Профессиональная система заземления и качественная молниезащита

Відповідно до даних НАК «Нафтогаз України» до складу державної газотранспортної системи входять:

• 13 підземних сховищ газу
• 74 газокомпресорні станції
• 1455 газорозподільних станцій

Як правило, вказані об’єкти характеризуються віддаленістю від населених пунктів, розташуванням на височині, скупченням металоконструкцій та наявністю великої кількості протяжних комунікацій.

Наслідком вказаних факторів є висока уразливість об’єктів газотранспортної системи до розрядів блискавки. Зрозуміло, що для захисту обладнання та обслуговуючого персоналу від небезпечних наслідків грозової активності, кожен об’єкт газотранспортної системи потребує якісного виконання таких систем:

• захист від прямого удару блискавки та її вторинних проявів
• заземлення
• вирівнювання потенціалів.

Безперечно, при будівництві кожного об’єкту було дотримано вимоги діючих на той час нормативних документів, що гарантувало достатній рівень захисту обладнання та людей, задіяних в обслуговуванні об’єкту.

Однак, за останні кілька років, значно зросла кількість випадків пошкодження та виходу з ладу обладнання, що сталися саме в грозовий період. В першу чергу це пов’язано з модернізацією технічної бази, та впровадженням мікропроцесорної техніки, яка є надзвичайно чутливою до різноманітних завад та перешкод. Але причина не тільки в цьому.

Ряд обстежень, що виконали спеціалісти ТОВ «Ватсон-Телеком» на об’єктах ДК «Укртрансгаз», дозволив визначити основні причини пошкоджень. Так, виявлено, що найбільш поширеною причиною виходу з ладу електронного обладнання є занесений електричний потенціал, що потрапив на технічний засіб по лініях живлення та/або комунікацій.

Другою за поширеністю причиною пошкодження обладнання є, так званий, «наведений електричний потенціал». Тобто, обладнання або його частина, або лінії комунікацій, що пов’язані з ним, певний час знаходились під дією потужного електромагнітного поля, в результаті чого в провідниках були наведені значні струми, небезпечні для обладнання.

Крім того, в багатьох випадках, уразливість обладнання значно посилювалась внаслідок поганого стану заземлюючого пристрою, що обумовлено ураженням заземлювачів корозією за довгі роки експлуатації.

Постає питання – внаслідок чого на захищеному (здавалося б) об’єкті з’являються занесені і наведені перенапруги та надструми, що становлять небезпеку як для обладнання так і для обслуговуючого персоналу?

Відповідь на це питання можна поділити на кілька складових:

1. Будівельна.

При виконанні будівельних робіт, що пов’язані з побудовою нових чи розширенню існуючих будівель і споруд на об’єкті, не проведено відповідної модернізації системи зовнішнього блискавкозахисту.

Іншими словами, необхідно чітко розуміти, чи не призводить зміна габаритних характеристик об’єкту до того, що певна частина будівель, споруд чи обладнання знаходитиметься за межею або на межі зони захисту існуючих блискавковідводів. Якщо це саме так – обов’язковим є встановлення додаткових блискавковідводів.

2. Монтажна.

При встановленні на об’єкті додаткового обладнання чи устаткування допущено ряд помилок, що стосуються розміщення самого обладнання та/або траси прокладання комунікацій, пов’язаних з обладнанням. Наприклад – встановлення ефірної антени вище рівня блискавковідводу, розміщення освітлювальних приборів на щоглі блискавкозахисту, монтаж електронного обладнання в безпосередній близькості від струмовідводу системи зовнішнього блискавкозахисту, відсутність екранування чутливого електронного обладнання.

3. Нормативна.

При будівництві нових та реконструкції існуючих об’єктів не приймається до уваги небезпека вторинних проявів розряду блискавки, у зв’язку з відсутністю в Україні відповідних нормативних документів, що мають передбачати комплекс додаткових заходів блискавкозахисту.

