Нормы сопротивления заземления молниезащиты
Как нормировать сопротивление заземления в молниезащите
Затрудняюсь дать обоснованный ответ на этот вопрос и не знаю специалиста, способного на такое. В начале статьи уже отмечалось, что изменение сопротивления заземления молниеотвода в сколько-нибудь разумных пределах даже на 2 порядка величины практически не сказывается на эффективности притяжения молний. Значит, ориентироваться надо на какой-то иной критерий, связанный, например. с электробезопасностью или с допустимым уровнем перенапряжений в электрических цепях объекта. Попытка формировать нормативные требования на такой основе не лишена смысла, но неизбежно будет связана с массой нерешенных проблем. Главная из них – предельно допустимый уровень напряжения прикосновения и шага для людей и животных в импульсном режиме. Существующее нормирование заканчивается здесь временем воздействия напряжения в 0,01 с, что примерно на 2 порядка больше, чем в грозовых условиях. Специалист по молниезащите плохо знаком с физиологией и не может предложить обоснованной методики пересчёта опасного для человека уровня воздействующего напряжения в другой столь различный временной диапазон. Попытка сделать это по условию равного энерговклада (тогда вместо допустимых 600 В получилось бы 6 кВ), к сожалению, научно не обоснована.
Ещё проблематичнее исходить из допустимого уровня грозовых перенапряжений. Во-первых, они далеко не всегда находятся в прямой зависимости от сопротивления заземления, а во-вторых, электрические цепи различного номинального напряжения по-разному реагируют на перенапряжения. К тому же эти цепи могут иметь защитные средства и нет однозначного решения вопроса о том, куда вкладывать материальные ресурсы, — в снижение сопротивления заземления или в средства ограничения возникающих перенапряжений.
Всё выше перечисленное оставляет проектировщика один на один с проблемой. В отечественном нормативе по молниезащите СО-153-34.21.122-2003 о сопротивлении заземления молниеотводов нет ни единого слова. В инструкции по молниезащите РД 34.21.122-87 дело ограничивается только типовыми конструкциями заземляющих устройств молниеотводов, а их сопротивлениями заземления оставлены без внимания. Полезно разобраться хотя бы в этом, чтобы осознать методические подходы составителей норматива и оценить целесообразность рекомендованного.
Для отдельно стоящего молниеотвода в Инструкции РД 34.21.122-87 указываются 3 конструкции заземлителей, поддающихся конкретному расчёту:
- стойка опоры длиной не менее 5 м и диаметром не менее 0,25 м,
- два вертикальных стержня длиной не менее 3 м, соединенных полосой длиной 5 м на глубине не менее 0,5 м (диаметр 10 – 20 мм),
- три вертикальных стержня тех же размеров и с тем же шагом.
Компьютерный расчёт в грунтах с различным удельным сопротивлением даёт для этих конструкций соответственно следующие расчётные соотношения
Когда же молниеотводы монтируются на крыше здания, фундамент которого непригоден для использования в качестве заземлителя, контур заземления 16х16 м по внешнему периметру в РД 34.21.122-87 считается достаточным для грунта удельным сопротивлением ρ ≤ 500 Ом*м, а контур 30х30 м — вплоть до 1000 Ом*м. Сопротивление заземления этих контуров равны соответственно RЗ = 0,035ρ и RЗ = 0,02ρ Ом.
Представленное трудно назвать нормированием, поскольку в разных регионах России удельное сопротивление грунта вполне может меняться в пределах 2-х порядков величины (от 50 до 5000 Ом м, иногда еще выше), а сопротивление заземления отдельно стоящего молниеотвода с типовым заземлителем — от 5 Ом приблизительно до 700 Ом. И то, и другое норма? Хотелось бы знать, с каких позиций! Для здания с молниеотводами на крыше ситуация не многим лучше. Ну а об удельном сопротивлении свыше 1000 Ом м в РД 34.21.122-87 вообще не упоминается, хотя такие грунты в России не редкость.
Не знаю, что можно придумать для отдельно стоящих молниеотводов. Обычное же исполнение молниезащиты с молниеотводами или сеткой на крыше выручает предписание ПУЭ об объединении всех заземляющих устройств в единый технологический контур. Его сопротивление заземления наверняка окажется не выше 10 Ом. Для надёжной работы молниеотводов такого безусловно достаточно. Иное дело защита от напряжений шага и прикосновения. Здесь ситуация представляется тяжелой даже при расположении объекта на участке с грунтом весьма высокой проводимости. Для демонстрации проблемы рассмотрим жилое здание типовых размеров 60х12 м, фундамент которого использован как заземляющее устройство (рис. 32). Опоры фундамента заглублены в грунт с удельным сопротивлением ρ = 150 Ом м на 5 м. Компьютерный расчёт дает для такого фундамента сопротивление заземления RЗ = 1,9 Ом, что вполне удовлетворяет требованиям не только к сопротивлению заземления молниеотводов, но и к технологическому заземлению сети 380/220 В.
