Внутренняя молниезащита устройство и инструкция


СОДЕРЖАНИЕ:

Грозозащита частного дома: системы молниезащиты, устройство, инструкция, видео и фото

Избежать удара молнии практически нереально, но вот минимизировать его последствия — можно!

Грозозащита дома своими руками должна производиться строго по правилам — только так можно обеспечить достаточный уровень безопасности. Благо, конструкция молниеотвода не отличается сложностью, а в правилах устройства защитных контуров разобраться тоже реально.

Содержание:

Мы проанализируем конструкцию основных элементов системы, позволяющей защитить дом от удара молнии. Кроме того, при самостоятельном монтаже грозозащиты вы можете воспользоваться приведенным алгоритмом установки приемных контуров и заземляющих линий, которые я опишу.

Элементы системы

Часть 1. Молниеприемник

Общая схема системы защиты от молний

Последствия от удара молнии могут быть самими серьезными, потому игнорировать это природное явление нельзя ни в коем случае. Для защиты от пожаров и выхода из строя электроприборов необходимо позаботиться о создании эффективной системы молниезащиты. Такая система, конечно, никак не повлияет на грозы в вашем регионе — но минимизировать их последствия сможет.

Грозозащита зданий обычно строится по достаточно простому принципу. Разряд улавливается молниеприемником и по токоотводящей линии уходит в землю. За минимизацию последствий для электрических сетей отвечает внутренняя система грозозащиты, представленная устройством для защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП). Все элементы этой системы мы рассмотрим в статье.

Металлический молниеприемник — первый элемент, контактирующий с разрядом

Молниеприемник — это «первая линия обороны». Его устанавливают как можно выше — так, чтобы воображаемый купол, опускающийся под углом 45° к поверхности земли, накрывал все здание. Делают эту деталь из металла, но в качестве дополнительной опоры может использоваться и кирпичная труба, и деревянная мачта.

Основные типы молниеприемников:

Иллюстрация Тип устройства
Стержневой.

Самый простой в изготовлении и поэтому самый распространенный вариант. Делается из металлического стержня диаметром от 12 мм и более либо из металлической трубы.

Оптимальная высота установки устройства — от 1,5 до 2 м по отношению к самой высокой точке кровли. Крепится либо самостоятельно, либо на опорной мачте.

Тросовый.

В качестве приёмного элемента выступает трос, натянутый между опорами на крыше. Опоры устанавливаются на коньках и ребрах кровли.

Для закрепления молниеприемных тросов могут использоваться как металлические детали, так и опоры из диэлектрических материалов.

Минимальное расстояние от троса до кровли из негорючего материала — 10 см. Если крыша изготовлена из дерева, то конструкцию поднимают на 1–1,5 м от коньковой линии.

Сетчатый.

По сути, это усовершенствованная тросовая конструкция. Помимо приемного элемента на коньке токоотводы крепятся и на скатах. Вся сеть замыкается на один заземляющий контур.

Активный.

Устанавливается не менее чем в 1 метре над высшей точкой кровли. При включении ионизирует воздух, что позволяет выполнять захват токов молнии в сфере радиусом до 100 м.

После улавливания разряда работает как обычный стержневой молниеотвод.

Ключевые недостатки активных систем – зависимость от источника энергии и высокая цена.

После установки любого молниеотвода нужно в обязательном порядке проверить его сопротивление. Эта величина ни в коем случае не должна превышать 10 Ом.

Часть 2. Линия токоотведения

Соединение с молниеприемным тросом выполняем с помощью. Зажимной муфты

Следующий элемент системы молниезащиты — токоотводящая линия. По большому счету, подойдет практически любой провод, соединяющий молниеприемник с заземляющим контуром. Но для обеспечения нужного уровня надежности конструкция должна соответствовать ряду требований:

  1. Проводник. Для прокладки линии используются провода диаметром не менее 6 мм. Минимальная площадь сечения провода зависит от материала: для меди это 16 мм2, для алюминия 25 мм2 и для стали от 50 мм2.
  2. Соединение с молниеприемником. Лучше всего фиксацию и контакт обеспечивает зажимная муфта из анодированной стали с винтовым креплением. Также можно использовать болтовое соединение и сварку.
  3. Оформление поворотов. При прокладке токоотводящего провода по скату или стене, а также при огибании препятствий все повороты нужно оформлять в виде плавных дуг. Это позволяет свести к минимуму риск появления искровых разрядов.

Все спуски желательно делать на выносных кронштейнах — так можно избегать заломов и загибов

  1. Фиксация на вертикальных поверхностях. Проводник не должен висеть свободно — его закрепляют либо на стене, либо на водосточной трубе. Для этого используются простые скобы или специальные крепежи, которые входят в комплект молниезащитного оборудования.

Линию токоотведения обязательно соединяем с заземляющим контуром — как на этом фото

Часть 3. Заземляющий контур

Последний элемент системы защиты от молний — заземление. Это контур, заглублённый в грунт и обеспечивающий рассеивание/поглощение системой разряда.

Варианты заземляющих контуров

Общие требования к системе заземления:

  1. Выбор места монтажа. Контур обустраивается на расстоянии не менее 5 м от жилых зданий, пешеходных дорожек, загонов для домашних животных и т. д. Грунт в месте установки должен быть влажным — для более эффективного токоотведения.
  2. Глубина закладки. Основной контур желательно располагать на уровне не менее 50–80 см от поверхности грунта.

Оптимальная конфигурация для заземляющего контура — треугольник со стороной от 1,5 м, как на этом фото

  1. Конфигурация. Заземление чаще всего делается в форме треугольника со стороной 1,5–3 м. На углах треугольника в грунт дополнительно забиваются стальные уголки 40х40 мм или трубы со стенкой не менее 3,5 мм. Глубина забивки — до 3 метров.

Заглублённые металлические штыри или трубы обязательно соединяются в единую систему поперечными полосами

  1. Соединение. Металлическая полоса присоединяется к контуру и выводится на поверхность. Для стыковки с токоотводящей линией молниеприемника используем муфту или болтовое соединение.

Часть 4. Ограничитель напряжения

Помимо наружной части системы молниезащиты есть еще и внутренняя. Это комплекс элементов, которые обеспечивают защиту от импульсных перенапряжений. Иными словами, такой прибор поглощает излишки напряжения, возникающими при ударе молнии, и «сбрасывает» их в систему заземления.

Так выглядит блок УЗИП, обеспечивающий защиту от перенапряжения

Ранее для обеспечения защиты использовались длинно-искровые и газовые разрядники. Сегодня им на смену пришли более компактные, более удобные в использовании, а главное – более надёжные ограничители.

Особенности работы ограничителя:

  1. Основу прибора составляет варистор — элемент, сопротивление которого уменьшается при увеличении силы тока. Варисторные элементы (делают их из смеси оксидов цинка, висмута и других металлов) свободно пропускают сверхтоки без появления искр.
  2. Варисторы выпускают в виде модульных вставок. Таким образом, при выходе из строя вставку можно просто заменить, не выполняя повторное подключение ограничителя.

Габариты вставок соответствуют их пропускной способности, так что неподходящая деталь при замене просто не войдет в гнездо.

  1. При допороговых значениях ограничители просто пропускают излишки тока. Если же напряжение слишком велико, и есть риск пожара, то срабатывает предохранитель устройства защиты от импульсных перенапряжений, и цепь размыкается.

Прерыватели, встроенные в распределительный щиток вместе с устройствами автоматического отключения: такой вариант монтажа оптимален в большинстве случаев

Для частного дома ограничители чаще всего монтируют по двухступенчатой схеме:

  1. На входе усаливается прибор, рассчитанный на более высокое напряжение (оптимально — группа В, 4 кВ).
  2. После него ставится вторая линия (ограничитель группы, С, 2,5 кВ).
  3. Менее мощные грозозащитные устройства (группа D, 1,5 кВ) стоит устанавливать только в том случае, если в доме есть чувствительная электроника.

Схема комбинирования разных ограничителей в системе грозозащиты

Монтаж и эксплуатация системы

Установка молниеотводящих контуров

Систему грозозащиты частного дома можно собрать и своими руками. Для монтажа мы либо приобретаем готовый комплект материалов, либо используем подручные изделия.

Для облегчения монтажа можно использовать готовые решения, но они стоят достаточно дорого

Основные документы, регламентирующие установку молниезащитных систем:

  1. СО 153-34.21.122-2003 «Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций».
  2. РД 34.21.122-87 «Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений».

Работы начинаем с установки контуров молниеотведения на само здание:

Иллюстрация Этап работы
Установка кронштейнов на конек крыши.

На коньки и ребра кровли монтируем кронштейны для молниеприемников.

Для фиксации используем дуговые основания, которые обхватывают коньковую планку. Затягиваем крепления таким образом, чтобы кронштейны были неподвижны.

При установке на коньки из другого материала используем саморезы, которыми присверливаем кронштейны к коньковому брусу.

Установка кронштейнов на скаты.

Там, где будет проходить токоотводящая линия, а также в месте прокладки дополнительных молниеприемников устанавливаем опорные кронштейны.

Надежнее всего закреплять эти детали на обрешетке под кровельным материалом.

Также допускается установка кронштейнов поверх кровельного материала с фиксацией саморезами в обрешетку или стропила.

Монтаж молниеприемника.

Тросовый молниеприемник укладываем в опоры кронштейнов на коньках, ребрах и скатах, после чего натягиваем его для уменьшения провисания.

Фиксируем трос зажимами.

Излишки троса отрезаем. На краях крыши формируем отводы длиной примерно 0,5 м, которые отгибаем вверх — это повысит эффективность улавливания разрядов.

Присоединение токоотводящей линии.

К тросу-молниеприемнику подключаем токоотводящую линию. Для этого устанавливаем на трос зажимную муфту и вставляем в нее провод или стальную пластину.

Тщательно затягивая болтовое крепление, фиксируем токоотводящий проводник на приемной части молниеотвода.

Монтаж токоотводящей линии на вертикальных поверхностях

На стены устанавливаем кронштейны, которые фиксируем анкерами. К кронштейнам крепим токоотводящую линию, опуская ее до уровня грунта или до места контакта с контуром заземления.

Также можно опустить токоотвод по водосточной трубе — в этом случае линия будет замаскирована, но не утратит эффективности.

Монтаж заземления

Готовый комплект деталей для сборки заземления

Эффективная грозозащита невозможна без качественного заземляющего контура. Если заземление уже сделано, то молниеотвод можно подключить и к нему. Но если контура нет или его качество вызывает сомнения — то лучше перестраховаться.

Заземление монтируется так:

Иллюстрация Этап работы
Рытье траншеи.

По предварительно нанесенной разметке выкапываем траншею для укладки заземляющего контура.

При выполнении земляных работ дерн стоит срезать и уложить отдельно — так будет проще замаскировать поврежденный участок грунта после завершения монтажа.

Забивание стержней.

По углам треугольника или по линии с шагом не более 1,5 м забиваем заземляющие стержни. Длину стержня желательно брать не менее 2,5 м — так заземление будет более эффективным.

Забивать удобнее всего кувалдой, на начальном этапе стоя на стеллаже или стремянке.

Приваривание соединительных пластин.

К оголовкам стержней, находящимся у дна траншеи, привариваем стальные соединительные пластины.

Вместо пластин можно использовать толстые арматурные прутья или даже проволоку.

Защита от коррозии.

Все сварные швы зачищаем, после чего обрабатываем противокоррозионным составом (защитной краской, битумной мастикой и т. д.). Если этого не сделать, то буквально через два–три года соединение проржавеет и контакт нарушится.

Монтаж выводящей пластины.

К краю контура привариваем стальную пластину, которую заводим на стену здания.

Конец пластины фиксируем на стене с помощью анкера.

Оборудование соединения.

К верхнему краю выводящей пластины привариваем болт. Его мы будем использовать для соединения с молниеотводом.

Завершение земляных работ.

Траншею, в которой находится заземляющий контур, закапываем, тщательно утрамбовывая грунт.

Сверху закрываем участок срезанным ранее дерном.

Чтобы система работала эффективнее, можно залить заземление водой и засыпать солью. Так проводимость грунта увеличится. За счет наличия соли эффект будет сохраняться в течение длительного времени.

Подготовка к использованию.

Наружную часть заземляющего контура защищаем от коррозии. Это можно сделать с помощью пластикового кабель-канала, а можно просто покрасить металлическую полосу.

К болту присоединяем токоотводящую линию от молниеприемника.

На этом монтаж системы грозозащиты завершается.

Для повышения ее эффективности желательно также установить ограничитель перенапряжения. Его ставят либо в щиток снаружи, либо в специальный короб внутри дома. Но установку этого элемента желательно доверить профессиональным электрикам.

Заключение

Эффективная грозозащита частного дома вполне может быть оборудована самостоятельно: в работе вам помогут приведенные выше советы, схемы и видео в этой статье. Если же какой-то из этапов вызовет вопросы, то вы всегда можете получить консультацию, обратившись к экспертам и другим пользователям в комментариях ниже.

В строительстве сегодня применяются новые материалы, технологии, вследствие чего совершенствуются также отопительные системы. Сейчас для них используются.

Чтобы воду на даче не пришлось таскать ведрами из колодца, нужно потрудиться над созданием эффективной системы Эффективное водоснабжение на даче — одно.

На фото показан входной лаз из покупных элементов, приобрести которые не составит труда. Пластиковые кессонные емкости имеют достаточно большой объем и.

Молниезащита. Понятие и устройство молниезащиты

Читайте также:

  1. I. Понятие о форме организации воспитательного процесса
  2. II. Понятие агроэкосистемы
  3. NVIDIA CUDA. Понятие GPGPU.
  4. T Системный подход. Понятие архитектуры.
  5. V. 2. Инъекционные работы и устройство анкеров.
  6. V. Понятие легитимного порядка
  7. А. Понятие бытия.
  8. Абсентеизм. Понятие и причины.
  9. Автосцепное устройство
  10. АВТОСЦЕПНОЕ УСТРОЙСТВО В СБОРЕ.
  11. Административно-правовые нормы: понятие и сущность
  12. Административно-территориальное устройство РФ

Правовые основы аудиторской деятельности в РФ

Правовое регулирование аудита является первостепенной задачей развития аудита в России. Четко регламентированные правила, определяющие правила работы на рынке данных услуг позволят привести аудит в конкретные правовые рамки на высшем законодательном уровне. Верхним уровнем стало принятие закона об аудиторской деятельности (до принятия закона аудиторская деятельность регулировалась Временными правилами, утвержденными Указом Президента Российской Федерации от 22 декабря 1993 г. №2263).

Организационно-правовые формы аудиторских организаций.

Согласно Временных правил аудиторской деятельности в Российской Федерации, утвержденные Указом Президента РФ от 22 декабря 1993 г. N 2263, аудиторские фирмы регистрируются как предприятия, создаваемые в целях осуществления аудиторской деятельности, и могут иметь любую организационно-правовую форму, предусмотренную законодательством Российской Федерации, за исключением формы ОАО.

Физические лица, прошедшие аттестацию, могут заниматься аудиторской деятельностью в составе аудиторской фирмы, заключив с ней трудовое соглашение (контракт), либо самостоятельно, то есть зарегистрировавшись в качестве предпринимателей.

Аудиторы, прошедшие аттестацию и желающие работать самостоятельно, а также аудиторские фирмы начинают свою деятельность после государственной регистрации в качестве субъекта предпринимательской деятельности, получения лицензии на осуществление аудиторской деятельности и включения в государственный реестр аудиторов и аудиторских фирм.

Аудиторы и аудиторские фирмы могут в соответствии с законодательством Российской Федерации образовывать союзы, ассоциации и другие объединения для координации своей деятельности или защиты своих профессиональных интересов. Аудиторские объединения не вправе непосредственно заниматься аудиторской деятельностью

Молниезащи́та (громозащи́та, грозозащи́та) — это комплекс технических решений и специальных приспособлений для обеспечения безопасности здания, а также имущества и людей, находящихся в нем. На земном шаре ежегодно происходит до 16-и миллионов гроз, то есть около 44 тысяч за день [1] . Опасность для зданий (сооружений) в результате прямого удара молнии может привести к:

· повреждению здания (сооружения) и его частей,

· отказу находящихся внутри электрических и электронных частей,

· гибели и травмированию живых существ, находящихся непосредственно в здании (сооружении) или вблизи него.

Молниезащита зданий разделяется на внешнюю и внутреннюю.

Внешняя молниезащита представляет собой систему, обеспечивающую перехват молнии и отвод её в землю, тем самым, защищая здание (сооружение) от повреждения и пожара. В момент прямого удара молнии в строительный объект правильно спроектированное и сооруженное молниезащитное устройство должно принять на себя ток молнии и отвести его по токоотводам в систему заземления, где энергия разряда должна безопасно рассеяться. Прохождение тока молнии должно произойти без ущерба для защищаемого объекта и быть безопасным для людей, находящихся как внутри, так и снаружи этого объекта.

Существуют следующие виды внешней молниезащиты:

· натянутый молниеприемный трос;

Помимо вышеупомянутых традиционных решений с середины 2000х годов получает распространение молниезащита с системой ранней стримерной эмиссии, также именуемая активной молниезащитой. Применение данной системы нормируется несколькими стандартами, в первую очередь французским NFC 17-102.

В общем случае внешняя молниезащита состоит из следующих элементов:

· Молниеотво́д (молниеприёмник, громоотвод) — устройство, перехватывающее разряд молнии. Выполняется из металла (нержавеющая либо оцинкованная сталь, алюминий, медь)

· Токоотво́ды (спуски) — часть молниеотвода, предназначенная для отвода тока молнии от молниеприемника к заземлителю.

· Заземли́тель — проводящая часть или совокупность соединенных между собой проводящих частей, находящихся в электрическом контакте с землей непосредственно или через проводящую среду.

Внутренняя молниезащита представляет собой совокупность устройств защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП). Назначение УЗИП защитить электрическое и электронное оборудование от перенапряжений в сети, вызванных резистивными и индуктивными связями, возникающих под воздействием тока молнии. Общепринято выделяют перенапряжения, вызванные прямыми и непрямыми ударами молнии. Первые происходят в случае попадания молнии в здание (сооружение) или в подведенные к зданию (сооружению) линии коммуникаций (линии электропередачи, коммуникационные линии). Вторые — вследствие ударов вблизи здания (сооружения) или удара молнии вблизи линий коммуникаций. В зависимости от типа попадания различаются и параметры перенапряжений.

Перенапряжения, вызванные прямым ударом, именуются Тип 1 и характеризуются формой волны 10/350 мкс. Они наиболее опасны, так как несут большую запасенную энергию.

Перенапряжения, вызванные непрямым ударом, именуются Тип 2 и характеризуются формой волны 8/20 мкс. Они менее опасны: запасенная энергия примерно в семнадцать раз меньше, чем у Тип 1.

Соответствующим образом классифицируются и УЗИП.

Устройства защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) делятся на тип 1, тип 2 и тип 3.

Тип 1 способен пропустить через себя всю энергию типичного удара молнии, не разрушившись. Но, за устройством типа 1 сохраняется достаточно большой бросок напряжения (единицы киловольт).

Обычно тип 1 устанавливается только в сельской местности с воздушными линиями. Рекомендации требуют типа 1 в зданиях с громоотводами, а также в зданиях, подключенных воздушными линиями, и в зданиях, отдельно стоящих или находящихся рядом с высокими объектами (деревьями).

По этим же рекомендациям городская квартирная и офисная проводка не требует типа 1 (считается, что тип 1 уже есть на КТП).

Тип 2 не способен самостоятельно, без предшествующего типа 1, выдержать без разрушения удар молнии. Однако же его живучесть гарантируется в случае совместного применения с типом 1. Бросок напряжения за типом 2 обычно около 1.4-1.7 кВ.

Тип 3 для своей живучести требует применения типов 1 и 2 перед собой, и устанавливается непосредственно рядом с потребителем. Им может являться, например, сетевой фильтр или же варисторная защита в блоках питания некоторых бытовых устройств (автоматика отопительных котлов).

УЗИП не защищает от длительных перенапряжений, например, от повышения до 380В при «отгорании нуля». Более того, длительные перенапряжения могут привести к выходу УЗИП из строя. В случае сквозного прогорания УЗИП от фазы до PE возможно выделение на нем огромного количества тепла и пожар в щитке. Для защиты от этого УЗИП обязательно должен устанавливаться с защитой — плавкими вставками или же автоматическими выключателями.

В случае, когда вводной «автомат» имеет номинал

Дата добавления: 2015-04-24 ; Просмотров: 2572 ; Нарушение авторских прав? ;

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Инструкция по устройству молниезащиты добавила проблем проектировщикам

В последнее время всё более актуальной становится проблема молниезащиты. Помимо защиты важных объектов от прямого удара молнии (устройства внешней молниезащиты), возросли требования к устройствам внутренней молниезащиты, обеспечивающим защиту от вторичных воздействий молнии.

В 2003 году вступила в действие «Инструкция по молниезащите зданий, сооружений и промышленных коммуникаций» СО 153-34.21.122-2003. Наши московские авторы считают, что новый документ не смог разрешить сложные вопросы, встающие перед проектировщиками.

Михаил Кузнецов, к.ф.-м.н.

Михаил Матвеев, к.ф.-м.н.

Сергей Носков ООО «ЭЗОП», г. Москва

В настоящее время строится и реконструируется большое число объектов с повышенными требованиями к молниезащите: электростанции (ЭС), особенно атомные (АЭС), подстанции (ПС), объекты нефтегазовой отрасли, транспорта, связи и др.

Функционирование многих объектов сегодня обеспечивает микропроцессорная (МП) аппаратура, чувствительная к импульсным электромагнитным помехам (возникающим в том числе при молниевом разряде). МП аппаратура выполняет всё более и более важные функции. Например, она уже устанавливается в качестве основных элементов систем управления и систем безопасности ядерных реакторов. Поэтому понятие «молниезащита» применительно к современному положению расширилось. Молниезащиту можно разделить на две взаимосвязанные составляющие: защита от первичных и вторичных проявлений молнии.

К защите от первичных проявлений относится только внешняя система молниезащиты и заземления, обеспечивающая собственно защиту объекта от прямых разрядов (способных привести к гибели людей, повреждению основного оборудования, пожарам, взрывам, и т.п.) и отвод основной части тока молнии в заземлитель. К защите от вторичных проявлений молнии относятся средства, обеспечивающие защиту чувствительной аппаратуры и ее цепей от импульсных разностей потенциалов между «землями», возникающих при близком молниевом разряде. К защите от вторичных проявлений молнии также относят средства экранирования электромагнитных полей, воздействующих на аппаратуру и ее цепи.

Существующие НТД по молниезащите

Возросшие требования к организации молниезащиты требуют адекватного отражения на уровне НТД. Традиционно используемые документы по проектированию систем молниезащиты, например, РД 34.21.122-87 «Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений» (далее Инструкция – 1), позволяли спроектировать систему молниезащиты таким образом, чтобы в достаточной мере защитить объект от первичных проявлений молнии: прямых молниевых ударов, перекрытий, и т.п.

При этом вопросы защиты МП аппаратуры и кабельных линий от вторичных проявлений молниевых ударов рассматривались слабо. Поэтому уже давно назрела необходимость создания документа, регламентирующего вопросы защиты МП аппаратуры и ее цепей от перенапряжений и полей, возникающих при протекании тока молнии по элементам систем молниезащиты и заземляющего устройства. Предполагалось, что новый документ – «Инструкция по молниезащите зданий, сооружений и промышленных коммуникаций» СО 153-34.21.122-2003 (далее – Инструкция 2) разрешит накопившиеся вопросы. Тем более, что к моменту ее выхода уже существовали зарубежные стандарты по молниезащите (МЭК 61312 и МЭК 61024). Отечественный документ в идеале должен был использовать и конкретизировать материалы МЭК, поскольку, во-первых, за рубежом проблемы молниезащиты и ЭМС в целом проработаны более детально, чем в России, и, во-вторых, к моменту выхода Инструкции 2 должен был накопиться достаточный опыт использования этих стандартов МЭК. Однако вряд ли будет преувеличением сказать, что Инструкция 2 не оправдала этих ожиданий.

Уже при беглом просмотре Инструкции 2 бросается в глаза намного меньший объем раздела по защите от вторичных проявлений молнии по сравнению с МЭК. Единственное, что было сделано, – изложены отдельные разделы из МЭК 61312, например, даны основные сведения о зонной концепции защиты, об экранировании и заземлении. Изложение ведется с минимальной детализацией, что затрудняет применение положений Инструкции 2 в практике проектирования. Она не только не довела рекомендации МЭК 61312 до той степени конкретики, которая позволила бы эффективно использовать документ в практике проектирования, но и утратила многие положительные черты Инструкции 1.

Так, например, в Инструкции 2 нет методики определения минимального по условиям отсутствия перекрытия (вторичного молниевого разряда) расстояния от конструкций с молниеприемниками до защищаемых объектов.

В итоге ожидаемый проектировщиками документ, как ни обидно это звучит, сначала вышел на Западе (МЭК-62305 [3]). В этом объемном (5 томов!) стандарте рассмотрены многие аспекты защиты как от первичных, так и от вторичных проявлений молнии и даны подробные рекомендации, которые могут быть использованы без дополнительных исследований. Конечно, и МЭК-62305 не лишен недостатков. Так, в методике оценки среднегодового количества ударов молнии в объект предлагаются эмпирические коэффициенты расположения объектов, использование которых не всегда дает корректные результаты [6]. Но в целом этот документ намного более подробен и логичен, чем Инструкция 2.

ОСОБЕННОСТИ СО 153-34.21.122-2003

Чтобы не быть голословными, в этой статье мы рассмотрим некоторые из проблем, связанных с Инструкцией 2. Собственно, вопросом является уже статус документа. После выхода в 2003 году Инструкции 2 сложилась неоднозначная ситуация. Использовавшаяся до этого Инструкция 1 (и основанные на ней отраслевые документы) не была формально отменена.

Первая же фраза Инструкции 2: «Инструкция распространяется на все виды зданий, сооружений и промышленных коммуникаций независимо от ведомственной принадлежности и формы собственности» оказывается более чем смелым заявлением, если учесть, что документ был утвержден приказом Минэнерго и является именно отраслевым стандартом.

Как показала практика, в других отраслях указанный документ используется слабо. Но даже применение Инструкции 2 в электроэнергетике не всегда возможно.

Рассмотрим пример реконструируемого объекта (ЭС или ПС), на котором достраивается часть ОРУ. Вот цитата: «Инструкция предназначена для использования при разработке проектов, строительстве, эксплуатации, а также при реконструкции зданий, сооружений и промышленных коммуникаций». Тогда формально существующая часть объекта (которая была спроектирована по более ранним документам и может не удовлетворять требованиям Инструкции 2) должна быть реконструирована, что не всегда реально.

Но даже если существующая часть объекта останется без изменений, молниезащита новых ячеек должна быть спроектирована согласно требованиям Инструкции 2. При этом не ясно, каким образом рассчитывать взаимодействие молниеотводов на существующей и новой частях объекта.

Помимо указанной неразберихи, оказалось, что Инструкция 2 не только не удовлетворяет современным требованиям (вопросы защиты от вторичных проявлений молниевых разрядов, специфика молниезащиты взрыво- и пожароопасных объектов почти не рассмотрен), но и имеет неточности, затрудняющие проектирование систем молниезащиты. Поэтому во многих отраслях по-прежнему используется Инструкция 1 (например, для объектов ОАО «Газпром») либо разработаны собственные отраслевые стандарты (например, для объектов ОАО «АК «Транснефть»).

Уровень защиты объектов и оценка рисков

Рассмотрим сначала важнейший вопрос, от которого зависит выбор конкретных технических решений, касающихся молниезащиты того или иного объекта. Речь идет о процедуре оценки рисков и выборе на основе ее результатов уровня защиты и параметров тока молнии, соответствующих специфике объекта.

Действительно, обеспечить 100%-ную молниезащиту наземных объектов в большинстве случаев принципиально невозможно. Однако можно снизить вероятность аварий, повреждений или сбоев в работе объекта в целом и его подсистем до некоторого приемлемого минимума. При этом, естественно, затраты на обеспечение молниезащиты должны быть увязаны с возможным риском.

Так, нет смысла ставить сравнительно дорогие устройства защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) и обеспечивать специальное экранирование для аппаратуры, стоимость которой низка, а выход из строя не приводит к серьезным последствиям. Намного проще в случае выхода из строя заменять такую аппаратуру, скажем, раз в 40–50 лет. Но если такая аппаратура обеспечивает бесперебойную работу систем безопасности АЭС, то будут оправданы защитные мероприятия, намного более дорогостоящие, чем сама аппаратура.

К факторам, на основе которых определяются требования к надежности защиты и параметры импульсов тока молнии, относятся: важность объекта, экономические и социальные последствия сбоев в его работе, геометрия и срок его службы, грозовая активность в регионе его расположения и т.п. Инструкция 2 дает лишь общее указание на то, что следует осуществлять оценку рисков.

При этом проектировщикам предлагается самостоятельно выбрать уровень защиты. Предлагаемое разделение объектов на типы слишком поверхностно: объекты разделены на обычные и специальные.

Все электростанции отнесены к специальным, тогда как подстанции, видимо, относятся к обычным объектам. Сказать точнее сложно, т.к. приводимая в документе таблица не является исчерпывающей. Рассмотрим пример: небольшая ГЭС или ТЭС, сооруженная на предприятии с целью снижения внешних платежей за электроэнергию, с одной стороны, и ПС «Чагино» 500 кВ в Москве – с другой. Если нарушение в работе такой ГЭС (ТЭС) создаст кратковременные и устранимые неудобства, связанные с переходом на внешнее электроснабжение предприятия, то авария на системной ПС 500 кВ может иметь, как показала практика, намного более серьезные последствия.

Из текста Инструкции 2 к тому же остается неясным, с каким уровнем защиты следует проектировать систему молниезащиты электростанций, дается лишь диапазон 0,9–0,999 для всех специальных объектов. А ведь стоимость системы молниезащиты, спроектированной с уровнем защиты 0,999, может быть на порядок выше стоимости системы молниезащиты, спроектированной с уровнем 0,9.

Для специальных объектов почему-то не даны даже параметры тока молнии в зависимости от уровня надежности. Приведенная для обычных объектов таблица уровней надежности также не отвечает на вопрос, какой именно уровень надежности и какой ток молнии следует использовать в расчетах для конкретного объекта, и в первую очередь для ПС. Чтобы понять важность ответа на этот вопрос, приведем два примера.

1. Для ПС 500 кВ с линейными размерами несколько сотен метров, расположенной в районе с грозовой активностью 80–100 часов, ожидаемое число ударов молнии в год составит 2–3 разряда. Если для такой ПС проектировать систему молниезащиты с надежностью 0,9, в среднем один раз в 5 лет будет происходить прорыв молнии через систему молниезащиты, т.е. удар непосредственно в первичное оборудование. Очевидно, что для такой ПС система молниезащиты должна быть построена с надежностью не менее 0,99. Кроме того, использования в расчетах значения тока молнии 100 кА недостаточно, поскольку за срок службы ПС до полной реконструкции вероятен по крайней мере один разряд в территорию ПС с током 130 кА [1, 3]. Указанная оценка сделана на основе данных о вероятности молниевых ударов с той или иной величиной тока.

2. Для ПС 110 кВ, выполненной, например, на основе КРУЭ в здании 15 . 20 метров, расположенном в центре города, в районе с грозовой активностью 20–40 часов, ожидаемое число ударов молнии составит примерно один разряд в 35 лет. Естественно, что для такой ПС (с учетом срока службы) уровень защиты 0,8 будет более чем достаточным, а принимаемый согласно Инструкции 2 ток молнии 100 кА окажется явной «перезакладкой». Так, например, разряд с током выше 50 кА будет происходить в среднем раз в 150–300 лет (оценка основана на данных, приведенных в [1, 3]). Естественно, для такой ПС экономически целесообразно строить систему молниезащиты исходя из меньших токов молнии (например, 25–30 кА).

Итак, чтобы правильно (с достаточным уровнем надежности, но без «перезакладывания») спроектировать систему молниезащиты, необходимо оценить риски, выбрать уровень молниезащиты и определить амплитуду тока молнии в зависимости от назначения защищаемого объекта, срока действия оборудования на объекте, ожидаемого количества прорывов молний и др. факторов. Однако в Инструкции 2 такая методика полностью отсутствует.

Более того, в данном документе нет и методики определения количества молниевых разрядов в объект в зависимости от его геометрических параметров (ширины, длины, высоты зданий и сооружений) и местоположения. Отсутствует и методика определения принимаемого значения тока молнии. Следует отметить, что в МЭК-62305 по молниезащите указанные вопросы рассмотрены намного более подробно, даже в Инструкции 1 этому вопросу уделено некоторое внимание.

Методика расчетов зон защиты

Наиболее критичный недостаток Инструкции 2 – собственно методика расчета типовых зон защиты стержневых и тросовых молниеотводов. Предложенная методика предполагает только наличие молниеотводов одинаковой высоты. Полностью отсутствует методика расчета зон защиты для разновысоких молниеотводов (стержневых, тросовых). Учитывая, что в реальности молниезащита часто организована именно разновысокими молниеотводами (на ПС даже в пределах одного ОРУ могут располагаться разновысокие молниеотводы – на порталах и прожекторных мачтах, например), можно сделать вывод, что Инструкция 2 непригодна для расчета зон молниезащиты многих объектов. Следует заметить, что Инструкция 1 и тем более МЭК-62305 лишены этого недостатка.

Фраза из Инструкции 2: «В случае проектирования молниезащиты для обычного объекта, возможно определение зон защиты по защитному углу или методом катящейся сферы согласно стандарту МЭК (IEC 1024) при условии, что расчетные требования МЭК оказываются более жесткими, чем требования Инструкции» не решает проблемы. Действительно, поскольку требования Инструкции 2 для разновысоких объектов отсутствуют, то воспользоваться стандартом МЭК всё равно не получится.

Даже для молниеотводов равной высоты проектировщику, чтобы оправдать использование МЭК, придется производить расчеты по обеим методикам, чтобы сравнить требования и убедиться, какие более жесткие. Но меньше всего повезло специальным объектам, молниезащиту которых разрешается рассчитывать только по Инструкции 2, – ведь именно на таких объектах молниеотводы, как правило, имеют разную высоту. Например, трубы на зданиях блоков АЭС и молниеотводы на ОРУ АЭС различаются по высоте в несколько раз. Получается, что выполнить корректный расчет молниезащиты для АЭС вообще невозможно!

Еще один существенный недостаток Инструкции 2 – отсутствие методики расчета зоны молниезащиты при наличии более двух молниеотводов. Согласно предложенной методике, может быть определена только зона защиты, образованная парой молниеотводов.

Очевидно, что если построить зоны защиты трех молниеотводов только исходя из перекрытия зон молниезащиты, образованной каждой парой из них, то в большинстве случаев зона, находящаяся в центре треугольника (образованного молниеотводами), будет не перекрыта.

Полное перекрытие указанной зоны будет, только если на высоте защиты все попарно образованные зоны будут пересекаться. Это возможно, например, для случая, когда мачты, образующие правильный треугольник, находятся на расстоянии не более 2rx (двух радиусов одиночных зон перекрытия на заданной высоте, рис. 1) друг от друга.

Для примера приведем следующий случай: если мачты высотой 30 метров должны перекрыть зону высотой 15 метров, мачты (расположенные, например, в вершинах правильного треугольника) должны находиться на расстоянии не более 18 метров друг от друга при уровне защиты 0,99 и на расстоянии не более 10 метров при уровне защиты 0,999. В этом случае придется буквально утыкать объект мачтами, для того чтобы защитить его согласно приведенной методике. Но тогда молниеотводы неизбежно окажутся в непосредственной близости от вторичных цепей, мест размещения электронной аппаратуры и т.п., что само по себе приводит к серьезным проблемам.

Следует отметить, что в Инструкции 1 вопрос построения зон нескольких молниеотводов (больше двух) был решен. Напомним, что там говорилось следующее: «Основным условием защищенности одного или нескольких объектов высотой hx с надежностью, соответствующей зонам А и Б, является выполнение неравенства rcx > 0 для всех попарно взятых молниеотводов». Это означает, что если каждая пара молниеотводов взаимодействует на заданной высоте (т.е. образует общую зону, а не две отдельные зоны защиты), то и зона между попарными зонами будет перекрыта от прямого удара молнии на той же заданной высоте.

Несоответствия СО и МЭК

Поскольку при анализе Инструкции 2 постоянно приходится ссылаться на МЭК-62305, кажется уместным привести и другие их несоответствия, чтобы при пересмотре Инструкции 2 и создании нового документа по молниезащите избежать подобных ошибок и несоответствий. Это нужно, в частности, для того, чтобы унифицировать методики во избежание недоразумений, способных возникнуть при проектировании и строительстве объектов за рубежом либо применении в России типовых зарубежных наработок.