В найскладнішій ситуації, коли мають місце всі перелічені фактори, реалізувати повноцінний захист обладнання та персоналу від наслідків розряду блискавки можливо лише з повною, або частковою реконструкцією об’єкту. Тим не менш, в багатьох випадках достатньо задіяти кваліфікованого спеціаліста з питань блискавкозахисту, який на базі комплексного обстеження запропонує та реалізує захист при існуючих умовах, не порушуючи нормальний режим роботи діючого об’єкту.

Оскільки в Україні питання блискавкозахисту ретельно досліджуються лише в останні кілька років, наразі існує брак спеціалістів відповідної кваліфікації. Тим важливішим стає питання пошуку підрядної організації.

Одним із лідерів в сфері блискавкозахисту та заземлення в Україні є ТОВ «Ватсон-Телеком». Використання елементів європейського виробництва, слідування вимогам та рекомендаціям вітчизняних і міжнародних нормативних документів, а також тісна співпраця зі спеціалістами в сфері блискавкозахисту та заземлення з Польщі, Чехії та Росії, дозволяють компанії тримати позицію лідера галузі з 2004 року.

Свого часу, компанія «Ватсон-Телеком» перша в Україні впровадила використання модульних систем глибинного заземлення (комплекти заземлення типу WTG). Ця технологія була запропонована на зміну застарілому методу виконання заземлення, що передбачав забивання в ґрунт сталевого кутника чи арматури глибиною 2-3 м.

Комплект заземлення WTG – набір елементів з високим ступенем корозійного захисту, необхідних для виконання вертикальних заземлювачів за модульною технологією (нарощування заземлювача). Технологія монтажу виключає необхідність застосування важкої будівельної техніки та проведення зварювальних робіт. Монтаж проводиться за допомогою ручного електроінструменту, а всі приєднання виконуються шляхом болтового з’єднання (що відповідає вимогам ПУЕ та ДСТУ). Основною складовою комплекту є сталевий стержень довжиною 1.5 м., що гальванічно покритий антикорозійним шаром міді товщиною не менше 250 мк. До переваг комплектів WTG, в порівнянні із застарілим методом виконання заземлення, відносяться: - мінімальна площа заземлюючого пристрою - зведення до мінімуму обсягів земляних робіт - висока корозієстійкість всіх складових комплекту - зручність, швидкість та технологічність монтажу - мінімальні експлуатаційні затрати - відсутність сезонних коливань опору ЗП (при глибині більше ніж 5 м.)

Представники проектних та монтажних фірм високо оцінили таку технологію виконання заземлюючих пристроїв. Зручність проектування, швидкість монтажу та легкість експлуатації заземлюючих пристроїв, виконаних з використанням комплектів заземлення WTG, дозволяють із впевненістю стверджувати, що в найближчий час ця технологія стане класичною та найбільш поширеною.

З 2004 року компанія проводить активну роботу в напрямку розробки та впровадження сучасних систем захисту від імпульсних перенапруг, з тривалістю імпульсу менше 1 мс. Як правило, такі імпульсні перенапруги є наслідком розряду блискавки або перемикань в енергомережі.

Сьогодні ТОВ «Ватсон-Телеком» перша пропонує своїм клієнтам можливість розробки та виготовлення під індивідуальні умови щитків захисту від імпульсних перенапруг (ЩЗІП) типу Watson-LP та Watson-LPD, що дозволяє виконати якісний захист обладнання та обслуговуючого персоналу від вторинних проявів блискавки, таких як занесена та наведена перенапруга.

ПЗІП – пристрій захисту від імпульсних перенапруг. В основі принципу дії лежить короткочасне, на час проходження імпульсу перенапруги, коротке замикання між фазним L, нейтральним N та заземлюючим PE провідниками лінії живлення, що дозволяє миттєво вирівняти потенціали та відвести надструми на заземлюючий пристрій. ЩЗІП – це окремий щиток, до складу якого входять ПЗІП на базі розрядників та/або варисторів, елементи комутації та дистанційної сигналізації. Наповнення ЩЗІП та схема його підключення до мережі, що захищається, розробляється спеціалістами на базі інформації про об’єкт, що надає Замовник.