Картина распределения напряжений шага представлена на рис. 32 в отношении продольной и поперечной стен здания. Ближайшая к стенам здания точка определяет напряжение прикосновения. При токе молнии 100 кА (расчетный ток для III уровня молниезащиты по СО-153-34.21.122-2003) в разобранном примере оно близко к 25 кВ у поперечной стены здания и к 20 кВ у продольной. Обе цифры несопоставимо превышают значение 600 В, нормированное по соображениям электробезопасности. Значение 6 кВ, полученное для грозовых воздействий формальным пересчетом в этой статье, они также превосходят в 3 – 4 раза. Даже на расстоянии 10 м от стен напряжения шага всё ещё нельзя считать безопасными для человека и животных. К сожалению, тому находятся вполне убедительные и печальные подтверждения на практике.
В случае, когда ставится задача обеспечить действительно безопасное растекание тока молнии в местах скопления людей, проект заземляющего устройства должен разрабатываться специально. В этом отношении заслуживают внимания два различных по исполнению подхода. Первый из них сводится к нанесению на землю слоя влагостойкого диэлектрика, способного выдержать воздействующее напряжение шага и прикосновения. В РД 34.21.122-87 в качестве такового упоминается, например, асфальт. Второй путь связывается с поиском оптимальной конструкции заземлителя. В первую очередь речь может идти о глубинном заземлителе специальной конструкции. Стержневой электрод, предназначенный для этой цели, должен иметь изоляционное покрытие, способное выдержать практически полное напряжение на заземлителе. Изолированная часть стержня в растекании тока естественно не участвует. Она требуется для того, чтобы опустить голую часть металлического стержня на нужную глубину, начиная с которой ток будет попадать в землю. По сути изоляция определяет глубину, на которой размещён верхний активно работающий конец заземляющего электрода.
Конструкция оказывается достаточно эффективной. Расчётные данные на рис. 33 показывают, что, заглубив стержневой электрод на 10 м, можно снизить напряжения шага примерно в 25 раз. В итоге при удельном сопротивлении грунта 100 Ом*м максимальное напряжение шага не превысит 3 кВ даже при токе молнии 100 кА. Естественно, что использование глубинного заземлителя можно совместить с применением изоляционного покрытия на поверхности грунта в местах особо большого скопления людей.
Э. М. Базелян, д.т.н., профессор
Энергетический институт имени Г.М. Кржижановского, г. Москва
Сопротивление заземления
Сопротивление заземления (сопротивление растеканиЮ электрического тока) определяется как величина «противодействия» растеканию электрического тока в земле, поступающего в нее через заземлитель.
Измеряется в Ом и должно иметь минимально низкое значение. Идеальный случай — нулевая величина, что означает отсутствие какого-либо сопротивления при пропускании «вредных» электротоков, что гарантирует их ПОЛНОЕ поглощение землей.
Так как идеала достигнуть невозможно, все электрооборудование и электроника создаются исходя из некоторых нормированных величин сопротивления заземления = 60, 30, 15, 10, 8, 4, 2, 1 и 0,5 Ом.
для частных домов, с подключением к электросети 220 Вольт / 380 Вольт необходимо иметь локальное заземление с рекомендованным сопротивлением не более 30 Ом
При подключении локального заземления к нейтрали трансформатора / генератора в системе TN суммарное сопротивление заземления (локального + всех повторных + заземления трансформатора / генератора) должно быть не более 4 Ом (ПУЭ 1.7.101). Данное условие выполняется без каких-либо дополнительных мероприятий при правильном заземлении источника тока (трансформатора либо генератора)
- при подключении газопровода к дому должно выполняться стандартное требование для заземления дома. Однако из-за использования опасного оборудования необходимо выполнять локальное заземление с сопротивлением не более 10 Ом
(ПУЭ 1.7.103; для всех повторных заземлений)
Подробнее об этом на странице «Заземление газового котла / газопровода».
для заземления, использующегося для подключения молниеприемников, сопротивление заземления должно быть не более 10 Ом (РД 34.21.122-87, п. 8)
Подробнее об этом на странице «Молниезащита и заземление».
не более 2 или 4 Ом
Приведенные выше нормы сопротивления заземления справедливы для нормальных грунтов с удельным электрическим сопротивлением
не более 100 Ом*м (например, глина / суглинки).
Если грунт имеет более высокое удельное электрическое сопротивление — то часто (но не всегда) минимальные значения сопротивление заземления повышаются на величину 0,01 от удельного сопротивления грунта.