К таким несоответствиям относится, например, следующее: в таблице № 2.2 (Раздел №2) приведены следующие уровни защиты от прямого удара молнии: I уровень – 0,98; II уровень – 0,95; III уровень – 0,9; IV уровень – 0,8.

В соответствии с МЭК 62305 уровни защиты следующие: I уровень – 0,99; II уровень – 0,97; III уровень – 0,91; IV уровень – 0,84.

Кстати, нетрудно заметить, что уровни защиты согласно МЭК оказываются во всех случаях выше, чем в Инструкции 2.

Обращает на себя внимание и несовпадение значений уровней защиты для обычных (0,98; 0,95; 0,9; 0,8) и специальных объектов (0,9; 0,99 и 0,999).

Учитывая, что методика расчета зон молниезащиты дана только для уровней защиты 0,9; 0,99 и 0,999, остается загадкой, как проводить расчет для уровней 0,98; 0,95 и 0,8. Хотя в Инструкции 2 и сказано, что для обычных объектов можно использовать метод расчета, предложенный в IEC 1024, но с условием, «что расчетные требования Международной электротехнической комиссии оказываются более жесткими, чем требования настоящей Инструкции». При этом оказывается невозможным определить, какие же требования являются более жесткими, поскольку требований Инструкции для указанных уровней защиты просто нет!

К несоответствиям с МЭК также относятся и значения некоторых параметров тока молнии, приведенные в таблице 2.3 Инструкции 2. Например, неверно указаны значения средней крутизны первого импульса тока молнии (средняя крутизна di / dt30 / 90%, кА/мкс): 200, 150 и 100. Правильные значения в десять раз меньше: 20, 15 и 10 кА/мкс. Указанное противоречие представляет скорее всего просто ошибку.

НЕТОЧНОСТИ И ПРОБЕЛЫ

В целом, рассматриваемый документ изобилует фактическими ошибками, приводящими к невозможности использования даже тех методик расчета, которые в документе представлены. Ниже приведен перечень таких ошибок, не претендующий на полноту:

1. В таблице 3.6 «Расчет параметров зоны защиты двойного стержневого молниеотвода» приведена формула для определения Lc при надежности 0,999, в которой множитель 10–3 лишний. Кроме того, в той же таблице приведена другая формула (для надежности 0,99):

[2,25–0,01007(h–30)]h, в которой множитель перед скобкой также вызывает сомнения. Возможно, вместо 0,01007 должно быть 0,0107 либо в предыдущей формуле вместо 0,0107 должно быть 0,01007.

2. Постоянно встречается фраза «Для расстояний Lc L Lmax высота hc определяется…», в которой соотношение для L также ошибочно. Правильно в этом случае писать: Lc L Lmax. К существенным недостаткам документа можно отнести и следующее. В предложенной расчетной методике зон молниезащиты максимальная высота молниеотводов не должна превышать 150 м.

Возникает вопрос: а почему именно 150 м, и что делать, если нужно защитить более высокий объект? В документе говорится, что для этого нужно использовать специальную методику, но ссылки на нее нет. А между тем объектов с высотой более 150 м становится всё больше (телебашни, небоскребы и др.). И здесь необходимо не только обеспечить защиту уже построенных зданий от молнии, но и предусмотреть мероприятия по молниезащите в процессе самого строительства. К сожалению, этот аспект в Инструкции 2 также не рассмотрен.

ВОПРОСЫ, НА КОТОРЫЕ НЕТ ОТВЕТА

Наконец, остановимся подробнее на том, чего, к сожалению, практически нет в Инструкции 2: на вопросах защиты чувствительной аппаратуры и ее цепей от вторичных проявлений молниевых разрядов с той степенью детализации, которая позволила бы неспециалисту в области ЭМС выполнять проекты молниезащиты. Как показала практика, учет требований ЭМС при построении комплексных систем молниезащиты (включающих системы заземления, системы защиты от импульсных перенапряжений и электромагнитных полей) в настоящее время жизненно необходим.

Так, на одном из крупнейших в нашей стране предприятий нефтяной отрасли система защиты от прямого удара молнии была спроектирована правильно (точнее, согласно действующей НТД), однако защита от вторичных проявлений молнии не была выполнена (рис. 2а). Вторичные цепи и места установки МП аппаратуры попада- ли в зону высокого импульсного потенциала у оснований молниеотводов. Это привело к тому, что в течение одного грозового сезона в результате нескольких молниевых ударов в молниеприемники была выведена из строя значительная часть электронного оборудования объекта. На рис. 2б приведен еще один пример ошибочного выполнения молниезащиты.

Сегодня очевидно, что Инструкция по молниезащите должна содержать не только общие слова (как Инструкция 2), но и конкретные рекомендации, технические решения, реализация которых позволит защитить чувствительную микропроцессорную аппаратуру и ее цепи.

Например, Инструкция 2 поверхностно рассматривает проблему защиты аппаратуры от магнитных полей, индуцированных током молнии. Приводится информация о том, что металлоконструкции здания могут использоваться в качестве экранов. Ничего не говорится о том, что делать, если здание кирпичное, или если коэффициента экранирования металлоконструкциями недостаточно для ослабления поля до безопасного для аппаратуры. Нет конкретных рекомендаций по определению коэффициента экранирования.

При этом зачастую при установке новой чувствительной аппаратуры в существующих зданиях использование дополнительного экранирования является единственным доступным способом борьбы с импульсными магнитными полями.

Инструкция по молниезащите должна содержать подробное описание того, как это сделать, чтобы проектировщик в зависимости от ситуации мог выбрать подходящий вариант защиты: достаточно ли металлоконструкций здания или необходимо использование дополнительного экранирования самого здания или помещения; как правильно организовать экранирование помещений; достаточно ли сетчатого экрана или необходимо использовать металлические листы. Если нет возможности экранировать помещение или по экономическим соображениям выгоднее разместить аппаратуру в экранирующих шкафах, как именно выбирать экранирующие шкафы. Вопрос серьезный, ведь многие из выпускаемых в настоящее время металлических шкафов не обладают экранирующими свойствами, поскольку наличие длинных щелей между стенками и каркасом сводит практически к нулю экранирующий эффект. На все эти вопросы должны быть даны четкие ответы в Инструкции по молниезащите. Аналогичная ситуация сложилась и с рекомендациями, касающимися устройства заземления защищаемых объектов, создания системы защиты от импульсных перенапряжений в цепях до 1 кВ. В Инструкции 2 даны лишь общие рекомендации по этим вопросам. Мало внимания уделено способам защиты от импульсных перенапряжений с помощью специальных устройств (УЗИП), гальванических развязок, экранирования цепей чувствительной аппаратуры [2, 5]. А ведь выбор типа УЗИП, например, является очень важным вопросом. Так, в измерительные цепи трансформаторов напряжения на ПС нельзя устанавливать разрядники, поскольку при их срабатывании возможно искажение формы полезного сигнала, а вот установка УЗИП на основе варисторов в такие цепи возможна, что было показано в [5]. Стоит заметить, что для объектов, не имеющих единого заземляющего устройства в виде сетки (например, многие объекты газовой отрасли), использование УЗИП зачастую является одним из немногих эффективных способов борьбы с импульсными перенапряжениями. Например, в МЭК-62305 только вопросам применения УЗИП уделено почти 20 страниц.

То же касается и применения для защиты от импульсных перенапряжений экранированных кабелей с двухсторонним заземлением экранов. В Инструкции 2 это лишь рекомендуется делать, однако никаких количественных характеристик не приводится. Также не сказано, в каких случаях это можно делать, а в каких такая мера может оказаться недостаточной или даже привести к негативным последствиям. Исследования, проведенные ООО «ЭЗОП», показали, что такое мероприятие (при условии правильного выполнения) позволяет добиться снижения перенапряжений, приложенных ко входам МП аппаратуры, в несколько раз (от 4 до 20 раз, см. [5]).

В Инструкции 2 практически не затронуты вопросы увязки системы заземления молниеотводов с заземлением других объектов. Этот вопрос особенно актуален для распределенных объектов большой площади, таких, как, например, электрические подстанции (являющиеся, кстати, самыми многочисленными объектами электроэнергетики, для которой указанный документ и был выпущен). А ведь именно правильный выбор схем заземления элементов молниезащиты зачастую позволяет обойтись без дополнительных дорогостоящих мероприятий по защите от вторичных проявлений молниевых разрядов [2, 4], в том числе без применения УЗИП.

Таким образом, назрела необходимость начать работу по созданию нового документа, регламентирующего проектирование систем молниезащиты с учетом современных требований.

Эта задача выходит далеко за рамки настоящей статьи. Но очевидно, что новый документ должен распространяться на максимально большое число типов объектов и давать максимально четкие решения, а не расплывчатые общие положения. Перечисленные противоречия, неточности и пробелы должны быть устранены.

Документ не должен противоречить МЭК и обязан четко разграничивать случаи, когда следует выполнять новые требования, а когда достаточно выполнения требований ранее выпущенных документов. И, разумеется, необходимо в полном объеме рассмотреть вопросы защиты от вторичных проявлений молниевого разряда.

Возникает, однако, вопрос: можно ли гарантировать, что новый документ будет принципиально лучше предыдущего, или опять повторится ситуация с РД 87-го года и СО 2003-го, вынуждающая проектировщика использовать требования разных документов?

Здесь вряд ли можно дать исчерпывающий ответ. Но хотелось бы напомнить следующее. В 2003 году выход Инструкции 2 оказался неожиданностью для большей части инженерного сообщества.

Публикации и широкого обсуждения проекта документа, насколько известно, не было. Поэтому представляется абсолютно необходимым в случае разработки нового документа опубликовать его проект задолго до принятия с целью всестороннего обсуждения замечаний и предложений. А их наверняка будет немало.

1. Sen P.K. Understanding Direct Lightning Stroke Shielding of Substations / PSERC Seminar Golden, Colorado, November 6, 2001. – Colorado School of Mines, 2002.

2. Кузнецов М. Б., Матвеев М. В. Защита МП аппаратуры и ее цепей на ПС и ЭС от вторичных проявлений молниевых разрядов // Электро. – 2007. – № 6.

3. IEC 62305.– Lightning Protection.

4. Кузнецов М. Б., Матвеев М. В. Комплексный подход к решению проблем защиты МП аппаратуры энергообъектов от вторичных проявлений молниевых разрядов / Сборник трудов Первой Все- российской конференции по молниезащите. – Новосибирск, 2007.

5. Кузнецов М.Б., Кунгуров Д.А., Матвеев М.В., Тарасов В.Н. Про- блемы защиты входных цепей аппаратуры РЗА от мощных им- пульсных перенапряжений // Новости ЭлектроТехники. – 2006. – № 6(42).

6. Базелян Э.М., доклады / Сборник трудов Первой Всероссийской конференции по молниезащите. – Новосибирск, 2007.

Инструкция по самостоятельному устройству молниезащиты и заземления в частном доме

Чтобы обеспечить свой дом надёжной защитой в случае попадания в него электрического заряда во время грозы, необходимо построить молниеотвод. Стоимость монтажа грозозащиты довольно дорога, поэтому в этой статье расскажем, как сделать её своими руками.

Молниеотводом называют металлическую конструкцию, предназначенную служить защитой сооружения в случае электрического разряда во время грозы. Молниеотвод изготавливается из трёх основных частей: самого приёмника заряда, электрического проводника и контура, расположенного в земле.

Немного теории

Теоретически, защита от удара молнии представляется в виде длинного проводника электрического тока, возвышающегося одним концом над самой высокой точкой постройки и передающего полученный заряд в землю.

Кроме непосредственной защиты конкретного здания, молниеотвод помогает соседним более низким постройкам на некотором расстоянии от себя. Зона защиты выглядит, как конус высотой на 15% ниже верхней точки с основанием радиусом 1,73 от высоты.

На основании этих теоретических предпосылок и рассчитывается необходимая высота поднятия стержня грозозащиты над зданием. Эти же цифры используются для расчёта высоты расположения тросового варианта защиты, только вместо конуса строится треугольник с основанием равным 1,67 высоты.

Площадь сечения проводника и стержня для устройства молниеотвода не выше 50 м выбирается большей 80 мм2. В качестве материалов применяются: трубы с цинковым покрытием Д 25 и более, стальной круглый профиль диаметром не менее 12 мм, полосы стальные 4х40, металлический трос диаметром более 14 мм.

Для лучшей сопротивляемости порывам ветра стержни могут выполняться из частей разного диаметра (диаметр увеличивается книзу), а растяжки дополнительно укрепляются промежуточными точками крепежа.

Монтаж стержня

Для надёжной работы в течении длительного времени без обслуживания и ремонта разработано несколько способов выполнения и монтажа защищающего от грозы стрежня. Лучшими местами крепления считаются: углы строения, фронтоны, стены. Иногда стержни закрепляют на вкопанных в землю столбах.

С целью уменьшения расхода материала и общего облегчения конструкции, верхний сегмент шпиля выполняется из прутка, а все остальные из труб. Длина каждого сегмента определяется жёсткостью материала и его потенциальному сопротивлению динамическим нагрузкам от порывов ветра. Средние значения длин приводим ниже:

• Для труб Д 25 – до 5,5 м;
• Для труб Д 32 – до 8 м;
• Для труб Д 40 – до 11,5 м.

Длина свободного стержня над верхней точкой крепления не должна превышать 14 м (для всех материалов). Высокие стержни лучше укреплять тремя растяжками с углом между ними 120 град и креплением ниже 15% от общей высоты. Толщина растяжек – не менее 3,5 мм. Для закрепления в грунте применяются костыли из стального уголка.

Виды расположения молниезащиты кровли

Отдельные части стержня грозозащиты между собой соединяются фланцевыми соединениями. Суммарное сечение болтов выбирается из расчёта более 1,4 сечения трубы. Кроме фланцевого соединения, может использоваться сварное с укреплением стальной полосой.

В случае установки стержня молниеотвода на цементной стяжке или другом твёрдом основании, то лучший вариант установки – использовать трубу меньшего диаметра, забитую в землю на глубину более 15% от высоты стержня. На выступающий на 0,5 – 0,7 м конец надевается сам молниеотвод с заранее приваренными опорами. В случае отсутствия твёрдого основания для установки, заливается фундамент глубиной 5 – 7% общей высоты стержня. Масса фундамента – более 35 кг на метр длинны стержня.

В качестве молниеотвода для зданий большого размера предпочтительней выглядит вариант с тросом. Конструкция выглядит как стойки, расположенные на противоположных фронтонах, между которыми натянут трос. Высота натяжки троса выбирается исходя из теоретических расчётов защиты. Диаметр троса выбирается в зависимости от длины и может быть:

• До 20 м – 12 мм;
• До 35 м – 14 мм;
• До 50 м – 16 мм.

Для натяжения тросов применяются винтовые натяжки, а стойки укрепляются подкосами, закреплёнными жёстко к коньку. Если длина здания превышает 15 м, то для жёсткости конструкции ставятся дополнительные стойки между основными. Трос пропускается через приваренное металлическое кольцо на конце стойки.

Видео: Обустройство молниезащиты и заземления своими руками

В случае недостаточной жёсткости крепления стоек трос можно опустить с крыши и закрепить на других конструкциях. Стойки в данном случае примут на себя только вес троса.

Для устройства натяжной конструкции грозозащиты, допускается заменять трос стальной проволокой с цинковым покрытием. Такая замена уменьшает финансовые затраты. Конструктивно защита представляет протянутую над фронтонами, коньком и карнизами стальную проволоку на высоте 0,3 – 0,4 м.

Все отдельные участки проволоки сваривают, площадь сечения сварочного соединения в три раза должна превышать сечение проводника. Тросы к стойкам прикрепляют зажимами с помощью болтов (2 болта на точку крепления). Допускается составление проводника из нескольких частей без сварки, в таком случае используются чалки с перехлёстом более 1,5 м.

Проводники и контур

Заземляющий контур нужен для равномерного растекания электрического тока в грунте. В качестве материала для изготовления контура применяется металлическая полоса сечением 4х40 или катанка диаметром 14 мм. Качественная система грозозащиты имеет сопротивление 2 – 4 Ома, которое замеряется между дальней точкой молниеотвода и точкой соединения проводника с контуром.

Заземляющий контур для равномерного растекания электрического тока в грунте.

В основе заземляющего контура лежит треугольник, образованный вбитыми в землю на 2,5 м вертикально электродами из стального уголка 50х50 мм. Расстояние между электродами – более 2 м. Выступающие концы соединяют полосой или катанкой методом сварки. Глубина залегания контура – 0,3 – 0,4 м.

Самодельный контур желательно протестировать специалистами электриками. В случае высокого сопротивления току для растекания, следует добавить электроды.

1. ВВЕДЕНИЕ

Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций (СО 153-34.21.122-2003) (далее — Инструкция) распространяется на все виды зданий, сооружений и промышленные коммуникации независимо от ведомственной принадлежности и формы собственности.

Инструкция предназначена для использования при разработке проектов, строительстве, эксплуатации, а также при реконструкции зданий, сооружений и промышленных коммуникаций.

В случае, когда требования отраслевых нормативных документов являются более жесткими, чем в настоящей Инструкции, при разработке молниезащиты рекомендуется выполнять отраслевые требования. Так же рекомендуется поступать, когда предписания Инструкции нельзя совместить с технологическими особенностями защищаемого объекта. При этом используемые средства и методы молниезащиты выбираются исходя из условия обеспечения требуемой надежности.

При разработке проектов зданий, сооружений и промышленных коммуникаций помимо требований Инструкции учитываются дополнительные требования к выполнению молниезащиты согласно других действующих норм, правил, инструкций, государственных стандартов.

При нормировании молниезащиты за исходное принято положение, что любое ее устройство не может предотвратить развитие молнии.

Применение норматива при выборе молниезащиты существенно снижает риск ущерба от удара молнии.

Тип и размещение устройств молниезащиты выбираются на стадии проектирования нового объекта, чтобы иметь возможность максимально использовать проводящие элементы последнего. Это облегчит разработку и исполнение устройств молниезащиты, совмещенных с самим зданием, позволит улучшить его эстетический вид, повысить эффективность молниезащиты, минимизировать ее стоимость и трудозатраты.

2. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

2.1. ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Удар молнии в землю — электрический разряд атмосферного происхождения между грозовым облаком и землей, состоящий из одного или нескольких импульсов тока.

Точка поражения — точка, в которой молния соприкасается с землей, зданием или устройством молниезащиты. Удар молнии может иметь несколько точек поражения.

Защищаемый объект — здание или сооружение, их часть или пространство, для которых выполнена молниезащита, отвечающая требованиям настоящего норматива.

Устройство молниезащиты — система, позволяющая защитить здание или сооружение от воздействий молнии. Она включает в себя внешние и внутренние устройства. В частных случаях молниезащита может содержать только внешние или только внутренние устройства.

Устройства защиты от прямых ударов молнии (молниеотводы) — комплекс, состоящий из молниеприемников, токоотводов и заземлителей.

Устройства защиты от вторичных воздействий молнии — устройства, ограничивающие воздействия электрического и магнитного полей молнии.

Устройства для выравнивания потенциалов — элементы устройств защиты, ограничивающие разность потенциалов, обусловленную растеканием тока молнии.

Молниеприемник — часть молниеотвода, предназначенная для перехвата молний.

Токоотвод (спуск) — часть молниеотвода, предназначенная для отвода тока молнии от молниеприемника к заземлителю.

Заземляющее устройство — совокупность заземлителя и заземляющих проводников.

Заземлитель — проводящая часть или совокупность соединенных между собой проводящих частей, находящихся в электрическом контакте с землей непосредственно или через проводящую среду.

Заземляющий контур — заземляющий проводник в виде замкнутой петли вокруг здания в земле или на ее поверхности.

Сопротивление заземляющего устройства — отношение напряжения на заземляющем устройстве к току, стекающего с заземлителя в землю.

Напряжение на заземляющем устройстве — напряжение, возникающее при стекании тока с заземлителя в землю между точкой ввода тока в заземлитель и зоной нулевого потенциала.

Соединенная между собой металлическая арматура — арматура железобетонных конструкций здания (сооружения), которая обеспечивает электрическую непрерывность.

Опасное искрение — недопустимый электрический разряд внутри защищаемого объекта, вызванный ударом молнии.

Безопасное расстояние — минимальное расстояние между двумя проводящими элементами вне или внутри защищаемого объекта, при котором между ними не может произойти опасного искрения.

Устройство защиты от перенапряжений — устройство, предназначенное для ограничения перенапряжений между элементами защищаемого объекта (например, разрядник, нелинейный ограничитель перенапряжений или иное защитное устройство).

Отдельно стоящий молниеотвод — молниеотвод, молниеприемники и токоотводы которого расположены таким образом, чтобы путь тока молнии не имел контакта с защищаемым объектом.

Молниеотвод, установленный на защищаемом объекте — молниеотвод, молниеприемники и токоотводы которого расположены таким образом, что часть тока молнии может растекаться через защищаемый объект или его заземлитель.

Зона защиты молниеотвода — пространство в окрестности молниеотвода заданной геометрии, отличающееся тем, что вероятность удара молнии в объект, целиком размещенный в его объеме, не превышает заданной величины.

Допустимая вероятность прорыва молнии — предельно допустимая вероятность Р удара молнии в объект, защищаемый молниеотводами.

Надежность защиты определяется как 1 — Р.

Промышленные коммуникации — силовые и информационные кабели, проводящие трубопроводы, непроводящие трубопроводы с внутренней проводящей средой.

2.2. КЛАССИФИКАЦИЯ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ ПО УСТРОЙСТВУ МОЛНИЕЗАЩИТЫ

Классификация объектов определяется по опасности ударов молнии для самого объекта и его окружения.

Непосредственное опасное воздействие молнии — это пожары, механические повреждения, травмы людей и животных, а также повреждения электрического и электронного оборудования. Последствиями удара молнии могут быть взрывы и выделение опасных продуктов — радиоактивных и ядовитых химических веществ, а также бактерий и вирусов.

Удары молнии могут быть особо опасны для информационных систем, систем управления, контроля и электроснабжения. Для электронных устройств, установленных в объектах разного назначения, требуется специальная защита.

Рассматриваемые объекты могут подразделяться на обычные и специальные.

Обычные объекты — жилые и административные строения, а также здания и сооружения, высотой не более 60 м, предназначенные для торговли, промышленного производства, сельского хозяйства.

объекты, представляющие опасность для непосредственного окружения;

объекты, представляющие опасность для социальной и физической окружающей среды (объекты, которые при поражении молнией могут вызвать вредные биологические, химические и радиоактивные выбросы);

прочие объекты, для которых может предусматриваться специальная молниезащита, например, строения высотой более 60 м, игровые площадки, временные сооружения, строящиеся объекты.

В табл. 2.1 даны примеры разделения объектов на четыре класса.

Таблица 2.1 — Примеры классификации объектов

Последствия удара молнии

Отказ электроустановок, пожар и повреждение имущества. Обычно небольшое повреждение предметов, расположенных в месте удара молнии или задетых ее каналом

Первоначально — пожар и занос опасного напряжения, затем — потеря электропитания с риском гибели животных из-за отказа электронной системы управления вентиляцией, подачи корма и т.д.

Театр; школа; универмаг; спортивное сооружение

Отказ электроснабжения (например, освещения), способный вызвать панику. Отказ системы пожарной сигнализации, вызывающий задержку противопожарных мероприятий

Банк; страховая компания; коммерческий офис

Отказ электроснабжения (например, освещения), способный вызвать панику. Отказ системы пожарной сигнализации, вызывающий задержку противопожарных мероприятий. Потери средств связи, сбои компьютеров с потерей данных

Больница; детский сад; дом для престарелых

Отказ электроснабжения (например, освещения), способный вызвать панику. Отказ системы пожарной сигнализации, вызывающий задержку противопожарных мероприятий. Потери средств связи, сбои компьютеров с потерей данных. Наличие тяжело больных и необходимость помощи неподвижным людям

Дополнительные последствия, зависящие от условий производства — от незначительных повреждений до больших ущербов из-за потерь продукции

Музеи и археологические памятники

Невосполнимая потеря культурных ценностей

Специальные объекты с ограниченной опасностью

Средства связи; электростанции; пожароопасные производства

Недопустимое нарушение коммунального обслуживания (телекоммуникаций). Косвенная опасность пожара для соседних объектов

Специальные объекты, представляющие опасность для непосредственного окружения

Нефтеперерабатывающие предприятия; заправочные станции; производства петард и фейерверков

Пожары и взрывы внутри объекта и в непосредственной близости

Специальные объекты, опасные для экологии

Химический завод; атомная электростанция; биохимические фабрики и лаборатории

Пожар и нарушение работы оборудования с вредными последствиями для окружающей среды

При строительстве и реконструкции для каждого класса объектов требуется определить необходимые уровни надежности защиты от прямых ударов молнии (ПУМ). Например, для обычных объектов может быть предложено четыре уровня надежности защиты, указанные в табл. 2.2 .

Таблица 2.2 — Уровни защиты от ПУМ для обычных объектов

Надежность защиты от ПУМ

Для специальных объектов минимально допустимый уровень надежности защиты от ПУМ устанавливается в пределах 0,9 — 0,999 в зависимости от степени его общественной значимости и тяжести ожидаемых последствий от прямого удара молнии по согласованию с органами государственного контроля.

По желанию заказчика в проект может быть заложен уровень надежности, превышающий предельно допустимый.

2.3. ПАРАМЕТРЫ ТОКОВ МОЛНИИ

Параметры токов молнии необходимы для расчета механических и термических воздействий, а также для нормирования средств защит от электромагнитных воздействий.

2.3.1. Классификация воздействий токов молнии

Для каждого уровня молниезащиты должны быть определены предельно допустимые параметры тока молнии. Данные, приведенные в нормативе, относятся к нисходящим, и восходящим молниям.

Соотношение полярностей разрядов молнии зависит от географического положения местности. В отсутствие местных данных принимают это соотношение равным 10 % для разрядов с положительными токами и 90 % для разрядов с отрицательными токами.

Механические и термические действия молнии обусловлены пиковым значением тока ( I ), полным зарядом Q полн , зарядом в импульсе Q имп и удельной энергией W /R. Наибольшие значения этих параметров наблюдаются при положительных разрядах.

Повреждения, вызванные индуцированными перенапряжениями, обусловлены крутизной фронта тока молнии. Крутизна оценивается в пределах 30 %-ного и 90 %-ного уровней от наибольшего значения тока. Наибольшее значение этого параметра наблюдается в последующих импульсах отрицательных разрядов.

2.3.2. Параметры токов молнии, предлагаемые для нормирования средств защиты от прямых ударов молнии

Значения расчетных параметров для принятых в табл. 2.2 уровней защищенности (при соотношении 10 % к 90 % между долями положительных и отрицательных разрядов) приведены в табл. 2.3 .

Таблица 2.3 — Соответствие параметров тока молнии и уровней защиты

Пиковое значение тока I , кА

Полный заряд Q полн, Кл

Заряд в импульсе Q имп, Кл

Удельная энергия W / R , кДж/Ом

2.3.3. Плотность ударов молнии в землю

Плотность ударов молнии в землю, выраженная через число поражений 1 км 2 земной поверхности за год, определяется по данным метеорологических наблюдений в месте размещения объекта.

Если же плотность ударов молнии в землю Ng неизвестна, ее можно рассчитать по следующей формуле, 1/(км 2 × год):

где Т d средняя продолжительность гроз в часах, определенная по региональным картам интенсивности грозовой деятельности.

2.3.4. Параметры токов молнии, предлагаемые для нормирования средств защиты от электромагнитных воздействий молнии

Кроме механических и термических воздействий ток молнии создает мощные импульсы электромагнитного излучения, которые могут быть причиной повреждения систем, включающих оборудование связи, управления, автоматики, вычислительные и информационные устройства и т.п. Эти сложные и дорогостоящие системы используются во многих отраслях производства и бизнеса. Их повреждение в результате удара молнии крайне нежелательно по соображениям безопасности, а также по экономическим соображениям.

Удар молнии может содержать либо единственный импульс тока, либо состоять из последовательности импульсов, разделенных промежутками времени, за которые протекает слабый сопровождающий ток. Параметры импульса тока первого компонента существенно отличаются от характеристик импульсов последующих компонентов. Ниже приводятся данные, характеризующие расчетные параметры импульсов тока первого и последующих импульсов (табл. 2.4 и 2.5 ), а также длительного тока (табл. 2.6 ) в паузах между импульсами для обычных объектов при различных уровнях защиты.

Таблица 2.4 — Параметры первого импульса тока молнии

Максимум тока I , кА

Длительность фронта T 1, мкс

Время полуспада T 2, мкс

Заряд в импульсе Q сум*, Кл

Удельная энергия в импульсе W / R **, МДж/Ом

* Поскольку значительная часть общего заряда Q сум приходится на первый импульс, полагается, что общий заряд всех коротких импульсов равен приведенной величине.

** Поскольку значительная часть общей удельной энергии W / R приходится на первый импульс, полагается, что общий заряд всех коротких импульсов равен приведенной величине.

Таблица 2.5 — Параметры последующего импульса тока молнии

Максимум тока I , кА

Длительность фронта T 1, мкс

Время полуспада T 2, мкс

Средняя крутизна а, кА/мкс

Таблица 2.6 — Параметры длительного тока молнии в промежутке между импульсами

Длительность Т, с

* Q дл заряд, обусловленный длительным протеканием тока в период между двумя импульсами тока молнии.

Средний ток приблизительно равен QL / T .

Форма импульсов тока определяется следующим выражением

где I — максимум тока;

t 1 — постоянная времени для фронта;

t 2 — постоянная времени для спада;

h — коэффициент, корректирующий значение максимума тока.

Значения параметров, входящих в формулу ( 2.2 ), описывающую изменение тока молнии во времени, приведены в табл. 2.7 .

Таблица 2.7 — Значения параметров для расчета формы импульса тока молнии

Длительный импульс может быть принят прямоугольным со средним током I и длительностью T , соответствующими данным табл. 2.6 .

3. ЗАЩИТА ОТ ПРЯМЫХ УДАРОВ МОЛНИИ

3.1. КОМПЛЕКС СРЕДСТВ МОЛНИЕЗАЩИТЫ

Комплекс средств молниезащиты зданий или сооружений включает в себя устройства защиты от прямых ударов молнии [внешняя молниезащитиая система (МЗС)] и устройства защиты от вторичных воздействий молнии (внутренняя МЗС). В частных случаях молниезащита может содержать только внешние или только внутренние устройства. В общем случае часть токов молнии протекает по элементам внутренней молниезащиты.

Внешняя МЗС может быть изолирована от сооружения (отдельно стоящие молниеотводы — стержневые или тросовые, а также соседние сооружения, выполняющие функции естественных молниеотводов), или может быть установлена на защищаемом сооружении и даже быть его частью.

Внутренние устройства молниезащиты предназначены для ограничения электромагнитных воздействий тока молнии и предотвращения искрений внутри защищаемого объекта.

Токи молнии, попадающие в молниеприемники, отводятся в заземлитель через систему токоотводов (спусков) и растекаются в земле.

3.2. ВНЕШНЯЯ МОЛНИЕЗАЩИТНАЯ СИСТЕМА

Внешняя МЗС в общем случае состоит из молниеприемников, токоотводов и заземлителей. В случае специального изготовления их материал и сечения должны удовлетворять требованиям табл. 3.1 .

Таблица 3.1 — Материал и минимальные сечения элементов внешней МЗС

Примечание — Указанные значения могут быть увеличены в зависимости от повышенной коррозии или механических воздействий.

3.2.1. Молниеприемники

Молниеприемники могут быть специально установленными, в том числе на объекте, либо их функции выполняют конструктивные элементы защищаемого объекта; в последнем случае они называются естественными молниеприемниками.

Молниеприемники могут состоять из произвольной комбинации следующих элементов: стержней, натянутых проводов (тросов), сетчатых проводников (сеток).

Следующие конструктивные элементы зданий и сооружений могут рассматриваться как естественные молниеприемники:

а) металлические кровли защищаемых объектов при условии, что:

электрическая непрерывность между разными частями обеспечена на долгий срок;

толщина металла кровли составляет не менее величины t , приведенной в табл. 3.2 , если необходимо предохранить кровлю от повреждения или прожога;

толщина металла кровли составляет не менее 0,5 мм, если ее необязательно защищать от повреждений и нет опасности воспламенения находящихся под кровлей горючих материалов;

кровля не имеет изоляционного покрытия. При этом небольшой слой антикоррозионной краски или слой 0,5 мм асфальтового покрытия, или слой 1 мм пластикового покрытия не считается изоляцией;

неметаллические покрытия на/или под металлической кровлей не выходят за пределы защищаемого объекта;

б) металлические конструкции крыши (фермы, соединенная между собой стальная арматура);

в) металлические элементы типа водосточных труб, украшений, ограждений по краю крыши и т.п., если их сечение не меньше значений, предписанных для обычных молниеприемников;

г) технологические металлические трубы и резервуары, если они выполнены из металла толщиной не менее 2,5 мм и проплавление или прожог этого металла не приведет к опасным или недопустимым последствиям;

д) металлические трубы и резервуары, если они выполнены из металла толщиной не менее значения t , приведенного в табл. 3.2 , и если повышение температуры с внутренней стороны объекта в точке удара молнии не представляет опасности.

Таблица 3.2 — Толщина кровли, трубы или корпуса резервуара, выполняющих функции естественного молниеприемника

Толщина t не менее, мм

3.2.2. Токоотводы

В целях снижения вероятности возникновения опасного искрения токоотводы должны располагаться таким образом, чтобы между точкой поражения и землей:

а) ток растекался по нескольким параллельным путям;

б) длина этих путей была ограничена до минимума.

3.2.2.2. Расположение токоотводов в устройствах молниезащиты, изолированных от защищаемого объекта

Если молниеприемник состоит из стержней, установленных на отдельно стоящих опорах (или одной опоре), на каждую опору должен быть предусмотрен минимум один токоотвод.

Если молниеприемник состоит из отдельно стоящих горизонтальных проводов (тросов) или из одного провода (троса), на каждый конец троса требуется минимум по одному токоотводу.

Если молниеприемник представляет собой сетчатую конструкцию, подвешенную над защищаемым объектом, на каждую ее опору требуется не менее одного токоотвода. Общее количество токоотводов должно быть не менее двух.

3.2.2.3. Расположение токоотводов при неизолированных устройствах молниезащиты

Токоотводы располагаются по периметру защищаемого объекта таким образом, чтобы среднее расстояние между ними было не меньше значений, приведенных в табл. 3.3 .

Токоотводы соединяются горизонтальными поясами вблизи поверхности земли и через каждые 20 м по высоте здания.

Таблица 3.3 — Средние расстояния между токоотводами в зависимости от уровня защищенности

Среднее расстояние, м

3.2.2.4. Указания по размещению токоотводов

Желательно, чтобы токоотводы равномерно располагались по периметру защищаемого объекта. По возможности они прокладываются вблизи углов зданий.

Не изолированные от защищаемого объекта токоотводы прокладываются следующим образом:

если стена выполнена из негорючего материала, токоотводы могут быть закреплены на поверхности стены или проходить в стене;

если стена выполнена из горючего материала, токоотводы могут быть закреплены непосредственно на поверхности стены, так чтобы повышение температуры при протекании тока молнии не представляло опасности для материала стены;

если стена выполнена из горючего материала и повышение температуры токоотводов представляет для него опасность, токоотводы должны располагаться таким образом, чтобы расстояние между ними и защищаемым объектом всегда превышало 0,1 м. Металлические скобы для крепления токоотводов могут быть в контакте со стеной.

Не следует прокладывать токоотводы в водосточных трубах. Рекомендуется размещать токоотводы на максимально возможных расстояниях от дверей и окон.

Токоотводы прокладываются по прямым и вертикальным линиям, так чтобы путь до земли был по возможности кратчайшим. Не рекомендуется прокладка токоотводов в виде петель.

Следующие конструктивные элементы зданий могут считаться естественными токоотводами:

а) металлические конструкции при условии, что:

электрическая непрерывность между разными элементами является долговечной и соответствует требованиям п. 3.2.4.2 ;

они имеют не меньшие размеры, чем требуются для специально предусмотренных токоотводов;

металлические конструкции могут иметь изоляционное покрытие;

б) металлический каркас здания или сооружения;

в) соединенная между собой стальная арматура здания или сооружения;

г) части фасада, профилированные элементы и опорные металлические конструкции фасада при условии, что:

их размеры соответствуют указаниям, относящимся к токоотводам, а их толщина составляет не менее 0,5 мм;

металлическая арматура железобетонных строений считается обеспечивающей электрическую непрерывность, если она удовлетворяет следующим условиям:

— примерно 50 % соединений вертикальных и горизонтальных стержней выполнены сваркой или имеют жесткую связь (болтовое крепление, вязка проволокой);

— электрическая непрерывность обеспечена между стальной арматурой различных заранее заготовленных бетонных блоков и арматурой бетонных блоков, подготовленных на месте.