Використання ЩЗІП при побудові систем блискавкозахисту виключає можливість монтажної помилки та забезпечує максимальну ефективність ПЗІП. При цьому, монтаж ЩЗІП легко провести керуючись лише рекомендаціями по встановленню та експлуатації, якими супроводжується кожен виріб ТОВ «Ватсон-Телеком».

Крім високоякісної матеріальної бази, спеціалісти ТОВ «Ватсон-Телеком» мають безцінний досвід по виконанню систем заземлення та блискавкозахисту будь якої складності на об’єктах цивільного та промислового будівництва, зв’язку, енергетики, нафтогазового комплексу.

Кілька прикладів співпраці з підприємствами ДК «Укртрансгаз» приведено нижче.

1. Об’єкт – газорозподільна станція.

В 2010-2012 рр. керівництво УМГ «Донбастрансгаз» запланувало проведення ремонту існуючих заземлюючих пристроїв та системи блискавкозахисту на діючих газорозподільних станціях (ГРС).

Перед виконанням робіт, кожна станція була обстежена щодо відповідності систем заземленнята блискавкозахситу вимогам нормативних документів, а також на предмет захищеності обладнання ГРС від вторинних проявів блискавки.

В ході обстежень, на ряді об’єктів було виявлено невідповідний стан заземлюючих пристроїв та заземлювальних магістралей. Основною причиною такого стану заземлення було те, що на момент будівництва широко використовувалась технологія, що передбачала виконання заземлювачів та заземлювальних провідників з матеріалу не стійкого до корозії. За роки експлуатації дія ґрунтової корозії призвела до того, що частка металу заземлювачів суттєво зменшилась, перехідні опори контактів збільшились, що в решті призвело до суттєвого погіршення параметрів заземлюючого пристрою та неможливості його подальшого використання.

Також, певні недоліки було зафіксовано в існуючій системі блискавкозахисту. Наприклад, майже на всіх ГРС було виявлено велику кількість ліній комунікацій, що знаходяться в резерві, тобто не підключені до обладнання та не експлуатуються. При наявності таких резервних ліній, їх необхідно надійно заземлити з обох кінців, але цього не було зроблено, що перетворює ці провідники в канали занесення небезпечних потенціалів на об’єкт. Також виявилось, що на всіх обстежених ГРС встановлено блоки захисту електронного обладнання від імпульсних перенапруг, що виникають під час грози. Але встановлені пристрої відносяться до ІІІ класу захисту і, згідно концепції захисту від імпульсних перенапруг (стандарт МЄК 62305), мають бути підключені до мережі, що захищається лише після пристроїв І та ІІ класів, які наразі були відсутні.

За результатами обстеження, фахівцями ТОВ «Ватсон-Телеком» були надані відповідні рекомендації, що вказували на необхідність проведення таких заходів:

• демонтаж або шунтування на землю ліній зв’язку та телемеханіки, що не використовуються або знаходяться в резерві
• встановлення на лінії живлення ГРС пристроїв захисту від імпульсних перенапруг класу І та ІІ
• встановлення додаткових заземлювачів, або монтаж нового заземлюючого пристрою з опором стікання струму не більше 4 Ом.

Перед виконанням монтажних робіт, були погодженні місця для встановлення вертикальних заземлювачів, траси прокладання магістралей заземлення та схеми підключення пристроїв захисту від імпульсних перенапруг.