Например, при песчаных грунтах с удельным сопротивлением
500 Ом*м минимальное сопротивление локального заземления дома с системой TN-C-S повышается в 5 раз — до 150 Ом (вместо 30 Ом).
Расчет сопротивления заземления
Для расчета сопротивления заземления существуют специальные формулы и методики, описывающие зависимости от описанных факторов. Они представлены на странице «Расчет заземления».
Качество заземления
Сопротивление заземления является основным качественным показателем заземлителя и напрямую зависит от:
- удельного сопротивления грунта
- конфигурации заземлителя, в частности: площади электрического контакта электродов заземлителя с грунтом
Удельное сопротивление грунта
Параметр определяет собой уровень «электропроводности» земли как проводника = как хорошо будет растекаться в такой среде электрический ток, поступающий от заземлителя. Чем меньший размер будет иметь эта величина, тем меньше будет сопротивление заземления.
Удельное электрическое сопротивление грунта (Ом*м) — это измеряемая величина, зависящая от состава грунта, размеров и плотности прилегания друг к другу его частиц, его влажности и температуры, концентрации в нем растворимых химических веществ (солей, кислотных и щелочных остатков).
Обычно используется таблица ориентировочных величин «удельное сопротивление грунта», т.к. его точное измерение возможно только в ходе проведения специальных геологических изыскательных работ.
Конфигурация заземлителя
Сопротивление заземления напрямую зависит от площади электрического контакта электродов заземлителя с грунтом, которая должна быть как можно большей. Чем больше площадь поверхности заземлителя, тем меньше сопротивление заземления.
Чаще всего, из-за наименьшей сложности монтажа, в роли заземлителя используется вертикальный электрод в виде стержня/трубы/уголка.
Для увеличения площади контакта заземлителя с грунтом:
- увеличивается длина (глубина) электрода
- используется несколько соединенных вместе коротких электродов, размещенных на некотором расстоянии друг от друга (контур заземления). В таком случае площади единичных электродов просто складываются вместе, что подробно описано на отдельной странице о расчете заземления.
Различные отраслевые нормы
Сопротивление заземления для кабелей городской телефонной сети с медными жилами (из ОСТ 45.82-96, п. 8)
Для металлических экранов и оболочек кабелей приняты следующие значения (зависимость от удельного электрического сопротивления грунта (УЭС)):
Нормы сопротивления заземления молниезащиты
СТАНДАРТ НП СРО «СОЮЗ СТРОЙИНДУСТРИИ СВЕРДЛОВСКОЙ ОБЛАСТИ»
МОЛНИЕЗАЩИТА ЗДАНИЙ, СООРУЖЕНИЙ, ОТКРЫТЫХ ПЛОЩАДОК И ПРОМЫШЛЕННЫХ КОММУНИКАЦИЙ СИСТЕМАМИ С УПРЕЖДАЮЩЕЙ СТРИМЕРНОЙ ЭМИССИЕЙ. ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ, ПРОЕКТИРОВАНИЕ, ТЕХНОЛОГИЯ УСТРОЙСТВА И ТЕХНИЧЕСКАЯ ЭКСПЛУАТАЦИЯ
Дата введения 2011-01-15
Настоящий Стандарт организации (СТО) разработан в соответствии с целями и принципами стандартизации в Российской Федерации, установленными Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. N 184-ФЗ «О техническом регулировании» в редакции Федерального закона от 01 мая 2007 г. N 65-ФЗ «О внесении изменений в Федеральный закон «О техническом регулировании», а также правилами применения национальных стандартов Российской Федерации — ГОСТ Р 1.0-2004* «Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения» и ГОСТ Р 1.4-2004 «Стандартизация в Российской Федерации. Стандарты организаций. Общие положения», Федеральным законом от 22 июля 2008 г. N 148-ФЗ «О внесении изменений в Градостроительный кодекс Российской Федерации и отдельные законодательные акты Российской Федерации».
* На территории Российской Федерации документ не действует. Действует ГОСТ Р 1.0-2012. — Примечание изготовителя базы данных.
Сведения о Стандарте
1. РАЗРАБОТАН Уральским государственным лесотехническим университетом (г.Екатеринбург), ООО «Компания «КровТрейд» (к.т.н., доцент В.В.Побединский), ООО ТД «Электроизделия» (А.В.Алимов), Управлением Государственного Строительного надзора по Свердловской области (гл.специалист отдела пожарного надзора С.К.Гигин). Под общей редакцией Побединского В.В.
2. ВНЕСЕН НП СРО «Союз стройиндустрии Свердловской области».