В прокладке горизонтальных поясов нет необходимости, если металлические каркасы здания или стальная арматура железобетона используются как токоотводы.

3.2.3. Заземлители

Во всех случаях, за исключением использования отдельно стоящего молниеотвода, заземлитель молниезащиты следует совместить с заземлителями электроустановок и средств связи. Если эти заземлители должны быть разделены по каким-либо технологическим соображениям, их следует объединить в общую систему с помощью системы уравнивания потенциалов.

3.2.3.2. Специально прокладываемые заземляющие электроды

Целесообразно использовать следующие типы заземлителей: один или несколько контуров, вертикальные (или наклонные) электроды, радиально расходящиеся электроды или заземляющий контур, уложенный на дне котлована, заземляющие сетки.

Сильно заглубленные заземлители оказываются эффективными, если удельное сопротивление грунта уменьшается с глубиной и на большой глубине оказывается существенно меньше, чем на уровне обычного расположения.

Заземлитель в виде наружного контура предпочтительно прокладывать на глубине не менее 0,5 м от поверхности земли и на расстоянии не менее 1 м от стен. Заземляющие электроды должны располагаться на глубине не менее 0,5 м за пределами защищаемого объекта и быть как можно более равномерно распределенными; при этом надо стремиться свести к минимуму их взаимное экранирование.

Глубина закладки и тип заземляющих электродов выбираются из условия обеспечения минимальной коррозии, а также возможно меньшей сезонной вариации сопротивления заземления в результате высыхания и промерзания грунта.

3.2.3.3. Естественные заземляющие электроды

В качестве заземляющих электродов может использоваться соединенная между собой арматура железобетона или иные подземные металлические конструкции, отвечающие требованиям п. 3.2.2.5 . Если арматура железобетона используется как заземляющие электроды, повышенные требования предъявляются к местам ее соединений, чтобы исключить механическое разрушение бетона. Если используется преднапряженный бетон, следует учесть возможные последствия протекания тока молнии, который может вызвать недопустимые механические нагрузки.

3.2.4. Крепление и соединения элементов внешней МЗС

Молниеприемники и токоотводы жестко закрепляются так, чтобы исключить любой разрыв или ослабление крепления проводников под действием электродинамических сил или случайных механических воздействий (например, от порыва ветра или падения снежного пласта).

Количество соединений проводника сводится к минимальному. Соединения выполняются сваркой, пайкой, допускается также вставка в зажимной наконечник или болтовое крепление.

3.3. ВЫБОР МОЛНИЕОТВОДОВ

3.3.1. Общие соображения

Выбор типа и высоты молниеотводов производится исходя из значений требуемой надежности Рз. Объект считается защищенным, если совокупность всех его молниеотводов обеспечивает надежность защиты не менее Рз.

Во всех случаях система защиты от прямых ударов молнии выбирается так, чтобы максимально использовались естественные молниеотводы, а если обеспечиваемая ими защищенность недостаточна — в комбинации со специально установленными молниеотводами.

В общем случае выбор молниеотводов должен производиться при помощи соответствующих компьютерных программ, способных вычислять зоны защиты или вероятность прорыва молнии в объект (группу объектов) любой конфигурации при произвольном расположении практически любого числа молниеотводов различных типов.

При прочих равных условиях высоту молниеотводов можно снизить, если вместо стержневых конструкций применять тросовые, особенно при их подвеске по внешнему периметру объекта.

Если защита объекта обеспечивается простейшими молниеотводами (одиночным стержневым, одиночным тросовым, двойным стержневым, двойным тросовым, замкнутым тросовым), размеры молниеотводов можно определять, пользуясь заданными в настоящем нормативе зонами защиты.

В случае проектирования молниезащиты для обычного объекта, возможно определение зон защиты по защитному углу или методом катящейся сферы согласно стандарту Международной электротехнической комиссии ( I ЕС 1024) при условии, что расчетные требования Международной электротехнической комиссии оказываются более жесткими, чем требования настоящей Инструкции.

3.3.2. Типовые зоны защиты стержневых и тросовых молниеотводов

3.3.2.1. Зоны защиты одиночного стержневого молниеотвода

Стандартной зоной защиты одиночного стержневого молниеотвода высотой h является круговой конус высотой h h , вершина которого совпадает с вертикальной осью молниеотвода (рис. 3.1 ). Габариты зоны определяются двумя параметрами: высотой конуса h и радиусом конуса на уровне земли r .

Приведенные ниже расчетные формулы (табл. 3.4 ) пригодны для молниеотводов высотой до 150 м. При более высоких молниеотводах следует пользоваться специальной методикой расчета.

Таблица 3.4 — Расчет зоны защиты одиночного стержневого молниеотвода

Высота молниеотвода h , м

Рисунок 3.1 — Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода

Для зоны защиты требуемой надежности (рис. 3.1 ) радиус горизонтального сечения rx на высоте h х определяется по формуле:

3.3.2.2. Зоны защиты одиночного тросового молниеотвода

Стандартные зоны защиты одиночного тросового молниеотвода высотой h ограничены симметричными двускатными поверхностями, образующими в вертикальном сечении равнобедренный треугольник с вершиной на высоте h h и основанием на уровне земли 2 r (рис. 3.2 ).

Приведенные ниже расчетные формулы (табл. 3.5 ) пригодны для молниеотводов высотой до 150 м. При большей высоте следует пользоваться специальным программным обеспечением. Здесь и далее под h понимается минимальная высота троса над уровнем земли (с учетом провеса).

Полуширина rx зоны защиты требуемой надежности (рис. 3.2 ) на высоте h х от поверхности земли определяется выражением:

Рисунок 3.2 — Зона защиты одиночного тросового молниеотвода

При необходимости расширить защищаемый объем к торцам зоны защиты собственно тросового молниеотвода могут добавляться зоны защиты несущих опор, которые рассчитываются по формулам одиночных стержневых молниеотводов, представленным в табл. 3.4 . В случае больших провесов тросов, например, у воздушных линий электропередачи, рекомендуется рассчитывать обеспечиваемую вероятность прорыва молнии программными методами, поскольку построение зон защиты по минимальной высоте троса в пролете может привести к неоправданным затратам.

Таблица 3.5 — Расчет зоны защиты одиночного тросового молниеотвода

Высота молниеотвода h , м

3.3.2.3. Зоны защиты двойного стержневого молниеотвода

Молниеотвод считается двойным, когда расстояние между стержневыми молниеприемниками L не превышает предельной величины L m ах . В противном случае оба молниеотвода рассматриваются как одиночные.

Конфигурация вертикальных и горизонтальных сечений стандартных зон защиты двойного стержневого молниеотвода (высотой h и расстоянием L между молниеотводами) представлена на рис. 3.3 . Построение внешних областей зон двойного молниеотвода (полуконусов с габаритами h , r ) производится по формулам таблицы 3.6 для стержневых молниеотводов.

Рисунок 3.3 — Зона защиты двойного стержневого молниеотвода

Размеры внутренних областей определяются параметрами h и h с , первый из которых задает максимальную высоту зоны непосредственно у молниеотводов, а второй — минимальную высоту зоны по середине между молниеотводами. При расстоянии между молниеотводами L £ L c граница зоны не имеет провеса ( h с = h ). Для расстояний L с £ L ³ L m ах высота h с определяется по выражению

Входящие в него предельные расстояния L m ах и L c вычисляются по эмпирическим формулам табл. 3.6 , пригодным для молниеотводов высотой до 150 м. При большей высоте молниеотводов следует пользоваться специальным программным обеспечением.

Размеры горизонтальных сечений зоны вычисляются по следующим формулам, общим для всех уровней надежности защиты:

максимальная полуширина зоны r х в горизонтальном сечении на высоте h х :

ширина горизонтального сечения в центре между молниеотводами 2 r сх на высоте hx £ h с :

Таблица 3.6 — Расчет параметров зоны защиты двойного стержневого молниеотвода

Высота молниеотвода h , м

3.3.2.4. Зоны защиты двойного тросового молниеотвода

Молниеотвод считается двойным, когда расстояние между тросами L не превышает предельной величины L m ах . В противном случае оба молниеотвода рассматриваются как одиночные.

Конфигурация вертикальных и горизонтальных сечений стандартных зон защиты двойного тросового молниеотвода (высотой h и расстоянием между тросами L ) представлена на рис. 3.4 . Построение внешних областей зон (двух односкатных поверхностей с габаритами h , r о ) производится по формулам таблицы 3.5 для одиночных тросовых молниеотводов.

Размеры внутренних областей определяются параметрами h и h с , первый из которых задает максимальную высоту зоны непосредственно у тросов, а второй — минимальную высоту зоны по середине между тросами. При расстоянии между тросами L £ L с граница зоны не имеет провеса ( h с = h ). Для расстояний L с £ L ³ L m ах высота h с определяется по выражению

Рисунок 3.4 — Зона защиты двойного тросового молниеотвода

Входящие в него предельные расстояния L mах и L c вычисляются по эмпирическим формулам табл. 3.7 , пригодным для тросов с высотой подвеса до 150 м. При большей высоте молниеотводов следует пользоваться специальным программным обеспечением.

Длина горизонтального сечения зоны защиты на высоте h х определяется по формулам:

Для расширения защищаемого объема на зону двойного тросового молниеотвода может быть наложена зона защиты опор, несущих тросы, которая строится как зона двойного стержневого молниеотвода, если расстояние L между опорами меньше L m ах , вычисленного по формулам табл. 3.6 . В противном случае опоры должны рассматриваться как одиночные стержневые молниеотводы.

Когда тросы непараллельны или разновысоки, либо их высота изменяется по длине пролета, для оценки надежности их защиты следует воспользоваться специальным программным обеспечением. Так же рекомендуется поступать при больших провесах тросов в пролете, чтобы избежать излишних запасов по надежности защиты.

Таблица 3.7 — Расчет параметров зоны защиты двойного тросового молниеотвода

Высота молниеотвода h , м

[5,0 — 5 × 10 -3 ( h — 100)] h

[2,0 — 5,0 × 10 -3 ( h — 100)] h

[4,5 — 5 × 10 -3 ( h — 100)] h

[2,0 — 5 × 10 -3 ( h — 100)] h

Расчетные формулы п. 3.3.2.5 могут использоваться для определения высоты подвеса замкнутого тросового молниеотвода, предназначенного для защиты с требуемой надежностью объектов высотой h 30 м, размещенных на прямоугольной площадке площадью S во внутреннем объеме зоны при минимальном горизонтальном смещении между молниеотводом и объектом, равном D (рис. 3.5 ). Под высотой подвеса троса подразумевается минимальное расстояние от троса до поверхности земли с учетом возможных провесов в летний сезон.

Рисунок 3.5 — Зона защиты замкнутого тросового молниеотвода

Для расчета h используется выражение:

в котором константы А и В определяются в зависимости от уровня надежности защиты по следующим формулам:

а) надежность защиты Р3 = 0,99

б) надежность защиты Р3 = 0,999

Расчетные соотношения справедливы, когда D > 5 м. Работа с меньшими горизонтальными смещениями троса не целесообразна из-за высокой вероятности обратных перекрытий молнии с троса на защищаемый объект. По экономическим соображениям замкнутые тросовые молниеотводы не рекомендуются, когда требуемая надежность защиты меньше 0,99.

Если высота объекта превышает 30 м, высота замкнутого тросового молниеотвода определяется с помощью программного обеспечения. Так же следует поступать для замкнутого контура сложной формы.

После выбора высоты молниеотводов по их зонам защиты рекомендуется проверить фактическую вероятность прорыва компьютерными средствами, а в случае большого запаса по надежности провести корректировку, задавая меньшую высоту молниеотводов.

3.3.3. Определение зон защиты по рекомендациям МЭК

Ниже приводятся правила определения зон защиты для объектов высотой до 60 м, изложенных в стандарте МЭК ( I ЕС 1024-1-1). При проектировании может быть выбран любой способ защиты, однако практика показывает целесообразность использования отдельных методов в следующих случаях:

метод защитного угла используется для простых по форме сооружений или для маленьких частей больших сооружений;

метод фиктивной сферы, подходящий для сооружений сложной формы;

применение защитной сетки целесообразно в общем случае и особенно для защиты поверхностей.

В табл. 3.8 для уровней защиты I — IV приводятся значения углов при вершине зоны защиты, радиусы фиктивной сферы, а также предельно допустимый шаг ячейки сетки.

Таблица 3.8 — Параметры для расчета молниеприемников по рекомендациям МЭК

Радиус фиктивной сферы R , м

Угол a ° , при вершине молниеотвода для зданий различной высоты h , м

Шаг ячейки сетки, м

* В этих случаях применимы только сетки или фиктивные сферы.

Стержневые молниеприемники, мачты и тросы размещаются так, чтобы все части сооружения, находились в зоне защиты, образованной под углом a к вертикали. Защитный угол выбирается по табл. 3.8 , причем h является высотой молниеотвода над поверхностью, которая будет защищена.

Метод защитного угла не используется, если h больше, чем радиус фиктивной сферы, определенный в табл. 3.8 для соответствующего уровня защиты.

Метод фиктивной сферы используется, чтобы определить зону защиты для части или областей сооружения, когда согласно табл. 3.4 исключено определение зоны защиты по защитному углу. Объект считается защищенным, если фиктивная сфера, касаясь поверхности молниеотвода и плоскости, на которой тот установлен, не имеет общих точек с защищаемым объектом.

Сетка защищает поверхность, если выполнены следующие условия:

проводники сетки проходят по краю крыши, крыша выходит за габаритные размеры здания;

проводник сетки проходит по коньку крыши, если наклон крыши превышает 1/10;

боковые поверхности сооружения на уровнях выше, чем радиус фиктивной сферы (см. табл. 3.8 ), защищены молниеотводами или сеткой;

размеры ячейки сетки не больше приведенных в табл. 3.8 ;

сетка выполнена таким способом, что ток молнии имел всегда, по крайней мере, два различных пути к заземлителю; никакие металлические части не должны выступать за внешние контуры сетки.

Проводники сетки должны быть проложены, насколько это возможно, кратчайшими путями.

3.3.4. Защита электрических металлических кабельных линий передачи магистральной и внутризоновых сетей связи

3.3.4.1. Защита вновь проектируемых кабельных линий

На вновь проектируемых и реконструируемых кабельных линиях магистральной и внутризоновых сетей* связи защитные мероприятия следует предусматривать в обязательном порядке на тех участках, где вероятная плотность повреждений (вероятное число опасных ударов молнии) превышает допустимую, указанную в табл. 3.9 .

* Магистральные сети — сети для передачи информации на большие расстояния;

внутризоновые сети — сети для передачи информации между областными и районными центрами.

Таблица 3.9 — Допустимое число опасных ударов молнии на 100 км трассы в год для электрических кабелей связи

Допустимое расчетное число опасных ударов молнии на 100 км трассы в год п

в горных районах и районах со скальным грунтом при удельном сопротивлении выше 500 Ом × м и в районах вечной мерзлоты

в остальных районах

Симметричные одночетверочные и однокоаксиальные

Симметричные четырех- и семичетверочные

Кабели зоновой связи

3.3.4.2. Защита новых линий, прокладываемых вблизи уже существующих

Если проектируемая кабельная линия прокладывается вблизи существующей кабельной магистрали и известно фактическое число повреждений последней за время эксплуатации сроком не менее 10 лет, то при проектировании защиты кабеля от ударов молнии норма на допустимую плотность повреждений должна учитывать отличие фактической и расчетной повреждаемости существующей кабельной линии.

В этом случае допустимая плотность n повреждений проектируемой кабельной линии находится умножением допустимой плотности из табл. 3.9 на отношение расчетной np и фактической пф повреждаемостей существующего кабеля от ударов молнии на 100 км трассы в год:

3.3.4.3. Защита существующих кабельных линий

На существующих кабельных линиях защитные мероприятия осуществляются на тех участках, где произошли повреждения от ударов молнии, причем длина защищаемого участка определяется условиями местности (протяженностью возвышенности или участка с повышенным удельным сопротивлением грунта и т.п.), но принимается не менее 100 м в каждую сторону от места повреждения. В этих случаях предусматривается прокладка грозозащитных тросов в земле. Если повреждается кабельная линия, уже имеющая защиту, то после устранения повреждения производится проверка состояния средств грозозащиты и только после этого принимается решение об оборудовании дополнительной защиты в виде прокладки тросов или замены существующего кабеля на более стойкий к разрядам молнии. Работы по защите должны осуществляться сразу после устранения грозового повреждения.

3.3.5. Защита оптических кабельных линий передачи магистральной и внутризоновых сетей связи

3.3.5.1. Допустимое число опасных ударов молнии в оптические линии магистральной и внутризоновых сетей связи

На проектируемых оптических кабельных линиях передачи магистральной и внутризоновых сетей связи защитные мероприятия от повреждений ударами молнии предусматриваются в обязательном порядке на тех участках, где вероятное число опасных ударов молнии (вероятная плотность повреждений) в кабели превышает допустимое число, указанное в табл. 3.10 .

Таблица 3.10 — Допустимое число опасных ударов молнии на 100 км трассы в год для оптических кабелей связи

В горных районах и районах со скальным грунтом при удельном сопротивлении свыше 500 Ом × м и в районах многолетней мерзлоты

В остальных районах

Кабели магистральной сети связи

Кабели внутризоновой сети связи

3.3.5.2. Рекомендуемые категории молниестойкости оптических кабельных линий

При проектировании оптических кабельных линий передачи предусматривается использование кабелей, имеющих категорию по молниестойкости не ниже приведенных в табл. 3.11 , в зависимости от назначения кабелей и условий прокладки. В этом случае при прокладке кабелей на открытой местности защитные меры могут потребоваться крайне редко, только в районах с высоким удельным сопротивлением грунта и повышенной грозовой деятельностью.

Таблица 3.11 — Рекомендуемые категории по молниестойкости оптических кабельных линий

Для магистральной сети связи

Для внутризоновых сетей связи

С удельным сопротивлением грунта до 1000 Ом × м

С удельным сопротивлением грунта свыше 1000 Ом × м

С многолетнемерзлым грунтом

3.3.5.3. Защита существующих оптических кабельных линий

На существующих оптических кабельных линиях передачи защитные мероприятия осуществляются на тех участках, где произошли повреждения от ударов молнии, причем длина защищаемого участка определяется условиями местности (протяженностью возвышенности или участка с повышенным удельным сопротивлением грунта и т.п.), но должна быть не менее 100 м в каждую сторону от места повреждения. В этих случаях необходимо предусматривать прокладку защитных проводов.

Работы по оборудованию защитных мер должны осуществляться сразу после устранения грозового повреждения.

3.3.6. Защита от ударов молнии электрических и оптических кабелей связи, проложенных в населенном пункте

При прокладке кабелей в населенном пункте, кроме случая пересечения и сближения с ВЛ напряжением 110 кВ и выше, защита от ударов молнии не предусматривается.

3.3.7. Защита кабелей, проложенных вдоль опушки леса, вблизи отдельно стоящих деревьев, опор, мачт

Защита кабелей связи, проложенных вдоль опушки леса, а также вблизи объектов высотой более 6 м (отдельно стоящих деревьев, опор линии связи, линии электропередачи, мачты молниеотводов и т.п.) предусматривается, если расстояние между кабелем и объектом (или его подземной частью) менее расстояний, приведенных в табл. 3.12 для различных значений удельного сопротивления земли.

Таблица 3.12 — Допустимые расстояния между кабелем и заземляющим контуром (опорой)

Наименьшее допустимое расстояние, м

Более 100 до 1000

4. ЗАЩИТА ОТ ВТОРИЧНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ МОЛНИИ

4.1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

В разделе 4 изложены основные принципы защиты от вторичных воздействий молнии электрических и электронных систем с учетом рекомендации МЭК (стандарты МЭК 61312). Эти системы используются во многих отраслях производства, применяющих достаточно сложное и дорогостоящее оборудование. Они более чувствительны к воздействию молнии, чем устройства предыдущих поколений, поэтому необходимо применять специальные меры по защите их от опасных воздействий молнии.

4.2. ЗОНЫ ЗАЩИТЫ ОТ ВОЗДЕЙСТВИЯ МОЛНИИ

Пространство, в котором расположены электрические и электронные системы, должно быть разделено на зоны различной степени защиты. Зоны характеризуются существенным изменением электромагнитных параметров на границах. В общем случае, чем выше номер зоны, тем меньше значе ния параметров электромагнитных полей, токов напряжений в пространстве зоны.

Зона 0 — зона, где каждый объект подвержен прямому удару молнии, и поэтому через него может протекать полный ток молнии. В этой области электромагнитное поле имеет максимальное значение.


Зона 0Е — зона, где объекты не подвержены прямому удару молнии, но электромагнитное поле не ослаблено и также имеет максимальное значение.

Зона 1 — зона, где объекты не подвержены прямому удару молнии, и ток во всех проводящих элементах внутри зоны меньше, чем в зоне 0Е; в этой зоне электромагнитное поле может быть ослаблено экранированием.

Прочие зоны — эти зоны устанавливаются, если требуется дальнейшее уменьшение тока и/или ослабление электромагнитного поля; требования к параметрам зон определяются в соответствии с требованиями к защите различных зон объекта.

Общие принципы разделения защищаемого пространства на зоны молниезащиты показаны на рис. 4.1 .

Рисунок 4.1 — Зоны защиты от воздействия молнии

На границах зон должны осуществляться меры по экранированию и соединению всех пересекающих границу металлических элементов и коммуникаций.

Две пространственно разделенные зоны 1 с помощью экранированного соединения могут образовать общую зону (рис. 4.2 ).

Рисунок 4.2 — Объединение двух зон

4.3. ЭКРАНИРОВАНИЕ

Экранирование является основным способом уменьшения электромагнитных помех.

Металлическая конструкция строительного сооружения используется или может быть использована в качестве экрана. Подобная экранная структура образуется, например, стальной арматурой крыши, стен, полов здания, а также металлическими деталями крыши, фасадов, стальными каркасами, решетками. Эта экранирующая структура образует электромагнитный экран с отверстиями (за счет окон, дверей, вентиляционных отверстий, шага сетки в арматуре, щелей в металлическом фасаде, отверстий для линий электроснабжения и т.п.). Для уменьшения влияния электромагнитных полей все металлические элементы объекта электрически объединяются и соединяются с системой молниезащиты (рис. 4.3 ).

Рисунок 4.3 — Пространственный экран из стальной арматуры

Если кабели проходят между соседними объектами, заземлители последних соединяются для увеличения числа параллельных проводников и уменьшения, благодаря этому, токов в кабелях. Такому требованию хорошо удовлетворяет система заземления в виде сетки. Для уменьшения индуцированных помех можно использовать:

рациональная прокладка кабельных линий;

экранирование линий питания и связи.

Все эти мероприятия могут быть выполнены одновременно.

Если внутри защищаемого пространства имеются экранированные кабели, их экраны соединяются с системой молниезащиты на обоих концах и на границах зон.

Кабели, идущие от одного объекта к другому, по всей длине укладываются в металлические трубы, сетчатые короба или железобетонные короба с сетчатой арматурой. Металлические элементы труб, коробов и экраны кабелей соединяются с указанными общими шинами объектов. Можно не использовать металлические коробы или лотки, если экраны кабелей способны выдержать предполагаемый ток молнии.

4.4. СОЕДИНЕНИЯ

Соединения металлических элементов необходимы для уменьшения разности потенциалов между ними внутри защищаемого объекта. Соединения, находящихся внутри защищаемого пространства и пересекающих границы зон молниезащиты металлических элементов и систем, выполняются на границах зон. Осуществлять соединения следует с помощью специальных проводников, или зажимов и, когда это необходимо, с помощью устройств защиты от перенапряжений.

4.4.1. Соединения на границах зон

Все входящие снаружи в объект проводники соединяются с системой молниезащиты.

Если внешние проводники, силовые кабели или кабели связи входят в объект в различных точках и поэтому имеется несколько общих шин, последние присоединяются по кратчайшему пути к замкнутому контуру заземления или арматуре конструкции и металлической внешней облицовке (при ее наличии). Если замкнутого контура заземления нет, указанные общие шины присоединяются к отдельным заземляющим электродам и соединяются внешним кольцевым проводником, или разорванным кольцом. Если внешние проводники входят в объект над землей, общие шины присоединяются к горизонтальному кольцевому проводнику внутри или снаружи стен. Этот проводник, в свою очередь, соединяется с нижними проводниками и арматурой.

Проводники и кабели, входящие в объект на уровне земли, рекомендуется соединять с системой молниезащиты на этом же уровне. Общая шина в точке входа кабелей в здание располагается как можно ближе к заземлителю и арматуре конструкции, с которыми она соединена.

Кольцевой проводник соединяется с арматурой или другими экранирующими элементами, такими как металлическая облицовка, через каждые 5 м. Минимальное поперечное сечение медных или стальных оцинкованных электродов — 50 мм 2 .

Общие шины для объектов, имеющих информационные системы, где влияние токов молнии предполагается свести к минимуму, следует изготавливать из металлических пластин с большим числом присоединений к арматуре или другим экранирующим элементам.

Для контактных соединений и устройств защиты от перенапряжений, расположенных на границах зон 0 и 1, принимаются параметры токов, указанные в табл. 2.3 . При наличии нескольких проводников, необходимо учитывать распределение токов по проводникам.

Для проводников и кабелей, входящих в объект на уровне земли, оценивают проводимую ими часть тока молнии.

Сечения соединительных проводников определяются согласно табл. 4.1 и 4.2 . Таблица 4.1 используется, если через проводящий элемент протекает более 25 % тока молнии, а таблица 4.2 — если менее 25 %.

Таблица 4.1 — Сечения проводников, через которые протекает большая часть тока линии

Сечение, мм 2 , не менее

Таблица 4.2 — Сечения проводников, через которые протекает незначительная часть тока линии

Сечение, мм 2 , не менее

Устройство защиты от перенапряжений выбирается выдерживающим часть тока молнии, ограничивающим перенапряжения и обрывающим сопровождающие токи после главных импульсов.

Максимальное перенапряжение U m ах на входе в объект координируется с выдерживаемым напряжением системы.

Чтобы значение U m ах сводилось к минимуму, линии присоединяются к общей шине проводниками минимальной длины.

Все проводящие элементы, такие как кабельные линии, пересекающие границы зон молниезащиты, соединяются на этих границах. Соединение осуществляется на общей шине, к которой также присоединяются экранирующие и другие металлические элементы (например, корпуса оборудования).

Для контактных зажимов и устройств подавления перенапряжений параметры тока оцениваются в каждом отдельном случае. Максимальное перенапряжение на каждой границе координируется с выдерживаемым напряжением системы. Устройства защиты от перенапряжений на границах различных зон также координируются по энергетическим характеристикам.

4.4.2. Соединения внутри защищаемого объема

Все внутренние проводящие элементы значительных размеров, такие как направляющие лифтов, краны, металлические полы, рамы металлических дверей, трубы, кабельные лотки присоединяются к ближайшей общей шине или другому общему соединительному элементу по кратчайшему пути. Желательны и дополнительные соединения проводящих элементов.

Поперечные сечения соединительных проводников указаны в табл. 4.2 . Предполагается, что в соединительных проводниках проходит только незначительная часть тока молнии.

Все открытые проводящие части информационных систем соединяются в единую сеть. В особых случаях такая сеть может не иметь соединения с заземлителем.

Есть два способа присоединения к заземлителю металлических частей информационных систем, таких как корпуса, оболочки или каркасы.

Первая основная конфигурация соединений, выполняемых в виде радиальной системы или в виде сетки.

При использовании радиальной системы все ее металлические части изолируются от заземлителя на всем протяжении кроме единственной точки соединения с ним. Обычно такая система используется для относительно небольших объектов, где все элементы и кабели входят в объект в одной точке.

Радиальная система заземления присоединяется к общей системе заземления только в одной точке (рис. 4.4 ). В этом случае все линии и кабели между устройствами оборудования должны прокладываться параллельно образующим звезду проводникам заземления для уменьшения петли индуктивности. Благодаря заземлению в одной точке токи низкой частоты, появляющиеся при ударе молнии, не попадают в информационную систему. Кроме того, источники низкочастотных помех внутри информационной системы не создают токов в системе заземления. Ввод в защитную зону проводов производится исключительно в месте центральной точки системы уравнивания потенциалов. Указанная общая точка является также наилучшим местом присоединения устройств защиты от перенапряжений.

Рисунок 4.4 — Схема соединения проводов электропитания и связи при звездообразной системе выравнивания потенциалов

При использовании сетки ее металлические части не изолируются от общей системы заземления (рис. 4.5 ). Сетка соединяется с общей системой во многих точках. Обычно сетка используется для протяженных открытых систем, где оборудование связано большим числом различных линий и кабелей и где они входят в объект в различных точках. В этом случае вся система обладает низким сопротивлением на всех частотах. Кроме того, большое число короткозамкнутых контуров сетки ослабляет магнитное поле вблизи информационной системы. Приборы в защитной зоне соединяются друг с другом по кратчайшим расстояниям несколькими проводниками, а также с металлическими частями защищенной зоны и экраном зоны. При этом максимально используются имеющиеся в устройстве металлические части, такие как арматура в полу, стенах и на крыше, металлические решетки, металлическое оборудование неэлектрического назначения, такое, как трубы, вентиляционные и кабельные короба.

Рисунок 4.5 — Сетчатое выполнение системы выравнивания потенциалов

Обе конфигурации, радиальная и сетка, могут быть объединены в комплексную систему, как показано на рис. 4.6 . Обычно, хотя это и необязательно, соединение локальной сети заземления с общей системой осуществляется на границе зоны молниезащиты.

Рисунок 4.6 — Комплексное выполнение системы выравнивания потенциалов

4.5. ЗАЗЕМЛЕНИЕ

Основная задача заземляющего устройства молниезащиты — отвести как можно большую часть тока молнии (50 % и более) в землю. Остальная часть тока растекается по подходящим к зданию коммуникациям (оболочкам кабелей, трубам водоснабжения и т.п.). При этом не возникают опасные напряжения на самом заземлителе. Эта задача выполняется сетчатой системой под зданием и вокруг него. Заземляющие проводники образуют сетчатый контур, объединяющий арматуру бетона внизу фундамента. Это обычный метод создания электромагнитного экрана внизу здания. Кольцевой проводник вокруг здания и (или) в бетоне на периферии фундамента соединяется с системой заземления заземляющими проводниками обычно через каждые 5 м. Внешний заземлитель проводник может быть соединен с указанными кольцевыми проводниками.

Арматура бетона внизу фундамента соединяется с системой заземления. Арматура должна образовывать сетку, соединенную с системой заземления обычно через каждые 5 м.

Можно использовать сетку из оцинкованной стали с шириной ячейки обычно 5 м, приваренную или механически прикрепленную к прутьям арматуры обычно через каждый 1 м. Концы проводников сетки могут служить заземляющими проводниками для соединительных полос. На рис. 4.7 и 4.8 показаны примеры сетчатого заземляющего устройства.

Связь заземлителя и системы соединений создает систему заземления. Основная задача системы заземления — уменьшать разность потенциалов между любыми точками здания и оборудования. Эта задача решается созданием большого количества параллельных путей для токов молнии и наведенных токов, образующих сеть с низким сопротивлением в широком спектре частот. Множественные и параллельные пути имеют различные резонансные частоты. Множество контуров с частотно-зависимыми сопротивлениями создают единую сеть с низким сопротивлением для помех рассматриваемого спектра.

1 — сеть соединений; 2 — заземлитель

Рисунок 4.7 — Сетчатый заземлитель здания

1 — здания; 2 — башня; 3 — оборудование; 4 — кабельный лоток

Рисунок 4.8 — Сетчатый заземлитель производственных сооружений

4.6. УСТРОЙСТВА ЗАЩИТЫ ОТ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ

Устройства защиты от перенапряжений (УЗП) устанавливаются в месте пересечения линией электроснабжения, управления, связи, телекоммуникации границы двух зон экранирования. УЗП координируют для достижения приемлемого распределения нагрузки между ними в соответствии с их стойкостью к разрушению, а также для уменьшения вероятности разрушения защищаемого оборудования под воздействием тока молнии (рис. 4.9 ).

Рекомендуется входящие в здание линии питания и связи соединять одной шиной и располагать их УЗП как можно ближе одно к другому. Это особенно важно в зданиях из неэкранирующего материала (дерева, кирпича и т.п.). УЗП выбираются и устанавливаются так, чтобы ток молнии был в основном отведен в систему заземления на границе зон 0 и 1.

Рисунок 4.9 — Пример установки УЗП в здании

Так как энергия тока молнии в основном рассеивается на указанной границе, последующие УЗП защищают лишь от оставшейся энергии и воздействия электромагнитного поля в зоне 1. Для наилучшей защиты от перенапряжений, при установке УЗП используют короткие соединительные проводники, выводы и кабели.

Исходя из требований координации изоляции в силовых установках и устойчивости к повреждениям защищаемого оборудования, необходимо выбирать уровень УЗП по напряжению ниже максимального значения, чтобы воздействие на защищаемое оборудование всегда было ниже допустимого напряжения. Если уровень устойчивости к повреждениям не известен, следует использовать ориентировочный или полученный в результате испытаний уровень. Количество УЗП в защищаемой системе зависит от устойчивости защищаемого оборудования к повреждениям и характеристик самих УЗП.

4.7. ЗАЩИТА ОБОРУДОВАНИЯ В СУЩЕСТВУЮЩИХ ЗДАНИЯХ

Все возрастающее использование сложного электронного оборудования в уже существующих зданиях требует более надежной защиты от молнии и других электромагнитных помех. Принимается во внимание, что в существующих зданиях необходимые меры по молниезащите выбирают с учетом особенностей здания, таких как конструктивные элементы, существующее силовое и информационное оборудование.

Необходимость в защитных мерах и выбор их определяют на основании исходных данных, которые собирают на стадии предпроектных изысканий. Примерный перечень таких данных приведен в табл. 4.3 — 4.6 .

Таблица 4.3 — Исходные данные о здании и окружении

Материал здания — каменная кладка, кирпич, дерево, железобетон, стальной каркас

Единое здание, или несколько отдельных блоков с большим количеством соединений

Низкое и плоское, или высокое здание (размеры здания)

Соединена ли арматура по всему зданию?

Соединена ли электрически металлическая облицовка?

Имеется ли внешняя система молниезащиты?

Тип и качество внешней системы молниезащиты

Тип почвы (камень, земля)

Заземленные элементы соседних зданий (высота, расстояние до них)

Таблица 4.4 — Исходные данные по оборудованию

Входящие линии (подземные или воздушные)

Антенны или другие внешние устройства

Тип системы питания (высоковольтная или низковольтная, подземная или надземная)

Прокладка кабелей (число и расположение вертикальных участков, способ прокладки кабелей)

Использование металлических кабельных лотков

Имеется ли внутри здания электронное оборудование?

Есть ли проводники, отходящие к другим зданиям?

Таблица 4.5 — Характеристики оборудования

Тип коммуникаций между информационным оборудованием (экранированные, или неэкранированные многожильные кабели, коаксиальные кабели; аналоговые или цифровые, симметричные или несимметричные; оптоволоконные линии)

Уровни устойчивости оборудования к повреждениям

Таблица 4.6 — Другие данные, касающиеся выбора концепции защиты

Соединены ли металлические оконные рамы?

Материал крыши (металл, бетон)

Конфигурация сети (Т N , ТТ или IT )

Расположение электронного оборудования в здании

Расположение соединений электронного оборудования с общей системой заземления

На основании анализа риска и данных приведенных выше табл. 4.3 — 4.6 принимается решение о необходимости построения или реконструкции системы молниезащиты.

4.7.1. Меры защиты при использовании внешней системы молниезащиты

Основная задача — нахождение оптимального решения по улучшению внешней системы молниезащиты и по другим мерам.

Усовершенствование внешней системы молниезащиты достигается:

1) включением внешней металлической облицовки и крыши здания в систему молниезащиты;

2) использованием дополнительных проводников, если арматура соединена по всей высоте здания — от крыши через стены до заземления здания;

3) уменьшением промежутков между металлическими спусками и уменьшением шага ячейки молниеприемника;

4) установкой соединительных полос (гибких плоских проводников) в местах стыков между соседними, но структурно разделенными блоками; расстояние между полосами должно быть вдвое меньше расстояния между спусками;

5) соединением протяженного провода с отдельными блоками здания; обычно соединения необходимы на каждом углу кабельного лотка и соединительные полосы выполняются как можно короче;

6) защитой отдельными молниеприемниками, соединенными с общей системой молниезащиты, если металлические части крыши нуждаются в защите от прямого удара молнии; молниеприемник должен находиться на безопасном расстоянии от указанного элемента.

