D r . G e r a l d J u n k e r

A l l g e m e i n b e e i d e t e r u n d g e r i c h t l i c h z e r t i f i z i e r t e r S a c h v e r s t ä n d i g e r f ü r E l e k t r o t e c h n i k • 1 0 2 0 W i e n , K u r z b a u e r g a s s e 5 / 1 8 • T e l . / F a x : + 4 3 1 7 2 8 6 6 9 4 , M o b i l : + 4 3 6 7 6 9 7 9 4 7 8 5 • E m a i l : g e r a l d . j u n k e r @ g e r i c h t s - s v . a t

Wien, 20. November 2011

Österreichischer Verband für Flüssiggas

1010 Wien, Schubertring 14

GUTACHTEN

über das Erfordernis einer Blitzschutzanlage für oberirdische Flüssiggastanks

Fachgebiete: Elektrische Niederspannungsanlagen • Blitzschutzwesen • Elektrisches Unfallwesen• Elektromagnetische Verträglichkeit• Erdungsanlagen

Inhaltsverzeichnis

INHALTSVERZEICHNIS

1.	AUFTRAG	3
2.	RECHTLICHE UND TECHNISCHE BEURTEILUNGSGRUNDLAGEN	3

2.1Druckbehälter-Aufstellungs-Verordnung, Flüssiggasverordnung und

	ÖVGW TR-Flüssiggas G2	3
2.2	Explosionsschutzzonen bei einer Flüssiggastanka nlage	4
2.3	Elektrotechnikgesetz und elektrotechnische Bestimmungen	6
2.4	Blitzstromuntersuchungen an Sicherheitsventilen	8

2.4.1 Erster und zweiter Versuch – Innen liegendes Sicherheitsventil		8
2.4.2 Dritter Versuch – Außen liegendes Sicherheitsventil		10
2.4.3 Funktionsprüfung der Sicherheitsventile		12
3.	GUTACHTEN	15
4.	EMPFOHLENE WEITERE VORGANGSWEISE	17
ANHANG		18
Anhang A Details zu den Blitzstromuntersuchungen		18
A.1	Verwendete Prüfgeräte und Prüfanordnung	18
A.2	Blitzstromkennwerte und Stoßstromverlauf	19
Anhang B Informationen zu Flüssiggastankanlagen		23
B.1	Auszug aus dem Sicherheitsdatenblatt und Dampfdruckkurve	23
B.2	Maßskizzen oberirdischer Flüssiggastanks	24
Anhang C Verwendete Literatur		25

Seite 2 von 25

Befund

1.AUFTRAG

Seitens des Österreichischen Verbandes für Flüssigg as wurde ich beauftragt das Erfor- dernis eines Blitzschutzes für oberirdische Flüssig gastanks gutachterlich zu bewerten. Dabei sollen unabhängig von den rechtlichen und technischen Anforderungen auch die Auswirkungen eines Direkteinschlages in das Sicherheitsventil eines oberirdischen Flüssiggastanks untersucht werden.

2.RECHTLICHE UND TECHNISCHE BEURTEILUNGSGRUNDLAGEN

2.1Druckbehälter-Aufstellungs-Verordnung, Flüssigg asverordnung und ÖVGW TR-Flüssiggas G2

Die Aufstellung von Druckbehältern zum Lagern von Gasen ist über die Druckbehälter- Aufstellungs-Verordnung [1] geregelt. Die Festlegung der Explosionsschutzzonen für Flüssiggasbehälter wird im §3 Abs. 2 je nach Rauminhalt des Tanks im Detail geregelt. Einen wesentlichen technischen Teil hinsichtlich der Aufstellungsbedingungen bildet zudem die ÖNORM M 7323 [2], welche einen verbindlic hen Anhang der DBA-VO dar- stellt.

Für die Errichtung und den Betrieb von oberirdische n Flüssiggastankanlagen in gewerb- lichen Betriebsanlagen ist die Flüssiggasverordnung [3] und für den privaten Bereich die ÖVGW-Richtlinie TR-Flüssiggas G2 [4] anzuwenden.

Nachdem die Explosionsschutzzoneneinteilung für obe rirdische Flüssiggastankanlagen in den vorgenannten rechtlichen/technischen Beurteilungsgrundlagen ident ist, wird nachstehend nur die entsprechende Festlegung der aktuellen ÖVGW-Richtlinie TR- Flüssiggas G2, Teil 5 wiedergegeben:

„4.4.2 geometrische Ausbildung der Explosionsschutz zonen

Geometrische Ausbildung der Explosionsschutzzonen im Freien ist in Tabelle 10, Abbildung 11 und Ab- bildung 12 angegeben.