3. УТВЕРЖДЕН решением общего собрания НП СРО «Союз стройиндустрии Свердловской области», протокол N 9 от 17 декабря 2010 г.
4. ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом директора N 6 от 22 декабря 2010 г.
5. СОГЛАСОВАН «УралНИИпроект РААСН», ОАО «Уралгражданпроект», Уральское управление Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору, Координационный Совет по саморегулированию регионов УРФО.
Введение
Настоящий Стандарт содержит две части — технические требования и правила по применению и эксплуатации. Таким образом, требования, подлежащие обязательному соблюдению при проектировании и устройстве молниезащиты, а также требования пожарной безопасности изложены в разделе технических требований. В разделе правил приведены методы проектирования и реализации обязательных требований для устройства молниезащиты системами активного типа.
Основным отличием настоящих норм является максимально возможное сокращение описательных требований к средствам и способам молниезащиты зданий, при этом в документе конкретизировано подразделение норм на рекомендуемые и обязательные, определены требования к молниезащите активного типа и основным конструкционным элементам. С учетом европейских стандартов в настоящих нормах повышены требования к коррозионной защите элементов конструкции, а также внутренней молниезащите, что обеспечивает более высокий уровень безопасности объектов и надежности систем.
Оснащение системами молниезащиты различных объектов является обязательной процедурой при строительстве, которая по основным пунктам регламентирована ПУЭ (Правилами устройства электроустановок) и стандартами. В ходе развития систем молниезащиты появляются новые, более эффективные технологии и оборудование. В мировой науке разработаны методы и средства нового поколения защиты от последствий атмосферных разрядов, показавшие на практике высокую эффективность. Одним из таких направлений является использование систем молниезащиты с упреждающей стримерной эмиссией или активной молниезащиты, которые обеспечены соответствующей нормативной базой (стандарты IEC 61024*, IEC 62305*, IEC 61312*) Международной электротехнической комиссии (МЭК) и применяются во всем мире более 30 лет.
* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. — Примечание изготовителя базы данных.
Опыт использования систем активной молниезащиты появился за последние годы в российской строительной отрасли. Преимущества их очевидны, но отсутствие соответствующей нормативной базы долгое время не позволяло реализовать возможности более прогрессивной технологии защиты. Но повышение этажности застройки, ответственности объектов, увеличение оснащенности практически всех зданий компьютерными, информационными системами, микропроцессорными средствами управления, чувствительными к импульсным перенапряжениям и помехам в электрических сетях, сделали задачу совершенствования молниезащиты чрезвычайно актуальной.
В целом применение активной системы не противоречит общепринятой, так как теоретические основы защиты зданий и промышленных коммуникаций остаются неизменными. Различие заключается в конструкции молниеприемника, которая делает систему значительно эффективнее, надежнее, менее трудоемкой при монтаже и эксплуатации.
Надёжная работа системы молниезащиты зависит от правильного проектирования, объективного назначения проектных решений, строгого соблюдения технологии устройства, применения качественных материалов и комплектующих, а также соблюдения режимов ТОиР конструкции. С этой целью в настоящих нормах и разработан раздел правил, в котором изложены методические рекомендации по проектированию, устройству и эксплуатации систем активной молниезащиты.
1 Область применения
1.1 Настоящие нормы разработаны с учётом стандартов, действующих в Российской Федерации, и устанавливают требования к системам молниезащиты с упреждающей стримерной эмиссией (активной молниезащиты), рекомендованные для всех организаций, осуществляющих деятельность на территории Свердловской области, независимо от форм собственности и государственной принадлежности.
1.2 Настоящий Стандарт разработан на основе стандартов Европейского союза, рекомендаций Международной электротехнической комиссии и гармонизированы с ними по основным положениям.
1.3 Нормы действуют в районах строительства Свердловской области для зданий, сооружений различного назначения, открытых площадок и промышленных коммуникаций.
1.4 Разработанные в развитие раздела технических требований правила (разделы 4, 5, 6) распространяются на проектирование и устройство молниезащиты системами с упреждающей стримерной эмиссией для зданий, сооружений, открытых площадок и промышленных коммуникаций.
1.5 В разделе правил изложены рекомендации по проектированию и конструктивным решениям устройств молниезащиты, рассмотрены основные узлы и опробованные на практике средства и способы устройства конструкций молниезащиты системами с упреждающей стримерной эмиссией, а также способы технической эксплуатации, выполнение которых обеспечивает соблюдение обязательных технических требований.
1.6 При проектировании и устройстве молниезащиты, кроме положений настоящих Территориальных градостроительных норм, должны выполняться требования действующих норм проектирования, правил по охране труда и пожарной безопасности.