4.7.2. Меры защиты при использовании кабелей

Эффективными мерами по снижению перенапряжений являются рациональная прокладка и экранирование кабелей. Эти меры тем важнее, чем меньше экранирует внешняя система молниезащиты.

Больших петель можно избежать, прокладывая совместно силовые кабели и экранированные кабели связи. Экран соединяется с оборудованием на обоих концах.

Любое дополнительное экранирование, например, прокладка проводов и кабелей в металлических трубах или лотках между этажами, снижает полное сопротивление общей системы соединений. Эти меры наиболее важны для высоких или протяженных зданий, или когда оборудование должно работать особенно надежно.

Предпочтительными местами установки УЗП являются границы зон 0/1 и зон 0/1/2 соответственно, расположенные на входе в здание.

Как правило, общая сеть соединений не используется в рабочем режиме как обратный проводник силовой или информационной цепи.

4.7.3. Меры защиты при использовании антенн и другого оборудования

Примерами такого оборудования являются различные внешние устройства, такие как антенны, метеорологические датчики, камеры наружного наблюдения, наружные датчики на промышленных объектах (датчики давления, температуры, скорости потока, положения клапана и т.д.) и любое другое электрическое, электронное и радиооборудование, установленное снаружи на здании, мачте, или промышленном резервуаре.

По возможности, молниеотвод устанавливается таким образом, чтобы оборудование было защищено от прямого попадания молнии. Отдельные антенны оставляются абсолютно открытыми по технологическим соображениям. Некоторые из них имеют встроенную систему молниезащиты и могут без повреждений выдержать попадание молнии. Другие, менее защищенные типы антенн, могут требовать установки УЗП на питающем кабеле, чтобы предотвратить попадание тока молнии по кабелю антенны в приемник или передатчик. При наличии внешней системы молниезащиты крепления антенны присоединяются к ней.

Наведение напряжения в кабелях между зданиями можно предотвратить, прокладывая их в соединенных металлических лотках, или трубах. Все кабели, идущие к связанному с антенной оборудованию прокладываются с выводом из трубы в одной точке. Следует обратить максимальное внимание на экранирующие свойства самого объекта и прокладывать кабели в его трубчатых элементах. Если это невозможно, как в случае с технологическими емкостями, кабели следует прокладываются снаружи, но как можно ближе к объекту, максимально используя при этом такие естественные экраны как металлические лестницы, трубы и др. В мачтах с L -образными угловыми элементами кабели располагаются внутри утла для максимальной естественной защиты. В крайнем случае, рядом с кабелем антенны следует разместить эквипотенциальный соединительный проводник с минимальным поперечным сечением 6 мм 2 . Все эти меры снижают наведенное напряжение в петле, образованной кабелями и зданием, и, соответственно, уменьшают вероятность пробоя между ними, т.е. вероятность возникновения дуги внутри оборудования между электросетью и зданием.

4.7.4. Меры защиты силовых кабелей и кабелей связи между зданиями

Связи между зданиями подразделяются на два главных типа: силовые кабели с металлической оболочкой, металлические (витая пара, волноводы, коаксиальные и многожильные кабели) и оптоволоконные кабели. Защитные меры зависят от типов кабелей, их количества, а также от того, соединены ли системы молниезащиты двух зданий.

Полностью изолированный оптоволоконный кабель (без металлического армирования, фольги для защиты от влаги или стального внутреннего проводника) может быть применен без дополнительных мер защиты. Использование такого кабеля является наилучшим вариантом, так как обеспечивает полную защиту от электромагнитных воздействий. Однако если кабель содержит протяженный металлический элемент (за исключением жил дистанционного питания), последний должен быть на входе в здание присоединяется к общей системе соединений, и не должен напрямую входить в оптический приемник или передатчик. Если здания расположены близко друг к другу и их системы молниезащиты не соединены, предпочтительнее использовать оптоволоконный кабель без металлических элементов во избежание больших токов в этих элементах и их перегрева. Если же имеется соединенный с системой молниезащиты кабель, то можно использовать оптический кабель с металлическими элементами, чтобы отвести часть тока от первого кабеля.

Металлические кабели между зданиями с изолированными системами молниезащиты. При данном соединении систем защиты повреждения весьма вероятны на обоих концах кабеля вследствие прохождения по нему тока молнии. Поэтому на обоих концах кабеля необходимо установить УЗП, а также, где возможно, следует соединять системы молниезащиты двух зданий и прокладывать кабель в соединенных металлических лотках.

Металлические кабели между зданиями с соединенными системами молниезащиты. В зависимости от числа кабелей между зданиями, защитные меры могут включать соединение кабельных лотков при нескольких кабелях (для новых кабелей) или при большом количестве кабелей, как в случае с химическим производством, экранирование или применение гибких металлошлангов для многожильных кабелей управления. Подсоединение обоих концов кабеля к связанным системам молниезащиты часто обеспечивает достаточное экранирование, особенно если кабелей много, и ток распределится между ними.

5. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ЭКСПЛУАТАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ, ПОРЯДКУ ПРИЕМКИ В ЭКСПЛУАТАЦИЮ И ЭКСПЛУАТАЦИИ УСТРОЙСТВ МОЛНИЕЗАЩИТЫ

1. Разработка эксплуатационно-технической документации

Во всех организациях и предприятиях независимо от форм собственности рекомендуется иметь комплект эксплуатационно-технической документации молниезащиты объектов, для которых необходимо устройство молниезащиты.

Комплект эксплуатационно-технической документации молниезащиты содержит:

— схемы зон защиты молниеотводов;

— рабочие чертежи конструкций молниеотводов (строительная часть), конструктивных элементов защиты от вторичных проявлений молнии, от заносов высоких потенциалов через наземные и подземные металлические коммуникации, от скользящих искровых каналов и разрядов в грунте;

— приемочную документацию (акты приемки в эксплуатацию устройств молниезащиты вместе с приложениями: актами на скрытые работы и актами испытаний устройств молниезащиты и защиты от вторичных проявлений молнии и заноса высоких потенциалов).

В пояснительной записке приводятся:

— исходные данные разработки технической документации;

— принятые способы молниезащиты объектов;

— расчеты зон защиты, заземлителей, токоотводов и элементов защиты от вторичных проявлений молнии.

В пояснительной записке указываются предприятие — разработчик комплекта эксплуатационно-технической документации, основание для его разработки, перечень действующих нормативных документов и технической документации, которыми руководствовались при работе над проектом, специальные требования к проектируемому устройству.

Исходные данные для проектирования молниезащиты включают:

— генеральный план объектов с указанием расположения всех объектов, подлежащих молниезащите, автомобильных и железных дорог, наземных и подземных коммуникаций (теплотрасс, технологических и сантехнических трубопроводов, электрических кабелей и проводок любого назначения и т.п.);

— категории молниезащиты каждого объекта;

— данные о климатических условиях в районе размещения защитных данных и сооружений (интенсивности грозовой деятельности, скоростном напоре ветра, толщине стенки гололеда и т.п.), характеристику грунта с указанием структуры, агрессивности и рода почвы, уровня грунтовых вод;

— удельное электрическое сопротивление грунта (Ом × м) в местах расположения объектов.

В разделе «Принятые способы молниезащиты объектов» излагаются выбранные способы защиты зданий и сооружений от непосредственного контакта с каналом молнии, вторичных проявлений молнии и заносов высоких потенциалов через наземные и подземные металлические коммуникации.

Объекты, построенные (проектируемые) по одному и тому же типовому или повторно применяемому проекту, имеющие единые строительные характеристики и геометрические размеры и одинаковое устройство молниезащиты, могут иметь одну общую схему и расчет зон защиты молниеотводов. Перечень этих защищаемых объектов приводится на схеме зоны защиты одного из сооружений.

При проверке надежности защиты с использованием программного обеспечения, приводятся данные компьютерных расчетов в виде сводки проектных вариантов и формируется заключение об их эффективности.

При разработке технической документации предлагается максимально использовать типовые конструкции молниеотводов и заземлителей и типовые рабочие чертежи по молниезащите, при невозможности применения типовых конструкций устройств молниезащиты могут разрабатываться рабочие чертежи отдельных элементов: фундаментов, опор, молниеприемников, токоотводов, заземлителей.

Для уменьшения объема технической документации и удешевления строительства рекомендуется совмещать проекты молниезащиты с рабочими чертежами на общестроительные работы и работы по монтажу сантехнического и электротехнического оборудования с целью использования для молниезащиты сантехнических коммуникаций и заземлителей электротехнических устройств.

2. Порядок приемки устройств молниезащиты в эксплуатацию

Молниезащитные устройства объектов, законченных строительством (реконструкцией), принимаются в эксплуатацию рабочей комиссией и передаются в эксплуатацию заказчику до начала монтажа технологического оборудования, завоза и загрузки в здания и сооружения оборудования и ценного имущества.

Приемка молниезащитных устройств на действующих объектах осуществляется рабочей комиссией.

Состав рабочей комиссии определяется заказчиком, в состав рабочей комиссии обычно включаются представители:

— лица, ответственного за электрохозяйство;

— инспекции противопожарной охраны.

Рабочей комиссии предъявляются следующие документы:

— утвержденные проекты устройства молниезащиты;

— акты на скрытые работы (по устройству и монтажу заземлителей и токоотводов, недоступных для осмотра);

— акты испытаний устройств молниезащиты и защиты от вторичных проявлений молнии и заноса высоких потенциалов через наземные и подземные металлические коммуникации (данные о сопротивлении всех заземлителей, результаты осмотра и проверки работ по монтажу молниеприемников, токоотводов, заземлителей, элементов их крепления, надежности электрических соединений между токоведущими элементами и др.).

Рабочая комиссия производит полную проверку и осмотр выполненных строительно-монтажных работ по монтажу молниезащитных устройств.

Приемка молниезащитных устройств вновь строящихся объектов оформляется актами приемки оборудования для устройств молниезащиты. Ввод молниезащитных устройств в эксплуатацию оформляется, как правило, актами-допусками соответствующих органов государственного контроля и надзора.

После приемки в эксплуатацию устройств молниезащиты составляются паспорта молниезащитных устройств и паспорта заземлителей устройств молниезащиты, которые хранятся у ответственного за электрохозяйство.

Акты, утвержденные руководителем организации, вместе с представленными актами на скрытые работы и протоколы измерений включаются в паспорт молниезащитных устройств.

3. Эксплуатация устройств молниезащиты

Устройства молниезащиты зданий, сооружений и наружных установок объектов эксплуатируются в соответствии с Правилами технической эксплуатации электроустановок потребителей и указаниями данной Инструкции. Задачей эксплуатации устройств молниезащиты объектов является поддержание их в состоянии необходимой исправности и надежности.

Для обеспечения постоянной надежности работы устройств молниезащиты ежегодно перед началом грозового сезона производится проверка и осмотр всех устройств молниезащиты.

Проверки проводятся также после установки системы молниезащиты, после внесения каких-либо изменений в систему молниезащиты, после любых повреждений защищаемого объекта. Каждая проверка проводится в соответствии с рабочей программой.

Для проведения проверки состояния МЗУ указывается причина проверки и организуются:

— комиссия по проведению проверки МЗУ с указанием функциональных обязанностей членов комиссии по обследованию молниезащиты;

— рабочая группа по проведению необходимых измерений;

— сроки проведения проверки.

Во время осмотра и проверки устройств молниезащиты рекомендуется:

— проверить визуальным осмотром (с помощью бинокля) целостность молниеприемников и токоотводов, надежность их соединения и крепления к мачтам;

— выявить элементы устройств молниезащиты, требующие замены или ремонта вследствие нарушения их механической прочности;

— определить степень разрушения коррозией отдельных элементов устройств молниезащиты, принять меры по антикоррозионной защите и усилению элементов, поврежденных коррозией;

— проверить надежность электрических соединений между токоведущими частями всех элементов устройств молниезащиты;

— проверить соответствие устройств молниезащиты назначению объектов и в случае наличия строительных или технологических изменений за предшествующий период наметить мероприятия по модернизации и реконструкции молниезащиты в соответствии с требованиями настоящей Инструкции;

— уточнить исполнительную схему устройств молниезащиты и определить пути растекания тока молнии по ее элементам при разряде молнии методом имитации разряда молнии в молниеприемник с помощью специализированного измерительного комплекса, подключенного между молниеприемником и удаленным токовым электродом;

— измерить значение сопротивления растеканию импульсного тока методом «амперметра-вольтметра» с помощью специализированного измерительного комплекса;

— измерить значения импульсных перенапряжений в сетях электроснабжения при ударе молнии, распределения потенциалов по металлоконструкциям и системе заземления здания методом имитации удара молнии в молниеприемник с помощью специализированного измерительного комплекса;

— измерить значение электромагнитных полей в окрестности расположения устройства молниезащиты методом имитации удара молнии в молниеприемник с помощью специальных антенн;

— проверить наличие необходимой документации на устройства молниезащиты.

Периодическому контролю со вскрытием в течение шести лет (для объектов I категории) подвергаются все искусственные заземлители, токоотводы и места их присоединений, при этом ежегодно производится проверка до 20 % их общего количества. Пораженные коррозией заземлители и токоотводы при уменьшении их площади поперечного сечения более чем на 25 % должны быть заменены новыми.

Внеочередные осмотры устройств молниезащиты следует производить после стихийных бедствий (ураганный ветер, наводнение, землетрясение, пожар) и гроз чрезвычайной интенсивности.

Внеочередные замеры сопротивления заземления устройств молниезащиты следует производить после выполнения ремонтных работ как на устройствах молниезащиты, так и на самих защищаемых объектах и вблизи них.

Результаты проверок оформляются актами, заносятся в паспорта и журнал учета состояния устройств молниезащиты.

На основании полученных данных составляется план ремонта и устранения дефектов устройств молниезащиты, обнаруженных во время осмотров и проверок.

Земляные работы у защищаемых зданий и сооружений объектов, устройств молниезащиты, а также вблизи них производятся, как правило, с разрешения эксплуатирующей организации, которая выделяет ответственных лиц, наблюдающих за сохранностью устройств молниезащиты.

Во время грозы работы на устройствах молниезащиты и вблизи них не производятся.

Молниезащита зданий

Древние люди далеко не всегда считали грозу и молнию, а также сопровождающий их раскат грома проявлением гнева богов. Например, для эллинов гром и молния являлись символами верховной власти, тогда как этруски считали их знамениями: если вспышка молнии была замечена с восточной стороны, это означало, что всё будет хорошо, а если сверкала на западе или северо-западе – наоборот. Идею этрусков переняли римляне, которые были убеждены, что удар молнии с правой стороны является достаточным основанием, чтобы отложить все планы на сутки.

Молния

Что же такое молния? Это огромных размеров электрический разряд, который всегда сопровождается вспышкой и громовыми раскатами (в атмосфере чётко просматривается сияющий канал разряда, напоминающий дерево). При этом вспышка молнии почти никогда не бывает одна, за ней обычно следует две, три, нередко доходит и до нескольких десятков искр. Эти разряды почти всегда образуются в кучево-дождевых облаках, иногда – в слоисто-дождевых тучах больших размеров: верхняя граница нередко достигает семи километров над поверхностью планеты, тогда как нижняя часть может почти касаться земли, пребывая не выше пятисот метров. Молнии могут образовываться как в одной туче, так и между находящимися рядом наэлектризованными облаками, а также между облаком и землей.

Напряжённость электрического поля в туче достигает чрезвычайно высоких показателей: миллион вольт на один метр. Когда эти противоположно заряженные области грозового облака сталкиваются друг с другом, в местах соприкосновения ионы и электроны образовывают канал, по которому вниз устремляются все заряженные элементы и образуется электрический разряд – молния. В это время выделяется настолько мощная энергия, что её силы вполне хватило бы на то, чтобы на протяжении 90 дней питать лампочку мощностью в 100 Вт.

Удар молнии, электрический разряд огромной силы, может привести к повреждению зданий и сооружений, пожарам, а также смертельно поразить электрическим током. Звук, сопровождающий разряд, напоминает взрыв и вызывает образование ударной волны, чрезвычайно опасной для любого живого существа, оказавшегося возле канала. Ударная волна, вызванная сильнейшим электрическим разрядом, в нескольких метрах от себя вполне способна сломать деревья, травмировать или контузить даже без прямого поражения электричеством:

  • на расстоянии до 0,5 м до канала молния способна разрушить слабые конструкции и травмировать человека;
  • на расстоянии до 5 метров постройки остаются целыми, но может выбить окна и оглушить человека.

Эти разряды, возникающие в атмосфере, могут нанести невосполнимые потери и причинить непоправимый вред. Расходы, которые связаны с установкой молниезащитных систем, не стоят и малой части тех последствий, к которым может привести удар молнии. Системы молниезащиты, в необходимом комплекте, гарантируют защиту от молнии и грозового потенциала.

Молниезащита

Ряд технических решений, которые должны обеспечивать сохранность систем и элементов объектов строительства во время грозы, называют молниезащитой. Помимо этого, данные системы призваны обеспечивать безопасность людей, находящихся в зданиях, во время прямого удара молнии.

Согласно российской статистике, от удара молнии каким-либо образом пострадало практически каждое третье сооружение. Вопросы защиты зданий и сооружений в этих случаях регулирует «Инструкции по молниезащите зданий и прилегающих сооружений», утвержденная в 1987 году. В настоящее время некоторые требования этой инструкции, в части норм электрозащиты жилых построек, принадлежащих индивидуальным лицам, подверглись пересмотру.

Однако большая часть застройщиков, не всегда может квалифицированно выполнить работу по установке систем молниезащиты, поэтому решение данной проблемы вполне целесообразно поручить организации, имеющей соответствующую лицензию и опыт работ, касающихся данной сферы.

Молниезащита внутренняя и внешняя

Внутренняя молниезащита представляет собой меры, направленные на обеспечение сохранности здания, во время возникновения наводок и напряжения в электрической цепи и в трубопроводе, в том случае, если ударит молния. Подобная система дополнительно включает в себя УЗИП (устройство защиты от возникновения импульсных перенапряжений) и эффективную систему заземления. Компоненты, из которых состоит внутренняя молниезащита, должны быть спроектированы и установлены в соответствии с необходимыми стандартами (РД 34.21.122-87 и СО 153-34.21.122-2003).

Внешняя молниезащита — это громоотвод, который обеспечит перехват молнии, а затем отведет разряд в землю, тем самым защитит сооружение от повреждений и пожаров вследствие удара молнией.

В систему внешней молниезащиты входят три устройства:

Громоотвод – это молниеприемник, способный перехватить разряды молний. Громоотвод не позволит разряду молнии попасть в значимые строительные элементы, здесь срабатывают принципы физики.

Токоотвод. Его функция отводить ток от громоотвода к заземлителю, который являет собой проводник, выполненный из металла и погруженный в почву. Во время использования этого устройства, ток попросту рассеивается в почве.

Устройство заземляющего контура из стальной полосы

Заземление.

Современные системы молниезащиты различаются на активную и пассивную.

Пассивная молниезащита

Пассивная молниезащита представляет собой классический вариант отвода разряда молнии, в котором используется металлический металлоприемник, и смонтированный на крыше сооружения.

Типы пассивной системы молниезащиты:

  1. Штыревая система. Основой для данной системы служит металлический молниеприемник, который монтируется на кровле и заземляется, именно он примет на себя удар молнии. От молниеприемника к земле идет токоотвод, представляющий собой проволоку с сечением не менее шести миллиметров. Токоотвод прикрепляется к заземлителю, который заложен в землю. Цена этой системы достаточно доступная, однако, она не способна охватывать большой сектор, подобного рода защиту целесообразно использовать на небольших домах и постройках.
  2. Тросовая система. В основе этой системы лежит металлический трос, который протягивают вдоль кровельного конка, и располагается по всей длине посредством двух деревянных подпорок. К тросу приваривается токоотвод, спускающийся вдоль крыши к земле, где и крепится к заземлителю. Тросовая система достаточно эффективно защищает сооружения, имеющие протяженную конструкцию кровли. Часто подобная система используется для защиты от удара молнии различных коммерческих павильонов, временных конструкций и прочих строений. Однако нужно учесть, что применение тросовой системы достаточно трудно на сооружениях, которые предусматривают сложную и большую кровлю крыши, не только с технической, но и с эстетической стороны.
  3. Сетчатая система. Система являет собой сочетание металлических токоотводов и металлических проводников, заземленных по отдельности. Система, по сути, является одной из самых эффективных среди пассивной молниезащиты, ведь она в состоянии предохранять от прямого удара молнии почти каждый элемент конструкции сооружения. Кроме этого, сетчатая система достаточно высоконадежна, однако непроста в монтаже, да и при детальном рассмотрении здания ее заметно. Профессионально рассчитанная система – это комбинация стержневого и сетчатого молниеприемника, для того, чтобы усилить эффект, возможно установить несколько штырей на одной системе кровли. Подобная система прошла проверку временем, она надежна, даже, несмотря на то, что немного нарушает внешний вид здания.

Активная молниезащита

Активная молниезащита крыши дома или коттеджа – это современная разработка, в ее основе лежит применение ионизации воздуха у молниеприемника, что становится значительным увеличением зоны защиты. Устройству не требуется сетевая подпитка, к тому же оно не представляет угрозы для безопасности окружающей среды и здоровья людей. С помощью ионизаторов создаются периодические серии электроимпульсов между грозовой тучей и непосредственно самим устройством, используя в качестве подпитки напряженность электромагнитного поля. Ионизатор выступает в роли элемента, провоцирующего попадание молнии в молниеприемник. Подобная система нетребовательна к периодическим эксплуатационным техническим обслуживаниям, функционирует автономно. Монтировать активный молниепремник необходимо на расстоянии одного метра от самой высокой точки сооружения. Посредством двух спусков происходит отвод разряда. Система активной молниезащиты очень компактна, она практически не незаметна, к тому же имеет достаточно большую зону защиты – не менее восьмидесяти метров.

Что представляет собой активное молниезащитное устройство?

  1. Основным элементом подобных систем является активный молниеприемник, который состоит из трех частей: корпус, генератор ионов, соединительная муфта для крепления к мачте.
    Как только электрическое поле во время грозы начинает увеличиваться, генератор приступает к своей работе, то есть ионизирует окружающий воздух. Он вырабатывает статические электрические положительные и отрицательные заряды из-за чего во время удара молнией активный молниеприемник принимает ее удар на себя, это происходит за счет создания электростатического поля, который имеет заряд, который противоположен заряду молнии.
  2. Токоотвод или проводник.
  3. Заземление.

Комплектующие детали и аксессуары для заземления и токоотводов

Система молниезащиты состоит из различных комплектов, которые изготавливаются на основе заводских деталей из материалов, не поддающихся коррозии. Они и будут играть роль отвода молнии и зазаемления. Системы подобного рода устанавливают на различных сооружениях и зданиях, причем совершенно не имеет значения, является ли здание жилым домом, строится ли оно, либо находится в стадии ремонта. Систему необходимо установить таким образом, чтобы не испортить экстерьер здания, а также не внести никакой дисгармонии в окружающий ландшафт.

Монтаж заземляющего контура на стене здания

Электрические приборы и телекоммуникации, бытовую технику, а также любую другую аппаратуру, которые находятся внутри здания, также возможно обезопасить, используя системное оборудование с многоступенчатой защитой.

Главной составляющей внутренней молниезащиты является УЗИП – устройство защиты от импульсных повреждений. Одно необходимо для того, чтобы обезопасить электрооборудование, которое может пострадать от импульсных коммутационных перенапряжений, основными источниками которого являются молнии, а также коммутация сверхнагрузок.

В настоящее время есть возможность, которая позволяет держать под контролем состояние оборудования, и регистрировать токи грозовых разрядов, дабы избежать перенапряжения – это делается посредством специальных устройств.

Примерная схема устройства заземления в соответствии с требованиями электробезопасности, где применяется следующий тип систем токоведущих проводников: 3-х фазная электрораспределительная сеть выполняется 5-ти проводной (три фазы L1, L2, L3, рабочий ноль N, защитное заземление РЕ), однофазная сеть – 3-х проводной (фаза L, рабочий ноль N, защитное заземление РЕ) с одинаковым сечением жил кабеля.

Все элементы контура должны быть жестко закреплены друг с другом, к примеру — сварены.

Вне зависимости от того, какого типа молниезащита будет устанавливаться, ее монтаж должны выполнять только специалисты-профессионалы, которые смогут подобрать лучший вариант, исходя из особенностей кровли, конструкции строения, особенностей материала, характеристик грунта и прочих моментов, которые являются основополагающими в этом деле.

Пример проекта заземляющего устройства здания

Как заказать услугу?

Заказать услугу, рассчитать стоимость работ или уточнить дополнительную информацию вы можете:

оставив заявку на сайте, через форму обратной связи «Заказать звонок»,

позвонив нам по контактному телефону 8 (495) 669 31 74

СО 153-34.21.122-2003 Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций.

МИНИСТЕРСТВО ЭНЕРГЕТИКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

от 30 июня 2003 г. № 280

ИНСТРУКЦИЯ
ПО УСТРОЙСТВУ
МОЛНИЕЗАЩИТЫ ЗДАНИЙ, СООРУЖЕНИЙ
И ПРОМЫШЛЕННЫХ КОММУНИКАЦИЙ

Вводится в действие
с 30 июня 2003 г.

Смотри Разъяснение Управления по надзору в электроэнергетике Ростехнадзора о совместном применении «Инструкции по молниезащите зданий и сооружений» (РД 34.21.122-87) и «Инструкции по молниезащите зданий, сооружений и промышленных коммуникаций» (СО 153-34.21.122-2003).

1. ВВЕДЕНИЕ

Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций (СО 153-34.21.122-2003) (далее — Инструкция) распространяется на все виды зданий, сооружений и промышленные коммуникации независимо от ведомственной принадлежности и формы собственности.

Инструкция предназначена для использования при разработке проектов, строительстве, эксплуатации, а также при реконструкции зданий, сооружений и промышленных коммуникаций.

В случае, когда требования отраслевых нормативных документов являются более жесткими, чем в настоящей Инструкции, при разработке молниезащиты рекомендуется выполнять отраслевые требования. Так же рекомендуется поступать, когда предписания Инструкции нельзя совместить с технологическими особенностями защищаемого объекта. При этом используемые средства и методы молниезащиты выбираются исходя из условия обеспечения требуемой надежности.

При разработке проектов зданий, сооружений и промышленных коммуникаций помимо требований Инструкции учитываются дополнительные требования к выполнению молниезащиты согласно других действующих норм, правил, инструкций, государственных стандартов.

При нормировании молниезащиты за исходное принято положение, что любое ее устройство не может предотвратить развитие молнии.

Применение норматива при выборе молниезащиты существенно снижает риск ущерба от удара молнии.

Тип и размещение устройств молниезащиты выбираются на стадии проектирования нового объекта, чтобы иметь возможность максимально использовать проводящие элементы последнего. Это облегчит разработку и исполнение устройств молниезащиты, совмещенных с самим зданием, позволит улучшить его эстетический вид, повысить эффективность молниезащиты, минимизировать ее стоимость и трудозатраты.

2. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

2.1. ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Удар молнии в землю — электрический разряд атмосферного происхождения между грозовым облаком и землей, состоящий из одного или нескольких импульсов тока.

Точка поражения — точка, в которой молния соприкасается с землей, зданием или устройством молниезащиты. Удар молнии может иметь несколько точек поражения.

Защищаемый объект — здание или сооружение, их часть или пространство, для которых выполнена молниезащита, отвечающая требованиям настоящего норматива.

Устройство молниезащиты — система, позволяющая защитить здание или сооружение от воздействий молнии. Она включает в себя внешние и внутренние устройства. В частных случаях молниезащита может содержать только внешние или только внутренние устройства.

Устройства защиты от прямых ударов молнии (молниеотводы) — комплекс, состоящий из молниеприемников, токоотводов и заземлителей.

Устройства защиты от вторичных воздействий молнии — устройства, ограничивающие воздействия электрического и магнитного полей молнии.

Устройства для выравнивания потенциалов — элементы устройств защиты, ограничивающие разность потенциалов, обусловленную растеканием тока молнии.

Молниеприемник — часть молниеотвода, предназначенная для перехвата молний.

Токоотвод (спуск) — часть молниеотвода, предназначенная для отвода тока молнии от молниеприемника к заземлителю.

Заземляющее устройство — совокупность заземлителя и заземляющих проводников.

Заземлитель — проводящая часть или совокупность соединенных между собой проводящих частей, находящихся в электрическом контакте с землей непосредственно или через проводящую среду.

Заземляющий контур — заземляющий проводник в виде замкнутой петли вокруг здания в земле или на ее поверхности.

Сопротивление заземляющего устройства — отношение напряжения на заземляющем устройстве к току, стекающего с заземлителя в землю.

Напряжение на заземляющем устройстве — напряжение, возникающее при стекании тока с заземлителя в землю между точкой ввода тока в заземлитель и зоной нулевого потенциала.

Соединенная между собой металлическая арматура — арматура железобетонных конструкций здания (сооружения), которая обеспечивает электрическую непрерывность.

Опасное искрение — недопустимый электрический разряд внутри защищаемого объекта, вызванный ударом молнии.

Безопасное расстояние — минимальное расстояние между двумя проводящими элементами вне или внутри защищаемого объекта, при котором между ними не может произойти опасного искрения.

Устройство защиты от перенапряжений — устройство, предназначенное для ограничения перенапряжений между элементами защищаемого объекта (например, разрядник, нелинейный ограничитель перенапряжений или иное защитное устройство).

Отдельно стоящий молниеотвод — молниеотвод, молниеприемники и токоотводы которого расположены таким образом, чтобы путь тока молнии не имел контакта с защищаемым объектом.

Молниеотвод, установленный на защищаемом объекте — молниеотвод, молниеприемники и токоотводы которого расположены таким образом, что часть тока молнии может растекаться через защищаемый объект или его заземлитель.

Зона защиты молниеотвода — пространство в окрестности молниеотвода заданной геометрии, отличающееся тем, что вероятность удара молнии в объект, целиком размещенный в его объеме, не превышает заданной величины.

Допустимая вероятность прорыва молнии — предельно допустимая вероятность Р удара молнии в объект, защищаемый молниеотводами.

Надежность защиты определяется как 1 — Р.

Промышленные коммуникации — силовые и информационные кабели, проводящие трубопроводы, непроводящие трубопроводы с внутренней проводящей средой.

2.2. КЛАССИФИКАЦИЯ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ ПО УСТРОЙСТВУ МОЛНИЕЗАЩИТЫ

Классификация объектов определяется по опасности ударов молнии для самого объекта и его окружения.

Непосредственное опасное воздействие молнии — это пожары, механические повреждения, травмы людей и животных, а также повреждения электрического и электронного оборудования. Последствиями удара молнии могут быть взрывы и выделение опасных продуктов — радиоактивных и ядовитых химических веществ, а также бактерий и вирусов.

Удары молнии могут быть особо опасны для информационных систем, систем управления, контроля и электроснабжения. Для электронных устройств, установленных в объектах разного назначения, требуется специальная защита.

Рассматриваемые объекты могут подразделяться на обычные и специальные.

Обычные объекты — жилые и административные строения, а также здания и сооружения, высотой не более 60 м, предназначенные для торговли, промышленного производства, сельского хозяйства.

объекты, представляющие опасность для непосредственного окружения;

объекты, представляющие опасность для социальной и физической окружающей среды (объекты, которые при поражении молнией могут вызвать вредные биологические, химические и радиоактивные выбросы);

прочие объекты, для которых может предусматриваться специальная молниезащита, например, строения высотой более 60 м, игровые площадки, временные сооружения, строящиеся объекты.

В табл. 2.1 даны примеры разделения объектов на четыре класса.

Таблица 2.1 — Примеры классификации объектов

Последствия удара молнии

Отказ электроустановок, пожар и повреждение имущества. Обычно небольшое повреждение предметов, расположенных в месте удара молнии или задетых ее каналом

Первоначально — пожар и занос опасного напряжения, затем — потеря электропитания с риском гибели животных из-за отказа электронной системы управления вентиляцией, подачи корма и т.д.

Театр; школа; универмаг; спортивное сооружение

Отказ электроснабжения (например, освещения), способный вызвать панику. Отказ системы пожарной сигнализации, вызывающий задержку противопожарных мероприятий

Банк; страховая компания; коммерческий офис

Отказ электроснабжения (например, освещения), способный вызвать панику. Отказ системы пожарной сигнализации, вызывающий задержку противопожарных мероприятий. Потери средств связи, сбои компьютеров с потерей данных

Больница; детский сад; дом для престарелых

Отказ электроснабжения (например, освещения), способный вызвать панику. Отказ системы пожарной сигнализации, вызывающий задержку противопожарных мероприятий. Потери средств связи, сбои компьютеров с потерей данных. Наличие тяжело больных и необходимость помощи неподвижным людям

Дополнительные последствия, зависящие от условий производства — от незначительных повреждений до больших ущербов из-за потерь продукции

Музеи и археологические памятники

Невосполнимая потеря культурных ценностей

Специальные объекты с ограниченной опасностью

Средства связи; электростанции; пожароопасные производства

Недопустимое нарушение коммунального обслуживания (телекоммуникаций). Косвенная опасность пожара для соседних объектов

Специальные объекты, представляющие опасность для непосредственного окружения

Нефтеперерабатывающие предприятия; заправочные станции; производства петард и фейерверков

Пожары и взрывы внутри объекта и в непосредственной близости

Специальные объекты, опасные для экологии

Химический завод; атомная электростанция; биохимические фабрики и лаборатории

Пожар и нарушение работы оборудования с вредными последствиями для окружающей среды

При строительстве и реконструкции для каждого класса объектов требуется определить необходимые уровни надежности защиты от прямых ударов молнии (ПУМ). Например, для обычных объектов может быть предложено четыре уровня надежности защиты, указанные в табл. 2.2 .

Таблица 2.2 — Уровни защиты от ПУМ для обычных объектов

Надежность защиты от ПУМ

Для специальных объектов минимально допустимый уровень надежности защиты от ПУМ устанавливается в пределах 0,9 — 0,999 в зависимости от степени его общественной значимости и тяжести ожидаемых последствий от прямого удара молнии по согласованию с органами государственного контроля.

По желанию заказчика в проект может быть заложен уровень надежности, превышающий предельно допустимый.

2.3. ПАРАМЕТРЫ ТОКОВ МОЛНИИ

Параметры токов молнии необходимы для расчета механических и термических воздействий, а также для нормирования средств защит от электромагнитных воздействий.

2.3.1. Классификация воздействий токов молнии

Для каждого уровня молниезащиты должны быть определены предельно допустимые параметры тока молнии. Данные, приведенные в нормативе, относятся к нисходящим, и восходящим молниям.

Соотношение полярностей разрядов молнии зависит от географического положения местности. В отсутствие местных данных принимают это соотношение равным 10 % для разрядов с положительными токами и 90 % для разрядов с отрицательными токами.

Механические и термические действия молнии обусловлены пиковым значением тока ( I ), полным зарядом Q полн , зарядом в импульсе Q имп и удельной энергией W /R. Наибольшие значения этих параметров наблюдаются при положительных разрядах.

Повреждения, вызванные индуцированными перенапряжениями, обусловлены крутизной фронта тока молнии. Крутизна оценивается в пределах 30 %-ного и 90 %-ного уровней от наибольшего значения тока. Наибольшее значение этого параметра наблюдается в последующих импульсах отрицательных разрядов.

2.3.2. Параметры токов молнии, предлагаемые для нормирования средств защиты от прямых ударов молнии

Значения расчетных параметров для принятых в табл. 2.2 уровней защищенности (при соотношении 10 % к 90 % между долями положительных и отрицательных разрядов) приведены в табл. 2.3 .

Таблица 2.3 — Соответствие параметров тока молнии и уровней защиты

Пиковое значение тока I , кА

Полный заряд Q полн, Кл

Заряд в импульсе Q имп, Кл

Удельная энергия W / R , кДж/Ом

2.3.3. Плотность ударов молнии в землю

Плотность ударов молнии в землю, выраженная через число поражений 1 км 2 земной поверхности за год, определяется по данным метеорологических наблюдений в месте размещения объекта.

Если же плотность ударов молнии в землю Ng неизвестна, ее можно рассчитать по следующей формуле, 1/(км 2 × год):

где Т d средняя продолжительность гроз в часах, определенная по региональным картам интенсивности грозовой деятельности.

2.3.4. Параметры токов молнии, предлагаемые для нормирования средств защиты от электромагнитных воздействий молнии

Кроме механических и термических воздействий ток молнии создает мощные импульсы электромагнитного излучения, которые могут быть причиной повреждения систем, включающих оборудование связи, управления, автоматики, вычислительные и информационные устройства и т.п. Эти сложные и дорогостоящие системы используются во многих отраслях производства и бизнеса. Их повреждение в результате удара молнии крайне нежелательно по соображениям безопасности, а также по экономическим соображениям.