Die Explosionsschutzzone für Behältergruppen ist un ter der Voraussetzung, dass die Einzelbehälter nich t miteinander verbunden sind, für jeden der Behälter gesondert festzusetzen. Sind die Behälter direkt mi t- einander verbunden, auch wenn ein Absperrorgan in die Verbindungsleitung eingebaut ist, so ist die Ex- plosionsschutzzone entsprechend der Summe der Behäl terinhalte zu bemessen. Eine Zusammenführung der Behälter nach den Druckreglern gilt nicht als V erbindung der einzelnen Behälter.

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Befund

Abbildung 1:		Kopie aus der ÖVGW TR-Flüssiggas, Teil 5
			Tankinhalt
		bis 5 000 l	> 5 000 l bis 30 000 l	über 30 000 l
Radius RII		3 m	5 m	10 m	ie
Tabelle 1:	Kopie aus ÖVGW		TR-Flüssiggas G2,	Teil 5; Maße für d
	Explosionsschutzzonen

Weder die Druckbehälter-Aufstellungs-Verordnung noch die Flüssiggasverordnung oder die ÖVGW TR-Flüssiggas G2 enthalten Anforderungen f ür die Errichtung einer Blitz- schutzanlage für oberirdische Flüssiggastanks. Eben so gibt es in der Fachliteratur für Flüssiggasanlagen [5], [6] keine diesbezüglichen Fe stlegungen.

Gemäß der Flüssiggasverordnung ist nur die Ableitung elektrostatischer Aufladung bei jedem ortsfesten Flüssiggasbehälter sicher zu stellen:

„§ 22 Abs. 3 Die Ableitung elektrostatischer Aufladung muss bei jedem ortsfesten Flüssiggasbehälter sichergestellt sein“.

2.2Explosionsschutzzonen bei einer Flüssiggastanka nlage

Ungeachtet der Zonenfestlegung zufolge der Flüssigg asverordnung und der ÖVGW TR- Flüssiggas ist für die Einteilung von gasexplosions gefährdeten Bereichen als aktuelle anerkannte Regel der Technik die ÖVE/ÖNORM EN 60079 Teil 10-1 [11] anzuwenden, welche folgende wesentlichen Definitionen enthält:

„3.7 Zone 1

ein Bereich, in dem damit zu rechnen ist, dass eine explosionsfähige Atmosphäre im Normalbetrieb gelegentlich auftritt

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Befund

3.8Zone 2

ein Bereich, in dem nicht damit zu rechnen ist, dass bei Normalbetrieb eine explosionsfähige Gasat- mosphäre auftritt, und sollte sie doch auftreten, d ann ist sie nur von kurzer Dauer

3.11ständiger Freisetzungsgrad

Freisetzung, die ständig erfolgt oder von der erwartet wird, dass sie häufig oder langzeitig auftritt

3.12primärer Freisetzungsgrad

Freisetzung, von der erwartet wird, dass sie periodisch oder gelegentlich bei Normalbetrieb auftritt

3.13sekundärer Freisetzungsgrad

Freisetzung von der nicht erwartet wird, dass sie im Normalbetrieb auftritt, und wenn sie auftritt, dann auch nur selten und kurzzeitig

A.2.1 Öffnungen möglicher Freisetzungsquellen

Öffnungen werden in die Klassen A, B, C und D einge stuft, die folgende Merkmale aufweisen:

-Typ A – Öffnungen, die nicht die für die Typen B, C oder D festgelegten Merkmale haben

-Typ B – Öffnungen, die normalerweise geschlossen sind (z. B. automatisches Schließen), nicht häufig geöffnet werden und gut schließen

-Typ C – Öffnungen, die normalerweise geschlossen sind (z. B. automatisches Schließen), nicht häufig geöffnet werden und über den gesamten Umfang mit Abdichtmitteln versehen sind (z. B. mit einer Dichtung), oder zwei hintereinander angeordnete Öffnungen des Typs B mit voneinan- der unabhängigen automatischen Schließvorrichtungen

-Typ D – Öffnungen, die normalerweise geschlossen sind entsprechend Typ C, die nur mit Hilfe spezieller Mittel oder in einem Notfall geöffnet we rden können

Tabelle 2: Kopie aus der ÖVE/ÖNORM EN 60079 Teil 10-1

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Befund

Im Normalbetrieb liegt der Betriebsdruck einer ortsfesten oberirdischen Flüssiggastank- anlage bei ca. 7 bar (~ Dampfdruck von Propan bei + 15 °C). Je nach Außentemperatur wird das Gas im Tank nach und nach diese Temperatur annehmen und sich der Druck im Behälter gemäß der physikalischen Gesetzmäßigkeni an die Gastemperatur an- passen (siehe Anhang B, Abbildung 25).