2 Нормативные ссылки
В настоящем Стандарте приведены ссылки на следующие стандарты и нормативные документы:
СО 153-34.21.122-2003. Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций
РД 34.21.122-87. Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений
NF C 17-102. Protection des structures et des zones ouvertes contre la foudre par paratonnerre a’ dispositif d’amorcage. (Молниезащита системами с упреждающей стримерной эмиссией).
NF C 17-100. Protection contre la foudre, Installations de paratonnerres. (Молниезащита зданий, сооружений и открытых площадок)
CEI 61643-11 (IEC 61643-11 Ed.1.0): Surge Protective Devices connected to Low-Voltage Power Distribution Systems — Part 11: Performance Requirements and Testing Methods
NF EN 61643-11/A11. Parafoudres basse-tension Partie 11: parafoudres 
aux systemes de distribution basse tension — Prescriptions et essais
DIN V VDE V 0185. Стандарт Германии. Молниезащита.
Vds 2010. Директива союза немецких страховых обществ (GDV). Молниезащита и защита от перенапряжений с повышенным фактором риска.
PN-IEC-61024. Польский стандарт. Молниезащита зданий, сооружений и промышленных коммуникаций.
3 Термины и определения
В настоящих нормах применены основные понятия, термины и определения в соответствии с приложением А.
4 ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ
4.1 Общие требования
4.1.1 При проектировании и устройстве молниезащиты системами с упреждающей стримерной эмиссией, кроме настоящих норм следует руководствоваться требованиями СО 153-34.21.122, РД 34.21.122, а также действующими в строительстве другими нормативными документами, нормами пожарной безопасности и требованиями охраны труда.
4.1.2 Категория молниезащиты объекта определяется на основании оценки факторов риска и степени опасности удара молнии для самого объекта и объектов, расположенных в непосредственной близости.
4.1.3 По уровню молниезащиты объекты классифицируются на четыре категории эффективности:
I — эффективность 99%;
II — эффективность 97%;
III — эффективность 91%;
IV — эффективность 84%.
4.1.4 Категория молниезащиты объекта принимается в соответствии с требованиями РД 34.21.122 или СО 153-34.21.122.
4.1.5 Все элементы конструкций, находящихся на крыше здания (антенны, мачты и.т.п.) должны быть расположены внутри защищаемого пространства.
4.2 Требования к конструкциям
4.2.1 Молниеприемник с упреждающей стримерной эмиссией должен быть закреплен наверху металлической мачты таким образом, чтобы его верхняя точка была не менее чем на 2 м выше поверхности или наиболее высокой точки объекта, включая антенны, крыши, резервуары и другие выступающие части.
4.2.2 Высота молниеприемника над поверхностью крыши определяется в соответствии с требуемой категорией и радиусом молниезащиты.
4.2.3 Мачты антенн, находящиеся на крыше, должны быть соединены через искровой разрядник с токоотводной проводкой.
4.2.4 При расположении мачты телевизионной или другой антенны на расстоянии менее 10 метров от мачты молниеприемника, обе опоры на высоте крыши должны быть связаны между собой одножильным медным проводом площадью сечения не менее, чем проводников токоотвода. В этом случае также необходима установка молниеприемника на антенной мачте.
4.2.5 Расстояние молниеприемников до линий электропередачи должно быть не менее 3 м.
4.2.6 Каждый молниеприемник должен иметь не менее одного соединения с заземлением.
4.2.7 Токоотводная проводка должна быть соединена с заземляющим контуром здания.
4.2.8 Токоотводы должны быть закреплены к поверхности покрытий и к стенам. В зависимости от места проводки токоотводов расстояние между элементами крепления предусматривается следующим образом:
— для токоотводов на стенах, малоуклонной и скатной кровле:
по DIN V VDE V 0185 через каждые 0,5 м;
по NFC 17-102, NFC 17-100 не менее 3 держателей на каждый метр длины, т.е. с шагом 0,33 м;
по Российским нормам [1, 2] с шагом 1,5-2 м.
4.2.9 Каждый вертикальный токоотвод должен быть соединен с отдельной точкой заземления в соответствии с требованиями NF C 17-102 (таблицы 4-6), [2, 3].
4.2.10 В соответствии со стандартами DIN V VDE V 0185 (ч.3, п.4.4.1), [2, 3] сопротивление заземления должно быть не более 10 Ом.
4.2.11 При расположении точек заземления молниеотводов рядом с подземными кабелями электроснабжения или металлическими газопроводами должны соблюдаться меры предосторожности согласно требованиям NFC 17-102 (таблицы 4, 5). При этом заземление должно быть расположено на безопасном расстоянии от находящихся в земле инженерных коммуникаций (металлических трубопроводов, силовых кабелей, кабелей связи, газопроводов). Значения безопасных расстояний приведены в таблице 1. Эти расстояния должны соблюдаться и для трубопроводов, не соединенных с заземляющим контуром здания.
