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Blitzschutz für Schwimmdachtanks

nach API 545 RP und

deren Relevanz auf deutsche Vorschriften

Haus der Technik, Essen – 18.10.2016Tagung Brandschutz im Tank- und Gefahrgutlager

Thorsten Schaper, Braunschweiger Flammenfilter GmbH

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Konventionelle Blitzfangstangen

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IEC 62305 in Deutschland geregelt alsDIN EN 62305/VDE 0185-305:2006

Blitzschutz Teil 1: Allgemeine GrundsätzeBlitzschutz Teil 2: Risiko-ManagementBlitzschutz Teil 3: Schutz von baulichen Anlagen und PersonenBlitzschutz Teil 4: Elektrische und elektronische Systeme

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0,2 – 0,3 kA

Stromstaerke:20 – 45 kA im Durchschnitt,Max. 200 kA

Stromstärkeverlauf beim Blitzeinschlag

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Rolling Sphere Model - Blitzkugelverfahren

45.5 m

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Installationsbeispiel aus Deutschland

Konventionelle Fangstangen, die den Blitz anziehen sollen, werden als „Blitzschutz“ von Schwimmdachtanks verwendet.Daneben sind die äußerst sensiblen ENRAF-Füllstandmessgeräte installiert.

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Internationale Untersuchungen zu Störfällen

Störfälle mit Lagertanks

32% der Unfälle werden durch Blitzschlag verursacht!Source: Swedish National Testing and Research Institute (2003)

Among the 480 identified fire incidents, lightning is declared to be the cause of ignition for

about 150 fires. This confirms the conclusions from both the LASTFIRE [3] and Technica [4]

studies stating that lightning is the most common source of ignition.

33% der Unfälle werden durch Blitzschlag verursacht!Source: University of Science and Technology, Taiwan (2005)

Reviewed 242 accidents of storage tanks that occurred in industrial facilities

80 accidents (33%) caused by lightning and 72 (30%) caused by human errors including

poor operations and maintenance.

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Blitzschlag ist eine häufige Ursache fürBrände in Tanklagern!

Internationale Untersuchungen zu Störfällen

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API & IEC recommend metal strips called “shunts” that electrically bond the shell and roof of the tank in 3 m intervals. The limitations of this bonding practice are:

1. Rust, waxy product deposits, and paint can line the inner wall of the shell

2. The floating roof can drift slightly off center and disconnect some of the shunts from the shell.

3. API Testing proved that shunts will arc under all conditions, even if the tank wall and shunts are new and clean.

Use of shunts – Comment of API 545

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Probleme der Shunts – elektr. Nebenschlüsse

Nicht ausreichender Kontakt durch rostige oder

lackierte Tankwände

Kein Kontakt durch „Unrundheit“ am Tank – Shunt liegt überhaupt nicht an

Das Risiko des Lichtbogenüberschlags und von Explosionen wird durch diese Beschaffenheit deutlich erhöht

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4.2.1.2 Bypass Conductors4.2.1.2.1 GeneralBypass conductors are used for conduction of the intermediate and long duration component of lightning-stroke current.

4.2.1.2.2 Number, Length and Electrical ResistanceThe tank floating roof shall be bonded to the tank shell by direct electrical connection through an appropriate number of bypass conductors. Each conductor, including connections, shall have a maximum end-to-end electrical resistance of 0.03 Ω. The bypass conductors shall be of the minimum length necessary to permit full movement of the floating roof. Bypass conductors should be evenly spaced not more than every 30 m (100 ft) around the tank circumference with a minimum of two.

4.2.1.2.3 DurabilityThe bypass conductors and termination connections shall be positioned and of sufficient flexibility, cross-sectional area, and corrosion resistance to have a minimum service life of 30 years.

Wording of API 545 RP

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BY-Pass Conductor nach API 545

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Lessons learned in India

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Explosion cause by lightning strike?

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Technische Regeln für Betriebssicherheit TRBS 2152 – Teil 3

1 Anwendungsbereich

Diese Technische Regel konkretisiert die Anforderungen der Betriebssicherheitsverordnung zur Vermeidung der Entzündung gefährlicher explosionsfähiger Atmosphäre in Folge des Wirksamwerdens von Zündquellen.

Ferner findet sie Anwendung bei der Ermittlung der hierfür relevanten Inhalte des Explosionsschutzdokuments nach § 6 BetrSichV.

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5.8 Blitzschlag Blitzschlag kann sowohl durch einen direkten Einschlag, aber auch durch die Auswirkungen eines Einschlags in größerer Entfernung explosionsfähige Atmosphäre entzünden.

5.8.1 Hinweise für die Gefährdungsbeurteilung(1) Erfolgt ein Blitzeinschlag in explosionsfähige Atmosphäre, wird durch den Blitz die Atmosphäre unmittelbar entzündet. Daneben besteht eine Zündgefahr durch starke Erwärmung der Ableitwege des Blitzes.

(2) Von Blitzeinschlagstellen aus fließen starke Ströme, die auch in größerer Entfernung von der Einschlagstelle zündfähige Funken und Sprühfeuer auslösen können. Auswirkungen durch Blitzschlag können in Folge von Überspannungen auch in größerer Entfernung von der Einschlagstelle auftreten.

(3) Bei Blitzschlag außerhalb der Zonen können Rückwirkungen auf die explosionsgefährdeten Bereiche auftreten.