Gemäß dem aktuellen Sicherheitsdatenblatt der OMV siehe( Anhang B) liegt der Dampfdruck für Propan bei 40 °C unter 15 bar (16 ba r absolut). Eine Gastemperatur von 40 °C ist aber unter Normalbedingungen nicht zu erzielen. Diese Temperatur wäre nur für einen Störfall gegeben; beispielsweise bei einer Unterfeuerung des Behälters infolge einer Brandeinwirkung.

Da das Sicherheitsventil auf einen Ansprechdruck von über 15 bar eingestellt ist, stellt das Ansprechen des Sicherheitsventils somit einen sekundären Freisetzungsgrad vom Öffnungstyp B dar.

Der Bereich um das Ventil wäre daher zufolge der ÖVE/ÖNORM EN 60079 Teil 10-1, Tabelle A.1 als Zone 2 anzusehen.

Das Beenden des Befüllvorganges eines Flüssiggastan ks (Runterschrauben des Füll- schlauchverschlusses vom Füllventil = Öffnungstyp B ) stellt ebenso einen sekundären Freisetzungsgrad dar.

Ob dabei die Zone 1 oder 2 vorliegt, wird durch die Häufigkeit und Dauer bestimmt. In Fachkreisen wird die Häufigkeit und Dauer des Auftretens einer explosionsfähigen At- mosphäre mitunter durch folgende Orientierungshilfekonkretisiert [12] - [14]:

				Häufigkeit des Auftretens							Dauer eines Auftretens
	Zone 0			über 1000 mal
									oder		länger als 10 Stunden
				pro Jahr
	Zone 1			10 bis 1000 mal		oder	1 mal monatlich bis		oder		1/2 bis 10 Stunden
				pro Jahr			3 mal täglich
	Zone 2			1 bis 10 mal		oder	1 mal pro Jahr bis		oder		bis 1/2 Stunde
				pro Jahr			1 mal monatlich

Tabelle 3: Orientierungshilfe für die Zoneneinteilung

Nachdem die Befüllung eines Flüssiggastanks beispie lsweise im privaten Bereich, wo

die größte Anzahl aufgestellt ist, 1 bis 2 mal pro Jahr erfolgt und sich die beim Entfer-

nen des Schlauches auftretende Gasfreisetzung ins Freie innerhalb weniger Sekunden verdünnt hat, liegt auch für den Befüllvorgang die Zone 2 vor.

2.3Elektrotechnikgesetz und elektrotechnische Bestimmungen

Die grundlegenden sicherheitstechnischen Anforderungen für elektrische Anlagen, zu welchen auch Blitzschutzanlagen zählen, werden im Elektrotechnikgesetz geregelt, wo- bei die derzeit gültige Fassung das Elektrotechnikg esetz 1992 (ETG 92) [7] ist. Auf- grund des § 3 Abs. 1, ETG 92 sind insbesondere Blitzschutzanlagen so zu errichten und instandzuhalten, dass die Sicherheit von Personen und Sachen gewährleistet sind. Zur Erfüllung dieses Schutzzieles sind Blitzschutza nlagen nach den österreichischen Bestimmungen für die Elektrotechnik, welche vom Öst erreichischen Verband für Elekt- rotechnik (ÖVE) veröffentlicht werden, zu errichten und instand zu halten.

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Befund

Für die Beurteilung des sicherheitstechnischen Zust andes sind zufolge des § 4 Abs. 1, ETG 92 auf bestehende Blitzschutzanlagen prinzipiell jene elektrotechnischen Sicher- heitsvorschriften anzuwenden, welche zum Zeitpunkt ihrer Errichtung in Geltung stan- den.

Mit der Elektrotechnikverordnung ETV 2002/A2 [8] sind ab Inkrafttreten dieser Verord- nung am 13. Juli 2010 Blitzschutzanlagen nach der Ö VE/ÖNORM EN 62305-3 zu pla- nen und spätestens ab 1. Jänner 2011 nach diesen ektrotechnischenl Bestimmungen zu errichten.

Zufolge des § 10 der ETV 2002/A2 gibt es aber für d ie ÖVE/ÖNORM EN 62305-3 noch eine fünfjährige Übergangszeit; d.h. bis zum 13. Ju li 2015 dürfen Blitzschutzanlagen noch gemäß der Vorgängernorm ÖVE/ÖNORM E 8049-1 [9]geplant und errichtet wer- den. Die ÖVE/ÖNORM E 8049-1 enthält keine Festlegungen für den Blitzschutz in ex- plosionsgefährdeten Bereichen.

Erst die aktuelle Blitzschutznorm ÖVE/ÖNORM EN 6230 5-3 [10] enthält im Anhang D Informationen für den Blitzschutz für explosionsgef ährdete bauliche Anlagen:

„D.5.2 Bauliche Anlagen, die die Zonen 2 und 22 ein schließen

In Anlagen mit Zone 2 oder Zone 22 sind keine zusät zlichen Blitzschutzmaßnahmen erforderlich.