4.2.12 Для неметаллических трубопроводов безопасные расстояния не нормируются.
4.2.13 Для всех объектов, оборудованных молниезащитой в соответствии с требованиями международного стандарта CEI 61643-11, французского стандарта NF EN 61643-11 для защиты от перенапряжения обязательна установка разрядников типа 1 (DDS по NF EN 61643-11).
4.3 Требования к материалам
4.3.1 Используемые материалы и изделия должны быть сертифицированы или иметь соответствующие Технические свидетельства.
Таблица 1 — Безопасные расстояния до заземлителя
Минимальные расстояния до заземлителя, м
Сопротивление грунта >500 /м
Заземленные предохранительные трубы электрического кабеля
Незаземленные предохранительные трубы электрического кабеля
Система заземления линий электроснабжения
Когда и как проводят проверку устройств молниезащиты?
Гроза как естественное природное явление сопровождается молниями, которые бьют преимущественно в высокие предметы. Большая энергия, которая присуща грозовым разрядам, при неудачных стечениях обстоятельств может привести к:
- разрушению элементов архитектурного объекта;
- выходу из строя электронной аппаратуры;
- возникновению пожара;
- гибели людей, а также сельскохозяйственных животных.
Единственный способ предотвращения этого — устройство молниезащиты. Назначение молниезащиты состоит в принудительном отводе тока атмосферного разряда прямо на землю по специально создаваемому для этого контуру заземления, что позволяет избежать его прямого воздействия на конструкции здания, животных и людей. Молниезащиту здания выполняют как отдельную инженерную систему. Исправность системы молниезащиты подтверждают регулярными проверками.
Кто проводит проверку?
Выдача заключение на соответствие системы молниезащиты промышленных зданий требованиям норм — технически сложная процедура, которую могут выполнять только специализированные организации.
Необходимые условия выдачи протокола проверки молниезащиты включают следующие положения:
- наличие у проверяющей организации тестирующей лаборатории, что дополнительно подтверждено свидетельством о регистрации;
- профильное образование сотрудников лаборатории;
- применение при тестировании измерительных приборов с действующей поверкой.
Лаборатория — это самостоятельная структурная единица организации с утвержденным штатным расписанием.
Монтажные компании обычно привлекают сертифицирующую лабораторию по субподряду.
Разновидности проверок
Проверки элементов молниезащиты вне зависимости от их исполнения делят на контрольные, внеочередные, разовые.
- Главные отличительные признаки контрольных проверок молниезащиты — их выполнение по полному циклу с измерением характеристик и по заранее согласованному плану.
- Внеочередные проверки обычно проводят визуальным осмотром после стихийных бедствий, а также особо сильных гроз. Измерения сопротивления при этом не выполняют.
- Разовые проверки молниезащиты различной глубины выполняют после:
- завершения монтажа системы;
- внесения в систему любых изменений, в т.ч. ремонта;
- повреждения защищаемого объекта.
Методика выполнения проверки
Система молниезащиты архитектурных сооружений, особенно промышленных объектов, часто имеет высокую сложность. Эта требует разделения процесса контроля ее текущего состояния на ряд этапов, которые выполняют по разнообразным методикам визуального и инструментального тестирования.
Этапы
Обычно в процессе сертификации системы молниезащиты выделяют такие этапы как:
- получение необходимых исходных данных из имеющейся проектной документации;
- контроль фактического соответствия системы проектной документации;
- визуальный осмотр устройств системы. Цель осмотра — контроль целостности сварных соединений (с простукиванием), отсутствия коррозии, состояния контактов;
- измерение сопротивления заземлителя.
В тех ситуациях, когда для защиты объекта применяют несколько молниеотводов, проверку производят отдельно для каждого из них.
Нормируемые параметры
Проверку молниезащиты объектов промышленного назначения (архитектурные сооружения плюс коммуникации) осуществляют на соответствие требованиям ведомственных инструкций РД 34.21.122-87 и СО 153-34.21.122-2003 Министерства энергетики. Положениями ПТЭЭП (гл. 2.8) нормируются принципы защиты электротехнических устройств от воздействия скачков напряжений.
Нормы фиксируют максимальное переходное сопротивление контактов молниезащиты на уровне 0,03 Ом. Максимальное сопротивление заземляющего устройства установлено равным 10 Ом.
При устройстве электроустановок дополнительно контролируют соответствие нормативным требованиям расстояния до объекта, величины углубления, а также конструктивного исполнения элементов заземляющего устройства в местах с различным сопротивлением грунта. Отдельно проверяют минимальное расстояние заземлителя от металлических коммуникаций.
