Praktizierter Blitzschutz in der Erdöl- und Erdgasgewinnungsindustrie Darstellung eines Industriestandards und aktuelle Umsetzung von Maßnahmen an Metalldachkonstruktionen Vortrag zur 7. Blitzschutztagung am 15. und 16. November 2007 in Neu-Ulm Autoren: Dipl. Ing. FH Berend Sager Prof. Dr. Ing. Jan Meppelink
Gaz de France LINGEN (EMS) Exploration Produktion Marketing Erdgaspeicher Gasproduktion 2006: 1 350 Mio m³(vn) Ölproduktion 2006: 467 kt Umsatz 2006 541 Mio Beschäftigte (Stand: 31.12.2006) 463 GDF-PEG Gesamtanteil Deutsche Produktion 2006 13% Öl 7% Gas
ROTENBURG/ TAAKEN NL D ERDGASREGION ERDÖLREGION ERDGASSPEICHER PEG AUFSUCHUNGS- GEBIETE Aktivitäten
Erdöl- und Erdgasgewinnung im WEG: Überblick 2006 2005 2004 Erdgasförderung [Mrd m³] Inland 18,6 18,8 19,5 Ausland 7,7 7,5 7,0 Erdölförderung [Mio t] Inland 3,5 3,6 3,5 Ausland 12,1 16,3 17,8 Reserven im Inland Erdgas [Mrd m³] 220,7 242,7 257,4 Erdöl [Mio t] 40,7 46,4 51,0 Mitarbeiter Anzahl 6.620 6.047 5.929
Praktizierter Blitzschutz in der Erdöl- und Erdgasgewinnungsindustrie
Forderung von Blitzschutzmaßnahmen aus den bergrechtlichen Regelwerken: Einrichtungen sind gegen Blitzeinschläge zu schützen, soweit es nach Lage, Bauweise oder Nutzung erforderlich ist. ( 9 Abs. 2 BVOT Niedersachsen u.a.) Forderung zur Prüfung von Blitzschutzanlagen: 3 Jahre durch einen Sachverständigen (Anhang zur BVOT)
Forderung von Blitzschutzmaßnahmen aus den bergrechtlichen Regelwerken (ElBergV): 3 Anwendung der allgemein anerkannten Regeln der Technik (1) Unbeschadet anderer Rechtsvorschriften und soweit diese Verordnung keine Vorschriften enthält, sind elektrische Anlagen und elektrische Betriebsmittel unter Tage nach den allgemein anerkannten Regeln der Technik so zu errichten und zu betreiben, dass ihr sicherer Zustand gewährleistet ist. Zu den allgemein anerkannten Regeln der Technik zählen Anforderungen anderer Mitgliedstaaten der Europäischen Gemeinschaften, wenn mit ihnen das geforderte Schutzniveau gleichermaßen erreicht wird. (2) Absatz 1 gilt für elektrische Anlagen und elektrische Betriebsmittel über Tage entsprechend. Von den allgemein anerkannten Regeln der Technik und den Anforderungen nach Absatz 1 Satz 2 darf über Tage abgewichen werden, wenn die Sicherheit auf andere Weise gewährleistet ist. Satz 2 gilt nicht für die in 35 genannten elektrischen Anlagen und elektrischen Betriebsmittel.