Für Produktionsanlagen aus Metall (z. B. außenliege nde Kolonnen, Reaktoren, Behälter mit Bereichen der Zonen 2 oder 22), deren Material und Dicke den Anforderungen von Tabelle 3 entsprechen, gilt:

–Fangeinrichtungen und Ableitungen sind nicht erforderlich;

–Produktionsanlagen sind nach Abschnitt 5 zu erden.

D.5.3 Anlagen, die die Zonen 1 oder 21 einschließen

Für Anlagen mit Zone 1 oder Zone 21 gelten die Fest legungen für die Zonen 2 und 22 mit folgenden Er- gänzungen:

–Sind in Rohrleitungen Isolierstücke eingesetzt, sol lte der Betreiber die Schutzmaßnahmen festlegen. Durch Einsatz von z. B. explosionsgeschützten Trenn funkenstrecken kann ein Über- bzw. Durch- schlag verhindert werden.

–Wenn möglich sollten die Trennfunkenstrecken und di e Isolierstücke außerhalb der explosionsge- fährdeten Bereiche eingebaut werden.

Im Zusammenhang mit Tankanlagen sind, neben diesen allgemeinen Anforderungen insbesondere folgende Festlegungen von Interesse:

„D.5.5.2 Lagertanks

Bestimmte Bauarten von Lagertanks zur Speicherung von Flüssigkeiten, die entflammbare Dämpfe er- zeugen können, oder zur Speicherung entflammbarer G ase gelten als sicher (der Lagerbehälter ist vollkommen geschlossen mit einer Wanddicke von mindestens 5 mm Stahl oder 7 mm Aluminium) und erfordern keinen weiteren Blitzschutz. Innerhalb von Tanks vorhandene elektrische Ausrüstungen oder Messeinrichtungen sollten für den Einsatz in d er Zone zugelassen sein. Aufgrund der Bauart sind Maßnahmen zum Blitzschutz zu ergreifen.

Einzeln stehende Tanks oder Behälter sollten entspr echend Abschnitt 5 geerdet sein, abhängig von der größten horizontalen Abmessung (Durchmesser oder Lä nge):

–bis 20 m: einmal;

–über 20 m: zweimal.“

Die Wandstärke für die Seitenwände und Böden derüblicherweise eingesetzten oberir- dischen Flüssiggastanks (mit einer Lagermengevon 1, 2t und 2,1t) variiert zwischen 6,2

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Befund

mmund 8,0 mm. Vorwiegend betragen die Wandstärkenbei Oberflurtanks aber 8 mm (siehe Maßskizzen im Anhang C).

2.4Blitzstromuntersuchungen an Sicherheitsventilen

Für die in Österreich aufgestellten oberirdischen F lüssiggastanks werden ent- weder innen- oder außenliegende Sicherheitsventile verwendet, welche auf ei- nen Ansprechdruck zwischen 15,6 und 16,4 bar eingestellt sind.

Am 3. Oktober 2011 wurden im akkreditierten Hochspannungslabor des Austrian Institut of Technology (AIT) Blitzstromuntersuchungen an diesen beiden Sicher- heitsventiltypen vorgenommen.

Für die Prüfung wurden aus zwei nicht mehr in Betri eb stehenden oberirdischen Flüs- siggastanks Wandteile mit den Sicherheitsarmaturen herausgeschnitten. Es wurde je ein Druckbehälter mit einem innenliegenden und miteinem außenliegenden Sicher- heitsventil verwendet.

Die Details bezüglich des Versuchsaufbaues sind im Anhang A wiedergeben.

2.4.1 Erster und zweiter Versuch – Innen liegendes Sicherheitsventil

ImTankausschnitt Nr. 1 wurde das innen liegende Sicherheitsventil seit der Demontage der Flüssiggasanlage nicht mehr herausgeschraubt un d hat folgendeKenndaten:

-Herstellerdatum: 09/1992

-Ansprechdruck: 16,4 bar

In der Abbildung 2 sieht man die amTankausschnitt Nr. 1 und am innen liegenden Si- cherheitsventil befestigten Anschlussleitungen des Stoßstromgenerators.

Abbildung 2: Tankausschnitt Nr.1 mit innen liegendem Sicherheitsventil V01 (T1V1)

Für eine zuverlässige Kontaktierung des Erdungsanschlusses des Stoßstromgenerators am Sicherheitsventil (= Einschlagpunkt des Stoßstromes) wurde dieser mit einer Schraubzwinge befestigt (siehe Abbildung 3).