Методы измерений
При инструментальном контроле молниезащиты выполняют такие разновидности измерения сопротивлений как:
- проверку переходного сопротивления контуров в местах стыка отдельных компонентов;
- определение сопротивления заземлителей защиты.
Достоверность результатов увеличивают тестированием заземляющих устройств на пике сухого сезона или при максимально глубоком промерзании грунта.
При визуальном контроле молниезащиты, который выполняют днем при ясной погоде, проверяют степень коррозии и иных повреждений поверхности и структуры компонентов системы. Если, например, при осмотре молниеприемников обнаружены те из них, у которых повреждено более четверти площади поверхности, они подлежат обязательной замене.
Документирование (акты, протоколы)
По результатам проверки какого-либо конкретного параметра или их комплекса оформляют протокол. Применительно к системе молниезащиты различают протоколы:
- визуального осмотра технического состояния системы и/или отдельных ее узлов;
- измерения переходного сопротивления;
- измерения сопротивления при испытаниях контура заземляющих устройств.
Протокол может составляться в отношении части системы, а также содержать результаты полного цикла обследований без разбиения на отдельные составляющие. В протоколах измерения, которые оформляют по ГОСТ Р 50571.16-99 (гармонизирован с МЭК 60364-6-61-86):
- отмечают условия измерений;
- приводят характеристику объекта;
- описывают тип тестирующего оборудования;
- фиксируют выявленные нарушения;
- отмечают данные лиц, производивших испытания.
Документ должен содержать всю информацию, необходимую для обоснования вывода по результатам испытаний по форме «годен — негоден» применительно к штатной технической эксплуатации.
Протоколы дополняют схемой организации молниезащиты, копиями свидетельств о поверке, актами аттестации сотрудников лаборатории и иными необходимыми документами. Образец формы протокола приведена на рисунке 1.
Рисунок 1. Примерная форма протокола измерения параметров системы молниезащиты
Акт отличается от протокола тем, что всегда составляется коллегиально. Комиссия по сложившейся традиции включает нечетное число (минимум трое) членов. Акт дополнительно утверждает руководитель заказчика или один из его заместителей.
Применительно к молниезащите оформляют акт проверки и акт приемки.
Акты проверки де-факто выполняют по форме протокола.
Акты приемки включают в себя протоколы измерений. Часто такой акт представляет собой обобщающий документ, содержательная часть которого полностью вынесена в приложения.
Необходимое измерительное оборудование и приборы
Качество установки молниеотвода проверяют соответствующей измерительной техникой. Доступны как автоматизированные измерители, так и приборы с ручной настройкой. Ручное оборудование считают устаревшим и постепенно выводят из эксплуатации.
Наибольшее распространение среди автоматизированных устройств проверки молниезащиты получил MRU-101 польского производства. Измеритель MRU-101:
- выполняет измерения сопротивления заземления;
- определяет удельное сопротивление геоподосновы;
- измеряет ток растекания;
- осуществляет выбор диапазона с необходимыми настройками после нажатия клавиши START;
- хранит несколько сотен результатов тестирования.
Сильная сторона MRU-101, интерфейс которого показан на рисунке 2, – постоянный контроль уровня шумов и условий измерений с полной остановкой процесса при обнаружении грубых ошибок. Кроме того, при определении прибором возможности получения недостоверных показаний он генерирует предупреждающее сообщение.
Рисунок 2. Органы управления, разъемы для подключения щупов и индикатор измерителя MRU-101
Для проведения испытаний молниезащиты чаще всего используют трехполюсную схему, структура которой показана на рисунке 3 с подключением рабочих входов H, S, E измерителя к трем разным вбитым в землю в районе электродов заземляющего контура измерительным щупам. Расстояние между щупами выбирают равным не менее 20 м.
Рисунок 3. Трех- и четырехполюсные схемы подключения прибора MRU-101 к измерительным щупам
Реже применяют четырехполюсную схему. Ее отличие от трехполюсной — соединение дополнительным проводом входа ES с тем же электродом, который подключен к входу E (см. рисунок 3).
MRU-101 позволяет измерить также величину тока растекания бесконтактным методом. Для этого к пятому входу так, как показано на рисунке 4, подключают измерительные клещи, которые входят в комплект поставки. Измерения требуют предварительной калибровки клещей, выполняемой в автоматическом режиме.
Рисунок 4. Схема подключения измерительных клещей к прибору MRU-101
Категории помещений и периодичность проверки
Правила эксплуатации электротехнического оборудования ПТЭЭП (гл. 2.8) по уровню защиты от ударов молний делят все архитектурные объекты на три категории.