Explosionsgefährdete Bereiche: Entstehung bei Förderung und Aufbereitung von Erdöl oder Erdgas Einhaltung der Explosionsschutzmaßnahmen zum Schutz der Mitarbeiter und Umwelt: Auswahl geeigneter Betriebsmittel (Geräte) Konsequenter Potentialausgleich Überspannungsschutzmaßnahmen Äußerer Blitzschutz Prüfung Unterweisung
Praktizierter Blitzschutz in der Erdöl- und Erdgasgewinnungsindustrie Darstellung eines Industriestandards und aktuelle Umsetzung von Maßnahmen an Metalldachkonstruktionen
Wirtschaftsverband Erdöl- und Erdgasgewinnung e.v. Empfehlung Planung, Errichtung und Betrieb von Blitzschutz-, Erdungs- und Potenzialausgleichsanlagen Stand: 06/05 Seite 1 von 3 1. Vorwort In technischen Anlagen der Erdöl-, Erdgas- und Untergrundspeicherbetriebe sind für den Brand- und Explosionsschutz sowie als elektrische Schutzmaßnahme Blitzschutz-, Erdungs- und Potenzialausgleichsanlagen zu installieren. Diese Installationen müssen hinsichtlich ihrer Ausführung bestimmten Anforderungen genügen. Diese Empfehlung verweist auf den Industriestandard Blitzschutzsystem, der für Anlagen der im WEG zusammengefassten Unternehmen ExxonMobil, EEG, Erdgas Münster, Gaz de France-PEG, RWE Dea und Wintershall entwickelt wurde und der vom WEG grundsätzlich zur Anwendung für Anlagen der Erdöl- und Erdgasgewinnungsindustrie empfohlen wird. Zweck des Industriestandards ist es, dem Praktiker die Anforderungen an Blitzschutz-, Erdungs- und Potenzialausgleichsanlagen aufzuzeigen. Er ersetzt nicht die DIN VDE-Bestimmungen sondern soll dem Planer, der verantwortlichen Person, der Elektrofachkraft und dem Prüfer als Beurteilungs- und Entscheidungshilfe bei der täglichen Arbeit dienen. Für die praktische Ausführung der Installationen sind die Beispiele heranzuziehen. Diese Empfehlung wurde von Fachleuten der Erdöl- und Erdgasindustrie erarbeitet und wird zusammen mit dem Industriestandard Blitzschutzsystem vom WEG herausgegeben. Der Industriestandard Blitzschutzsystem wird bei Bedarf (Änderungen in der Normung, Erweiterungen oder Änderungen der Beispiele, Ergänzung durch Fotos u.a.) aktualisiert. 2. Anwendungsbereich Diese Empfehlung und der Industriestandard Blitzschutzsystem kann für die Planung Installation Erweiterung Änderung Prüfung Wartung DieseEmpfehlung verweist auf den Industriestandard Blitzschutzsystem, der für Anlagender im WEG zusammengefassten Unternehmen ExxonMobil, EEG, Erdgas Münster, Gaz de France-PEG, RWE Dea und Wintershall entwickelt wurde und der vom WEG grundsätzlich zur Anwendung für Anlagen der Erdöl- und Erdgasgewinnungsindustrie empfohlen wird.
Beispiel: Umbau einer Aufbereitungsanlage im Speicherbetrieb zur Vorbereitung der Automatisierung für eine druck- und mengenabhängige Regelung von Fördereinrichtungen
Beispiel: Einlagerung Ausbläser Auslagerung Schutzhaus Förderbohrung 1 Förderbohrung 2 Abscheider Förderbohrung 3 Förderbohrung n Schutzhaus Flüssigkeitsbehälter
Beispiel: Für die bestehende Anlage wurde keine formalisierte Risikobetrachtung nach EN 62305-2 durchgeführt Konsequente Durchführung der Erdung und des Potentialausgleichs In E-MSR-Verteilung Einsatz von koordiniertem Überspannungsschutz Kabelführung über abgedeckte Metallkanäle (eingebunden in Potentialausgleich) Äußerer Blitzschutz an Massivgebäude
Beispiel: Für die Umbaumaßnahmen zur Vorbereitung der Automatisierung wurden neue Regelventile eingesetzt Sammelschiene und Abscheider mit Schutzhaus versehen (dadurch Einstufung in Ex-Zone 1) es wurde eine Risikobetrachtung nach EN 62305-2 durchgeführt
Schutzhaus Stern 1
Tankanlage und Schutzhäuser Stern 1
Eingangsleitungen Stern 1 im Schutzhaus
Risikobetrachtung: Verletzung/ Tod von Personen Verlust von Dienstleistung Verlust von Kulturgut Wirtschaftliche Verluste Akzeptierbares Risiko Berechnetes Risiko 10-5 8,9 10-6 10-3 2,9 10-4 10-3 0 10-1 3,6 10-3 Wahrscheinlichkeitsberechnung: für Ex-Zone 1 und Einsatz von Gaswarngeräten Entzündung durch direkten Blitzeinschlag: alle 21.900 Jahre
Beispiel: Schutzhaus mit Isolierpaneele (Trapezform auf Dach) Wie einbinden in Blitzschutz??? natürliche Fangeinrichtung/Ableitung, da Stahlgerüst und Isolierpaneele mit Metallblech (oben 0,6 mm, unten 0,5 mm)? mit Fangeinrichtung auf Dach? Fangeinrichtung isoliert (getrennt) aufgestellt?
