Anwendbarkeit praktischer Lösungen für den Betrieb, insbesondere auf die brandschutztechnischen Vorkehrungen an Gefahrgut- und Tanklagern

1. 1
Blitzschutz für Schwimmdachtanks
nach API 545 RP und
deren Relevanz auf deutsche Vorschriften
Haus der Technik, Essen – 18.10.2016
Tagung Brandschutz im Tank- und Gefahrgutlager
Thorsten Schaper, Braunschweiger Flammenfilter GmbH

2. 2
Konventionelle Blitzfangstangen

3. 3
IEC 62305 in Deutschland geregelt als
DIN EN 62305/VDE 0185-305:2006
Blitzschutz Teil 1: Allgemeine Grundsätze
Blitzschutz Teil 2: Risiko-Management
Blitzschutz Teil 3: Schutz von baulichen Anlagen und
Personen
Blitzschutz Teil 4: Elektrische und elektronische Systeme

4. 4
0,2 – 0,3 kA
Stromstaerke:
20 – 45 kA im Durchschnitt,
Max. 200 kA
Stromstärkeverlauf beim Blitzeinschlag

5. 5
Rolling Sphere Model - Blitzkugelverfahren
45.5 m

6. 6
Installationsbeispiel aus Deutschland
Konventionelle
Fangstangen, die den Blitz
anziehen sollen, werden als
„Blitzschutz“ von
Schwimmdachtanks
verwendet.
Daneben sind die äußerst
sensiblen ENRAF-
Füllstandmessgeräte
installiert.

7. 7
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.

8. 8
Blitzschlag ist eine häufige Ursache für
Brände in Tanklagern!
Internationale Untersuchungen zu Störfällen

9. 9
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

10. 10
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

11. 11
4.2.1.2 Bypass Conductors
4.2.1.2.1 General
Bypass 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 Resistance
The 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 . 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 Durability
The 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

12. 12
BY-Pass Conductor nach API 545

13. 13
Lessons learned in India

14. 14
Explosion cause by lightning strike?

15. 15
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.

16. 16
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

17. 17
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

18. 18
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

19. 19
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.

20. 20
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

21. 21
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

22. 22
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

23. 23
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.

24. 24
Fragen?