Категория I включает в себя те объекты промышленного назначения, которые склонны к образованию скоплений пожаро- и взрывоопасных материалов в газообразной, парообразной или пылевидной форме. При том допустимо, что при нештатной ситуации может пострадать не только персонал предприятия, но и расположенные рядом сооружения.
Категория II отличается от предыдущей тем, что действия положений предназначенной для нее методики проверки распространяют на:
- архитектурные объекты, в которых скопление потенциально опасных сред возникает только при нарушениях технологии или неисправностях технологического оборудования;
- разнообразные внешние установки, использующие жидкие или газообразные взрывоопасные и/или пожароопасные материалы.
Прочее оборудование, безопасность которого обеспечивает система молниезащиты, отнесено к категории III. Его поражение молнией не так опасно или наносит меньший ущерб.
Периодичность проверки параметров системы молниезащиты с выдачей протоколов испытаний, которая установлена нормативными актами и относится к группе контрольных измерений, зависит от категории. Для категорий I, II это 1 год, для категории III – интервал периодической проверки составляет один раз в три года. Дополнительно замеры сопротивления годовых проверок следует осуществлять перед началом грозового сезона.
Внеочередные и разовые проверки выполняют по мере возникновения такой необходимости.
Раз в шесть лет оценивают степень коррозии заземлителей.
Расчёт заземления и молниезащиты.
Расчет защитного заземления
Заземлением называется преднамеренное соединение частей электроустановки с землей с помощью заземляющего устройства, состоящего из заземлителя и заземляющих проводников. Заземлитель — это металлический проводник или группа проводников, находящихся в грунте, а заземляющими защитными проводниками — металлические проводники, соединяющие заземляемые части электроустановок с заземлителем.
Различают три вида заземления:
Исходные данные к расчёту заземления.
Удельное сопротивление почвы (Ом/см)
Для расчета защитного заземления необходимо составить расчетную схему (рис.6).
Рис. 6 Расчетная схема.
L- Длина одиночного вертикального заземлителя = 5 м
t — Глубина заложения = 3 м
d — Диаметр = 60 мм
t0 — Расстояние от поверхности земли до электрода= 0,5 м
Допустимое сопротивление заземления не должно превышать 4 Ом. Определяем сопротивление одиночного вертикального заземлителя по формуле:
Определяем общее количество вертикальных заземлителей:
Принимаем расстояние между заземлителями а = 5 м.
Из таблицы 66. [2] определяем коэффициент использования вертикального заземлителя:
Исходя из этого коэффициент использования вертикального заземлителя
Определяем суммарное сопротивление всех вертикальных электродов:
Вычисляем длину горизонтального заземлителя согласно формуле:
Согласно ПУЭ соединительная полоса должна быть не менее 50 принимаем полосу 40*2 мм.
Определяем сопротивление горизонтальной полосы по формуле:
Где — длина горизонтального заземления
— коэффициент сезонности = 2.3
— ширина горизонтальной полосы
Определяем сопротивление заземления из нескольких электродов, соединенных полосой:
Уменьшаем сопротивление до нормы (0,4 Ом)
Расчет молниезащиты
Защита зданий и сооружений от поражения молнией предназначена для полного или частичного исключения последствий попадания молнии в защищаемый объект. Здания и сооружения, отнесенные к категориям 1 и 2 должны быть защищены от прямых ударов молнии ,а так же от электростатической и электромагнитной индукции и от заноса высоких потенциалов через наземные и подземные металлические сооружения.
Здания и сооружения, отнесенные к 3 категории, должны быть защищены от прямых ударов молнии и заноса высоких потенциалов через наземные и подземные металлические коммуникации. В процессе строительства зданий важное значение имеет устройство временной системы молниезащиты, если здание сооружается в грозовой период. Такое устройство выполняется с высоты 20 м и более. При этом в качестве токоотвода используются любые металлические конструкции при условии надежности их соединений, в том числе болтовых, при сопротивлении переходного контакта не более 0,05 Ом.
Расчет зоны защиты молниеотвода — это часть пространства ,внутри которого здание или сооружение защищено от прямых ударов молнии с определенной степенью надежности 99,5% и выше, а типа Б- 95% и выше.
Данные и расчет:
ПУЭ с.220. Интенсивность продолжительности гроз часов в год от 20 до 40.
Определяем ожидаемое количество поражений молний в год по таблице
с. 351 «Электрические сети и оборудования жилых и общественных зданий»:
Определяем ожидаемое количество поражений молний в год по таблице с. 351 «Электрические сети и оборудования жилых и общественных зданий»:
По таблице 26.1. определяем тип зоны защиты(зона Б).Жилые и общественные здания, возвышающиеся более чем на 25 м над средней высотой.
Определяем высоту молниеотвода по формуле:
Рис. 7 Зона защиты молниеотвода.
