폭발위험장소 구조물의 피뢰시스템에 관한 기술지침(E-126-2012)

o 관련규격 및 자료
   - IEC 62561-3: 2012 Lightning Protection System Components(LPSC)-Part 3: Requirements for isolating spark gaps(ISG)
   - IEC 62305-3: 2007: Annex: Additional information for LPS in the case of structures with a risk of explosion
   - AfK-Empfehlung Nr. 5 : 2010 Kathodischer Korrosionsschutz in Verbindung mit explosionsgefahrdeten Bereichen
   - KS B ISO 15589-1:2011: 석유 및 천연가스 산업-배관수송계통의 음극방식-제1부 육상배관
   - US Pipeline Safety Regulations 2009
   - API Recommended Practice 545: 2009 Recommended Practice for Lightning Protection of Aboveground Storage Tanks for         Flammerble or Combustible Liquids
o 관련법령․ 고시 등
   - 산업안전보건기준에 관한 규칙 제2편 제3장(전기로 인한 위험방지) 제1절(전기기계․ 기구 등으로 인한 위험방지),

     제4절(정전기 및 전자파로 인한 재해예방)

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폭발위험장소 구조물의 피뢰시스템에 관한 기술지침(E-126-2012)

 

 

1. 목적

2. 적용범위

3. 정의

4. 기본 요구사항

5. 고체 폭발성 물질을 저장하는 구조물

6. 폭발 위험지역을 포함하는 구조물

7. 특수한 장소의 적용

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1. 목적

이 지침은 폭발위험장소의 구조물용 피뢰시스템의 설계, 시공, 증설, 변경에 대한 사항에 대하여 기술함을 목적으로 한다.

2. 적용범위
이 지침은 폭발위험장소에서 위험물질을 저장하는 구조물과 주유소, 충전소, 저장탱크 및 배관계통의 낙뢰 보호를 위한 절연방전갭 및 접지에 대하여 적용한다.

3. 정의
(1) 이 지침에서 사용하는 용어의 뜻은 다음과 같다.
(가) “절연방전갭(Isolating spark gap)”이라 함은 도전성인 설비 구획을 분리하기 위한 방전거리를 가진 부품을 말한다.
        비고: 뇌방전이 발생한 경우, 뇌방전의 결과로 설비구획이 일시적으로 도전성을 가지며 일시적으로 연결된다.
(나) “고체 폭발성 물질(Solid explosive material)”이라 함은 주용도나 일반용도가 폭발성인 고체 화합물, 혼합물 또는 기기를 말한다.
(다) “0종 장소(Zone 0)”라 함은 연속적으로 또는 장기간 혹은 자주 나타나는 가스, 증기 혹은 미스트 형태의 가연성 물질과 공기 혼합물로 구성된 폭발성 분위기의 장소를 말한다.
(라) “1종 장소(Zone 1)”라 함은 통상의 운전조건에서 가끔 발생하는 가스, 증기 혹은 미스트 형태의 가연성 물질과 공기 혼합물로 구성된 폭발성 분위기의 장소를 말한다.
(마) “2종 장소(Zone 2)”라 함은 통상의 운전조건에서는 발생하지 않으며, 발생하더라도 단지 짧은 기간 동안 지속되는 가스, 증기 혹은 미스트 형태의 가연성 물질과 공기 혼합물로 구성된 폭발성 분위기의 장소를 말한다.(바) “20종 장소(Zone 20)”라 함은 연속적으로 또는 장기간 혹은 자주 나타나는 공기 중의 가연성 분진운의 형태인 폭발성 분위기의 장소를 말한다.
(사) “21종 장소(Zone 21)”라 함은 통상의 운전 상태에서 가끔 발생하는 공기 중의 가연성 분진운의 형태인 폭발성 분위기의 장소를 말한다.
(아) “22종 장소(Zone 22)”라 함은 통상의 운전조건에서는 발생하지 않으며, 발생하더라도 짧은 기간 동안 지속되는 공기 중의 가연성 분진운의 형태인 폭발성 분위기의 장소를 말한다.
(자) “부동성 지붕으로 된 탱크(Floating Roof Tank)”라 함은 고정된 지붕이 아닌 상부가 개방된 부동성 지붕으로 된 지상탱크를 말한다.
(차) “바이패스 도체(Bypass Conductor)”라 함은 탱크 외피와 부동성 지붕 탱크를 전기적으로 직접 연결하는 도체를 말한다.
(차) “션트(Shunt)”라 함은 탱크 외피와 부동성 지분 탱크를 전기적으로 연결하는 짧은 도체를 말한다.
(2) 그 밖에 이 지침에서 사용하는 용어의 정의는 이 지침에서 특별히 규정하는 경우를 제외하고는 산업안전보건법, 같은 법 시행령, 같은 법 시행규칙 및 안전보건규칙에서 정하는 바에 따른다.