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Befund

Abbildung 3: Sicherheitsventil V01 (T1V1)

Das Sicherheitsventil V01 (T1V1) wurde mit zwei Stoßströmen beaufschlagt, die fol- gende Parameter aufwiesen:

Stoßstrom 1	(1. Versuch)		Stoßstrom 2 (2. Versuch)
Ladespannung:		40 kV	Ladespannung:	64 kV
Stromamplitude:		31,5kA	Stromamplitude:	49,7 kA
Wellenform:		11,8/540 µs	Wellenform:	12,1/579 µs
Ladung:		25,4 As	Ladung:	44,1 As
Spezifische Energie:		357.000 A²s	Spezifische Energie:	965.000 A²s
Tabelle 4:	Stoßstromparameter

In der Abbildung 4 ist die Stoßstromentladung für d en 2. Versuch erkennbar.

Abbildung 4: Stoßstromentladung beim 2. Versuch

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Befund

Versuchsergebnis

Am Prüfling waren keine äußerlichen Veränderungen ndu insbesondere keine Stoß- strommarken erkennbar. Die beiden Plomben am Ventilkopf und am Ende der Ventilfe- der waren ebenfalls unbeschädigt (siehe Abbildungen5 und 6).

Unbeschädigte Plomben

Abbildung 5 + 6: Ventilkopf und Federende nach dem 2. Versuch

Die Funktionsfähigkeit des Ventils wurde anschließend auf dem Ventilprüfstand der Firma Flaga überprüft (siehe Kapitel 2.4.3).

2.4.2 Dritter Versuch – Außen liegendes Sicherheits ventil

Für den dritten Versuch wurde in den Tankausschnitt Nr. 2 ein außen liegendes Sicher- heitsventil mit folgenden Kenndaten eingeschraubt:

-Herstellerdatum: 04/2003

-Ansprechdruck: 15,6 bar

Das Sicherheitsventil V02 (T2V2) vor dem Einschrauben und die Kontaktierung des Er- dungsanschlusses am Sicherheitsventil sind in den Abbildungen 7 und 8 dargestellt.

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Befund

Abbildung 7: Außen liegendes Sicherheitsventil V02 (T2V2)

Abbildung 8: Tankausschnitt Nr. 2 mit außen liegendem Sicherheitsventil

Das Sicherheitsventil V02 (T2V2) wurde mit einem Stoßstrom beaufschlagt, der folgen- de Parameter aufwies:

Stoßstrom

Ladespannung:	64 kV
Stromamplitude:	50,1 kA
Wellenform:	12,2/568 µs
Ladung:	45,0 As
Spezifische Energie:	993.000 A²s

Tabelle 5: Stoßstromparameter

Versuchsergebnis

Am Prüfling waren keine äußerlichen Veränderungen rkennbar. Die Plombe am Ventil- kopf war ebenfalls unbeschädigt.

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Befund

Nachdem das Sicherheitsventil vom Druckbehälterausschnitt abgeschraubt wurde, konnten weder am Ventil, noch an den Gewinden, noch am Gewindedichtvlies Stoß- strommarken erkannt werden (siehe Abbildungen 9 bis 11).

Abbildung 9: Gewinde des Druckbehälterausschnittes

Abbildung 10 + 11: Ventilkopf und Ventilende nach dem Versuch

2.4.3 Funktionsprüfung der Sicherheitsventile

Nach den Blitzstromversuchen wurden die Ventile auf ihre Funktionstüchtigkeit am Ven- tilprüfstand der Firma Flaga überprüft. Der Prüfsta nd ist in der Abbildung 12 dargestellt.

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Befund

Abbildung 12: Ventilprüfstand

Als Prüfgas wurde Stickstoff verwendet. Zur Festste llung einer etwaigen Undichtheit wurde während der Druckbeaufschlagung auf den Ventilkopf eine Seifenlösung aufge- sprüht.

Bei einem Druck von 7 bar wurde die Dichtheit des Sicherheitsventils überprüft. In den Abbildungen 13 und 14 sieht man, dass das innen liegende Sicherheitsventil V01 (T1V1) bei diesem Druck dicht ist.

Abbildung 13 + 14: Dichtheitsprobe für das Ventil V01 (T1V1)

Anschließend wurde der Druck bis zum Ansprechen des Ventils erhöht. Das Ventil V01 (T1V1) hat bei einem Druck von ca. 16,8 bar angesprochen und beim Absenken des Druckes auf ca. 16 bar (siehe Abbildung 15) wieder geschlossen.

Abbildung 15: Überprüfung des Ansprech- und Schließdruckes für d as Ventil V01

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Befund

In den Abbildungen 16 bis 18 sind diese Prüfungen f ür das außen liegende Sicherheits- ventil V02 (T2V2) dargestellt.