Удар молнии может содержать либо единственный импульс тока, либо состоять из последовательности импульсов, разделенных промежутками времени, за которые протекает слабый сопровождающий ток. Параметры импульса тока первого компонента существенно отличаются от характеристик импульсов последующих компонентов. Ниже приводятся данные, характеризующие расчетные параметры импульсов тока первого и последующих импульсов (табл. 2.4 и 2.5 ), а также длительного тока (табл. 2.6 ) в паузах между импульсами для обычных объектов при различных уровнях защиты.

Таблица 2.4 — Параметры первого импульса тока молнии

Максимум тока I , кА

Длительность фронта T 1, мкс

Время полуспада T 2, мкс

Заряд в импульсе Q сум*, Кл

Удельная энергия в импульсе W / R **, МДж/Ом

* Поскольку значительная часть общего заряда Q сум приходится на первый импульс, полагается, что общий заряд всех коротких импульсов равен приведенной величине.

** Поскольку значительная часть общей удельной энергии W / R приходится на первый импульс, полагается, что общий заряд всех коротких импульсов равен приведенной величине.

Таблица 2.5 — Параметры последующего импульса тока молнии

Максимум тока I , кА

Длительность фронта T 1, мкс

Время полуспада T 2, мкс

Средняя крутизна а, кА/мкс

Таблица 2.6 — Параметры длительного тока молнии в промежутке между импульсами

Длительность Т, с

* Q дл заряд, обусловленный длительным протеканием тока в период между двумя импульсами тока молнии.

Средний ток приблизительно равен QL / T .

Форма импульсов тока определяется следующим выражением

где I — максимум тока;

t 1 — постоянная времени для фронта;

t 2 — постоянная времени для спада;

h — коэффициент, корректирующий значение максимума тока.

Значения параметров, входящих в формулу ( 2.2 ), описывающую изменение тока молнии во времени, приведены в табл. 2.7 .

Таблица 2.7 — Значения параметров для расчета формы импульса тока молнии

Длительный импульс может быть принят прямоугольным со средним током I и длительностью T , соответствующими данным табл. 2.6 .

3. ЗАЩИТА ОТ ПРЯМЫХ УДАРОВ МОЛНИИ

3.1. КОМПЛЕКС СРЕДСТВ МОЛНИЕЗАЩИТЫ

Комплекс средств молниезащиты зданий или сооружений включает в себя устройства защиты от прямых ударов молнии [внешняя молниезащитиая система (МЗС)] и устройства защиты от вторичных воздействий молнии (внутренняя МЗС). В частных случаях молниезащита может содержать только внешние или только внутренние устройства. В общем случае часть токов молнии протекает по элементам внутренней молниезащиты.

Внешняя МЗС может быть изолирована от сооружения (отдельно стоящие молниеотводы — стержневые или тросовые, а также соседние сооружения, выполняющие функции естественных молниеотводов), или может быть установлена на защищаемом сооружении и даже быть его частью.

Внутренние устройства молниезащиты предназначены для ограничения электромагнитных воздействий тока молнии и предотвращения искрений внутри защищаемого объекта.

Токи молнии, попадающие в молниеприемники, отводятся в заземлитель через систему токоотводов (спусков) и растекаются в земле.

3.2. ВНЕШНЯЯ МОЛНИЕЗАЩИТНАЯ СИСТЕМА

Внешняя МЗС в общем случае состоит из молниеприемников, токоотводов и заземлителей. В случае специального изготовления их материал и сечения должны удовлетворять требованиям табл. 3.1 .

Таблица 3.1 — Материал и минимальные сечения элементов внешней МЗС

Примечание — Указанные значения могут быть увеличены в зависимости от повышенной коррозии или механических воздействий.

3.2.1. Молниеприемники

Молниеприемники могут быть специально установленными, в том числе на объекте, либо их функции выполняют конструктивные элементы защищаемого объекта; в последнем случае они называются естественными молниеприемниками.

Молниеприемники могут состоять из произвольной комбинации следующих элементов: стержней, натянутых проводов (тросов), сетчатых проводников (сеток).

Следующие конструктивные элементы зданий и сооружений могут рассматриваться как естественные молниеприемники:

а) металлические кровли защищаемых объектов при условии, что:

электрическая непрерывность между разными частями обеспечена на долгий срок;

толщина металла кровли составляет не менее величины t , приведенной в табл. 3.2 , если необходимо предохранить кровлю от повреждения или прожога;

толщина металла кровли составляет не менее 0,5 мм, если ее необязательно защищать от повреждений и нет опасности воспламенения находящихся под кровлей горючих материалов;

кровля не имеет изоляционного покрытия. При этом небольшой слой антикоррозионной краски или слой 0,5 мм асфальтового покрытия, или слой 1 мм пластикового покрытия не считается изоляцией;

неметаллические покрытия на/или под металлической кровлей не выходят за пределы защищаемого объекта;

б) металлические конструкции крыши (фермы, соединенная между собой стальная арматура);

в) металлические элементы типа водосточных труб, украшений, ограждений по краю крыши и т.п., если их сечение не меньше значений, предписанных для обычных молниеприемников;

г) технологические металлические трубы и резервуары, если они выполнены из металла толщиной не менее 2,5 мм и проплавление или прожог этого металла не приведет к опасным или недопустимым последствиям;

д) металлические трубы и резервуары, если они выполнены из металла толщиной не менее значения t , приведенного в табл. 3.2 , и если повышение температуры с внутренней стороны объекта в точке удара молнии не представляет опасности.

Таблица 3.2 — Толщина кровли, трубы или корпуса резервуара, выполняющих функции естественного молниеприемника

Толщина t не менее, мм

3.2.2. Токоотводы

В целях снижения вероятности возникновения опасного искрения токоотводы должны располагаться таким образом, чтобы между точкой поражения и землей:

а) ток растекался по нескольким параллельным путям;

б) длина этих путей была ограничена до минимума.

3.2.2.2. Расположение токоотводов в устройствах молниезащиты, изолированных от защищаемого объекта

Если молниеприемник состоит из стержней, установленных на отдельно стоящих опорах (или одной опоре), на каждую опору должен быть предусмотрен минимум один токоотвод.

Если молниеприемник состоит из отдельно стоящих горизонтальных проводов (тросов) или из одного провода (троса), на каждый конец троса требуется минимум по одному токоотводу.

Если молниеприемник представляет собой сетчатую конструкцию, подвешенную над защищаемым объектом, на каждую ее опору требуется не менее одного токоотвода. Общее количество токоотводов должно быть не менее двух.

3.2.2.3. Расположение токоотводов при неизолированных устройствах молниезащиты

Токоотводы располагаются по периметру защищаемого объекта таким образом, чтобы среднее расстояние между ними было не меньше значений, приведенных в табл. 3.3 .

Токоотводы соединяются горизонтальными поясами вблизи поверхности земли и через каждые 20 м по высоте здания.

Таблица 3.3 — Средние расстояния между токоотводами в зависимости от уровня защищенности

Среднее расстояние, м

3.2.2.4. Указания по размещению токоотводов

Желательно, чтобы токоотводы равномерно располагались по периметру защищаемого объекта. По возможности они прокладываются вблизи углов зданий.

Не изолированные от защищаемого объекта токоотводы прокладываются следующим образом:

если стена выполнена из негорючего материала, токоотводы могут быть закреплены на поверхности стены или проходить в стене;

если стена выполнена из горючего материала, токоотводы могут быть закреплены непосредственно на поверхности стены, так чтобы повышение температуры при протекании тока молнии не представляло опасности для материала стены;

если стена выполнена из горючего материала и повышение температуры токоотводов представляет для него опасность, токоотводы должны располагаться таким образом, чтобы расстояние между ними и защищаемым объектом всегда превышало 0,1 м. Металлические скобы для крепления токоотводов могут быть в контакте со стеной.

Не следует прокладывать токоотводы в водосточных трубах. Рекомендуется размещать токоотводы на максимально возможных расстояниях от дверей и окон.

Токоотводы прокладываются по прямым и вертикальным линиям, так чтобы путь до земли был по возможности кратчайшим. Не рекомендуется прокладка токоотводов в виде петель.

Следующие конструктивные элементы зданий могут считаться естественными токоотводами:

а) металлические конструкции при условии, что:

электрическая непрерывность между разными элементами является долговечной и соответствует требованиям п. 3.2.4.2 ;

они имеют не меньшие размеры, чем требуются для специально предусмотренных токоотводов;

металлические конструкции могут иметь изоляционное покрытие;

б) металлический каркас здания или сооружения;

в) соединенная между собой стальная арматура здания или сооружения;

г) части фасада, профилированные элементы и опорные металлические конструкции фасада при условии, что:

их размеры соответствуют указаниям, относящимся к токоотводам, а их толщина составляет не менее 0,5 мм;

металлическая арматура железобетонных строений считается обеспечивающей электрическую непрерывность, если она удовлетворяет следующим условиям:

— примерно 50 % соединений вертикальных и горизонтальных стержней выполнены сваркой или имеют жесткую связь (болтовое крепление, вязка проволокой);

— электрическая непрерывность обеспечена между стальной арматурой различных заранее заготовленных бетонных блоков и арматурой бетонных блоков, подготовленных на месте.

В прокладке горизонтальных поясов нет необходимости, если металлические каркасы здания или стальная арматура железобетона используются как токоотводы.

3.2.3. Заземлители

Во всех случаях, за исключением использования отдельно стоящего молниеотвода, заземлитель молниезащиты следует совместить с заземлителями электроустановок и средств связи. Если эти заземлители должны быть разделены по каким-либо технологическим соображениям, их следует объединить в общую систему с помощью системы уравнивания потенциалов.

3.2.3.2. Специально прокладываемые заземляющие электроды

Целесообразно использовать следующие типы заземлителей: один или несколько контуров, вертикальные (или наклонные) электроды, радиально расходящиеся электроды или заземляющий контур, уложенный на дне котлована, заземляющие сетки.

Сильно заглубленные заземлители оказываются эффективными, если удельное сопротивление грунта уменьшается с глубиной и на большой глубине оказывается существенно меньше, чем на уровне обычного расположения.

Заземлитель в виде наружного контура предпочтительно прокладывать на глубине не менее 0,5 м от поверхности земли и на расстоянии не менее 1 м от стен. Заземляющие электроды должны располагаться на глубине не менее 0,5 м за пределами защищаемого объекта и быть как можно более равномерно распределенными; при этом надо стремиться свести к минимуму их взаимное экранирование.

Глубина закладки и тип заземляющих электродов выбираются из условия обеспечения минимальной коррозии, а также возможно меньшей сезонной вариации сопротивления заземления в результате высыхания и промерзания грунта.

3.2.3.3. Естественные заземляющие электроды

В качестве заземляющих электродов может использоваться соединенная между собой арматура железобетона или иные подземные металлические конструкции, отвечающие требованиям п. 3.2.2.5 . Если арматура железобетона используется как заземляющие электроды, повышенные требования предъявляются к местам ее соединений, чтобы исключить механическое разрушение бетона. Если используется преднапряженный бетон, следует учесть возможные последствия протекания тока молнии, который может вызвать недопустимые механические нагрузки.

3.2.4. Крепление и соединения элементов внешней МЗС

Молниеприемники и токоотводы жестко закрепляются так, чтобы исключить любой разрыв или ослабление крепления проводников под действием электродинамических сил или случайных механических воздействий (например, от порыва ветра или падения снежного пласта).

Количество соединений проводника сводится к минимальному. Соединения выполняются сваркой, пайкой, допускается также вставка в зажимной наконечник или болтовое крепление.

3.3. ВЫБОР МОЛНИЕОТВОДОВ

3.3.1. Общие соображения

Выбор типа и высоты молниеотводов производится исходя из значений требуемой надежности Рз. Объект считается защищенным, если совокупность всех его молниеотводов обеспечивает надежность защиты не менее Рз.

Во всех случаях система защиты от прямых ударов молнии выбирается так, чтобы максимально использовались естественные молниеотводы, а если обеспечиваемая ими защищенность недостаточна — в комбинации со специально установленными молниеотводами.

В общем случае выбор молниеотводов должен производиться при помощи соответствующих компьютерных программ, способных вычислять зоны защиты или вероятность прорыва молнии в объект (группу объектов) любой конфигурации при произвольном расположении практически любого числа молниеотводов различных типов.

При прочих равных условиях высоту молниеотводов можно снизить, если вместо стержневых конструкций применять тросовые, особенно при их подвеске по внешнему периметру объекта.

Если защита объекта обеспечивается простейшими молниеотводами (одиночным стержневым, одиночным тросовым, двойным стержневым, двойным тросовым, замкнутым тросовым), размеры молниеотводов можно определять, пользуясь заданными в настоящем нормативе зонами защиты.

В случае проектирования молниезащиты для обычного объекта, возможно определение зон защиты по защитному углу или методом катящейся сферы согласно стандарту Международной электротехнической комиссии ( I ЕС 1024) при условии, что расчетные требования Международной электротехнической комиссии оказываются более жесткими, чем требования настоящей Инструкции.

3.3.2. Типовые зоны защиты стержневых и тросовых молниеотводов

3.3.2.1. Зоны защиты одиночного стержневого молниеотвода

Стандартной зоной защиты одиночного стержневого молниеотвода высотой h является круговой конус высотой h h , вершина которого совпадает с вертикальной осью молниеотвода (рис. 3.1 ). Габариты зоны определяются двумя параметрами: высотой конуса h и радиусом конуса на уровне земли r .

Приведенные ниже расчетные формулы (табл. 3.4 ) пригодны для молниеотводов высотой до 150 м. При более высоких молниеотводах следует пользоваться специальной методикой расчета.

Таблица 3.4 — Расчет зоны защиты одиночного стержневого молниеотвода

Высота молниеотвода h , м

Рисунок 3.1 — Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода

Для зоны защиты требуемой надежности (рис. 3.1 ) радиус горизонтального сечения rx на высоте h х определяется по формуле:

3.3.2.2. Зоны защиты одиночного тросового молниеотвода

Стандартные зоны защиты одиночного тросового молниеотвода высотой h ограничены симметричными двускатными поверхностями, образующими в вертикальном сечении равнобедренный треугольник с вершиной на высоте h h и основанием на уровне земли 2 r (рис. 3.2 ).

Приведенные ниже расчетные формулы (табл. 3.5 ) пригодны для молниеотводов высотой до 150 м. При большей высоте следует пользоваться специальным программным обеспечением. Здесь и далее под h понимается минимальная высота троса над уровнем земли (с учетом провеса).

Полуширина rx зоны защиты требуемой надежности (рис. 3.2 ) на высоте h х от поверхности земли определяется выражением:

Рисунок 3.2 — Зона защиты одиночного тросового молниеотвода

При необходимости расширить защищаемый объем к торцам зоны защиты собственно тросового молниеотвода могут добавляться зоны защиты несущих опор, которые рассчитываются по формулам одиночных стержневых молниеотводов, представленным в табл. 3.4 . В случае больших провесов тросов, например, у воздушных линий электропередачи, рекомендуется рассчитывать обеспечиваемую вероятность прорыва молнии программными методами, поскольку построение зон защиты по минимальной высоте троса в пролете может привести к неоправданным затратам.

Таблица 3.5 — Расчет зоны защиты одиночного тросового молниеотвода

Высота молниеотвода h , м

3.3.2.3. Зоны защиты двойного стержневого молниеотвода

Молниеотвод считается двойным, когда расстояние между стержневыми молниеприемниками L не превышает предельной величины L m ах . В противном случае оба молниеотвода рассматриваются как одиночные.

Конфигурация вертикальных и горизонтальных сечений стандартных зон защиты двойного стержневого молниеотвода (высотой h и расстоянием L между молниеотводами) представлена на рис. 3.3 . Построение внешних областей зон двойного молниеотвода (полуконусов с габаритами h , r ) производится по формулам таблицы 3.6 для стержневых молниеотводов.

Рисунок 3.3 — Зона защиты двойного стержневого молниеотвода

Размеры внутренних областей определяются параметрами h и h с , первый из которых задает максимальную высоту зоны непосредственно у молниеотводов, а второй — минимальную высоту зоны по середине между молниеотводами. При расстоянии между молниеотводами L £ L c граница зоны не имеет провеса ( h с = h ). Для расстояний L с £ L ³ L m ах высота h с определяется по выражению

Входящие в него предельные расстояния L m ах и L c вычисляются по эмпирическим формулам табл. 3.6 , пригодным для молниеотводов высотой до 150 м. При большей высоте молниеотводов следует пользоваться специальным программным обеспечением.

Размеры горизонтальных сечений зоны вычисляются по следующим формулам, общим для всех уровней надежности защиты:

максимальная полуширина зоны r х в горизонтальном сечении на высоте h х :

ширина горизонтального сечения в центре между молниеотводами 2 r сх на высоте hx £ h с :

Таблица 3.6 — Расчет параметров зоны защиты двойного стержневого молниеотвода

Высота молниеотвода h , м

3.3.2.4. Зоны защиты двойного тросового молниеотвода

Молниеотвод считается двойным, когда расстояние между тросами L не превышает предельной величины L m ах . В противном случае оба молниеотвода рассматриваются как одиночные.

Конфигурация вертикальных и горизонтальных сечений стандартных зон защиты двойного тросового молниеотвода (высотой h и расстоянием между тросами L ) представлена на рис. 3.4 . Построение внешних областей зон (двух односкатных поверхностей с габаритами h , r о ) производится по формулам таблицы 3.5 для одиночных тросовых молниеотводов.

Размеры внутренних областей определяются параметрами h и h с , первый из которых задает максимальную высоту зоны непосредственно у тросов, а второй — минимальную высоту зоны по середине между тросами. При расстоянии между тросами L £ L с граница зоны не имеет провеса ( h с = h ). Для расстояний L с £ L ³ L m ах высота h с определяется по выражению

Рисунок 3.4 — Зона защиты двойного тросового молниеотвода

Входящие в него предельные расстояния L mах и L c вычисляются по эмпирическим формулам табл. 3.7 , пригодным для тросов с высотой подвеса до 150 м. При большей высоте молниеотводов следует пользоваться специальным программным обеспечением.

Длина горизонтального сечения зоны защиты на высоте h х определяется по формулам:

Для расширения защищаемого объема на зону двойного тросового молниеотвода может быть наложена зона защиты опор, несущих тросы, которая строится как зона двойного стержневого молниеотвода, если расстояние L между опорами меньше L m ах , вычисленного по формулам табл. 3.6 . В противном случае опоры должны рассматриваться как одиночные стержневые молниеотводы.

Когда тросы непараллельны или разновысоки, либо их высота изменяется по длине пролета, для оценки надежности их защиты следует воспользоваться специальным программным обеспечением. Так же рекомендуется поступать при больших провесах тросов в пролете, чтобы избежать излишних запасов по надежности защиты.

Таблица 3.7 — Расчет параметров зоны защиты двойного тросового молниеотвода

Высота молниеотвода h , м

[5,0 — 5 × 10 -3 ( h — 100)] h

[2,0 — 5,0 × 10 -3 ( h — 100)] h

[4,5 — 5 × 10 -3 ( h — 100)] h

[2,0 — 5 × 10 -3 ( h — 100)] h

Расчетные формулы п. 3.3.2.5 могут использоваться для определения высоты подвеса замкнутого тросового молниеотвода, предназначенного для защиты с требуемой надежностью объектов высотой h 30 м, размещенных на прямоугольной площадке площадью S во внутреннем объеме зоны при минимальном горизонтальном смещении между молниеотводом и объектом, равном D (рис. 3.5 ). Под высотой подвеса троса подразумевается минимальное расстояние от троса до поверхности земли с учетом возможных провесов в летний сезон.

Рисунок 3.5 — Зона защиты замкнутого тросового молниеотвода

Для расчета h используется выражение:

в котором константы А и В определяются в зависимости от уровня надежности защиты по следующим формулам:

а) надежность защиты Р3 = 0,99

б) надежность защиты Р3 = 0,999

Расчетные соотношения справедливы, когда D > 5 м. Работа с меньшими горизонтальными смещениями троса не целесообразна из-за высокой вероятности обратных перекрытий молнии с троса на защищаемый объект. По экономическим соображениям замкнутые тросовые молниеотводы не рекомендуются, когда требуемая надежность защиты меньше 0,99.

Если высота объекта превышает 30 м, высота замкнутого тросового молниеотвода определяется с помощью программного обеспечения. Так же следует поступать для замкнутого контура сложной формы.

После выбора высоты молниеотводов по их зонам защиты рекомендуется проверить фактическую вероятность прорыва компьютерными средствами, а в случае большого запаса по надежности провести корректировку, задавая меньшую высоту молниеотводов.

3.3.3. Определение зон защиты по рекомендациям МЭК

Ниже приводятся правила определения зон защиты для объектов высотой до 60 м, изложенных в стандарте МЭК ( I ЕС 1024-1-1). При проектировании может быть выбран любой способ защиты, однако практика показывает целесообразность использования отдельных методов в следующих случаях:

метод защитного угла используется для простых по форме сооружений или для маленьких частей больших сооружений;

метод фиктивной сферы, подходящий для сооружений сложной формы;

применение защитной сетки целесообразно в общем случае и особенно для защиты поверхностей.

В табл. 3.8 для уровней защиты I — IV приводятся значения углов при вершине зоны защиты, радиусы фиктивной сферы, а также предельно допустимый шаг ячейки сетки.

Таблица 3.8 — Параметры для расчета молниеприемников по рекомендациям МЭК

Радиус фиктивной сферы R , м

Угол a ° , при вершине молниеотвода для зданий различной высоты h , м

Шаг ячейки сетки, м

* В этих случаях применимы только сетки или фиктивные сферы.

Стержневые молниеприемники, мачты и тросы размещаются так, чтобы все части сооружения, находились в зоне защиты, образованной под углом a к вертикали. Защитный угол выбирается по табл. 3.8 , причем h является высотой молниеотвода над поверхностью, которая будет защищена.

Метод защитного угла не используется, если h больше, чем радиус фиктивной сферы, определенный в табл. 3.8 для соответствующего уровня защиты.

Метод фиктивной сферы используется, чтобы определить зону защиты для части или областей сооружения, когда согласно табл. 3.4 исключено определение зоны защиты по защитному углу. Объект считается защищенным, если фиктивная сфера, касаясь поверхности молниеотвода и плоскости, на которой тот установлен, не имеет общих точек с защищаемым объектом.

Сетка защищает поверхность, если выполнены следующие условия:

проводники сетки проходят по краю крыши, крыша выходит за габаритные размеры здания;

проводник сетки проходит по коньку крыши, если наклон крыши превышает 1/10;

боковые поверхности сооружения на уровнях выше, чем радиус фиктивной сферы (см. табл. 3.8 ), защищены молниеотводами или сеткой;

размеры ячейки сетки не больше приведенных в табл. 3.8 ;

сетка выполнена таким способом, что ток молнии имел всегда, по крайней мере, два различных пути к заземлителю; никакие металлические части не должны выступать за внешние контуры сетки.

Проводники сетки должны быть проложены, насколько это возможно, кратчайшими путями.

3.3.4. Защита электрических металлических кабельных линий передачи магистральной и внутризоновых сетей связи

3.3.4.1. Защита вновь проектируемых кабельных линий

На вновь проектируемых и реконструируемых кабельных линиях магистральной и внутризоновых сетей* связи защитные мероприятия следует предусматривать в обязательном порядке на тех участках, где вероятная плотность повреждений (вероятное число опасных ударов молнии) превышает допустимую, указанную в табл. 3.9 .

* Магистральные сети — сети для передачи информации на большие расстояния;

внутризоновые сети — сети для передачи информации между областными и районными центрами.

Таблица 3.9 — Допустимое число опасных ударов молнии на 100 км трассы в год для электрических кабелей связи

Допустимое расчетное число опасных ударов молнии на 100 км трассы в год п

в горных районах и районах со скальным грунтом при удельном сопротивлении выше 500 Ом × м и в районах вечной мерзлоты

в остальных районах

Симметричные одночетверочные и однокоаксиальные

Симметричные четырех- и семичетверочные

Кабели зоновой связи

3.3.4.2. Защита новых линий, прокладываемых вблизи уже существующих

Если проектируемая кабельная линия прокладывается вблизи существующей кабельной магистрали и известно фактическое число повреждений последней за время эксплуатации сроком не менее 10 лет, то при проектировании защиты кабеля от ударов молнии норма на допустимую плотность повреждений должна учитывать отличие фактической и расчетной повреждаемости существующей кабельной линии.

В этом случае допустимая плотность n повреждений проектируемой кабельной линии находится умножением допустимой плотности из табл. 3.9 на отношение расчетной np и фактической пф повреждаемостей существующего кабеля от ударов молнии на 100 км трассы в год:

3.3.4.3. Защита существующих кабельных линий

На существующих кабельных линиях защитные мероприятия осуществляются на тех участках, где произошли повреждения от ударов молнии, причем длина защищаемого участка определяется условиями местности (протяженностью возвышенности или участка с повышенным удельным сопротивлением грунта и т.п.), но принимается не менее 100 м в каждую сторону от места повреждения. В этих случаях предусматривается прокладка грозозащитных тросов в земле. Если повреждается кабельная линия, уже имеющая защиту, то после устранения повреждения производится проверка состояния средств грозозащиты и только после этого принимается решение об оборудовании дополнительной защиты в виде прокладки тросов или замены существующего кабеля на более стойкий к разрядам молнии. Работы по защите должны осуществляться сразу после устранения грозового повреждения.

3.3.5. Защита оптических кабельных линий передачи магистральной и внутризоновых сетей связи

3.3.5.1. Допустимое число опасных ударов молнии в оптические линии магистральной и внутризоновых сетей связи

На проектируемых оптических кабельных линиях передачи магистральной и внутризоновых сетей связи защитные мероприятия от повреждений ударами молнии предусматриваются в обязательном порядке на тех участках, где вероятное число опасных ударов молнии (вероятная плотность повреждений) в кабели превышает допустимое число, указанное в табл. 3.10 .

Таблица 3.10 — Допустимое число опасных ударов молнии на 100 км трассы в год для оптических кабелей связи

В горных районах и районах со скальным грунтом при удельном сопротивлении свыше 500 Ом × м и в районах многолетней мерзлоты

В остальных районах

Кабели магистральной сети связи

Кабели внутризоновой сети связи

3.3.5.2. Рекомендуемые категории молниестойкости оптических кабельных линий

При проектировании оптических кабельных линий передачи предусматривается использование кабелей, имеющих категорию по молниестойкости не ниже приведенных в табл. 3.11 , в зависимости от назначения кабелей и условий прокладки. В этом случае при прокладке кабелей на открытой местности защитные меры могут потребоваться крайне редко, только в районах с высоким удельным сопротивлением грунта и повышенной грозовой деятельностью.

Таблица 3.11 — Рекомендуемые категории по молниестойкости оптических кабельных линий

Для магистральной сети связи

Для внутризоновых сетей связи

С удельным сопротивлением грунта до 1000 Ом × м

С удельным сопротивлением грунта свыше 1000 Ом × м

С многолетнемерзлым грунтом

3.3.5.3. Защита существующих оптических кабельных линий

На существующих оптических кабельных линиях передачи защитные мероприятия осуществляются на тех участках, где произошли повреждения от ударов молнии, причем длина защищаемого участка определяется условиями местности (протяженностью возвышенности или участка с повышенным удельным сопротивлением грунта и т.п.), но должна быть не менее 100 м в каждую сторону от места повреждения. В этих случаях необходимо предусматривать прокладку защитных проводов.

Работы по оборудованию защитных мер должны осуществляться сразу после устранения грозового повреждения.

3.3.6. Защита от ударов молнии электрических и оптических кабелей связи, проложенных в населенном пункте

При прокладке кабелей в населенном пункте, кроме случая пересечения и сближения с ВЛ напряжением 110 кВ и выше, защита от ударов молнии не предусматривается.

3.3.7. Защита кабелей, проложенных вдоль опушки леса, вблизи отдельно стоящих деревьев, опор, мачт

Защита кабелей связи, проложенных вдоль опушки леса, а также вблизи объектов высотой более 6 м (отдельно стоящих деревьев, опор линии связи, линии электропередачи, мачты молниеотводов и т.п.) предусматривается, если расстояние между кабелем и объектом (или его подземной частью) менее расстояний, приведенных в табл. 3.12 для различных значений удельного сопротивления земли.

Таблица 3.12 — Допустимые расстояния между кабелем и заземляющим контуром (опорой)

Наименьшее допустимое расстояние, м

Более 100 до 1000

4. ЗАЩИТА ОТ ВТОРИЧНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ МОЛНИИ

4.1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

В разделе 4 изложены основные принципы защиты от вторичных воздействий молнии электрических и электронных систем с учетом рекомендации МЭК (стандарты МЭК 61312). Эти системы используются во многих отраслях производства, применяющих достаточно сложное и дорогостоящее оборудование. Они более чувствительны к воздействию молнии, чем устройства предыдущих поколений, поэтому необходимо применять специальные меры по защите их от опасных воздействий молнии.

4.2. ЗОНЫ ЗАЩИТЫ ОТ ВОЗДЕЙСТВИЯ МОЛНИИ

Пространство, в котором расположены электрические и электронные системы, должно быть разделено на зоны различной степени защиты. Зоны характеризуются существенным изменением электромагнитных параметров на границах. В общем случае, чем выше номер зоны, тем меньше значе ния параметров электромагнитных полей, токов напряжений в пространстве зоны.

Зона 0 — зона, где каждый объект подвержен прямому удару молнии, и поэтому через него может протекать полный ток молнии. В этой области электромагнитное поле имеет максимальное значение.

Зона 0Е — зона, где объекты не подвержены прямому удару молнии, но электромагнитное поле не ослаблено и также имеет максимальное значение.

Зона 1 — зона, где объекты не подвержены прямому удару молнии, и ток во всех проводящих элементах внутри зоны меньше, чем в зоне 0Е; в этой зоне электромагнитное поле может быть ослаблено экранированием.

Прочие зоны — эти зоны устанавливаются, если требуется дальнейшее уменьшение тока и/или ослабление электромагнитного поля; требования к параметрам зон определяются в соответствии с требованиями к защите различных зон объекта.

Общие принципы разделения защищаемого пространства на зоны молниезащиты показаны на рис. 4.1 .

Рисунок 4.1 — Зоны защиты от воздействия молнии

На границах зон должны осуществляться меры по экранированию и соединению всех пересекающих границу металлических элементов и коммуникаций.

Две пространственно разделенные зоны 1 с помощью экранированного соединения могут образовать общую зону (рис. 4.2 ).

Рисунок 4.2 — Объединение двух зон

4.3. ЭКРАНИРОВАНИЕ

Экранирование является основным способом уменьшения электромагнитных помех.

Металлическая конструкция строительного сооружения используется или может быть использована в качестве экрана. Подобная экранная структура образуется, например, стальной арматурой крыши, стен, полов здания, а также металлическими деталями крыши, фасадов, стальными каркасами, решетками. Эта экранирующая структура образует электромагнитный экран с отверстиями (за счет окон, дверей, вентиляционных отверстий, шага сетки в арматуре, щелей в металлическом фасаде, отверстий для линий электроснабжения и т.п.). Для уменьшения влияния электромагнитных полей все металлические элементы объекта электрически объединяются и соединяются с системой молниезащиты (рис. 4.3 ).

Рисунок 4.3 — Пространственный экран из стальной арматуры

Если кабели проходят между соседними объектами, заземлители последних соединяются для увеличения числа параллельных проводников и уменьшения, благодаря этому, токов в кабелях. Такому требованию хорошо удовлетворяет система заземления в виде сетки. Для уменьшения индуцированных помех можно использовать:

рациональная прокладка кабельных линий;

экранирование линий питания и связи.

Все эти мероприятия могут быть выполнены одновременно.

Если внутри защищаемого пространства имеются экранированные кабели, их экраны соединяются с системой молниезащиты на обоих концах и на границах зон.

Кабели, идущие от одного объекта к другому, по всей длине укладываются в металлические трубы, сетчатые короба или железобетонные короба с сетчатой арматурой. Металлические элементы труб, коробов и экраны кабелей соединяются с указанными общими шинами объектов. Можно не использовать металлические коробы или лотки, если экраны кабелей способны выдержать предполагаемый ток молнии.

4.4. СОЕДИНЕНИЯ

Соединения металлических элементов необходимы для уменьшения разности потенциалов между ними внутри защищаемого объекта. Соединения, находящихся внутри защищаемого пространства и пересекающих границы зон молниезащиты металлических элементов и систем, выполняются на границах зон. Осуществлять соединения следует с помощью специальных проводников, или зажимов и, когда это необходимо, с помощью устройств защиты от перенапряжений.

4.4.1. Соединения на границах зон

Все входящие снаружи в объект проводники соединяются с системой молниезащиты.

Если внешние проводники, силовые кабели или кабели связи входят в объект в различных точках и поэтому имеется несколько общих шин, последние присоединяются по кратчайшему пути к замкнутому контуру заземления или арматуре конструкции и металлической внешней облицовке (при ее наличии). Если замкнутого контура заземления нет, указанные общие шины присоединяются к отдельным заземляющим электродам и соединяются внешним кольцевым проводником, или разорванным кольцом. Если внешние проводники входят в объект над землей, общие шины присоединяются к горизонтальному кольцевому проводнику внутри или снаружи стен. Этот проводник, в свою очередь, соединяется с нижними проводниками и арматурой.

Проводники и кабели, входящие в объект на уровне земли, рекомендуется соединять с системой молниезащиты на этом же уровне. Общая шина в точке входа кабелей в здание располагается как можно ближе к заземлителю и арматуре конструкции, с которыми она соединена.

Кольцевой проводник соединяется с арматурой или другими экранирующими элементами, такими как металлическая облицовка, через каждые 5 м. Минимальное поперечное сечение медных или стальных оцинкованных электродов — 50 мм 2 .

Общие шины для объектов, имеющих информационные системы, где влияние токов молнии предполагается свести к минимуму, следует изготавливать из металлических пластин с большим числом присоединений к арматуре или другим экранирующим элементам.

Для контактных соединений и устройств защиты от перенапряжений, расположенных на границах зон 0 и 1, принимаются параметры токов, указанные в табл. 2.3 . При наличии нескольких проводников, необходимо учитывать распределение токов по проводникам.

Для проводников и кабелей, входящих в объект на уровне земли, оценивают проводимую ими часть тока молнии.

Сечения соединительных проводников определяются согласно табл. 4.1 и 4.2 . Таблица 4.1 используется, если через проводящий элемент протекает более 25 % тока молнии, а таблица 4.2 — если менее 25 %.

Таблица 4.1 — Сечения проводников, через которые протекает большая часть тока линии

Сечение, мм 2 , не менее

Таблица 4.2 — Сечения проводников, через которые протекает незначительная часть тока линии

Сечение, мм 2 , не менее

Устройство защиты от перенапряжений выбирается выдерживающим часть тока молнии, ограничивающим перенапряжения и обрывающим сопровождающие токи после главных импульсов.

Максимальное перенапряжение U m ах на входе в объект координируется с выдерживаемым напряжением системы.

Чтобы значение U m ах сводилось к минимуму, линии присоединяются к общей шине проводниками минимальной длины.


Все проводящие элементы, такие как кабельные линии, пересекающие границы зон молниезащиты, соединяются на этих границах. Соединение осуществляется на общей шине, к которой также присоединяются экранирующие и другие металлические элементы (например, корпуса оборудования).

Для контактных зажимов и устройств подавления перенапряжений параметры тока оцениваются в каждом отдельном случае. Максимальное перенапряжение на каждой границе координируется с выдерживаемым напряжением системы. Устройства защиты от перенапряжений на границах различных зон также координируются по энергетическим характеристикам.

4.4.2. Соединения внутри защищаемого объема

Все внутренние проводящие элементы значительных размеров, такие как направляющие лифтов, краны, металлические полы, рамы металлических дверей, трубы, кабельные лотки присоединяются к ближайшей общей шине или другому общему соединительному элементу по кратчайшему пути. Желательны и дополнительные соединения проводящих элементов.

Поперечные сечения соединительных проводников указаны в табл. 4.2 . Предполагается, что в соединительных проводниках проходит только незначительная часть тока молнии.

Все открытые проводящие части информационных систем соединяются в единую сеть. В особых случаях такая сеть может не иметь соединения с заземлителем.

Есть два способа присоединения к заземлителю металлических частей информационных систем, таких как корпуса, оболочки или каркасы.

Первая основная конфигурация соединений, выполняемых в виде радиальной системы или в виде сетки.

При использовании радиальной системы все ее металлические части изолируются от заземлителя на всем протяжении кроме единственной точки соединения с ним. Обычно такая система используется для относительно небольших объектов, где все элементы и кабели входят в объект в одной точке.