4. 기본 요구사항

4.1 일반사항
(1) 직격뢰의 경우, 뇌격점을 제외한 부분이 녹거나 비산되는 영향이 없도록 피뢰시스템을 설계하고 설치한다.
(2) 피뢰시스템 설계자/시공자는 고체 폭발성 물질을 취급하거나 저장할 지역 및 폭발위험장소를 적절하게 표시한 공장, 건축물 등 산업시설의 도면을 준비한다.

4.2 접지
(1) 폭발 위험성 물질을 저장하는 구조물에 사용하는 모든 피뢰시스템의 접지시스템은 B형 접지전극 배열이 바람직하다. 금속 저장탱크의 경우 B타입과 등가인 접지전극으로 환상도체를 설치해도 좋다.
(2) 고체 폭발 물질과 폭발 혼합물을 저장하는 구조물의 접지저항은 가능한 한 작아야 하며, 10 Ω 이하가 좋다.

5. 고체 폭발성 물질을 저장하는 구조물
(1) 고체 폭발성 물질을 저장하는 구조물을 위한 피뢰시스템은 용기 내 저장하는 물질의 폭발 위험도를 고려한다. 예를 들면, 일부 둔감한 대량의 폭발성 물질은 추가적인 고려를 하지 않아도 된다. 그러나 급격하게 변화하는 전계나 뇌임펄스에 민감하게 반응하는 폭발성 물질도 있으며 이러한 경우 추가 본딩 또는 차폐요건을 충족시키는 것이 필요하다.
(2) 고체 폭발성 물질을 저장하는 구조물에 대해서는 분리된 외부 피뢰시스템이 바람직하다. 두께 5 ㎜ 강철 또는 7 ㎜의 알루미늄 외피로 둘러싸인 구조물은 자연적 구성부재 수뢰시스템으로 해도 된다.
(3) 서지보호장치는 폭발성 물질의 있는 모든 장소의 외측에 배치한다. 폭발성 물질이나 더스트에 노출된 장소의 내측에 배치된 서지보호장치는 방폭형 또는 방폭형 외함에 내장하는 것이 좋다.

6. 폭발 위험지역을 포함하는 구조물

6.1 일반사항
(1) 외부피뢰시스템(수뢰부와 인하도선)의 모든 부분은 가능하면 위험지역으로 부터 최소한 1 m 이상 이격하여야 한다.
(2) 1 m 이상 이격할 수 없는 경우 위험구역의 0.5 m 이내를 통과하는 도체는 접속점이 없거나 압축 접속부품을 사용하거나 용접으로 접속한다.(3) 서지보호장치는 위험구역 바깥에 설치해야 한다. 위험구역 안쪽에 설치된 서지보호장치는 설치된 위험구역에서 사용할 수 있다는 승인을 받거나 외함에 내장시킨다. 서지보호장치를 내장한 외함은 사용조건을 충족하는 승인을 받아야 한다.
(4) 절연체로 간주되는 목재나 플라스틱 등의 재료가 젖었거나 오염된 경우, 많은 전류가 흘러 위험하거나 치명적인 감전재해를 유발할 수 있다.
6.2 2종 장소와 22종 장소를 포함하는 구조물
2종 장소와 22종 장소로 정의된 구역에 있는 구조물은 보조적인 보호대책이 필요하지 않다. KSC IEC 62305-3 표 3의 요건을 만족하는 재료와 두께의 금속(예를 들면, 2종 장소와 22종 장소를 포함하는 지역에 있는 옥외기둥, 반응기, 컨테이너)으로 만들어진 생산설비의 경우는 다음과 같이 적용한다.
(1) 수뢰부와 인하도선은 필요하지 않다.
(2) 생산설비는 KSC IEC 62305-3의 5.4에 따라 접지한다.
6.3 1종 장소와 21종 장소를 포함하는 구조물
1종 장소와 21종 장소로 정의된 구역에 있는 구조물에는 2종 장소와 22종 장소의 요건에 다음 사항을 추가로 적용한다.
(1) 배관계통에 절연부품이 있으면 폭발방지용 절연방전갭을 사용하여 과도한 방전을 피할 수 있다.
(2) 절연방전갭과 절연부품은 폭발위험장소의 바깥에 설치한다.
6.4 0종 장소와 20종 장소를 포함하는 구조물
(1) 0종 장소와 20종 장소로 정의된 구역에 있는 구조물에는 6.3의 요건을 적용하고 보충적으로 가능한 한 이 조항에 주어진 권장사항을 보충적으로 적용한다.
(2) 피뢰시스템과 다른 설비/구조물/기기 간 피뢰 등전위 접속이나 방전갭을 이용한 피뢰 등전위 접속은 시스템 운영자의 동의를 얻어 시행하여야 한다.
(3) 0종 장소와 20종 장소로 정의된 구역의 옥외설비는 1종 장소, 2종 장소, 21종 장소, 22종 장소의 요건에 다음과 같은 사항을 추가적으로 적용한다.
(가) 가연성 액체를 저장하고 있는 탱크 내부의 전기기기는 이 용도에 적합한 것이 좋다.
(나) 뇌격이 입사할 수 있는 지점의 0종 장소와 20종 장소로 정의된 지역 내의 강철제 밀폐컨테이너는 최소한 5 ㎜ 두께의 벽으로 만든다. 두께 5
㎜ 이하인 경우는 수뢰장치를 설치한다.