Abbildung 16 + 17: Dichtheitsprobe für das Ventil V02 (T2V2)

Abbildung 18:	Überprüfung des Ansprech- und Schließdruckes für d as Ventil V02
	(T2V2)

In der Tabelle 6 sind die Ergebnisse der Funktionsprüfungen für beide Ventile zusam- mengefasst:

		Ventil V01 (T1V1)	Ventil V02 (T2V2)
Dichtheitsprobe bei 7 bar		ok	ok
Eingestellter Ansprechdruck		16,4	15,6
Gemessener Ansprechdruck		16,8	16,2
GemessenerSchließdruck		16,0	15,6
Tabelle 6:	Zusammenfassung der Ergebnisse der Funktionsprüfun			gen

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Gutachten

3.GUTACHTEN

Aufgrund der rechtlichen und technischen Beurteilungsgrundlagen, sowie der durchge- führten Stoßstromversuche erstatte ich nachstehende s Gutachten:

Für die Errichtung einer Blitzschutzanlage für ober irdische Flüssiggasbehälter enthalten weder die Druckbehälter-Aufstellungs-Verordnung, noch die Flüssiggasverordnung oder die ÖVGW TR-Flüssiggas G2 entsprechende Anforderung en.

Für die Errichtung von Blitzschutzanlagen von bauli chen Anlagen mit explosionsgefähr- deten Bereichen enthält die ÖVE/ÖNORM EN 62305-3 entsprechende Festlegungen und Informationen. Die ÖVE/ÖNORM EN 62305-3 wurde m it der Elektrotechnikverord- nung ETV 2002/A2 am 13. Juli 2010 für verbindlich e rklärt. Es dürfen aber aufgrund der Übergangsbestimmung der ETV 2002/A2(§10) Blitzschut zanlagen noch bis zum 13. Juli 2015 nach der Vorgängernorm ÖVE/ÖNORM E 8049-1 geplant und errichtet werden. Die ÖVE/ÖNORM E 8049-1 enthält aber weder Festlegungen noch Informationen für den Blitzschutz in explosionsgefährdeten Bereichen.

Die aktuelle Blitzschutznorm ÖVE/ÖNORM EN 62305-3 l egt im Anhang D fest, dass für (bauliche) Anlagen, welche die Zonen 1 und 2 einschließen, keine zusätzlichen Blitz- schutzmaßnahmen erforderlich sind, so ferne z.B. Behälter von Produktionsanlagen den Materialanforderungen dieser Norm entsprechen und geerdet sind.

Konkret für Lagertanks enthält die ÖVE/ÖNORM EN 623 05-3 unter Punkt D.5.5.2 die Festlegung, dass Lagerbehälter zur Speicherung entflammbarer Gase die vollkommen geschlossen und eine Wanddicke von mindestens 5 mm Stahl aufweisen, keinen Blitzschutz erfordern. Einzeln stehende Tanks oder Behälter sollten jedoch geerdet werden.

Es wird bemerkt, dass hier die Anforderung eines vollkommen geschlossenen Lagebe- hälters nicht mit der Anforderung nachvollkommenerDichtheit gleichzusetzen ist, da es für den zweiten Fall per definitionem keine Explosi onsschutzzone 1 oder 2 geben wür- de.

Nachdem oberirdische Flüssiggaslagertanks vollkomme n geschlossen sind und eine Wanddicke von 6,2 mm bis 8 mm Stahl aufweisen, sind zufolge der ÖVE/ÖNORM EN 62305-3, abgesehen von der Erdung der Tankanlage, keine wei- teren Blitzschutzmaßnahmen erforderlich.

Unabhängig von dieser rechtlichen und normativen Beurteilung wurden im akkreditier- ten Hochspannungslabor des Austrian Institut of Technology (AIT) Stoßstromversuche durchgeführt, um die Auswirkungen eines direkten Bl itzeinschlages in das Sicherheits- ventil eines oberirdischen Flüssiggasbehälters zu untersuchen.

Diese Untersuchungen haben ergeben, dass sowohl innen- als auch außenliegende Sicherheitsventile einem direkten Blitzeinschlag mit einer Stromamplitude von 50 kA standhalten.

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Gutachten

Die Parameter des Stoßstromes wurden bei den Versuchen so gewählt, dass diese hö- her sind als die aus Messungen gewonnenen Mittelwerte von Blitzströmen.

Die Ventile waren nach den Stoßstromversuchen bei dem in Flüssiggastanks durch- schnittlich auftretenden Betriebsdruckdicht und haben beim eingestellten Ansprech- und Schließdruck, innerhalb der Toleranzgrenzen, ordnungsgemäß geöffnet und geschlos- sen.

Bei einem direkten Blitzeinschlag - mit den in Öste rreich im Mittel zu erwartenden Blitzstromkennwerten - in das Sicherheitsventil eines oberirdischen Flüssig- gastanks kommt es an den Armaturteilen des Ventils zu keinen die Funktion be- einträchtigenden Auswirkungen (z.B. Verschweißen vo n Kontaktstellen).