Радиальная система заземления присоединяется к общей системе заземления только в одной точке (рис. 4.4 ). В этом случае все линии и кабели между устройствами оборудования должны прокладываться параллельно образующим звезду проводникам заземления для уменьшения петли индуктивности. Благодаря заземлению в одной точке токи низкой частоты, появляющиеся при ударе молнии, не попадают в информационную систему. Кроме того, источники низкочастотных помех внутри информационной системы не создают токов в системе заземления. Ввод в защитную зону проводов производится исключительно в месте центральной точки системы уравнивания потенциалов. Указанная общая точка является также наилучшим местом присоединения устройств защиты от перенапряжений.

Рисунок 4.4 — Схема соединения проводов электропитания и связи при звездообразной системе выравнивания потенциалов

При использовании сетки ее металлические части не изолируются от общей системы заземления (рис. 4.5 ). Сетка соединяется с общей системой во многих точках. Обычно сетка используется для протяженных открытых систем, где оборудование связано большим числом различных линий и кабелей и где они входят в объект в различных точках. В этом случае вся система обладает низким сопротивлением на всех частотах. Кроме того, большое число короткозамкнутых контуров сетки ослабляет магнитное поле вблизи информационной системы. Приборы в защитной зоне соединяются друг с другом по кратчайшим расстояниям несколькими проводниками, а также с металлическими частями защищенной зоны и экраном зоны. При этом максимально используются имеющиеся в устройстве металлические части, такие как арматура в полу, стенах и на крыше, металлические решетки, металлическое оборудование неэлектрического назначения, такое, как трубы, вентиляционные и кабельные короба.

Рисунок 4.5 — Сетчатое выполнение системы выравнивания потенциалов

Обе конфигурации, радиальная и сетка, могут быть объединены в комплексную систему, как показано на рис. 4.6 . Обычно, хотя это и необязательно, соединение локальной сети заземления с общей системой осуществляется на границе зоны молниезащиты.

Рисунок 4.6 — Комплексное выполнение системы выравнивания потенциалов

4.5. ЗАЗЕМЛЕНИЕ

Основная задача заземляющего устройства молниезащиты — отвести как можно большую часть тока молнии (50 % и более) в землю. Остальная часть тока растекается по подходящим к зданию коммуникациям (оболочкам кабелей, трубам водоснабжения и т.п.). При этом не возникают опасные напряжения на самом заземлителе. Эта задача выполняется сетчатой системой под зданием и вокруг него. Заземляющие проводники образуют сетчатый контур, объединяющий арматуру бетона внизу фундамента. Это обычный метод создания электромагнитного экрана внизу здания. Кольцевой проводник вокруг здания и (или) в бетоне на периферии фундамента соединяется с системой заземления заземляющими проводниками обычно через каждые 5 м. Внешний заземлитель проводник может быть соединен с указанными кольцевыми проводниками.

Арматура бетона внизу фундамента соединяется с системой заземления. Арматура должна образовывать сетку, соединенную с системой заземления обычно через каждые 5 м.

Можно использовать сетку из оцинкованной стали с шириной ячейки обычно 5 м, приваренную или механически прикрепленную к прутьям арматуры обычно через каждый 1 м. Концы проводников сетки могут служить заземляющими проводниками для соединительных полос. На рис. 4.7 и 4.8 показаны примеры сетчатого заземляющего устройства.

Связь заземлителя и системы соединений создает систему заземления. Основная задача системы заземления — уменьшать разность потенциалов между любыми точками здания и оборудования. Эта задача решается созданием большого количества параллельных путей для токов молнии и наведенных токов, образующих сеть с низким сопротивлением в широком спектре частот. Множественные и параллельные пути имеют различные резонансные частоты. Множество контуров с частотно-зависимыми сопротивлениями создают единую сеть с низким сопротивлением для помех рассматриваемого спектра.

1 — сеть соединений; 2 — заземлитель

Рисунок 4.7 — Сетчатый заземлитель здания

1 — здания; 2 — башня; 3 — оборудование; 4 — кабельный лоток

Рисунок 4.8 — Сетчатый заземлитель производственных сооружений

4.6. УСТРОЙСТВА ЗАЩИТЫ ОТ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ

Устройства защиты от перенапряжений (УЗП) устанавливаются в месте пересечения линией электроснабжения, управления, связи, телекоммуникации границы двух зон экранирования. УЗП координируют для достижения приемлемого распределения нагрузки между ними в соответствии с их стойкостью к разрушению, а также для уменьшения вероятности разрушения защищаемого оборудования под воздействием тока молнии (рис. 4.9 ).

Рекомендуется входящие в здание линии питания и связи соединять одной шиной и располагать их УЗП как можно ближе одно к другому. Это особенно важно в зданиях из неэкранирующего материала (дерева, кирпича и т.п.). УЗП выбираются и устанавливаются так, чтобы ток молнии был в основном отведен в систему заземления на границе зон 0 и 1.

Рисунок 4.9 — Пример установки УЗП в здании

Так как энергия тока молнии в основном рассеивается на указанной границе, последующие УЗП защищают лишь от оставшейся энергии и воздействия электромагнитного поля в зоне 1. Для наилучшей защиты от перенапряжений, при установке УЗП используют короткие соединительные проводники, выводы и кабели.

Исходя из требований координации изоляции в силовых установках и устойчивости к повреждениям защищаемого оборудования, необходимо выбирать уровень УЗП по напряжению ниже максимального значения, чтобы воздействие на защищаемое оборудование всегда было ниже допустимого напряжения. Если уровень устойчивости к повреждениям не известен, следует использовать ориентировочный или полученный в результате испытаний уровень. Количество УЗП в защищаемой системе зависит от устойчивости защищаемого оборудования к повреждениям и характеристик самих УЗП.

4.7. ЗАЩИТА ОБОРУДОВАНИЯ В СУЩЕСТВУЮЩИХ ЗДАНИЯХ

Все возрастающее использование сложного электронного оборудования в уже существующих зданиях требует более надежной защиты от молнии и других электромагнитных помех. Принимается во внимание, что в существующих зданиях необходимые меры по молниезащите выбирают с учетом особенностей здания, таких как конструктивные элементы, существующее силовое и информационное оборудование.

Необходимость в защитных мерах и выбор их определяют на основании исходных данных, которые собирают на стадии предпроектных изысканий. Примерный перечень таких данных приведен в табл. 4.3 — 4.6 .

Таблица 4.3 — Исходные данные о здании и окружении

Материал здания — каменная кладка, кирпич, дерево, железобетон, стальной каркас

Единое здание, или несколько отдельных блоков с большим количеством соединений

Низкое и плоское, или высокое здание (размеры здания)

Соединена ли арматура по всему зданию?

Соединена ли электрически металлическая облицовка?

Имеется ли внешняя система молниезащиты?

Тип и качество внешней системы молниезащиты

Тип почвы (камень, земля)

Заземленные элементы соседних зданий (высота, расстояние до них)

Таблица 4.4 — Исходные данные по оборудованию

Входящие линии (подземные или воздушные)

Антенны или другие внешние устройства

Тип системы питания (высоковольтная или низковольтная, подземная или надземная)

Прокладка кабелей (число и расположение вертикальных участков, способ прокладки кабелей)

Использование металлических кабельных лотков

Имеется ли внутри здания электронное оборудование?

Есть ли проводники, отходящие к другим зданиям?

Таблица 4.5 — Характеристики оборудования

Тип коммуникаций между информационным оборудованием (экранированные, или неэкранированные многожильные кабели, коаксиальные кабели; аналоговые или цифровые, симметричные или несимметричные; оптоволоконные линии)

Уровни устойчивости оборудования к повреждениям

Таблица 4.6 — Другие данные, касающиеся выбора концепции защиты

Соединены ли металлические оконные рамы?

Материал крыши (металл, бетон)

Конфигурация сети (Т N , ТТ или IT )

Расположение электронного оборудования в здании

Расположение соединений электронного оборудования с общей системой заземления

На основании анализа риска и данных приведенных выше табл. 4.3 — 4.6 принимается решение о необходимости построения или реконструкции системы молниезащиты.

4.7.1. Меры защиты при использовании внешней системы молниезащиты

Основная задача — нахождение оптимального решения по улучшению внешней системы молниезащиты и по другим мерам.

Усовершенствование внешней системы молниезащиты достигается:

1) включением внешней металлической облицовки и крыши здания в систему молниезащиты;

2) использованием дополнительных проводников, если арматура соединена по всей высоте здания — от крыши через стены до заземления здания;

3) уменьшением промежутков между металлическими спусками и уменьшением шага ячейки молниеприемника;

4) установкой соединительных полос (гибких плоских проводников) в местах стыков между соседними, но структурно разделенными блоками; расстояние между полосами должно быть вдвое меньше расстояния между спусками;

5) соединением протяженного провода с отдельными блоками здания; обычно соединения необходимы на каждом углу кабельного лотка и соединительные полосы выполняются как можно короче;

6) защитой отдельными молниеприемниками, соединенными с общей системой молниезащиты, если металлические части крыши нуждаются в защите от прямого удара молнии; молниеприемник должен находиться на безопасном расстоянии от указанного элемента.

4.7.2. Меры защиты при использовании кабелей

Эффективными мерами по снижению перенапряжений являются рациональная прокладка и экранирование кабелей. Эти меры тем важнее, чем меньше экранирует внешняя система молниезащиты.

Больших петель можно избежать, прокладывая совместно силовые кабели и экранированные кабели связи. Экран соединяется с оборудованием на обоих концах.

Любое дополнительное экранирование, например, прокладка проводов и кабелей в металлических трубах или лотках между этажами, снижает полное сопротивление общей системы соединений. Эти меры наиболее важны для высоких или протяженных зданий, или когда оборудование должно работать особенно надежно.

Предпочтительными местами установки УЗП являются границы зон 0/1 и зон 0/1/2 соответственно, расположенные на входе в здание.

Как правило, общая сеть соединений не используется в рабочем режиме как обратный проводник силовой или информационной цепи.

4.7.3. Меры защиты при использовании антенн и другого оборудования

Примерами такого оборудования являются различные внешние устройства, такие как антенны, метеорологические датчики, камеры наружного наблюдения, наружные датчики на промышленных объектах (датчики давления, температуры, скорости потока, положения клапана и т.д.) и любое другое электрическое, электронное и радиооборудование, установленное снаружи на здании, мачте, или промышленном резервуаре.

По возможности, молниеотвод устанавливается таким образом, чтобы оборудование было защищено от прямого попадания молнии. Отдельные антенны оставляются абсолютно открытыми по технологическим соображениям. Некоторые из них имеют встроенную систему молниезащиты и могут без повреждений выдержать попадание молнии. Другие, менее защищенные типы антенн, могут требовать установки УЗП на питающем кабеле, чтобы предотвратить попадание тока молнии по кабелю антенны в приемник или передатчик. При наличии внешней системы молниезащиты крепления антенны присоединяются к ней.

Наведение напряжения в кабелях между зданиями можно предотвратить, прокладывая их в соединенных металлических лотках, или трубах. Все кабели, идущие к связанному с антенной оборудованию прокладываются с выводом из трубы в одной точке. Следует обратить максимальное внимание на экранирующие свойства самого объекта и прокладывать кабели в его трубчатых элементах. Если это невозможно, как в случае с технологическими емкостями, кабели следует прокладываются снаружи, но как можно ближе к объекту, максимально используя при этом такие естественные экраны как металлические лестницы, трубы и др. В мачтах с L -образными угловыми элементами кабели располагаются внутри утла для максимальной естественной защиты. В крайнем случае, рядом с кабелем антенны следует разместить эквипотенциальный соединительный проводник с минимальным поперечным сечением 6 мм 2 . Все эти меры снижают наведенное напряжение в петле, образованной кабелями и зданием, и, соответственно, уменьшают вероятность пробоя между ними, т.е. вероятность возникновения дуги внутри оборудования между электросетью и зданием.

4.7.4. Меры защиты силовых кабелей и кабелей связи между зданиями

Связи между зданиями подразделяются на два главных типа: силовые кабели с металлической оболочкой, металлические (витая пара, волноводы, коаксиальные и многожильные кабели) и оптоволоконные кабели. Защитные меры зависят от типов кабелей, их количества, а также от того, соединены ли системы молниезащиты двух зданий.

Полностью изолированный оптоволоконный кабель (без металлического армирования, фольги для защиты от влаги или стального внутреннего проводника) может быть применен без дополнительных мер защиты. Использование такого кабеля является наилучшим вариантом, так как обеспечивает полную защиту от электромагнитных воздействий. Однако если кабель содержит протяженный металлический элемент (за исключением жил дистанционного питания), последний должен быть на входе в здание присоединяется к общей системе соединений, и не должен напрямую входить в оптический приемник или передатчик. Если здания расположены близко друг к другу и их системы молниезащиты не соединены, предпочтительнее использовать оптоволоконный кабель без металлических элементов во избежание больших токов в этих элементах и их перегрева. Если же имеется соединенный с системой молниезащиты кабель, то можно использовать оптический кабель с металлическими элементами, чтобы отвести часть тока от первого кабеля.

Металлические кабели между зданиями с изолированными системами молниезащиты. При данном соединении систем защиты повреждения весьма вероятны на обоих концах кабеля вследствие прохождения по нему тока молнии. Поэтому на обоих концах кабеля необходимо установить УЗП, а также, где возможно, следует соединять системы молниезащиты двух зданий и прокладывать кабель в соединенных металлических лотках.

Металлические кабели между зданиями с соединенными системами молниезащиты. В зависимости от числа кабелей между зданиями, защитные меры могут включать соединение кабельных лотков при нескольких кабелях (для новых кабелей) или при большом количестве кабелей, как в случае с химическим производством, экранирование или применение гибких металлошлангов для многожильных кабелей управления. Подсоединение обоих концов кабеля к связанным системам молниезащиты часто обеспечивает достаточное экранирование, особенно если кабелей много, и ток распределится между ними.

5. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ЭКСПЛУАТАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ, ПОРЯДКУ ПРИЕМКИ В ЭКСПЛУАТАЦИЮ И ЭКСПЛУАТАЦИИ УСТРОЙСТВ МОЛНИЕЗАЩИТЫ

1. Разработка эксплуатационно-технической документации

Во всех организациях и предприятиях независимо от форм собственности рекомендуется иметь комплект эксплуатационно-технической документации молниезащиты объектов, для которых необходимо устройство молниезащиты.

Комплект эксплуатационно-технической документации молниезащиты содержит:

— схемы зон защиты молниеотводов;

— рабочие чертежи конструкций молниеотводов (строительная часть), конструктивных элементов защиты от вторичных проявлений молнии, от заносов высоких потенциалов через наземные и подземные металлические коммуникации, от скользящих искровых каналов и разрядов в грунте;

— приемочную документацию (акты приемки в эксплуатацию устройств молниезащиты вместе с приложениями: актами на скрытые работы и актами испытаний устройств молниезащиты и защиты от вторичных проявлений молнии и заноса высоких потенциалов).

В пояснительной записке приводятся:

— исходные данные разработки технической документации;

— принятые способы молниезащиты объектов;

— расчеты зон защиты, заземлителей, токоотводов и элементов защиты от вторичных проявлений молнии.

В пояснительной записке указываются предприятие — разработчик комплекта эксплуатационно-технической документации, основание для его разработки, перечень действующих нормативных документов и технической документации, которыми руководствовались при работе над проектом, специальные требования к проектируемому устройству.

Исходные данные для проектирования молниезащиты включают:

— генеральный план объектов с указанием расположения всех объектов, подлежащих молниезащите, автомобильных и железных дорог, наземных и подземных коммуникаций (теплотрасс, технологических и сантехнических трубопроводов, электрических кабелей и проводок любого назначения и т.п.);

— категории молниезащиты каждого объекта;

— данные о климатических условиях в районе размещения защитных данных и сооружений (интенсивности грозовой деятельности, скоростном напоре ветра, толщине стенки гололеда и т.п.), характеристику грунта с указанием структуры, агрессивности и рода почвы, уровня грунтовых вод;

— удельное электрическое сопротивление грунта (Ом × м) в местах расположения объектов.

В разделе «Принятые способы молниезащиты объектов» излагаются выбранные способы защиты зданий и сооружений от непосредственного контакта с каналом молнии, вторичных проявлений молнии и заносов высоких потенциалов через наземные и подземные металлические коммуникации.

Объекты, построенные (проектируемые) по одному и тому же типовому или повторно применяемому проекту, имеющие единые строительные характеристики и геометрические размеры и одинаковое устройство молниезащиты, могут иметь одну общую схему и расчет зон защиты молниеотводов. Перечень этих защищаемых объектов приводится на схеме зоны защиты одного из сооружений.

При проверке надежности защиты с использованием программного обеспечения, приводятся данные компьютерных расчетов в виде сводки проектных вариантов и формируется заключение об их эффективности.

При разработке технической документации предлагается максимально использовать типовые конструкции молниеотводов и заземлителей и типовые рабочие чертежи по молниезащите, при невозможности применения типовых конструкций устройств молниезащиты могут разрабатываться рабочие чертежи отдельных элементов: фундаментов, опор, молниеприемников, токоотводов, заземлителей.

Для уменьшения объема технической документации и удешевления строительства рекомендуется совмещать проекты молниезащиты с рабочими чертежами на общестроительные работы и работы по монтажу сантехнического и электротехнического оборудования с целью использования для молниезащиты сантехнических коммуникаций и заземлителей электротехнических устройств.

2. Порядок приемки устройств молниезащиты в эксплуатацию

Молниезащитные устройства объектов, законченных строительством (реконструкцией), принимаются в эксплуатацию рабочей комиссией и передаются в эксплуатацию заказчику до начала монтажа технологического оборудования, завоза и загрузки в здания и сооружения оборудования и ценного имущества.

Приемка молниезащитных устройств на действующих объектах осуществляется рабочей комиссией.

Состав рабочей комиссии определяется заказчиком, в состав рабочей комиссии обычно включаются представители:

— лица, ответственного за электрохозяйство;

— инспекции противопожарной охраны.

Рабочей комиссии предъявляются следующие документы:

— утвержденные проекты устройства молниезащиты;

— акты на скрытые работы (по устройству и монтажу заземлителей и токоотводов, недоступных для осмотра);

— акты испытаний устройств молниезащиты и защиты от вторичных проявлений молнии и заноса высоких потенциалов через наземные и подземные металлические коммуникации (данные о сопротивлении всех заземлителей, результаты осмотра и проверки работ по монтажу молниеприемников, токоотводов, заземлителей, элементов их крепления, надежности электрических соединений между токоведущими элементами и др.).

Рабочая комиссия производит полную проверку и осмотр выполненных строительно-монтажных работ по монтажу молниезащитных устройств.

Приемка молниезащитных устройств вновь строящихся объектов оформляется актами приемки оборудования для устройств молниезащиты. Ввод молниезащитных устройств в эксплуатацию оформляется, как правило, актами-допусками соответствующих органов государственного контроля и надзора.

После приемки в эксплуатацию устройств молниезащиты составляются паспорта молниезащитных устройств и паспорта заземлителей устройств молниезащиты, которые хранятся у ответственного за электрохозяйство.

Акты, утвержденные руководителем организации, вместе с представленными актами на скрытые работы и протоколы измерений включаются в паспорт молниезащитных устройств.

3. Эксплуатация устройств молниезащиты

Устройства молниезащиты зданий, сооружений и наружных установок объектов эксплуатируются в соответствии с Правилами технической эксплуатации электроустановок потребителей и указаниями данной Инструкции. Задачей эксплуатации устройств молниезащиты объектов является поддержание их в состоянии необходимой исправности и надежности.

Для обеспечения постоянной надежности работы устройств молниезащиты ежегодно перед началом грозового сезона производится проверка и осмотр всех устройств молниезащиты.

Проверки проводятся также после установки системы молниезащиты, после внесения каких-либо изменений в систему молниезащиты, после любых повреждений защищаемого объекта. Каждая проверка проводится в соответствии с рабочей программой.

Для проведения проверки состояния МЗУ указывается причина проверки и организуются:

— комиссия по проведению проверки МЗУ с указанием функциональных обязанностей членов комиссии по обследованию молниезащиты;

— рабочая группа по проведению необходимых измерений;

— сроки проведения проверки.

Во время осмотра и проверки устройств молниезащиты рекомендуется:

— проверить визуальным осмотром (с помощью бинокля) целостность молниеприемников и токоотводов, надежность их соединения и крепления к мачтам;

— выявить элементы устройств молниезащиты, требующие замены или ремонта вследствие нарушения их механической прочности;

— определить степень разрушения коррозией отдельных элементов устройств молниезащиты, принять меры по антикоррозионной защите и усилению элементов, поврежденных коррозией;

— проверить надежность электрических соединений между токоведущими частями всех элементов устройств молниезащиты;

— проверить соответствие устройств молниезащиты назначению объектов и в случае наличия строительных или технологических изменений за предшествующий период наметить мероприятия по модернизации и реконструкции молниезащиты в соответствии с требованиями настоящей Инструкции;

— уточнить исполнительную схему устройств молниезащиты и определить пути растекания тока молнии по ее элементам при разряде молнии методом имитации разряда молнии в молниеприемник с помощью специализированного измерительного комплекса, подключенного между молниеприемником и удаленным токовым электродом;

— измерить значение сопротивления растеканию импульсного тока методом «амперметра-вольтметра» с помощью специализированного измерительного комплекса;

— измерить значения импульсных перенапряжений в сетях электроснабжения при ударе молнии, распределения потенциалов по металлоконструкциям и системе заземления здания методом имитации удара молнии в молниеприемник с помощью специализированного измерительного комплекса;

— измерить значение электромагнитных полей в окрестности расположения устройства молниезащиты методом имитации удара молнии в молниеприемник с помощью специальных антенн;

— проверить наличие необходимой документации на устройства молниезащиты.

Периодическому контролю со вскрытием в течение шести лет (для объектов I категории) подвергаются все искусственные заземлители, токоотводы и места их присоединений, при этом ежегодно производится проверка до 20 % их общего количества. Пораженные коррозией заземлители и токоотводы при уменьшении их площади поперечного сечения более чем на 25 % должны быть заменены новыми.

Внеочередные осмотры устройств молниезащиты следует производить после стихийных бедствий (ураганный ветер, наводнение, землетрясение, пожар) и гроз чрезвычайной интенсивности.

Внеочередные замеры сопротивления заземления устройств молниезащиты следует производить после выполнения ремонтных работ как на устройствах молниезащиты, так и на самих защищаемых объектах и вблизи них.

Результаты проверок оформляются актами, заносятся в паспорта и журнал учета состояния устройств молниезащиты.

На основании полученных данных составляется план ремонта и устранения дефектов устройств молниезащиты, обнаруженных во время осмотров и проверок.

Земляные работы у защищаемых зданий и сооружений объектов, устройств молниезащиты, а также вблизи них производятся, как правило, с разрешения эксплуатирующей организации, которая выделяет ответственных лиц, наблюдающих за сохранностью устройств молниезащиты.

Во время грозы работы на устройствах молниезащиты и вблизи них не производятся.

Своя изба

Как построить дом своими руками

Внутренняя и внешняя молниезащита здания

Назначение и устройство внутренней и внешней молниезащиты дома

Система внутренней молниезащиты состоит из двух основных частей:

— шины выравнивания потенциалов, которая объединяет все протяженные металлоконструкции дома, и
— ограничителей перенапряжений (УЗИПы), которые нейтрализуют импульсы перенапряжения, попадающие внутрь объекта по линиям электропередач или системам коммуникаций. Таким образом, все электроприборы в здании и вся электропроводка становятся защищенными от опасных импульсных перенапряжений.

УЗИПы (внутренняя молниезащита) оберегают электрические приборы, агрегаты и СКС объекта от губительных последствий ударов молнии. При чем, как прямых, так и удаленных. Существенное воздействие перенаряжения на электрокомпоненты возникает даже при ударах молнии произошедших в пределах 2-х километров!

Статистика многих лет показывает, что из-за импульсных перенапряжений выходит из строя большое число незащищенных электроприборов и оборудования, и число таких поломок почти удваивается примерно каждые 4 года, в связи с бурно растущим парком электроники и электротехники, особенно микропроцессорной. Некоторые «пользователи» молниезащиты ошибочно полагают, что система заземления (иногда обыватели называют её контур заземления или устройство заземления) спасет их электрику в доме от всех «грозовых бед». Но это не так. Внутренняя молниезащита – это столь же значимая часть, как и внешняя. Без нее не будет спокойствия в безопасности. Возместить стоимость утраченного оборудования порою можно за счет страховых компаний, но стоимость утерянной информации, простоя работы, сил и времени уже не возместит никто. Отчасти риск утраты электроники при импульсных перенапряжениях заключается в самом техническом прогрессе! Прогресс в электротехнике привел к тому, что во многих приборах микросхемы (микропроцесоры) стали физически располагаться на плате ближе к другим деталям и компонентам прибора и, соответственно, пропорционально уменьшились и расстояния электрического пробоя. Даже если импульс перенапряжения с амплитудой всего 500 Вольт дойдет до микросхемы впятеро уменьшенным, это приведет к гибели микросхемы, питающейся напряжением 5 Вольт.

Импульсные перенапряжения обычно проникают извне, даже если установлена система заземления. Дело все в том, что контур заземления (устройство заземления) служит для других целей и не может защитить электрику в доме (на объекте) в случаях, когда в силовых и сигнальных кабелях, расположенных близко от точки удара молнии, наводятся те самые высоковольтные перенапряжения, которые и проникают в электронику и электрооборудование, приводя приборы и технику к повреждениям и отказам.

Устройства защиты электроустановок — автоматические предохранители, УЗО имеют слишком высокое для данной проблемы значение времени размыкания цепи и никак не сбросят импульс на заземление. Ведь скорость нарастания импульса перенапряжения в тысячи раз выше скорости отключения автоматических предохранителей или же времени срабатывания любого УЗО! Увы, обычно такие устройства срабатывают слишком поздно — тогда, когда защищаемая ими цепь уже сгорела, реагируя на остаточное напряжение в цепи. А говорить про какие-либо устройства защиты для слаботочных систем и вовсе бессмысленно – они просто отсутствуют.

Чтобы решить проблему защиты оборудования от импульсных перенапряжений, МЭК (Международная Электротехническая Комиссия) утвердила стандарты, которые предусматривают соответствующие концепции защиты. Эти стандарты МЭК и легли в основу отечественных ГОСТов, и рекомендованы к выполнению в следующих источниках:

Правила Устройства Электроустановок (ПУЭ) – 7-ое издание;
Руководящий документ по молниезащите зданий и сооружений — РД 34.21.122-87;
Инструкция по молниезащите зданий, сооружений и промышленных коммуникаций — СО — 153.34.21.122-2003.

Согласно зонной концепции, к внутренней грозозащите относят следующие зоны:

ГЗЗ 1: Ввод кабелей и коммуникаций в здание.
ГЗЗ 2: Поэтажные и распределительные шкафы.
ГЗЗ 3: Розеточные группы и непосредственно само оборудование.

Защитные устройства (т.н. ОПН — ограничители перенапряжений) устанавливают на границах зон грозозащиты: между ГЗЗ 0 и ГЗЗ 1, между ГЗЗ 1 и ГЗЗ 2, и, соответственно, между ГЗЗ 2 и ГЗЗ 3. Согласно вышеуказанной схеме ОПН разделяют на различные категории. Первый уровень защиты, как можно увидеть из статистики, никогда не бывает достаточным и полностью эффективным. В дополнение к установленному ограничителю перенапряжения на силовом вводе объекта, а также учитывая частые ошибки в разводке кабелей (а они почти всегда бывают), необходимо установить защитные устройства на 2-ом и 3-ем уровнях. Данные ОПН понижают уровень импульса перенапряжения до безопасного значения и смогут защитить электротехническое оборудование даже при частых импульсах перенапряжения.

Правильность работы ОПН зависит от качества выполнения работ по выравниванию и уравниванию потенциалов объекта, и от качества исполнения заземляющего устройства.

Дача (коттедж) с четырехпроводной системой электропитания (TN-C). Обычно, ввод питающих и информационных кабелей осуществляется линией «по воздуху» с ближайшего столба. При прямом попадании молнии в ЛЭП, на вводное-распределительное устройство дома придет разряд с силой тока до 100 кА, способный сжечь даже ТЭН подключенной электроплиты. Для нейтрализации такого импульса на вводе надо поставить мощный ОПН с газонаполненным разрядником и варистором, который снизит напряжение до 4 кV.

В случае, если есть 2, 3-ий этажи: в поэтажных распределительных щитах или же сразу после первого ОПН, необходимо установить ОПН II класса, понижающий напряжение импульса уже до 2,5 kV который возникает в проводах между распределительными щитами при длине кабеля более 15 метров.

Часто, чтобы защитить электроприборы, достаточно установить ОПН II класса на расстоянии не более 15-ти метров от оборудования. Но для таких дорогих и чувствительных устройств, как оргтехника, компьютеры, плазменные и ЖК-панели, блоки управления систем «Умный Дом» и прочие, рекомендуется установить ОПН III класса, которые позволят понизить остаточное напряжение импульса до 1,5 kV.

В качестве ОПН I класса для защиты питающей сети, мы рекомендуем устанавливать ограничитель перенапряжения Dehn Ventil TNC, обеспечивающий уровень остаточного напряжения помехи в 1,5 kV (если у Вас, к примеру, сервер или плазменная панель подключены непосредственно во вводной щит, то никакие дополнительные ОПН больше не понадобятся).

В роли ОПН II класса для защиты сети электропитания, рекомендуем установить ОПН серии Dehn Guard, который обеспечивает уровень остаточного напряжения в 1,5 kV.

В качестве ОПН III класса для защиты конечных потребителей, мы рекомендуем установить ОПН серии Dehn SF-Protector, который обеспечит уровень остаточного напряжения помехи в 1,5 kV.

В роли ОПН I класса для защиты информационной (телефонной) линии на вводе, рекомендуем установить ОПН Dehn Blitzductor, который обеспечит величину остаточного напряжения помехи на уровне в 0,017 kV.

Резюме: внутренняя система молниезащиты поможет предохранить от:

— воздействия электромагнитных волн и импульсов перенапряжения;
— поломки телевизоров, музыкальных центров, компьютеров и бытовой техники;
— повреждения тонких электронных систем охраны и пожарной сигнализации.

Системы внутренней грозозащиты существуют уже довольно давно, но стали особенно актуальны в последние годы в связи с ростом парка микроэлектроники. Для надежной внутренней грозозащиты основным условием является наличие эффективной системы заземления. Уравнивание потенциалов предусматривает соединение всех подлежащих заземлению проводников и металлоконструкций между собой и заземлением.

Если ваш дом насыщен различной электроникой, то внутренней молниезащиты необходимо уделить особое внимание. Для рядового домовладельца эта область электротехники весьма непроста, самостоятельно разобраться в особенностях различных устройств (а именно — в ограничителях перенапряжений и разрядниках) сложно, поэтому такие работы следует доверять только квалифицированным специалистам.

Внешняя система молниезащиты

Внешняя система молниезащиты призвана принять на себя прямое попадание молнии в здание и отвести небесный разряд в землю. При этом все должно пройти без ущерба для имущества и безопасно для домочадцев, находящихся в этот момент и внутри, и снаружи здания. Такая система защиты имеет следующие составляющие — молниеприемник, токоотвод и заземлитель.

Молниеприемник. Является приманкой для молний, которая должна притягивать, выдерживать и передавать разряд в токоотвод. Молниеприемники бывают разной конструкции. Он может представлять собой металлический трос, подвешенный вдоль конька крыши на высоту от 0,25 м, такой крепится в том случае, если высота конька и всего строения одинакова. Молниеприемник может быть выполнен в виде сетки, которая формируется под каждый конкретный объект в зависимости от угла наклона кровли, ее покрытия, наличия дополнительных элементов и т. п. Нередко в практике грозовой защиты дома применяются молниеприемники-мачты, сделанные из твердых пород древесины. Они должны быть длиной от трех до шести метров, лучше, если такая игла выше конька дома на два-три метра. Для максимального эффекта притягивания разряда к такой мачте в самом ее верху присоединяют металлический стержень — уголок, проволоку (диаметром 5-8 мм) или тонкую трубу диаметром от 10 до 15 мм. Все вышеописанные молниеприемники относят к пассивной защите. В последнее время все чаще и чаще стали использоваться активные устройства. Они не просто принимают на себя разряд, но и отводят его от объекта, который они защищают. Такие молниеприемники сами выпускают опережающий заряд в сторону молнии и тем самым ловят ее удар, отводя его в землю. Активный «ловец молний» отличается большей надежностью, чем пассивные, более широким радиусом защиты и эстетичностью, какой не может похвастаться, например, сетка.

Токоотвод. Соединяет молниеприемник с заземлителем. Токоотвод скрепляется с молниеприемником сваркой, пайкой, клепами или болтами, место такого стыка изолируют. Для соединения с заземлителем используют только сварку или пайку твердым припоем. Эксперты рекомендуют использовать токоотводы из оцинкованной круглой стальной проволоки, диаметр которой должен быть не менее 5-6 мм, угловой или полосовой стали или труб площадью сечения 48 кв. мм (для внешней проводки) и не менее 24 кв. мм (внутренней проводки), хорошим вариантом будет медный провод (минимум 35 кв. мм). Токоотвод должен уходить от молниеприемника к заземлителю наикратчайшем путем по вертикальным и прямым линиям, при этом токоотводные пути располагают как можно ближе к углам объекта и максимально далеко от дверей и окон.

Неизолированные токоотводы могут быть закреплены на поверхности стены или проходить непосредственно в ней. Если стена выполнена из горючего материала и не выдержит накала токоотвода, то его отодвигают от поверхности минимум на 0,1 м. При этом он может крепиться на металлических скобах, соприкасаемых со стеной.

Заземлитель. Отводит разряд молнии в землю. Заземлители могут быть вертикальными и горизонтальными. Вертикальные применяются на тех участках, где низкий уровень грунтовых вод и сухой грунт. В этом случае заземлители представляют собой двух-трехметровые металлические стержни, которые вводят в землю с промежутком в три метра друг от друга, при этом на глубине около 0,5 м они скрепляются перемычкой, к которой по центру прикреплен токоотвод. Горизонтальные заземлители необходимы тогда, когда слишком высок уровень грунтовых вод (менее 1,5 м) или почва, на которой расположен защищаемый объект, слишком влажная. Это длинные, от 3 до 5 м металлические профили, которые укладывают на глубину не менее 80 см. В качестве стержней могут использоваться стальная арматурная проволока (15-20 мм диаметром), полосовая сталь (сечением не менее 160 кв. мм) или уголки с шириной граней 40-50 мм.

Эффективность всей молниезащиты определяется именно тем, насколько грамотно выполнено заземление, любые ошибки на этом этапе могут привести к самым трагическим последствиям. Заземлители должны обладать малым удельным сопротивлением, которое зависит от многих факторов — от степени влажности почвы, ее типа и состава, температуры и др. Например, в скальных грунтах, которые обладают высоким удельным сопротивлением, обязательно в заземлении применяется система выравнивания потенциалов. Фактор удельного сопротивления играет важную роль в определении допустимого расстояния между молниеотводом и домом, которое не будет подвержено так называемому шаговому напряжению. Чтобы обладать уверенностью, следует провести измерения. Так, максимальная сила тока в молниеотводе может составлять 200 000 А, при этом сопротивление заземления должно быть не больше 10 Ом. Получается, напряжение, которое появляется в молниеотводе, может быть больше, чем напряжение пробоя — замыкания. Если заземление выполнено неграмотно или молниезащита находится на небезопасном расстоянии с домом, то есть большая вероятность, что возникнет пробой — ток замкнется с внутренними сетями дома.

Крыша в системе молниезащиты

Система внешней молниезащиты проектируется под каждый конкретный объект в зависимости от его габаритов, грозовой активности места, показателей грунта и т. д., немаловажное значение также имеет конструкция крыши и вид кровли. Рассмотрим несколько вариантов молниеотводов на разных типах крыш.

Некоторые ошибочно полагают, что для крыши с металлической кровлей не нужна система молниеотвода. В этом случае металлочерепица сама выступает в роли молниеприемника, поэтому примыкание ее к токоотводам, которое следует сделать на двух противоположных углах здания, и заземление просто необходимо. При этом для крыши из такого материала, конструкция которой предполагает выступы, возвышения или дымовую трубу, лучше соорудить молниеприемники, выступающие над верхними точками на 0,2 м. Если в качестве молниеприемника использовать саму металлочерепицу, то покрытие должно быть создано с учетом ряда требований: листы должны быть надежно состыкованы, толщина их должна быть не менее 4 мм, такую редко кто использует для кровли, однако тонкие листы сильная молния может просто-напросто прожечь. При этом все металлические детали крыши должны иметь с поверхностью надежное крепление, например, воронки водосточных труб присоединяют с помощью проволоки. Дымовую трубу лучше накрыть металлическим колпаком и присоединить его к кровле.