Для приведення системи захисту від імпульсних перенапруг у відповідність до вимог нормативних документів було підібрано пристрої захисту І та ІІ класу. Однак, їх встановлення в головний розподільчий щит ГРС, як того вимагають відповідні нормативи, було не можливе через відсутність вільного місця в щиті. Для вирішення задачі були розроблені ЩЗІП, що містили необхідні пристрої захисту та мали індивідуальні для кожного об’єкту умови підключення до мережі, що захищається. Таким чином, складання схеми захисту відбувалось на збиральній дільниці ТОВ «Ватсон-Телеком», що гарантувало високий рівень контролю якості. Підключення ЩЗІП до мережі виконувалось на об’єкті та, завдяки заздалегідь продуманій схемі встановлення, займало мало часу.

При підготовчих роботах, що передували ремонту систем заземлення, виявилось, що на деяких об’єктах у зв’язку з високою насиченістю підземних комунікацій та великою кількістю будівель і споруд, площадка під монтаж заземлюючого пристрою обмежується розміром не більше 2-3 м². В таких умовах виконання заземлюючого пристрою класичним методом є майже не можливим. Єдиним виходом було встановлення меншої кількості вертикальних заземлювачів, але значно більшої, ніж передбачає класичний метод, глибини. Саме використання комплектів заземлення WTG дозволило в існуючих умовах виконати заземлюючі пристрої з параметрами, що відповідають діючим державним та відомчим нормативним документам.

Особливо показовою стала ефективність комплектів WTG при виконанні заземлюючих пристроїв в ґрунтах з високим питомим опором. Завдяки тому, що технологія дозволяє виконувати монтаж вертикального заземлювача глибиною до 40 м, майже в усіх випадках вдалося пройти шар високоомного ґрунту та досягти суттєвого зниження опору на заземлювачі при входженні в вологий низькоомний глибинний шар ґрунту.

В результаті проведених робіт на кожному об’єкті було виконано заземлюючий пристрій, що має такі характеристики:

• мінімально можлива площа заземлюючого пристрою
• опір заземлюючого пристрою складає менше 4 Ом. та не залежить від коливань температури і вологи ґрунту, тобто є стабільним на протязі всього року.
• заземлювач та заземлюючий провідник мають підвищений захист від корозії, що гарантує термін експлуатації заземлюючого пристрою без погіршення характеристик більше 40 років.
• всі складові заземлюючого пристрою сертифіковані в Україні.

Подібні роботи в період 2010-2012 рр. було проведено також на газорозподільних станціях УМГ «Львівтрансгаз» та УМГ «Київстрансгаз», а також на компресорних станціях «Богородчани» та «Хуст» УМГ «Прикарпаттрансгаз.

В цілому, на об’єктах ДК «Укртрансгаз» було виконано більше 100 заземлюючих пристроїв різного призначення та встановлено 54 щита захисту від імпульсних перенапруг.

2. Об’єкт - газокомпресорна станція.

В 2009 р. до спеціалістів ТОВ «Ватсон-Телеком» звернулись фахівці УМГ «Львівтрансгаз» з пропозицією розробити проект системи захисту від імпульсних перенапруг КС «Дашава», який дозволить виконати надійний захист чутливого електронного обладнання станції від руйнівного впливу перенапруг, що виникають в мережах живлення, зв’язку та керування під час грози.

До особливостей поставленої задачі можна віднести:

• складність системи організації електроживлення, зв’язку, керування та сигналізації об’єкту
• велика кількість ліній комунікацій, що з’єднують різні будівлі та споруди
• відсутність частини електричних схем
• чутливість системи до введення в лінії комунікацій додаткових опорів, що може призвести до збоїв в роботі обладнання

З огляду на масштаби об’єкту та відповідальність, покладену на ТОВ «Ватсон-Телеком», її фахівцями було проведено кілька ретельних обстежень з метою унеможливлення будь-якої помилки чи неточності в розробці системи захисту. Було перевірено наявність та стан систем зовнішнього блискавкозахисту і заземлення, зафіксовано кількість та параметри ліній комунікацій, по яких можливе занесення небезпечних потенціалів, занотовано схеми електроживлення та зв’язку, плани приміщень та розміщення обладнання.

