виде ломаной линии. Горизонтальное сечение зоны защиты на высоте защищаемого сооружения hx над уровнем земли представляет собой круг с радиусом гх.

Графическое построение зоны защиты выполняется следую­ щим образом: соединяется вершина молниеотвода с точками, лежащими на поверхности земли и отстоящими в обе стороны от основания молниеотвода на расстоянии г/2 = 0,75/г; точка молниеотвода, лежащая на высоте 0,8/г, соединяется с точками, лежащими на поверхности и отстоящими от основания мол­ ниеотвода на расстоянии г=1,5/г.

Ломаные линии, которые образуются в результате пересе­ чения построенных кривых, образуют зону защиты молниеот­ вода в вертикальной плоскости. Радиус зоны защиты опреде­ ляется по формулам гг-=1,5(/г—1,25/гл) при 0 < / I .V< 2 / 3 /2; гх= = 0,75 (h—hx) при 2/3/i</2x</i.

•290

Зона защиты молниеотвода высотой более 60 м определя­ ется так же, как и у молниеотвода высотой до 60 м. В этом случае основанием зоны защиты является круг радиусом г = = 90 м. Радиус зоны защиты определяется по формулам:

проходящей через оба молниеотвода, ограничивается дугой окружности, проходящей через

При известных ho и а высота молниеотвода h определяется по формуле

При графическом построении зоны защиты двух молние­ отводов различной высоты менее 60 м каждый (рис. 123) сна­ чала строят одиночные зоны защиты молниеотводов большей и меньшей высоты. Затем через вершину молниеотвода меньшей

высоты проводится горизонтальная плоскость до пересечения с зоной защиты большего молниеотвода, например в точке М. Из точки пересечения М до поверхности земли проводится пря­

мая, рассматриваемая как фиктивно существующий молние­ отвод.

Между молниеотводом меньшей высоты и фиктивным мол­ ниеотводом строится, как длй равного двойного стержневого

29 2