Es ist somit aus technischer Sicht nicht erforderlich für einzeln aufgestellte ober- irdische Flüssiggastanks, abgesehen von der Erdung, diese mit einem Fang- und Ableitsystem auszustatten.

Werden hingegen mehrere oberirdische Flüssiggastank s zusammen in einem Verbund aufgestellt (z.B. oberirdisches Großtanklag er oder Tankfarm), sind hin- sichtlich des Blitzschutzes entsprechende gesonderte Überlegungen erforderlich.

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Empfohlene weitere Vorgangsweise

4.EMPFOHLENE WEITERE VORGANGSWEISE

Die Flüssiggasverordnung und die ÖVGW TR-Flüssiggas G2 legen einen Bereich mit 1 m Radius um die Armaturen eines oberirdischen Flüss iggastanks als Zone 1 fest.

Das Sicherheitsventil kann aber aufgrund des eingestellten Ansprechdruckes im Nor- malbetrieb selbst unter ungünstigsten Bedingungen n icht öffnen. Dieses spricht erst bei einem Störfall, z.B. einer Brandeinwirkung und dem damit einhergehenden Temperatur- und Druckanstieg an.

Das Ansprechen des Sicherheitsventils stellt somit einen sekundären Freisetzungsgrad dar, sodass unter Zugrundelegung der Zoneneinteilung der ÖVE/ÖNORM EN 60079- 10-1 der Nahbereich als Zone 2 zu definieren wäre.

Ebenso ist der Befüllvorgang eines Flüssiggastanks aufgrund der Häufigkeit und der Dauer der dabei auftretenden explosionsfähigen Atmosphäre als Zone 2 zu beurteilen.

￿Bei einer zukünftigen Überarbeitung der Flüssiggas verordnung und/oder der ÖVGW-Richtlinie TR-Flüssiggas G2 sollte dieser Sach verhalt berücksichtigt wer- den.

￿Im Normenentwurf ÖNORM M 7323 sollte die Zoneneint eilung entsprechend geän- dert und eventuell um den Passus ergänzt werden, dass für oberirdische Flüssig- gastankanlagen neben den (bereits bisher realisierten) Erdungsmaßnahmen keine zusätzlichen Blitzschutzmaßnahmen erforderlich ist.

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Anhang

Anhang

Anhang A Details zu den Blitzstromuntersuchungen

Am 3. Oktober 2011 wurden am Energy Department des AIT Blitzstromuntersuchungen an Sicherheitsventilen von oberirdischen Flüssiggas tankanlagen durchgeführt.

Bei den Blitzstromversuchen waren folgende Personen anwesend:

-Prüftechniker des AIT: Dipl. Ing. Brauner, Ing. S teindorferund Herr Biswas

-Dr. Junker und Dr. Grabler (Firma Flaga)

Während der Versuchsdauer herrschten folgende Umgebungsbedingungen vor:

-	Raumtemperatur:	23,8 °C
-	Relative Luftfeuchtigkeit:	42,6 %
-	Luftdruck:	100,6 kPa

A.1 Verwendete Prüfgeräte und Prüfanordnung

Test Object

Impulse Current

Generator

Scope

Current

Abbildung 19: Schema der Prüfanordnung

-Generator capacity: 8µF

-Charging voltage up to 100kV

-Current sensor: Pearson Mod. 1330 100kA with attenuator 1:10

-Digital oscilloscope Accura 100HV 100Ms/s 12bit (Nicolet)

Die Prüfanordnung für den ersten Versuch ist in der Abbildung 19 ersichtlich:

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Anhang

Stoßstromgenerator

Prüfling: Tankausschnitt

Prüfling: Tankausschnitt mit Sicherheitsarmaturen

Abbildung 20: Prüfanordnung

A.2 Blitzstromkennwerte und Stoßstromverlauf

Für die Wirkungen eines Blitzeinschlages sind folge nde Kennwerte maßgeblich

−Scheitelwert des Blitzstromes (mechanische Wirkung)

−Spezifische Energie (mechanischen und thermische Wirkung)

−Gesamtladung (thermischen Wirkung)

−Steilheit des Blitzstromanstieges (induktive Wirkung, Funkenentstehung)

Die in der ÖVE/ÖNORM EN 62305-1 [12] angeführten Bl itzstromkennwerte wurden aus Messungen an hohen Objekten ermittelt, wobei für di e statistische Verteilung der ge- messenen Blitzstromkennwerte eine logarithmische Normalverteilung angenommen wurde.

In der Tabelle 5 sind die Mittelwerte für Erstblitz e, gemäß Anhang A1 der ÖVE/ÖNORM EN 62305-1, wiedergegeben.