На основі отриманих даних здійснено підбір пристроїв захисту, розроблено схеми ЩЗІП, запропоновано місця встановлення захисних пристроїв, а також спроектовано параметри та конфігурацію систем заземлення і вирівнювання потенціалів.

Проектний підрозділ ТОВ «Ватсон-Телеком» розробив та захистив перед Замовником докладний проект, що передбачав комплекс заходів по забезпеченню стабільності роботи обладнання та безпеки персоналу в грозовий період.

В 2010 році проект було успішно реалізовано і до тепер система захисту справно виконує свої функції, не допускаючи збоїв в роботі обладнання під час грози.

Подібні проекти було реалізовано на ДКС «Дашава», КС «Опари», КС «Угерсько» (УМГ «Львівтрансгаз»), КС «Яготин», КС «Глушківська», КС «Диканька», КС «Лубни» (УМГ «Київтрансгаз»).

3. Об’єкт – станція електрохімічного захисту

Враховуючи велику протяжність трубопроводів, що входять до складу газотранспортної системи, не важко дійти висновку, що для захисту газоносних «артерій» системи від корозії має функціонувати досить велика кількість станцій катодного захисту (СКЗ).

При цьому, дуже часто поблизу СКЗ немає інших будівель і споруд. Обладнання встановлено просто в полі, що створює підвищену вірогідність його виходу з ладу внаслідок розряду блискавки. Також це додає складності ремонту, оскільки фіксація неполадки та її усунення пов’язані з обов’язковим виїздом аварійної бригади.

Досліджуючи це питання, спеціалісти ТОВ «Ватсон-Телеком» в тісній співпраці з фахівцями ДК «Укртрансгаз» розробили ЩЗІП для захисту СКЗ від імпульсних перенапруг.

Розроблений ЩЗІП враховує захист в таких випадках:

• прямий удар блискавки в лінію живлення СКЗ або кабель живлення анодного заземлювача
• наведена перенапруга в лінії живлення СКЗ, кабелю живлення анодного заземлювача, силовому і вимірювальному провідниках або провідниках від електроду порівнювання та датчика поляризаційного потенціалу, що виникла в результаті міжхмарного розряду блискавки чи удару блискавки поблизу СКЗ
• імпульсна перенапруга, що виникла, як наслідок коротких замикань в розподільчих електричних мережах високої та низької напруги

Таким чином, розроблений ЩЗІП є типовим і готовим до масового використання на існуючих станціях катодного захисту вже сьогодні.

На завершення.

Ми, спеціалісти компанії «Ватсон-Телеком», переконані, що тільки постійний розвиток нашої технічної та матеріальної бази дозволить гарантувати високий рівень послуг для кінцевого клієнта.

Унікальний досвід, отриманий нами за довгі роки плідної роботи, дозволяє виконувати повний комплекс робіт та послуг при побудові систем заземлення та блискавкозахисту:

• Обстеження стану існуючих систем заземлення та блискавкозахисту
• Рекомендації за результатами обстеження, консультування Замовника
• Розробка індивідуальної концепції побудови систем заземлення та блискавкозахисту
• Виконання робочого проекту з погодженням в державних органах
• Постачання елементів заземлення та блискавкозахисту на об’єкти по Україні
• Виконання монтажних робіт
• Підготовка виконавчої документації
• Здача об’єкта в експлуатацію

Також на базі Навчального центру «Ватсон-Телеком» щомісяця проходять практичні семінари. Програма занять охоплює теоретичні та практичні питання побудови систем заземлення і блискавкозахисту у відповідності до вимог діючих державних та міжнародних нормативних документів. В ході занять докладно розглядаються особливості сучасних технологій виконання вказаних систем на прикладах з реальних об’єктів, що були виконані спеціалістами ТОВ «Ватсон-Телеком».