7. 특수한 장소의 적용

7.1 배관계통
생산시설 바깥에 있는 지상 금속 배관계통은 30 m 마다 접지시스템에 연결시키거나 또는 표면접지전극이나 접지봉으로 접지한다. 가연성 액체 수송을 위한 장거리 배관에는 다음 사항을 적용한다.
(1) 배관계통이 송전철탑 탑각(tower footings)이나 철탑 접지와 근접하여 지나거나 고장전류 또는 낙뢰전류의 위험이 있는 지역에서는 이로 인한 위험에 대하여 보호될 수 있어야 하며, 절연조인트에 대한 보호조치가 마련되어야 한다.
(2) 양수부, 활강부와 유사설비에서 금속외장 배관을 포함한 모든 인입배관은 최소 단면적 50 ㎟인 도선으로 교락시킨다.
(3) 연결도선은 특히 용접된 돌출부(lug)나 자동으로 풀리는 나사로 인입배관의 플랜지에 안전하게 접속한다.
(4) 배관의 절연부는 방전갭으로 교락시킨다.
(5) 절연방전갭의 성능은 IEC 62561-3:2012에 따른다.

7.2 저장탱크
(1) 가연성 기화 물질을 제조할 수 있는 액체의 저장 또는 가연성 기체의 저장에 사용되는 구조물의 형태는 근본적으로 자체적으로 보호되며(방전갭이 없고 두께 5 ㎜ 이상의 강철이나 7 ㎜ 이상의 알루미늄의 연속성이 있는 금속제 용기 내에 모두 들어가도록 한다), 추가적인 보호가 필요하지 않다.
(2) 분리된 탱크 혹은 용기는 가장 큰 용기의 지름에 따라 다음과 같이 접지한다.
(가) 20 m까지: 1회
(나) 20 m 이상: 2회
(3) 저장탱크가 밀집한 지역의 탱크는 가장 큰 지름에 관계없이 상호 연결한다.

7.3 부동성(浮動性) 지붕으로 된 탱크(Floating Roof Tank)
7.3.1 션트
(1) 션트는 탱크 외피와 부동성 지붕 간에 가급적 짧은 경로를 이루도록 하고 부동성 지붕 주위를 따라 최소한 3 m 이하의 간격으로 설치하여야 한다.
(2) 션트는 단면적 20 ㎟ 이상, 최소 폭 51 mm 의 스테인레스 강 또는 이와 동등 이상의 재질로 한다.
(3) 션트와 단자의 접속은 30년 이상의 수명을 가진 충분한 가요성과 내식성의 재질로 한다.
7.3.2 바이패스 도체
(1) 바이패스 도체는 장시간 뇌격전류를 흘리는 도체로 사용된다.
(2) 바이패스 도체는 탱크 외피와 부동성 지붕의 탱크 간을 적절한 개수로 전기적으로 직접 연결하여야 한다.
(3) 바이패스 도체의 양단 저항이 0.03 Ω 이하가 되도록 한다. 또 부동성 루프의 최대 이동 움직임을 가능하도록 하는 최소 길이로 한다.
(4) 바이패스 도체는 탱크 둘레에 최소 2개 이상 간격 30 m 이하로 설치한다.
7.3.3 게이지와 가이드 폴의 절연
부동성 지붕으로 관통하는 게이지류나 가이드 폴 또는 구성품은 부동성 지붕과 전기적으로 절연되어야 한다. 절연전압은 1 ㎸ 이상이 되어야 한다.
7.3.4 유지보수
모든 본딩과 접지 부속품은 API 653 에 따라 유지되고 보수되어야 한다.

7.4 주유소 등
2종 장소와 22종 장소로 정의된 폭발위험장소의 자동차, 철도, 선박 등의 충전소에 있는 금속배관은 접지한다. 궤도전류, 표유전류, 전기열차 퓨즈, 음극부식방지시스템 등을 고려하는 경우(필요하다면 위험한 구역에 설치하는 것이 승인된 절연방전갭을 통해서) 배관계통을 강철제 구조물과 레일에 접속한다. 전기철도 선로의 한 용기에서 다른 용기에 채우는 충전소(decanting station)는 국가표준에 따른다.

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[첨부자료] 폭발위험장소 구조물의 피뢰시스템에 관한 기술지침(E-126-2012)

E-126-2012 폭발위험장소 구조물의 피뢰시스템에 관한 기술지침.pdf

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