На домах, крыши которых покрыты непроводящим ток материалом, можно использовать и молниеприемники-стержни, и натянутые по коньку тросы, и сеть.

Так, для крыши из шифера можно натянуть вдоль конька молниеприемный провод и закрепить его при помощи двух деревянных подпорок. Крышу из черепицы можно оборудовать защитной сеткой, для которой потребуется проволока диаметром около 6 мм. Все стыки такой сетки спаиваются, токоотводник крепится непосредственно к ней и уходит к заземлителю. Натяжные горизонтальные молниеотводы или сетки можно устанавливать на крышах конькового типа, но последние выполняют с учетом ряда требований. Первое — на крышах, угол ската которых более 300°, один провод сетки должен быть протянут вдоль конька. Второе — все металлические элементы крыши (трубы, антенные мачты, стойки, вытяжки, ограждения, рамы и т. д.) должны иметь непосредственное соединение с токоотводом. Кстати, число токоотводов можно легко рассчитать, разделив периметр крыши, покрытой сеткой-молниеприемником, на размер боковой стороны сетки. Для плоских крыш тоже подойдет молниеприемник в виде сетки.

Внутренняя молниезащита

Вторичное проявление удара молнии — появление электростатической индукции, разряд от молнии может перенестись на рядом расположенные незаземленные предметы. Если молния бьет в объект или вблизи от него, то в дом через токопроводящие сети может попасть до 50 % от ее заряда. Это происходит в считаные секунды, а особая опасность заключается в том, что оно совершенно никак в этот момент себя не проявляет — нет ни звука, ни вспышки. От такой мощной силы может нарушаться целостность проводки, и чувствительное электрооборудование тоже не способно противостоять такому импульсу.

Существуют технические нормы, которые предписывают использование специальных средств для внутренней молниезащиты — это разрядники (как первый порог защиты) и ограничители напряжений (второй порог). Последние могут быть различных степеней защиты — А, В, С и D. Самостоятельно разобраться в системе внутренней антигрозовой защиты дома невозможно, тем более что нормативные документы в этой сферы содержат в основном устаревшие требования, а современные — рассматривают лишь частично. Но при этом система внутренней защиты — дело кропотливое, требующее проведения грамотных расчетов и учета разнообразных факторов. Одна ошибка может свести на нет всю работу. Поэтому в этом вопросе лучше всего обратиться к специалистам, которые разработают и смонтируют комплексную и эффективную систему защиты от грозы, подходящую именно вашему дому. Причем сделать это лучше тогда, когда объект только проектируется. Это позволит удачным образом вписать систему внешней молниезащиты в общую архитектуру здания, а также отразить наличие этой системы в технической документации.

Регулярно следите за тем, чтобы молниеотвод не покрылся коррозией и окалиной, соединения и крепления были надежно зафиксированы. Каждые пять лет нужно вскрывать заземление и осматривать состояние электродов, в случае сильного поражения — менять. В случае с вертикальными заземлителями рационально не убирать испортившиеся стержни, а вбить рядом новый, присоединив его к общему токоотводу.

Заземлители следует укладывать на расстоянии не менее пяти метров от проходов, дорожек, крыльца и площадок. Именно такое расстояние — минимум, защищающий от шагового напряжения.

Большие деревья — такие, которые выше крыши и антенны примерно в 2-2,5 раза и находятся от объекта на расстоянии 3-10 метров, могут служить в системе внешней молниезащиты. По стволу дерева протягивается токоотвод, который у его основания заземляется. Молниеприемник-стержень закрепляется таким образом, чтобы крона деревьев была ниже его на 0,5 м.

Некоторые конструктивные элементы зданий могут выполнять роль естественных токоотводов.

Металлические конструкции (если между ними есть долговечная электрическая непрерывность и такие элементы не имеют меньше разрешенных для токоотводов размеров).

Металлический каркас здания.

Арматура здания, скрепленная между собой (50 % креплений должны быть сварными или жесткими — с помощью болтов и проволоки, арматура должна быть соединена с арматурой готовых бетонных блоков).

Части фасада, профилированные элементы и опорные металлические конструкции фасада (если они соответствуют заданным размерам, а их толщина не менее 0,5 мм).

В качестве материала для молниеприемников можно использовать следующие (с указанием минимальных размеров): оцинкованная сталь (50 кв. мм), алюминий (70 кв. мм), медь (35 кв. мм).

Народный способ заземления:
Можно закопать чугунную батарею на глубину 3-5 метров к которой прикрутить заземляющую шину в виде полосы толщиной 4 мм и шириной 30-40 мм. или прорыть траншею по периметру здания на глубину промерзания, положить туда арматуру 14 мм и засыпать её алюминевыми банками, которых до хрена валяется на улицах ,а потом засыпать всё это землёй, этот вариант самый трудоёмкий но эффективный!

Виды внутренней молниезащиты

Внутренняя молниезащита дома должна уменьшать электромагнитные эффекты воздействия тока молнии на людей, инсталляции и оборудование, находящееся внутри строительных объектов. В дальнейшей части работы будут представлены только основные вопросы внутренней молниезащиты, касающиеся:

  • Уравнивания потенциалов инсталляций, входящих в строительный объект
  • Уравнивание потенциалов внутри строительного объекта
  • Подбора и размещения устройств, ограничивающих перенапряжения и защищающих электрическую инсталляцию, системы передачи сигналов, а также устройства от прямого воздействия части тока молнии

Основные принципы уравнивания потенциалов содержатся в нормах молниезащиты строительных объектов. В соответствии с этими принципами следует уравнивать потенциалы всех проводящих инсталляций входящих в объект.
Уравнивание потенциалов следует выполнить при помощи соединений с низким импедансом:

  • Непосредственных – между проводящими инсталляциями и устройствами, на которых не возникает постоянно электрический потенциал,
  • Ограничивающих – между устройствами, заземленными и изолированными от земли, а также находящимися под напряжением проводами электрических устройств.

Принимая во внимание представленные требования, рекомендуется, вводя инсталляции в строительный объект, соединять их с уравнивающей шиной, произвольным элементом молниезащитного устройства или металлическим элементом конструкции объекта в месте, расположенным как можно ближе к месту введения инсталляции. Оптимальным решением является введение всех инсталляций в одном общем месте. Пример проведения в одном месте электроустановке, сигнальных проводов, а также других проводящих инсталляций представлен на рис.1.

Рис. 1. Соединения проводников с шиной уравнивания потенциалов в месте их ввода в объект

1. К уравнивающей шине следует непосредственно присоединить:

  • Металлические трубы
  • Телекоммуникационные, вспомогательные, и измерительные заземляющие электроды
  • Экраны или проводящие конструктивные элементы линии передачи сигналов
  • Проводники PEN или PE электроэнергетической сети

2. Если внешние инсталляции, линии электропитания, телекоммуникационные и сигнальные линии нельзя ввести в объект в одном и том же месте и требуется применение нескольких уравнивающих шин, то они должны быть соединены как можно более коротким проводником с заземлителем или металлическими элементами железобетонной конструкции объекта.

3. Проводник, соединяющий уравнивающие шины, следует соединить с проводящими элементами железобетонной конструкции или другими экранирующими элементами.

4. Уравнивающая шина размещается чаще всего на уровне земли, как можно ближе к месту, в которое входят проводящие инсталляции и соединена с заземлителем, напр., с фундаментным. К шине следует также присоединить существующие в объекте металлические части лифтовых конструкций, вентиляционные каналы и т.п.

СО 153-34.21.122-2003 Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций
ИНСТРУКЦИЯ ПО УСТРОЙСТВУ МОЛНИЕЗАЩИТЫ ЗДАНИЙ, СООРУЖЕНИЙ И ПРОМЫШЛЕННЫХ КОММУНИКАЦИЙ СО 153-34.21.122-2003
УДК 621.316(083.13)

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ЭКСПЛУАТАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ, ПОРЯДКУ ПРИЕМКИ В ЭКСПЛУАТАЦИЮ И ЭКСПЛУАТАЦИИУСТРОЙСТВ МОЛНИЕЗАЩИТЫ

МИНИСТЕРСТВО ЭНЕРГЕТИКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

УТВЕРЖДЕНО
приказом Минэнерго России
от 30.06.2003 № 280

ИНСТРУКЦИЯ ПО УСТРОЙСТВУ МОЛНИЕЗАЩИТЫ ЗДАНИЙ, СООРУЖЕНИЙ И ПРОМЫШЛЕННЫХ КОММУНИКАЦИЙ

Инструкция распространяется на все виды зданий, сооружений и промышленных коммуникаций независимо от ведомственной принадлежности и формы собственности.

Инструкция предназначена для использования при разработке проектов, строительстве, эксплуатации, а также при реконструкции зданий, сооружений и промышленных коммуникаций.

Для руководителей и специалистов проектных и эксплуатационных организаций.

Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций (далее — Инструкция) распространяется на все виды зданий, сооружений и промышленные коммуникации независимо от ведомственной принадлежности и формы собственности.

Инструкция предназначена для использования при разработке проектов, строительстве, эксплуатации, а также при реконструкции зданий, сооружений и промышленных коммуникаций.

В случае, когда требования отраслевых нормативных документов являются более жесткими, чем в настоящей Инструкции, при разработке молниезащиты рекомендуется выполнять отраслевые требования. Также рекомендуется поступать, когда предписания Инструкции нельзя совместить с технологическими особенностями защищаемого объекта. При этом используемые средства и методы молниезащиты выбираются исходя из условия обеспечения требуемой надежности.

При разработке проектов зданий, сооружений и промышленных коммуникаций, помимо требований Инструкции, учитываются дополнительные требования к выполнению молниезащиты других действующих норм, правил, инструкций, государственных стандартов.

При нормировании молниезащиты за исходное принято положение, что любое ее устройство не может предотвратить развитие молнии.

Применение норматива при выборе молниезащиты существенно снижает риск ущерба от удара молнии.

Тип и размещение устройств молниезащиты выбираются на стадии проектирования нового объекта, чтобы иметь возможность максимально использовать проводящие элементы последнего. Это облегчит разработку и исполнение устройств молниезащиты, совмещенных с самим зданием, позволит улучшить его эстетический вид, повысить эффективность молниезащиты, минимизировать ее стоимость и трудозатраты.

2. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

2.1. Термины и определения

Удар молнии в землю — электрический разряд атмосферного происхождения между грозовым облаком и землей, состоящий из одного или нескольких импульсов тока.

Точка поражения — точка, в которой молния соприкасается с землей, зданием или устройством молниезащиты. Удар молнии может иметь несколько точек поражения.

Защищаемый объект — здание или сооружение, их часть или пространство, для которых выполнена молниезащита, отвечающая требованиям настоящего норматива.

Устройство молниезащиты — система, позволяющая защитить здание или сооружение от воздействий молнии. Она включает в себя внешние и внутренние устройства. В частных случаях молниезащита может содержать только внешние или только внутренние устройства.

Устройства защиты от прямых ударов молнии (молниеотводы) — комплекс, состоящий из молниеприемников, токоотводов и заземлителей.

Устройства защиты от вторичных воздействий молнии — устройства, ограничивающие воздействия электрического и магнитного полей молнии.

Устройства для выравнивания потенциалов — элементы устройств защиты, ограничивающие разность потенциалов, обусловленную растеканием тока молнии.

Молниеприемник — часть молниеотвода, предназначенная для перехвата молний.

Токоотвод (спуск) — часть молниеотвода, предназначенная для отвода тока молнии от молниеприемника к заземлителю.

Заземляющее устройство — совокупность заземлителя и заземляющих проводников.

Заземлитель — проводящая часть или совокупность соединенных между собой проводящих частей, находящихся в электрическом контакте с землей непосредственно или через проводящую среду.

Заземляющий контур — заземляющий проводник в виде замкнутой петли вокруг здания в земле или на ее поверхности.

Сопротивление заземляющего устройства — отношение напряжения на заземляющем устройстве к току, стекающему с заземлителя в землю.

Напряжение на заземляющем устройстве — напряжение, возникающее при стекании тока с заземлителя в землю между точкой ввода тока в заземлитель и зоной нулевого потенциала.

Соединенная между собой металлическая арматура — арматура железобетонных конструкций здания (сооружения), которая обеспечивает электрическую непрерывность.

Опасное искрение — недопустимый электрический разряд внутри защищаемого объекта, вызванный ударом молнии.

Безопасное расстояние — минимальное расстояние между двумя проводящими элементами вне или внутри защищаемого объекта, при котором между ними не может произойти опасного искрения.

Устройство защиты от перенапряжений — устройство, предназначенное для ограничения перенапряжений между элементами защищаемого объекта (например, разрядник, нелинейный ограничитель перенапряжений или иное защитное устройство).

Отдельно стоящий молниеотвод — молниеотвод, молниеприемники и токоотводы которого расположены таким образом, чтобы путь тока молнии не имел контакта с защищаемым объектом.

Молниеотвод, установленный на защищаемом объекте — молниеотвод, молниеприемники и токоотводы которого расположены таким образом, что часть тока молнии может растекаться через защищаемый объект или его заземлитель.

Зона защиты молниеотвода — пространство в окрестности молниеотвода заданной геометрии, отличающееся тем, что вероятность удара молнии в объект, целиком размещенный в его объеме, не превышает заданной величины.

Допустимая вероятность прорыва молнии — предельно допустимая вероятность Р удара молнии в объект, защищаемый молниеотводами.

Надежность защиты определяется как 1 — Р.

Промышленные коммуникации — силовые и информационные кабели, проводящие трубопроводы, непроводящие трубопроводы с внутренней проводящей средой.

2.2. Классификация зданий и сооружений по устройству молниезащиты

Классификация объектов определяется по опасности ударов молнии для самого объекта и его окружения.

Непосредственное опасное воздействие молнии — это пожары, механические повреждения, травмы людей и животных, а также повреждения электрического и электронного оборудования. Последствиями удара молнии могут быть взрывы и выделение опасных продуктов — радиоактивных и ядовитых химических веществ, а также бактерий и вирусов.

Удары молнии могут быть особо опасны для информационных систем, систем управления, контроля и электроснабжения. Для электронных устройств, установленных в объектах разного назначения, требуется специальная защита.

Рассматриваемые объекты могут подразделяться на обычные и специальные.

Обычные объекты — жилые и административные строения, а также здания и сооружения, высотой не более 60 м, предназначенные для торговли, промышленного производства, сельского хозяйства.

Специальные объекты:
объекты, представляющие опасность для непосредственного окружения;
объекты, представляющие опасность для социальной и физической окружающей среды (объекты, которые при поражении молнией могут вызвать вредные биологические, химические и радиоактивные выбросы);
прочие объекты, для которых может предусматриваться специальная молниезащита, например, строения высотой более 60 м, игровые площадки, временные сооружения, строящиеся объекты.

В табл. 2.1 даны примеры разделения объектов на четыре класса.

Примеры классификации объектов

Объект Тип объекта Последствия удара молнии
Обычный Жилой дом Отказ электроустановок, пожар и повреждение имущества. Обычно небольшое повреждение предметов, расположенных в месте удара молнии или задетых ее каналом
Ферма Первоначально — пожар и занос опасного напряжения, затем — потеря электропитания с риском гибели животных из-за отказа электронной системы управления вентиляцией, подачи корма и т. д.
Театр; школа; универмаг; спортивное сооружение Отказ электроснабжения (например, освещения), способный вызвать панику. Отказ системы пожарной сигнализации, вызывающий задержку противопожарных мероприятий
Банк; страховая компания; коммерческий офис Отказ электроснабжения (например, освещения), способный вызвать панику. Отказ системы пожарной сигнализации, вызывающий задержку противопожарных мероприятий. Потери средств связи, сбои компьютеров с потерей данных
Больница; детский сад; дом для престарелых Отказ электроснабжения (например, освещения), способный вызвать панику. Отказ системы пожарной сигнализации, вызывающий задержку противопожарных мероприятий. Потери средств связи, сбои компьютеров с потерей данных. Необходимость помощи тяжелобольным и неподвижным людям
Промышленные предприятия Дополнительные последствия, зависящие от условий производства — от незначительных повреждений до больших ущербов из-за потерь продукции
Музеи и археологические памятники Невосполнимая потеря культурных ценностей
Специальный с ограниченной опасностью Средства связи; электростанции; пожароопасные производства Недопустимое нарушение коммунального обслуживания (телекоммуникаций). Косвенная опасность пожара для соседних объектов
Специальный, представляющий опасность для непосредственного окружения Нефтеперерабатывающие предприятия; заправочные станции; производства петард и фейерверков Пожары и взрывы внутри объекта и в непосредственной близости
Специальный, опасный для экологии Химический завод; атомная электростанция; биохимические фабрики и лаборатории Пожар и нарушение работы оборудования с вредными последствиями для окружающей среды

При строительстве и реконструкции для каждого класса объектов требуется определить необходимые уровни надежности защиты от прямых ударов молнии (ПУМ). Например, для обычных объектов может быть предложено четыре уровня надежности защиты, указанные в табл. 2.2.

Уровни защиты от ПУМ для обычных объектов

Уровень защиты Надежность защиты от ПУМ
I 0,98
II 0,95
III 0,90
IV 0,80

Для специальных объектов минимально допустимый уровень надежности защиты от ПУМ устанавливается в пределах 0,9-0,999 в зависимости от степени его общественной значимости и тяжести ожидаемых последствий от ПУМ по согласованию с органами государственного контроля.

По желанию заказчика в проект может быть заложен уровень надежности, превышающий предельно допустимый.

2.3. Параметры токов молнии

Параметры токов молнии необходимы для расчета механических и термических воздействий, а также для нормирования средств защиты от электромагнитных воздействий.

2.3.1. Классификация воздействий токов молнии

Для каждого уровня молниезащиты должны быть определены предельно допустимые параметры тока молнии. Данные, приведенные в нормативе, относятся к нисходящим и восходящим молниям.

Соотношение полярностей разрядов молнии зависит от географического положения местности. В отсутствие местных данных принимают это соотношение равным 10 % для разрядов с положительными токами и 90 % для разрядов с отрицательными токами.

Механические и термические действия молнии обусловлены пиковым значением тока I, полным зарядом Qполн, зарядом в импульсе Qимп и удельной энергией W/R. Наибольшие значения этих параметров наблюдаются при положительных разрядах.

Повреждения, вызванные индуцированными перенапряжениями, обусловлены крутизной фронта тока молнии. Крутизна оценивается в пределах 30 %-ного и 90 %-ного уровней от наибольшего значения тока. Наибольшее значение этого параметра наблюдается в последующих импульсах отрицательных разрядов.

2.3.2. Параметры токов молнии, предлагаемые для нормирования средств защиты от прямых ударов молнии

Значения расчетных параметров для принятых в табл. 2.2 уровней защищенности (при соотношении 10 % к 90 % между долями положительных и отрицательных разрядов) приведены в табл. 2.3.

Соответствие параметров тока молнии и уровней защиты

Параметр молнии Уровень защиты
I II III, IV
Пиковое значение тока I, кА 200 150 100
Полный заряд Qполн, Кл 300 225 150
Заряд в импульсе Qимп, Кл 100 75 50
Удельная энергия W/R, кДж/Ом 10000 5600 2500
Средняя крутизна di/dt30/90%, кА/мкс 200 150 100

2.3.3. Плотность ударов молнии в землю

Плотность ударов молнии в землю, выраженная через число поражений 1 км 2 земной поверхности за год, определяется по данным метеорологических наблюдений в месте размещения объекта.

Если же плотность ударов молнии в землю Ng неизвестна, ее можно рассчитать по следующей формуле, 1/(км 2 ·год):

где Тd — средняя продолжительность гроз в часах, определенная по региональным картам интенсивности грозовой деятельности.

2.3.4. Параметры токов молнии, предлагаемые для нормирования средств защиты от электромагнитных воздействий молнии

Кроме механических и термических воздействий ток молнии создает мощные импульсы электромагнитного излучения, которые могут быть причиной повреждения систем, включающих оборудование связи, управления, автоматики, вычислительные и информационные устройства и т. п. Эти сложные и дорогостоящие системы используются во многих отраслях производства и бизнеса. Их повреждение в результате удара молнии крайне нежелательно по соображениям безопасности, а также по экономическим соображениям.

Удар молнии может содержать либо единственный импульс тока, либо состоять из последовательности импульсов, разделенных промежутками времени, за которые протекает слабый сопровождающий ток. Параметры импульса тока первого компонента существенно отличаются от характеристик импульсов последующих компонентов. Ниже приводятся данные, характеризующие расчетные параметры импульсов тока первого и последующих импульсов (табл. 2.4 и 2.5), а также длительного тока (табл. 2.6) в паузах между импульсами для обычных объектов при различных уровнях защиты.

Параметры первого импульса тока молнии

Параметр тока Уровень защиты
I II III, IV
Максимум тока I, кА 200 150 100
Длительность фронта T1, мкс 10 10 10
Время полуспада Т2, мкс 350 350 350
Заряд в импульсе Qсум*, Кл 100 75 50
Удельная энергия в импульсе W/R**, МДж/Ом 10 5,6 2,5

________________
* Поскольку значительная часть общего заряда Qсум приходится на первый импульс, полагается, что общий заряд всех коротких импульсов равен приведенной величине.
** Поскольку значительная часть общей удельной энергии W/R приходится на первый импульс, полагается, что общий заряд всех коротких импульсов равен приведенной величине.

Параметры последующего импульса тока молнии

Параметр тока Уровень защиты
I II III, IV
Максимум тока I, кА 50 37,5 25
Длительность фронта T1, мкс 0,25 0,25 0,25
Время полуспада Т2, мкс 100 100 100
Средняя крутизна а, кА/мкс 200 150 100

Параметры длительного тока молнии в промежутке между импульсами

Параметр тока Уровень защиты
I II III, IV
Заряд Qдл*, Кл 200 150 100
Длительность Т, с 0,5 0,5 0,5

______________
* Qдл — заряд, обусловленный длительным протеканием тока в период между двумя импульсами тока молнии.

Средний ток приблизительно равен Qдл/Т.

Форма импульсов тока определяется следующим выражением:

где I — максимум тока;
h — коэффициент, корректирующий значение максимума тока;
t — время;
τ1 — постоянная времени для фронта;
τ2 — постоянная времени для спада.

Значения параметров, входящих в формулу (2.2), описывающую изменение тока молнии во времени, приведены в табл. 2.7.

Значения параметров для расчета формы импульса тока молнии

Параметр Первый импульс Последующий импульс
Уровень защиты Уровень защиты
I II III, IV I II III, IV
I, кА 200 150 100 50 37,5 25
h 0,93 0,93 0,93 0,993 0,993 0,993
τ1, мкс 19,0 19,0 19,0 0,454 0,454 0,454
τ2, мкс 485 485 485 143 143 143

Длительный импульс может быть принят прямоугольным со средним током I и длительностью Т, соответствующими данным табл. 2.6.

3. ЗАЩИТА ОТ ПРЯМЫХ УДАРОВ МОЛНИИ

3.1. Комплекс средств молниезащиты

Комплекс средств молниезащиты зданий или сооружений включает в себя устройства защиты от прямых ударов молнии (внешняя молниезащитная система — МЗС) и устройства защиты от вторичных воздействий молнии (внутренняя МЗС). В частных случаях молниезащита может содержать только внешние или только внутренние устройства. В общем случае часть токов молнии протекает по элементам внутренней молниезащиты.

Внешняя МЗС может быть изолирована от сооружения (отдельно стоящие молниеотводы — стержневые или тросовые, а также соседние сооружения, выполняющие функции естественных молниеотводов) или может быть установлена на защищаемом сооружении и даже быть его частью.

Внутренние устройства молниезащиты предназначены для ограничения электромагнитных воздействий тока молнии и предотвращения искрений внутри защищаемого объекта.

Токи молнии, попадающие в молниеприемники, отводятся в заземлитель через систему токоотводов (спусков) и растекаются в земле.

3.2. Внешняя молниезащитная система

Внешняя МЗС в общем случае состоит из молниеприемников, токоотводов и заземлителей. В случае специального изготовления их материал и сечения должны удовлетворять требованиям табл. 3.1.

Материал и минимальные сечения элементов внешней МЗС

Уровень защиты Материал Сечение, мм 2
молниеприемника токоотвода заземлителя
I-IV Сталь 50 50 80
I-IV Алюминий 70 25 Не применяется
I-IV Медь 35 16 50

Примечание. Указанные значения могут быть увеличены в зависимости от повышенной коррозии или механических воздействий.

3.2.1.1. Общие соображения

Молниеприемники могут быть специально установленными, в том числе на объекте, либо их функции выполняют конструктивные элементы защищаемого объекта; в последнем случае они называются естественными молниеприемниками.

Молниеприемники могут состоять из произвольной комбинации следующих элементов: стержней, натянутых проводов (тросов), сетчатых проводников (сеток).

3.2.1.2. Естественные молниеприемники

Следующие конструктивные элементы зданий и сооружений могут рассматриваться как естественные молниеприемники:

    а) металлические кровли защищаемых объектов при условии, что:

      электрическая непрерывность между разными частями обеспечена на долгий срок;
      толщина металла кровли составляет не менее величины t, приведенной в табл. 3.2, если необходимо предохранить кровлю от повреждения или прожога;
      толщина металла кровли составляет не менее 0,5 мм, если ее необязательно защищать от повреждений и нет опасности воспламенения находящихся под кровлей горючих материалов;
      кровля не имеет изоляционного покрытия. При этом небольшой слой антикоррозионной краски или слой 0,5 мм асфальтового покрытия, или слой 1 мм пластикового покрытия не считается изоляцией;
      неметаллические покрытия на или под металлической кровлей не выходят за пределы защищаемого объекта;

    б) металлические конструкции крыши (фермы, соединенная между собой стальная арматура);
    в) металлические элементы типа водосточных труб, украшений, ограждений по краю крыши и т. п., если их сечение не меньше значений, предписанных для обычных молниеприемников;
    г) технологические металлические трубы и резервуары, если они выполнены из металла толщиной не менее 2,5 мм и проплавление или прожог этого металла не приведет к опасным или недопустимым последствиям;
    д) металлические трубы и резервуары, если они выполнены из металла толщиной не менее значения t, приведенного в табл. 3.2, и если повышение температуры с внутренней стороны объекта в точке удара молнии не представляет опасности.

Толщина кровли, трубы или корпуса резервуара, выполняющих функции естественного молниеприемника

Уровень защиты Материал Толщина t, мм, не менее
I-IV Железо 4
I-IV Медь 5
I-IV Алюминий 7

3.2.2.1. Общие соображения

В целях снижения вероятности возникновения опасного искрения токоотводы должны располагаться таким образом, чтобы между точкой поражения и землей:

    а) ток растекался по нескольким параллельным путям;
    б) длина этих путей была ограничена до минимума.

3.2.2.2. Расположение токоотводов в устройствах молниезащиты, изолированных от защищаемого объекта

Если молниеприемник состоит из стержней, установленных на отдельно стоящих опорах (или одной опоре), на каждую опору должен быть предусмотрен минимум один токоотвод.

Если молниеприемник состоит из отдельно стоящих горизонтальных проводов (тросов) или из одного провода (троса), на каждый конец троса требуется минимум по одному токоотводу.

Если молниеприемник представляет собой сетчатую конструкцию, подвешенную над защищаемым объектом, на каждую ее опору требуется не менее одного токоотвода. Общее количество токоотводов должно быть не менее двух.

3.2.2.3. Расположение токоотводов при неизолированных устройствах молниезащиты

Токоотводы располагаются по периметру защищаемого объекта таким образом, чтобы среднее расстояние между ними было не меньше значений, приведенных в табл. 3.3.

Токоотводы соединяются горизонтальными поясами вблизи поверхности земли и через каждые 20 м по высоте здания.

Средние расстояния между токоотводами в зависимости от уровня защищенности

Уровень защиты Среднее расстояние, м
I 10
II 15
III 20
IV 25

3.2.2.4. Указания по размещению токоотводов

Желательно, чтобы токоотводы равномерно располагались по периметру защищаемого объекта. По возможности они прокладываются вблизи углов зданий.

Не изолированные от защищаемого объекта токоотводы прокладываются следующим образом:

    если стена выполнена из негорючего материала, токоотводы могут быть закреплены на поверхности стены или проходить в стене;
    если стена выполнена из горючего материала, токоотводы могут быть закреплены непосредственно на поверхности стены, так чтобы повышение температуры при протекании тока молнии не представляло опасности для материала стены;
    если стена выполнена из горючего материала и повышение температуры токоотводов представляет для него опасность, токоотводы должны располагаться таким образом, чтобы расстояние между ними и защищаемым объектом всегда превышало 0,1 м. Металлические скобы для крепления токоотводов могут быть в контакте со стеной.

Не следует прокладывать токоотводы в водосточных трубах. Рекомендуется размещать токоотводы на максимально возможных расстояниях от дверей и окон.

Токоотводы прокладываются по прямым и вертикальным линиям, так чтобы путь до земли был по возможности кратчайшим. Не рекомендуется прокладка токоотводов в виде петель.

3.2.2.5. Естественные элементы токоотводов

Следующие конструктивные элементы зданий могут считаться естественными токоотводами:

    а) металлические конструкции при условии, что:

      электрическая непрерывность между разными элементами является долговечной и соответствует требованиям п. 3.2.4.2;
      они имеют не меньшие размеры, чем требуются для специально предусмотренных токоотводов. Металлические конструкции могут иметь изоляционное покрытие;

    б) металлический каркас здания или сооружения;
    в) соединенная между собой стальная арматура здания или сооружения;
    г) части фасада, профилированные элементы и опорные металлические конструкции фасада при условии, что их размеры соответствуют указаниям, относящимся к токоотводам, а их толщина составляет не менее 0,5 мм.

Металлическая арматура железобетонных строений считается обеспечивающей электрическую непрерывность, если она удовлетворяет следующим условиям:

    примерно 50 % соединений вертикальных и горизонтальных стержней выполнены сваркой или имеют жесткую связь (болтовое крепление, вязка проволокой);
    электрическая непрерывность обеспечена между стальной арматурой различных заранее заготовленных бетонных блоков и арматурой бетонных блоков, подготовленных на месте.

В прокладке горизонтальных поясов нет необходимости, если металлические каркасы здания или стальная арматура железобетона используются как токоотводы.

3.2.3.1. Общие соображения

Во всех случаях, за исключением использования отдельно стоящего молниеотвода, заземлитель молниезащиты следует совместить с заземлителями электроустановок и средств связи. Если эти заземлители должны быть разделены по каким-либо технологическим соображениям, их следует объединить в общую систему с помощью системы уравнивания потенциалов.

3.2.3.2. Специально прокладываемые заземляющие электроды

Целесообразно использовать следующие типы заземлителей: один или несколько контуров, вертикальные (или наклонные) электроды, радиально расходящиеся электроды или заземляющий контур, уложенный на дне котлована, заземляющие сетки.

Сильно заглубленные заземлители оказываются эффективными, если удельное сопротивление грунта уменьшается с глубиной и на большой глубине оказывается существенно меньше, чем на уровне обычного расположения.

Заземлитель в виде наружного контура предпочтительно прокладывать на глубине не менее 0,5 м от поверхности земли и на расстоянии не менее 1 м от стен. Заземляющие электроды должны располагаться на глубине не менее 0,5 м за пределами защищаемого объекта и быть как можно более равномерно распределенными; при этом надо стремиться свести к минимуму их взаимное экранирование.

Глубина закладки и тип заземляющих электродов выбираются из условия обеспечения минимальной коррозии, а также возможно меньшей сезонной вариации сопротивления заземления в результате высыхания и промерзания грунта.

3.2.3.3. Естественные заземляющие электроды

В качестве заземляющих электродов может использоваться соединенная между собой арматура железобетона или иные подземные металлические конструкции, отвечающие требованиям п. 3.2.2.5. Если арматура железобетона используется как заземляющие электроды, повышенные требования предъявляются к местам ее соединений, чтобы исключить механическое разрушение бетона. Если используется преднапряженный бетон, следует учесть возможные последствия протекания тока молнии, который может вызвать недопустимые механические нагрузки.

3.2.4. Крепление и соединения элементов внешней МЗС

Молниеприемники и токоотводы жестко закрепляются, так чтобы исключить любой разрыв или ослабление крепления проводников под действием электродинамических сил или случайных механических воздействий (например, от порыва ветра или падения снежного пласта).

Количество соединений проводника сводится к минимальному. Соединения выполняются сваркой, пайкой, допускается также вставка в зажимной наконечник или болтовое крепление.

3.3. Выбор молниеотводов

3.3.1. Общие соображения

Выбор типа и высоты молниеотводов производится исходя из значений требуемой надежности Рз. Объект считается защищенным, если совокупность всех его молниеотводов обеспечивает надежность защиты не менее Рз.

Во всех случаях система защиты от прямых ударов молнии выбирается так, чтобы максимально использовались естественные молниеотводы, а если обеспечиваемая ими защищенность недостаточна — в комбинации со специально установленными молниеотводами.

В общем случае выбор молниеотводов должен производиться при помощи соответствующих компьютерных программ, способных вычислять зоны защиты или вероятность прорыва молнии в объект (группу объектов) любой конфигурации при произвольном расположении практически любого числа молниеотводов различных типов.

При прочих равных условиях высоту молниеотводов можно снизить, если вместо стержневых конструкций применять тросовые, особенно при их подвеске по внешнему периметру объекта.

Если защита объекта обеспечивается простейшими молниеотводами (одиночным стержневым, одиночным тросовым, двойным стержневым, двойным тросовым, замкнутым тросовым), размеры молниеотводов можно определять, пользуясь заданными в настоящем нормативе зонами защиты.

В случае проектирования молниезащиты для обычного объекта, возможно определение зон защиты по защитному углу или методом катящейся сферы согласно стандарту Международной электротехнической комиссии (IEC 1024) при условии, что расчетные требования Международной электротехнической комиссии оказываются более жесткими, чем требования настоящей Инструкции.

3.3.2. Типовые зоны защиты стержневых и тросовых молниеотводов

3.3.2.1. Зоны защиты одиночного стержневого молниеотвода

Стандартной зоной защиты одиночного стержневого молниеотвода высотой h является круговой конус высотой h -3 (h-100)]h

0,99 От 0 до 30 0,8h 0,8h
От 30 до 100 0,8h [0,8-1,43·10 -3 (h-30)]h
От 100 до 150 [0,8-10 -3 (h-100)]h 0,7h
0,999 От 0 до 30 0,7h 0,6h
От 30 до 100 [0,7-7,14·10 -4 (h-30)]h [0,6-1,43·10 -3 (h-30)]h
От 100 до 150 [0,65-10 -3 (h-100)]h [0,5-2·10 -3 (h-100)]h

3.3.2.2. Зоны защиты одиночного тросового молниеотвода

Стандартные зоны защиты одиночного тросового молниеотвода высотой h ограничены симметричными двускатными поверхностями, образующими в вертикальном сечении равнобедренный треугольник с вершиной на высоте h -4 (h-30)]h

От 100 до 150 0,8h [0,9-10 -3 (h-100)]h
0,999 От 0 до 30 0,75h 0,7h
От 30 до 100 [0,75-4,28·10 -4 (h-30)]h [0,7-1,43·10 -3 (h-30)]h
От 100 до 150 [0,72-10 -3 (h-100)]h [0,6-10 -3 (h-100)]h

3.3.2.3. Зоны защиты двойного стержневого молниеотвода

Молниеотвод считается двойным, когда расстояние между стержневыми молниеприемниками L не превышает предельной величины Lmax. В противном случае оба молниеотвода рассматриваются как одиночные.

Конфигурация вертикальных и горизонтальных сечений стандартных зон защиты двойного стержневого молниеотвода (высотой h и расстоянием L между молниеотводами) представлена на рис. 3.3. Построение внешних областей зон двойного молниеотвода (полуконусов с габаритами h, r) производится по формулам табл. 3.4 для одиночных стержневых молниеотводов. Размеры внутренних областей определяются параметрами h и hc, первый из которых задает максимальную высоту зоны непосредственно у молниеотводов, а второй — минимальную высоту зоны посередине между молниеотводами. При расстоянии между молниеотводами L ≤ Lc граница зоны не имеет провеса (hc = h). Для расстояний Lc ≤ L ≥ Lmax высота hc определяется по выражению

Входящие в него предельные расстояния Lmax и Lc вычисляются по эмпирическим формулам табл. 3.6, пригодным для молниеотводов высотой до 150 м. При большей высоте молниеотводов следует пользоваться специальным программным обеспечением.