	Parameter			Art des Teilblitzes	Mittelwert		Eingestellter Wert
	Stromamplitude			Negativer Erstblitz	33,3kA		≈ 50 kA
				Positiver Erstblitz	33,9 kA
	Ladung			Negativer Erstblitz	7,21 As		≈ 45 As
				Positiver Erstblitz	83,7 As
	Spezifische Energie			Negativer Erstblitz	57400 A²s		≈965000 A²s
				Positiver Erstblitz	612000 A²s
	Wellenform			Negativer Erstblitz	5,69/77,5 µs		≈12/570 µs
				Positiver Erstblitz	26,5/224 µs
	Tabelle 7:	Blitzstromkennwerte und für die Versuche eingestel lte Werte

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Anhang

In der Tabelle 7 sind auch die bei den Stoßstromversuchen eingestellten Werte ange- geben. Wie man sieht, liegt man - außer für die Lad ung eines positiven Erstblitzes - mit den eingestellten Werten immer höher als die Mittel werte gemäß ÖVE/ÖNORM EN 62305-1.

Wie die Blitzstatistik von Aldis für den Zeitraum 1 992 -2001 zeigt, führen nur 10 % der Blitze positive und 90 % negative Ströme [13].

Der von ALDIS ermittelte 50% Wert der Amplitudenverteilung für Österreich kann der Abbildung 21 entnommen werden.

Abbildung 21: 50% Wert der Blitze in Österreich [13] 1

Die ALDIS-Auswertung der Amplitudenverteilung für d en Zeitraum 1992-2001 hat weiter ergeben, dass nur 2% aller negativen Blitze eine Amplitude größer als 57 kA aufweisen.

In den Abbildungen 22 bis 25 sind die für die drei Versuche bei AIT eingestellten Stoß- stromverläufe dargestellt.

1Die verhältnismäßig großen Amplituden für positiveund negative Blitze im Jahr 1992 sind auf die re- duzierte Performance des Netzwerkes, infolge mehrere Sensorausfälle im ersten Betriebsjahr zurück- zuführen.

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Anhang

Abbildung 22: Stoßstromverlauf des ersten Versuches

Abbildung 23: Stoßstromverlauf des zweiten Versuches

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Anhang

Abbildung 24: Stoßstromverlauf des dritten Versuches

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Anhang

Anhang B Informationen zu Flüssiggastankanlagen

B.1 Auszug aus dem Sicherheitsdatenblatt und Dampfdruckkurve

Abbildung 25: Dampfdruckkurve für Propan und Butan [6]

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Anhang

B.2 Maßskizzen oberirdischer Flüssiggastanks

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Anhang

Anhang C Verwendete Literatur

Zur Beurteilung des Sachverhaltes wurden folgende Gesetze, anerkannten Regeln der Technik und Fachliteratur herangezogen:

[1]Druckbehälter-Aufstellungs-Verordnung; BGBl. Nr. 361/1998, DBA-VO 1998

[2]ÖNORM M 7323: August 1995; Aufstellung ortsfest er Druckbehälter zum La- gern von Gasen

[3]Flüssiggas-Verordnung 2002 – FGV; BGBl. Nr. 446 /2002

[4]ÖVGW TR-Flüssiggas G2: Juni 2011; Technische Re geln Flüssiggas

[5]Flüssiggasanlagen; Mischner, Juch, Kurth. 1. Au flage (1999)

[6]Flüssiggas Handbuch - Installationen von Flüssi ggasanlagen nach den „Techni- schen Regeln Flüssiggas (TRF 1996)“; Verfasser: Jun ginger, DVFG, Metzger, Limbach. 2. Auflage (1996)

[7]Elektrotechnikgesetz 1992 – ETG 1992; BGBl. Nr. 106/1993

[8]Elektrotechnikverordnung 2002/A2 – ETV 2002/A2; BGBl. Nr. 23/2010

[9]ÖVE/ÖNORM E 8049-1: 2001-07-01; Blitzschutz bau licher Anlagen – Teil 1: Allgemeine Grundsätze

[10]ÖVE/ÖNORM EN 62305-3: 2008-01-01; Blitzschutz. Teil 3: Schutz von bauli- chen Anlagen und Personen

[11]ÖVE/ÖNORM EN 60079-10-1: 2009-12-01; Explosion sfähige Atmosphäre Teil

10-1: Einteilung der Bereiche – Gasexplosionsgefährdete Bereiche

[12]Wikipedia;http://de.wikipedia.org/wiki/Explosionsschutz

[13]Firma Foxboro Eckardt; http://service.foxboro-eckardt.com/de/ex/ex.htm

[14]Inburex Consulting; Seminarunterlagen Explosionsschutz

[15]ÖVE/ÖNORM EN 62305-1: 2008-01-01; Blitzschutz. Teil 1: Allgemeine Grundsätze

[16]ALDIS (Austrian Lightning Detection and Information System); www.aldis.at

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