Technische Regeln für Betriebssicherheit TRBS 2152 – Teil 3

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5.8.2 Schutzmaßnahmen für alle Zonen

(1) Der Blitzeinschlag in explosionsfähige Atmosphäre ist zu verhindern, da es sonst zu einer Entzündung der explosionsfähigen Atmosphäre kommt.

(2) Zusätzlich müssen die Ableitwege des Blitzes so ausgeführt werden, dass eine Erwärmung oder zündfähige Funken bzw. Sprühfunken nicht zur Zündquelle der explosionsfähigen Atmosphäre werden können.

(3) Die schädlichen Auswirkungen auf explosionsgefährdete Bereiche auch von Blitzeinschlägen, die in größerer Entfernung erfolgen, müssen vermieden werden.

(4) Anlagen sind durch geeignete Blitzschutzmaßnahmen zu schützen, wenn Gefahren durch Blitzeinschlag zu erwarten sind. Die Maßnahmen sind mindestens so zu treffen, dass eine Blitzkugel mit einem Radius von 30 m beherrscht wird.

Technische Regeln für Betriebssicherheit TRBS 2152 – Teil 3

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5.8.4 Schutzmaßnahmen für Zonen 1 und 21

Potentialausgleich sowie Anschlüsse und Verbindungen mit Anlagen-teilen aus Metall sind so auszubilden, dass beim Blitzstromdurchgang keine Funken bzw. unzulässig hohe Erwärmungen entstehen.

….Geeignete Anschlüsse an Rohrleitungen sind angeschweißte Fahnen oder Bolzen oder Gewindebohrungen in den Flanschen zur Aufnahme von Schrauben.

Technische Regeln für Betriebssicherheit TRBS 2152 – Teil 3

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Technische Regel für Gefahrstoffe - TRGS 509

Diese TRGS konkretisiert im Rahmen ihres Anwendungsbereichs Anforderungen der Gefahrstoffverordnung.

Bei Einhaltung der Technischen Regeln kann der Arbeitgeber insoweit davon ausgehen, dass die entsprechenden Anforderungen der Verordnung erfüllt sind.

Wählt der Arbeitgeber eine andere Lösung, muss er damit mindestens die gleiche Sicherheit und den gleichen Gesundheitsschutz für die Beschäftigten erreichen.

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10.3 Allgemeine Schutzmaßnahmen

(1) In explosionsgefährdeten Bereichen sind Maßnahmen zum Schutz vor Entzündung explosionsfähiger Atmosphäre gemäß TRBS 2152 Teil 3 oder zur Beschränkung der Auswirkungen einer Explosion gemäß TRBS 2152 Teil 4 erforderlich.

Technische Regel für Gefahrstoffe - TRGS 509

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5.2.4 Schwimmdachtanks

(1) Bei Schwimmdachtanks ist der Bereich bis zu einem Abstand von 1,5 m um den Tankmantel bis zu einer Höhe von 1 m über die Oberkante des Tankmantels hinaus Zone 1.

Daran schließt sich ein Bereich bis zu einem Abstand von 4,5 m um den Tankmantel bis zu einer Höhe von 1 m über die Oberkante des Tankmantels hinaus Zone 2 an, soweit er nicht Zone 1 ist.

…

(3) An Schwimmdachtanks ohne definierte Lüftung zwischen dem Tankmantel und dem Witterungsschutz ist der Raum zwischen Schwimmdach und dem Witterungsschutz Zone 0.

Technische Regel für Gefahrstoffe - TRGS 509

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10.6.2 Zusätzliche Anforderungen an Schwimmdächer für Tanks zum Lagern von elh-Flüssigkeiten

(2) Schwimmdächer müssen so montiert, installiert und betrieben werden, dass keine gefährliche elektrostatische Aufladung auftreten kann. Dies ist beispielhaft erfüllt, wenn zwischen Schwimmdach und Tankmantel leitfähige Verbindungen vorhanden sind.

(3) Für die Vermeidung von Zündgefahren infolge elektrostatischer Aufladungen wird auf TRBS 2153 verwiesen.

(4) Ist eine zum Schwimmdach führende Metalltreppe vorhanden, gilt Absatz 2 als erfüllt, wenn die Enden der Treppe durch bewegliche Kabel mit dem Schwimmdach einerseits und dem Tankmantel andererseits leitend verbunden sind. Dies ist so nicht mehr geregelt!!!

(5) Leitfähige Verbindungen zwischen Schwimmdächern und Tankmantel müssen so installiert, montiert und betrieben werden, dass sie nicht beschädigt werden können und die Beweglichkeit der Schwimmdächer nicht beeinträchtigt wird.

Inhalte aus den ungültigen TRbF 20 und VdTÜV MB 967 –seit Einführung der TRGS 509 abgelöst

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Zusammenfassung

• Die einschlägigen Technischen Regeln TRBS 2152 und TRGS 509 weisen auf die Anforderungen der Betriebssicherheitsverordnung zur Vermeidung der Entzündung gefährlicher explosionsfähiger Atmosphäre durch Blitzschlag hin bzw. konkretisiert im Rahmen ihres Anwendungsbereichs Anforderungen der Gefahrstoffverordnung.

• Die praktische Umsetzung der Technischen Regeln bedeutet die Vermutung der Entsprechung der Verordnungen.

• API 545 kann als Erkenntnisgrundlage und als Regel nach dem Stand der Technik herangezogen werden.

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