Laborversuch: Schutzhaus mit Isolierpaneele natürliche Fangeinrichtung/Ableitung Prüfung mit Stoßstrom 66 ka 10/350: Funkenbildung an Schraubstellen (selbstschneidende Schrauben) mit Materialabtrag Funkenbildung an Teilstromübergang vom unteren Blech auf Stahlträger (blankes Material, Späne u.a.) Durchschmelzung der Außenseite bei Langzeitstrom (330 A 0,5 s)
Auswirkung des Stoßstroms Innenseite Dachpaneele Detail (Lichtbogenbildung) Blitzstromversuch (ohne Fangeinrichtung) FH Südwestfalen
Auswirkung des Stoßtroms Auflage des Blechs auf Stahlkonstruktion (Lichtbogenfußpunkte) Loch mit Grad durch selbstschneidende Schraube Blitzstromversuch (ohne Fangeinrichtung) FH Südwestfalen
Auswirkung des Langzeitstroms auf Außenblech (Durchschmelzung) Blitzstromversuch (ohne Fangeinrichtung) FH Südwestfalen
Laborversuch: Schutzhaus mit Isolierpaneele mit Fangeinrichtung auf Dach Stoßstrom 100 ka 10/350: Prüfungen haben gezeigt, dass durch Teilstromübergänge vom Dachblech auf Stahlträger Funkenbildung bzw. starke thermische Einflüsse außen und innen nicht verhindert werden!
Auswirkungen der Stoßstromprüfung Blitzstromversuch (mit Fangeinrichtung) FH Südwestfalen
Auswirkungen der Stoßstromprüfung Blitzstromversuch (mit Fangeinrichtung) FH Südwestfalen
Auswirkungen der Stoßstromprüfung Detail (Lichtbogenfußpunkte) Blitzstromversuch (mit Fangeinrichtung) FH Südwestfalen
Fazit aus Laboruntersuchungen: Einsatz einer isoliert (getrennt) aufgestellten Fangeinrichtung: Ausführung (voraussichtlich) als Teleskopmaste Einbindung in vorhandenes Erdungs- und Potentialausgleichssystem mit Berücksichtigung der Trennungsabstände und potentieller Schrittspannungen (bisher noch nicht abgewickelt)
Industriestandard Blitzschutzsystem Verweis auf aktuelles Regelwerk Definition der Fachbegriffe Angaben zur Planung Ausführungsbeispiele Festlegung des LPL Ausführung äußerer und innerer Blitzschutz, Erdungs- und Potentialausgleichsanlagen Durchführung von Prüfungen Dokumentation Materialspezifikationen Ausführungszeichnungen
Industriestandard Blitzschutzsystem Beispiele für Festlegung der Schutzklassen: Einstufung in LPL II für Ex-Bereiche gem. DIN VDE 0185-305 Teil 3 Einstufung in LPL II für Gebäude mit MSR- bzw. PLT-Aufgaben und Büros mit Datenverarbeitung und Netzwerktechnik Einstufung in LPL III für Schutzhäuser mit kleinen Abmessungen Keine Schutzklasse für alle übrigen Bereiche (Werkstätten o.ä.)
Industriestandard Blitzschutzsystem Zum Thema Schutzhaus (Metalleinhausung): Können die Abmessungen des Metallblechs nicht eingehalten und kann eine Durchschmelzung bzw. eine unzulässige Erwärmung am Einschlagpunkt nicht hingenommen werden, so muss auch auf einer Metalleindeckung eine isolierte Fangeinrichtung installiert werden. Es ist zu prüfen, ob die Stationsbeleuchtung (oder Fangmaste) so aufgestellt werden können, dass sich das Schutzhaus im Schutzbereich dieser Fangeinrichtung befindet.
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!