Размеры горизонтальных сечений зоны вычисляются по следующим формулам, общим для всех уровней надежности защиты:

    максимальная полуширина зоны rх в горизонтальном сечении на высоте hx:

Рис. 3.3. Зона защиты двойного стержневого молниеотвода

    длина горизонтального сечения Lx на высоте hx ≥ hc:

причем при hx -3 (h-30)]h 2,5h От 100 до 150 5,5h 2,5h 0,99 От 0 до 30 4,75h 2,25h От 30 до 100 [4,75-3,57·10 -3 (h-30)]h [2,25-0,01007 (h-30)]h От 100 до 150 4,5h 1,5h 0,999 От 0 до 30 4,25h 2,25h От 30 до 100 [4,25-3,57·10 -3 (h-30)]h [2,25-0,01007 (h-30)]h От 100 до 150 4,0h 1,5h

3.3.2.4. Зоны защиты двойного тросового молниеотвода

Молниеотвод считается двойным, когда расстояние между тросами L не превышает предельной величины Lmax. В противном случае оба молниеотвода рассматриваются как одиночные.

Конфигурация вертикальных и горизонтальных сечений стандартных зон защиты двойного тросового молниеотвода (высотой h и расстоянием между тросами L) представлена на рис. 3.4. Построение внешних областей зон (двух односкатных поверхностей с габаритами h, r) производится по формулам табл. 3.5 для одиночных тросовых молниеотводов.

Рис. 3.4. Зона защиты двойного тросового молниеотвода

Размеры внутренних областей определяются параметрами h и hc, первый из которых задает максимальную высоту зоны непосредственно у тросов, а второй — минимальную высоту зоны посередине между тросами. При расстоянии между тросами L≤Lc граница зоны не имеет провеса (hc = h). Для расстояний Lc&de;L≤Lmax высота hc определяется по выражению

Входящие в него предельные расстояния Lmax и Lc вычисляются по эмпирическим формулам табл. 3.7, пригодным для тросов с высотой подвеса до 150 м. При большей высоте молниеотводов следует пользоваться специальным программным обеспечением.

Длина горизонтального сечения зоны защиты на высоте hx определяется по формулам:

при 0 -3 (h-30)]h от 100 до 150 [5,0-5·10 -3 (h-100)]h [2,0-5·10 -3 (h-100)]h 0,999 от 0 до 30 4,75h 2,25h от 30 до 100 [4,75-3,57·10 -3 (h-30)]h [2,25-3,57·10 -3 (h-30)]h от 100 до 150 [4,5-5·10 -3 (h-100)]h [2,0-5·10 -3 (h-100)]h

3.3.2.5 Зоны защиты замкнутого тросового молниеотвода

Расчетные формулы п. 3.3.2.5 могут использоваться для определения высоты подвеса замкнутого тросового молниеотвода, предназначенного для защиты с требуемой надежностью объектов высотой h 5 м. Работа с меньшими горизонтальными смещениями троса нецелесообразна из-за высокой вероятности обратных перекрытий молнии с троса на защищаемый объект. По экономическим соображениям замкнутые тросовые молниеотводы не рекомендуются, когда требуемая надежность защиты меньше 0,99.

Если высота объекта превышает 30 м, высота замкнутого тросового молниеотвода определяется с помощью программного обеспечения. Также следует поступать для замкнутого контура сложной формы.

После выбора высоты молниеотводов по их зонам защиты рекомендуется проверить фактическую вероятность прорыва компьютерными средствами, а в случае большого запаса по надежности провести корректировку, задавая меньшую высоту молниеотводов.

3.3.3. Определение зон защиты по рекомендациям МЭК

Ниже приводятся правила определения зон защиты для объектов высотой до 60 м, изложенные в стандарте МЭК (IEC 1024-1-1). При проектировании может быть выбран любой способ защиты, однако практика показывает целесообразность использования отдельных методов в следующих случаях:

    метод защитного угла используется для простых по форме сооружений или для маленьких частей больших сооружений;
    метод фиктивной сферы подходит для сооружений сложной формы;
    применение защитной сетки целесообразно в общем случае и особенно для защиты поверхностей.

В табл. 3.8 для уровней защиты I — IV приводятся значения углов при вершине зоны защиты, радиусы фиктивной сферы, а также предельно допустимый шаг ячейки сетки.

Параметры для расчета молниеприемников по рекомендациям МЭК

Уровень защиты Радиус фиктивной сферы R, м Угол a, °, при вершине молниеотвода для зданий различной высоты h, м Шаг ячейки сетки, м
20 30 45 60
I 20 25 * * * 5
II 30 35 25 * * 10
III 45 45 35 25 * 10
IV 60 55 45 35 25 20

_______________
* В этих случаях применимы только сетки или фиктивные сферы.

Стержневые молниеприемники, мачты и тросы размещаются так, чтобы все части сооружения находились в зоне защиты, образованной под углом a к вертикали. Защитный угол выбирается по табл. 3.8, причем h является высотой молниеотвода над поверхностью, которая будет защищена.

Метод защитного угла не используется, если h больше, чем радиус фиктивной сферы, определенный в табл. 3.8 для соответствующего уровня защиты.

Метод фиктивной сферы используется, чтобы определить зону защиты для части или областей сооружения, когда согласно табл. 3.4 исключено определение зоны защиты по защитному углу. Объект считается защищенным, если фиктивная сфера, касаясь поверхности молниеотвода и плоскости, на которой тот установлен, не имеет общих точек с защищаемым объектом.

Сетка защищает поверхность, если выполнены следующие условия:

    проводники сетки проходят по краю крыши, если крыша выходит за габаритные размеры здания;
    проводник сетки проходит по коньку крыши, если наклон крыши превышает 1/10;
    боковые поверхности сооружения на уровнях выше, чем радиус фиктивной сферы (см. табл. 3.8), защищены молниеотводами или сеткой;
    размеры ячейки сетки не больше приведенных в табл. 3.8;
    сетка выполнена таким способом, чтобы ток молнии имел всегда, по крайней мере, два различных пути к заземлителю;
    никакие металлические части не должны выступать за внешние контуры сетки.

Проводники сетки должны быть проложены, насколько это возможно, кратчайшими путями.

3.3.4. Защита электрических металлических кабельных линий передачи магистральной и внутризоновых сетей связи

3.3.4.1. Защита вновь проектируемых кабельных линий

На вновь проектируемых и реконструируемых кабельных линиях магистральной и внутризоновых сетей 1 связи защитные мероприятия следует предусматривать в обязательном порядке на тех участках, где вероятная плотность повреждений (вероятное число опасных ударов молнии) превышает допустимую, указанную в табл. 3.9.

___________________
1 Магистральные сети — сети для передачи информации на большие расстояния; внутризоновые сети — сети для передачи информации между областными и районными центрами.

Допустимое число опасных ударов молнии на 100 км трассы в год для электрических кабелей связи

Тип кабеля Допустимое расчетное число опасных ударов молнии на 100 км трассы в год n
в горных районах и районах со скальным грунтом при удельном сопротивлении выше 500 Ом·м и в районах вечной мерзлоты в остальных районах
Симметричные одночетверочные и однокоаксиальные 0,2 0,3
Симметричные четырех- и семичетверочные 0,1 0,2
Многопарные коаксиальные 0,1 0,2
Кабели зоновой связи 0,3 0,5

3.3.4.2. Защита новых линий, прокладываемых вблизи уже существующих

Если проектируемая кабельная линия прокладывается вблизи существующей кабельной магистрали и известно фактическое число повреждений последней за время эксплуатации сроком не менее 10 лет, то при проектировании защиты кабеля от ударов молнии норма на допустимую плотность повреждений должна учитывать отличие фактической и расчетной повреждаемости существующей кабельной линии.

В этом случае допустимая плотность n повреждений проектируемой кабельной линии находится умножением допустимой плотности из табл. 3.9 на отношение расчетной nр и фактической nф повреждаемостей существующего кабеля от ударов молнии на 100 км трассы в год:

3.3.4.3. Защита существующих кабельных линий

На существующих кабельных линиях защитные мероприятия осуществляются на тех участках, где произошли повреждения от ударов молнии, причем длина защищаемого участка определяется условиями местности (протяженностью возвышенности или участка с повышенным удельным сопротивлением грунта и т. п.), но принимается не менее 100 м в каждую сторону от места повреждения. В этих случаях предусматривается прокладка грозозащитных тросов в земле. Если повреждается кабельная линия, уже имеющая защиту, то после устранения повреждения производится проверка состояния средств грозозащиты и только после этого принимается решение об оборудовании дополнительной защиты в виде прокладки тросов или замены существующего кабеля на более стойкий к разрядам молнии. Работы по защите должны осуществляться сразу после устранения грозового повреждения.

3.3.5. Защита оптических кабельных линий передачи магистральной и внутризоновых сетей связи

3.3.5.1. Допустимое число опасных ударов молнии в оптические линии магистральной и внутризоновых сетей связи

На проектируемых оптических кабельных линиях передачи магистральной и внутризоновых сетей связи защитные мероприятия от повреждений ударами молнии предусматриваются в обязательном порядке на тех участках, где вероятное число опасных ударов молнии (вероятная плотность повреждений) в кабели превышает допустимое число, указанное в табл. 3.10.

Допустимое число опасных ударов молнии на 100 км трассы в год для оптических кабелей связи

Назначение кабеля В горных районах и районах со скальным грунтом при удельном сопротивлении свыше 500 Ом·м и в районах многолетней мерзлоты В остальных районах
Кабели магистральной сети связи 0,1 0,2
Кабели внутризоновой сети связи 0,3 0,5

3.3.5.2. Рекомендуемые категории молниестойкости оптических кабельных линий

При проектировании оптических кабельных линий передачи предусматривается использование кабелей, имеющих категорию по молниестойкости не ниже приведенных в табл. 3.11, в зависимости от назначения кабелей и условий прокладки. В этом случае при прокладке кабелей на открытой местности защитные меры могут потребоваться крайне редко, только в районах с высоким удельным сопротивлением грунта и повышенной грозовой деятельностью.

Рекомендуемые категории по молниестойкости оптических кабельных линий

Районы Для магистральной сети связи Для внутризоновых сетей связи
С удельным сопротивлением грунта до 1000 Ом·м I-III I-IV
С удельным сопротивлением грунта свыше 1000 Ом·м I, II I-III
С многолетнемерзлым грунтом I I, II

3.3.5.3. Защита существующих оптических кабельных линий

На существующих оптических кабельных линиях передачи защитные мероприятия осуществляются на тех участках, где произошли повреждения от ударов молнии, причем длина защищаемого участка определяется условиями местности (протяженностью возвышенности или участка с повышенным удельным сопротивлением грунта и т. п.), но должна быть не менее 100 м в каждую сторону от места повреждения. В этих случаях необходимо предусматривать прокладку защитных проводов.

Работы по оборудованию защитных мер должны осуществляться сразу после устранения грозового повреждения.

3.3.6. Защита от ударов молнии электрических и оптических кабелей связи, проложенных в населенном пункте

При прокладке кабелей в населенном пункте, кроме случая пересечения и сближения с ВЛ напряжением 110 кВ и выше, защита от ударов молнии не предусматривается.

3.3.7. Защита кабелей, проложенных вдоль опушки леса, вблизи отдельно стоящих деревьев, опор, мачт

Защита кабелей связи, проложенных вдоль опушки леса, а также вблизи объектов высотой более 6 м (отдельно стоящих деревьев, опор линий связи, линий электропередачи, мачт молниеотводов и т. п.) предусматривается, если расстояние между кабелем и объектом (или его подземной частью) менее расстояний, приведенных в табл. 3.12 для различных значений удельного сопротивления земли.

Допустимые расстояния между кабелем и заземляющим контуром (опорой)

Удельное сопротивление грунта, Ом·м Наименьшее допустимое расстояние, м
До 100 5
Более 100 до 1000 10
Более 1000 15

4. ЗАЩИТА ОТ ВТОРИЧНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ МОЛНИИ

4.1. Общие положения

В разделе 4 изложены основные принципы защиты от вторичных воздействий молнии электрических и электронных систем с учетом рекомендаций МЭК (стандарт 61312). Эти системы используются во многих отраслях производства, применяющих достаточно сложное и дорогостоящее оборудование. Они более чувствительны к воздействию молнии, чем устройства предыдущих поколений, поэтому необходимо применять специальные меры по их защите от опасных воздействий молнии.

4.2. Зоны защиты от воздействия молнии

Пространство, в котором расположены электрические и электронные системы, должно быть разделено на зоны различной степени защиты. Зоны характеризуются существенным изменением электромагнитных параметров на границах. В общем случае, чем выше номер зоны, тем меньше значения параметров электромагнитных полей, токов и напряжений в пространстве зоны.

Зона 0 — зона, где каждый объект подвержен прямому удару молнии, и поэтому через него может протекать полный ток молнии. В этой области электромагнитное поле имеет максимальное значение.

Зона 0Е — зона, где объекты не подвержены прямому удару молнии, но электромагнитное поле не ослаблено и также имеет максимальное значение.

Зона 1 — зона, где объекты не подвержены прямому удару молнии, и ток во всех проводящих элементах внутри зоны меньше, чем в зоне 0Е; в этой зоне электромагнитное поле может быть ослаблено экранированием.

Прочие зоны устанавливаются, если требуется дальнейшее уменьшение тока и/или ослабление электромагнитного поля; требования к параметрам зон определяются в соответствии с требованиями к защите различных зон объекта.

Общие принципы разделения защищаемого пространства на зоны молниезащиты показаны на рис. 4.1.

На границах зон должны осуществляться меры по экранированию и соединению всех пересекающих границу металлических элементов и коммуникаций.

Две пространственно разделенные зоны 1 с помощью экранированного соединения могут образовать общую зону (рис. 4.2).

Рис. 4.1. Зоны защиты от воздействия молнии:
1 — ЗОНА 0 (внешнее окружение); 2 — ЗОНА 1 (внутренняя электромагнитная обстановка); 3 — ЗОНА 2; 4 — ЗОНА 2 (обстановка внутри шкафа); 5 — ЗОНА 3

Рис. 4.2. Объединение двух зон

Экранирование является основным способом уменьшения электромагнитных помех.

Металлическая конструкция строительного сооружения используется или может быть использована в качестве экрана. Подобная экранная структура образуется, например, стальной арматурой крыши, стен, полов здания, а также металлическими деталями крыши, фасадов, стальными каркасами, решетками. Эта экранирующая структура образует электромагнитный экран с отверстиями (за счет окон, дверей, вентиляционных отверстий, шага сетки в арматуре, щелей в металлическом фасаде, отверстий для линий электроснабжения и т. п.). Для уменьшения влияния электромагнитных полей все металлические элементы объекта электрически объединяются и соединяются с системой молниезащиты (рис. 4.3).

Если кабели проходят между соседними объектами, заземлители последних соединяются для увеличения числа параллельных проводников и уменьшения, благодаря этому, токов в кабелях. Такому требованию хорошо удовлетворяет система заземления в виде сетки. Для уменьшения индуцированных помех можно использовать:

    внешнее экранирование;
    рациональную прокладку кабельных линий;
    экранирование линий питания и связи.

Все эти мероприятия могут быть выполнены одновременно.

Если внутри защищаемого пространства имеются экранированные кабели, их экраны соединяются с системой молниезащиты на обоих концах и на границах зон.

Кабели, идущие от одного объекта к другому, по всей длине укладываются в металлические трубы, сетчатые короба или железобетонные короба с сетчатой арматурой. Металлические элементы труб, коробов и экраны кабелей соединяются с указанными общими шинами объектов. Можно не использовать металлические коробы или лотки, если экраны кабелей способны выдержать предполагаемый ток молнии.

Рис. 4.3. Объединение металлических элементов объекта для уменьшения влияния электромагнитных полей:

1 — сварка на пересечениях проводов; 2 — массивная непрерывная дверная рама; 3 — сварка на каждом стержне

Соединения металлических элементов необходимы для уменьшения разности потенциалов между ними внутри защищаемого объекта. Соединения находящихся внутри защищаемого пространства и пересекающих границы зон молниезащиты металлических элементов и систем выполняются на границах зон. Осуществлять соединения следует с помощью специальных проводников или зажимов и, когда это необходимо, с помощью устройств защиты от перенапряжений.

4.4.1. Соединения на границах зон

Все входящие снаружи в объект проводники соединяются с системой молниезащиты.

Если внешние проводники, силовые кабели или кабели связи входят в объект в различных точках, и поэтому имеется несколько общих шин, последние присоединяются по кратчайшему пути к замкнутому контуру заземления или арматуре конструкции и металлической внешней облицовке (при ее наличии). Если замкнутого контура заземления нет, указанные общие шины присоединяются к отдельным заземляющим электродам и соединяются внешним кольцевым проводником или разорванным кольцом. Если внешние проводники входят в объект над землей, общие шины присоединяются к горизонтальному кольцевому проводнику внутри или снаружи стен. Этот проводник, в свою очередь, соединяется с нижними проводниками и арматурой.

Проводники и кабели, входящие в объект на уровне земли, рекомендуется соединять с системой молниезащиты на этом же уровне. Общая шина в точке входа кабелей в здание располагается как можно ближе к заземлителю и арматуре конструкции, с которыми она соединена.

Кольцевой проводник соединяется с арматурой или другими экранирующими элементами, такими как металлическая облицовка, через каждые 5 м. Минимальное поперечное сечение медных или стальных оцинкованных электродов — 50 мм 2 .

Общие шины для объектов, имеющих информационные системы, где влияние токов молнии предполагается свести к минимуму, следует изготавливать из металлических пластин с большим числом присоединений к арматуре или другим экранирующим элементам.

Для контактных соединений и устройств защиты от перенапряжений, расположенных на границах зон 0 и 1, принимаются параметры токов, указанные в табл. 2.3. При наличии нескольких проводников необходимо учитывать распределение токов по проводникам.

Для проводников и кабелей, входящих в объект на уровне земли, оценивается проводимая ими часть тока молнии.

Сечения соединительных проводников определяются согласно табл. 4.1 и 4.2. Табл. 4.1 используется, если через проводящий элемент протекает более 25 % тока молнии, а табл. 4.2 — если менее 25 %.

Сечения проводников, через которые протекает большая часть тока молнии

Уровень защиты Материал Сечение, мм 2 , не менее
I-IV Медь 16
I-IV Алюминий 25
I-IV Железо 50

Сечения проводников, через которые протекает незначительная часть тока молнии

Уровень защиты Материал Сечение, мм 2 , не менее
I-IV Медь 6
I-IV Алюминий 10
I-IV Железо 16

Устройство защиты от перенапряжений выбирается выдерживающим часть тока молнии, ограничивающим перенапряжения и обрывающим сопровождающие токи после главных импульсов.

Максимальное перенапряжение Umax на входе в объект координируется с выдерживаемым напряжением системы.

Чтобы значение Umax сводилось к минимуму, линии присоединяются к общей шине проводниками минимальной длины.

Все проводящие элементы, такие как кабельные линии, пересекающие границы зон молниезащиты, соединяются на этих границах. Соединение осуществляется на общей шине, к которой также присоединяются экранирующие и другие металлические элементы (например, корпуса оборудования).

Для контактных зажимов и устройств подавления перенапряжений параметры тока оцениваются в каждом отдельном случае. Максимальное перенапряжение на каждой границе координируется с выдерживаемым напряжением системы. Устройства защиты от перенапряжений на границах различных зон также координируются по энергетическим характеристикам.

4.4.2. Соединения внутри защищаемого объема

Все внутренние проводящие элементы значительных размеров, такие как направляющие лифтов, краны, металлические полы, рамы металлических дверей, трубы, кабельные лотки присоединяются к ближайшей общей шине или другому общему соединительному элементу по кратчайшему пути. Желательны и дополнительные соединения проводящих элементов.

Поперечные сечения соединительных проводников указаны в табл. 4.2. Предполагается, что в соединительных проводниках проходит только незначительная часть тока молнии.

Все открытые проводящие части информационных систем соединяются в единую сеть. В особых случаях такая сеть может не иметь соединения с заземлителем.

Есть два способа присоединения к заземлителю металлических частей информационных систем, таких как корпуса, оболочки или каркасы: соединения выполняются в виде радиальной системы или в виде сетки.

При использовании радиальной системы все ее металлические части изолируются от заземлителя на всем протяжении кроме единственной точки соединения с ним. Обычно такая система используется для относительно небольших объектов, где все элементы и кабели входят в объект в одной точке.

Радиальная система заземления присоединяется к общей системе заземления только в одной точке (рис. 4.4). В этом случае все линии и кабели между устройствами оборудования должны прокладываться параллельно образующим звезду проводникам заземления для уменьшения петли индуктивности. Благодаря заземлению в одной точке токи низкой частоты, появляющиеся при ударе молнии, не попадают в информационную систему. Кроме того, источники низкочастотных помех внутри информационной системы не создают токов в системе заземления. Ввод в защитную зону проводов производится исключительно в центральной точке системы уравнивания потенциалов. Указанная общая точка является также наилучшим местом присоединения устройств защиты от перенапряжений.

При использовании сетки ее металлические части не изолируются от общей системы заземления (рис. 4.5). Сетка соединяется с общей системой во многих точках. Обычно сетка используется для протяженных открытых систем, где оборудование связано большим числом различных линий и кабелей и где они входят в объект в различных точках. В этом случае вся система обладает низким сопротивлением на всех частотах. Кроме того, большое число короткозамкнутых контуров сетки ослабляет магнитное поле вблизи информационной системы. Приборы в защитной зоне соединяются друг с другом по кратчайшим расстояниям несколькими проводниками, а также с металлическими частями защищенной зоны и экраном зоны. При этом максимально используются имеющиеся в устройстве металлические части, такие как арматура в полу, стенах и на крыше, металлические решетки, металлическое оборудование неэлектрического назначения, такое, как трубы, вентиляционные и кабельные короба.

Рис. 4.4. Схема соединения проводов электропитания и связи при звездообразной системе уравнивания потенциалов:
1 — экран защитной зоны; 2 — электрическая изоляция; 3 — провод системы уравнивания потенциалов; 4 — центральная точка системы уравнивания потенциалов; 5 — провода связи, электропитания

Рис. 4.5. Сетчатое выполнение системы уравнивания потенциалов:
1 — экран защитной зоны; 2 — проводник уравнивания потенциалов

Рис. 4.6. Комплексное выполнение системы уравнивания потенциалов:
1 — экран защитной зоны; 2 — электрическая изоляция; 3 — центральная точка системы уравнивания потенциалов

Обе конфигурации, радиальная и сетка, могут быть объединены в комплексную систему как показано на рис. 4.6. Обычно, хотя это и не обязательно, соединение локальной сети заземления с общей системой осуществляется на границе зоны молниезащиты.

Основная задача заземляющего устройства молниезащиты — отвести как можно большую часть тока молнии (50 % и более) в землю. Остальная часть тока растекается по подходящим к зданию коммуникациям (оболочкам кабелей, трубам водоснабжения и т. п.) При этом не возникают опасные напряжения на самом заземлителе. Эта задача выполняется сетчатой системой под зданием и вокруг него. Заземляющие проводники образуют сетчатый контур, объединяющий арматуру бетона внизу фундамента. Это обычный метод создания электромагнитного экрана внизу здания. Кольцевой проводник вокруг здания и/или в бетоне на периферии фундамента соединяется с системой заземления заземляющими проводниками обычно через каждые 5 м. Внешний заземлитель проводник может быть соединен с указанными кольцевыми проводниками.

Арматура бетона внизу фундамента соединяется с системой заземления. Арматура должна образовывать сетку, соединенную с системой заземления обычно через каждые 5 м.

Можно использовать сетку из оцинкованной стали с шириной ячейки обычно 5 м, приваренную или механически прикрепленную к прутьям арматуры обычно через каждый 1 м. Концы проводников сетки могут служить заземляющими проводниками для соединительных полос. На рис. 4.7 и 4.8 показаны примеры сетчатого заземляющего устройства.

Связь заземлителя и системы соединений создает систему заземления. Основная задача системы заземления — уменьшать разность потенциалов между любыми точками здания и оборудования. Эта задача решается созданием большого количества параллельных путей для токов молнии и наведенных токов, образующих сеть с низким сопротивлением в широком спектре частот. Множественные и параллельные пути имеют различные резонансные частоты. Множество контуров с частотно-зависимыми сопротивлениями создают единую сеть с низким сопротивлением для помех рассматриваемого спектра.

Рис. 4.7. Сетчатое заземляющее устройство здания:
1 — сеть соединений; 2 — заземлитель

Рис. 4.8. Сетчатое заземляющее устройство производственных сооружений:
1 — здания; 2 — башня; 3 — оборудование; 4 — кабельный лоток

4.6. Устройства защиты от перенапряжений

Устройства защиты от перенапряжений (УЗП) устанавливаются в месте пересечения линией электроснабжения, управления, связи, телекоммуникации границы двух зон экранирования. УЗП координируют для достижения приемлемого распределения нагрузки между ними в соответствии с их стойкостью к разрушению, а также для уменьшения вероятности разрушения защищаемого оборудования под воздействием тока молнии (рис. 4.9).

Рис. 4.9. Пример установки УЗП в здании

Рекомендуется входящие в здание линии питания и связи соединять одной шиной и располагать их УЗП как можно ближе одно к другому. Это особенно важно в зданиях из неэкранирующего материала (дерева, кирпича и т. п.). УЗП выбираются и устанавливаются так, чтобы ток молнии был в основном отведен в систему заземления на границе зон 0 и 1.

Так как энергия тока молнии в основном рассеивается на указанной границе, последующие УЗП защищают лишь от оставшейся энергии и воздействия электромагнитного поля в зоне 1. Для наилучшей защиты от перенапряжений при установке УЗП используют короткие соединительные проводники, выводы и кабели.

Исходя из требований координации изоляции в силовых установках и устойчивости к повреждениям защищаемого оборудования, необходимо выбирать уровень УЗП по напряжению ниже максимального значения, чтобы воздействие на защищаемое оборудование всегда было ниже допустимого напряжения. Если уровень устойчивости к повреждениям неизвестен, следует использовать ориентировочный или полученный в результате испытаний уровень. Количество УЗП в защищаемой системе зависит от устойчивости защищаемого оборудования к повреждениям и характеристик самих УЗП.

4.7. Защита оборудования в существующих зданиях

Все возрастающее использование сложного электронного оборудования в уже существующих зданиях требует более надежной защиты от молнии и других электромагнитных помех. Принимается во внимание, что в существующих зданиях необходимые меры по молниезащите выбирают с учетом особенностей здания, таких как конструктивные элементы, существующее силовое и информационное оборудование.

Необходимость в защитных мерах и их выбор определяют на основании исходных данных, которые собирают на стадии предпроектных изысканий. Примерный перечень таких данных приведен в табл. 4.3-4.6.

Исходные данные о здании и окружении

№ п/п Характеристика
1 Материал здания — каменная кладка, кирпич, дерево, железобетон, стальной каркас
2 Единое здание или несколько отдельных блоков с большим количеством соединений
3 Низкое и плоское или высокое здание (размеры здания)
4 Соединена ли арматура по всему зданию?
5 Соединена ли электрически металлическая облицовка?
6 Размеры окон
7 Имеется ли внешняя система молниезащиты?
8 Тип и качество внешней системы молниезащиты
9 Тип почвы (камень, земля)
10 Заземленные элементы соседних зданий (высота, расстояние до них)

Исходные данные по оборудованию

№ п/п Характеристика
1 Входящие линии (подземные или воздушные)
2 Антенны или другие внешние устройства
3 Тип системы питания (высоковольтная или низковольтная, подземная или надземная)
4 Прокладка кабелей (число и расположение вертикальных участков, способ прокладки кабелей)
5 Использование металлических кабельных лотков
6 Имеется ли внутри здания электронное оборудование?
7 Есть ли проводники, отходящие к другим зданиям?

№ п/п Характеристика
1 Тип коммуникаций между информационным оборудованием (экранированные или неэкранированные многожильные кабели, коаксиальные кабели; аналоговые или цифровые, симметричные или несимметричные; оптоволоконные линии)
2 Уровни устойчивости оборудования к повреждениям

Другие данные, касающиеся выбора концепции защиты

№ п/п Характеристика
1 Соединены ли металлические оконные рамы?
2 Материал крыши (металл, бетон)
3 Конфигурация сети (TN, ТТ или IT)
4 Расположение электронного оборудования в здании
5 Расположение соединений электронного оборудования с общей системой заземления

На основании анализа риска и данных, приведенных в табл. 4.3-4.6, принимается решение о необходимости построения или реконструкции системы молниезащиты.

4.7.1 Меры защиты при использовании внешней системы молниезащиты

Основная задача — нахождение оптимального решения по улучшению внешней системы молниезащиты и по другим мерам.

Усовершенствование внешней системы молниезащиты достигается:

    1) включением внешней металлической облицовки и крыши здания в систему молниезащиты;
    2) использованием дополнительных проводников, если арматура соединена по всей высоте здания — от крыши через стены до заземления здания;
    3) уменьшением промежутков между металлическими спусками и уменьшением шага ячейки молниеприемника;
    4) установкой соединительных полос (гибких плоских проводников) в местах стыков между соседними, но структурно разделенными блоками. Расстояние между полосами должно быть вдвое меньше расстояния между спусками;
    5) соединением протяженного провода с отдельными блоками здания. Обычно соединения необходимы на каждом углу кабельного лотка, и соединительные полосы выполняются как можно короче;
    6) защитой отдельными молниеприемниками, соединенными с общей системой молниезащиты, если металлические части крыши нуждаются в защите от прямого удара молнии. Молниеприемник должен находиться на безопасном расстоянии от указанного элемента.

4.7.2. Меры защиты при использовании кабелей

Эффективными мерами по снижению перенапряжений являются рациональная прокладка и экранирование кабелей. Эти меры тем важнее, чем меньше экранирует внешняя система молниезащиты.

Больших петель можно избежать, прокладывая совместно силовые кабели и экранированные кабели связи. Экран соединяется с оборудованием на обоих концах.

Любое дополнительное экранирование, например, прокладка проводов и кабелей в металлических трубах или лотках между этажами, снижает полное сопротивление общей системы соединений. Эти меры наиболее важны для высоких или протяженных зданий или когда оборудование должно работать особенно надежно.

Предпочтительными местами установки УЗП являются границы зон 0/1 и зон 0/1/2 соответственно, расположенные на входе в здание.

Как правило, общая сеть соединений не используется в рабочем режиме как обратный проводник силовой или информационной цепи.

4.7.3. Меры защиты при использовании антенн и другого оборудования

Примерами такого оборудования являются различные внешние устройства, такие как антенны, метеорологические датчики, камеры наружного наблюдения, наружные датчики на промышленных объектах (датчики давления, температуры, скорости потока, положения клапана и т. д.) и любое другое электрическое, электронное и радиооборудование, установленное снаружи на здании, мачте, или промышленном резервуаре.

По возможности молниеотвод устанавливается таким образом, чтобы оборудование было защищено от прямого попадания молнии. Отдельные антенны оставляют абсолютно открытыми по технологическим соображениям. Некоторые из них имеют встроенную систему молниезащиты и могут без повреждений выдержать попадание молнии. Другие, менее защищенные типы антенн, могут требовать установки УЗП на питающем кабеле, чтобы предотвратить попадание тока молнии по кабелю антенны в приемник или передатчик. При наличии внешней системы молниезащиты крепления антенны присоединяются к ней.

Наведение напряжения в кабелях между зданиями можно предотвратить, прокладывая их в соединенных металлических лотках или трубах. Все кабели, идущие к связанному с антенной оборудованию, прокладываются с выводом из трубы в одной точке. Следует обратить максимальное внимание на экранирующие свойства самого объекта и прокладывать кабели в его трубчатых элементах. Если это невозможно, как в случае с технологическими емкостями, кабели следует прокладывать снаружи, но как можно ближе к объекту, максимально используя при этом такие естественные экраны, как металлические лестницы, трубы и др. В мачтах с L-образными угловыми элементами кабели располагаются внутри угла для максимальной естественной защиты. В крайнем случае рядом с кабелем антенны следует разместить эквипотенциальный соединительный проводник с минимальным поперечным сечением 6 мм2. Все эти меры снижают наведенное напряжение в петле, образованной кабелями и зданием, и, соответственно, уменьшают вероятность пробоя между ними, т. е. вероятность возникновения дуги внутри оборудования между электросетью и зданием.

4.7.4. Меры защиты силовых кабелей и кабелей связи между зданиями

Связи между зданиями подразделяются на два главных типа: силовые кабели с металлической оболочкой, металлические (витая пара, волноводы, коаксиальные и многожильные кабели) и оптоволоконные кабели. Защитные меры зависят от типов кабелей, их количества, а также от того, соединены ли системы молниезащиты двух зданий.

Полностью изолированный оптоволоконный кабель (без металлического армирования, фольги для защиты от влаги или стального внутреннего проводника) может быть применен без дополнительных мер защиты. Использование такого кабеля является наилучшим вариантом, так как обеспечивает полную защиту от электромагнитных воздействий. Однако если кабель содержит протяженный металлический элемент (за исключением жил дистанционного питания), последний должен быть на входе в здание присоединен к общей системе соединений и не должен напрямую входить в оптический приемник или передатчик. Если здания расположены близко друг к другу и их системы молниезащиты не соединены, предпочтительнее использовать оптоволоконный кабель без металлических элементов во избежание больших токов в этих элементах и их перегрева. Если же имеется соединенный с системой молниезащиты кабель, то можно использовать оптический кабель с металлическими элементами, чтобы отвести часть тока от первого кабеля.

Металлические кабели между зданиями с изолированными системами молниезащиты. При данном соединении систем защиты повреждения весьма вероятны на обоих концах кабеля вследствие прохождения по нему тока молнии. Поэтому на обоих концах кабеля необходимо установить УЗП, а также, где возможно, следует соединять системы молниезащиты двух зданий и прокладывать кабель в соединенных металлических лотках.

Металлические кабели между зданиями с соединенными системами молниезащиты. В зависимости от числа кабелей между зданиями защитные меры могут включать соединение кабельных лотков при нескольких кабелях (для новых кабелей) или при большом количестве кабелей, как в случае с химическим производством, экранирование или применение гибких металлошлангов для многожильных кабелей управления. Подсоединение обоих концов кабеля к связанным системам молниезащиты часто обеспечивает достаточное экранирование, особенно если кабелей много и ток распределится между ними.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ЭКСПЛУАТАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ, ПОРЯДКУ ПРИЕМКИ В ЭКСПЛУАТАЦИЮ И ЭКСПЛУАТАЦИИ УСТРОЙСТВ МОЛНИЕЗАЩИТЫ

1. Разработка эксплуатационно-технической документации

Во всех организациях и предприятиях независимо от форм собственности рекомендуется иметь комплект эксплуатационно-технической документации молниезащиты объектов, для которых необходимо устройство молниезащиты.

Комплект эксплуатационно-технической документации молниезащиты содержит:

    пояснительную записку;
    схемы зон защиты молниеотводов;
    рабочие чертежи конструкций молниеотводов (строительная часть), конструктивных элементов защиты от вторичных проявлений молнии, от заносов высоких потенциалов через наземные и подземные металлические коммуникации, от скользящих искровых каналов и разрядов в грунте;
    приемочную документацию (акты приемки в эксплуатацию устройств молниезащиты вместе с приложениями: актами на скрытые работы и актами испытаний устройств молниезащиты и защиты от вторичных проявлений молнии и заноса высоких потенциалов).

В пояснительной записке приводятся:

    исходные данные разработки технической документации;
    принятые способы молниезащиты объектов;
    расчеты зон защиты, заземлителей, токоотводов и элементов защиты от вторичных проявлений молнии.

В пояснительной записке указываются предприятие-разработчик комплекта эксплуатационно-технической документации, основание для его разработки, перечень действующих нормативных документов и технической документации, которыми руководствовались при работе над проектом, специальные требования к проектируемому устройству.

Исходные данные для проектирования молниезащиты включают:

    генеральный план объектов с указанием расположения всех объектов, подлежащих молниезащите, автомобильных и железных дорог, наземных и подземных коммуникаций (теплотрасс, технологических и сантехнических трубопроводов, электрических кабелей и проводок любого назначения и т. п.);
    категории молниезащиты каждого объекта;
    данные о климатических условиях в районе размещения защищаемых зданий и сооружений (интенсивности грозовой деятельности, скоростном напоре ветра, толщине стенки гололеда и т. п.), характеристику грунта с указанием структуры, агрессивности и рода почвы, уровня грунтовых вод;
    удельное электрическое сопротивление грунта (Ом·м) в местах расположения объектов.

В разделе «Принятые способы молниезащиты объектов» излагаются выбранные способы защиты зданий и сооружений от непосредственного контакта с каналом молнии, вторичных проявлений молнии и заносов высоких потенциалов через наземные и подземные металлические коммуникации.

Объекты, построенные (проектируемые) по одному и тому же типовому или повторно применяемому проекту, имеющие единые строительные характеристики и геометрические размеры и одинаковое устройство молниезащиты, могут иметь одну общую схему и расчет зон защиты молниеотводов. Перечень этих защищаемых объектов приводится на схеме зоны защиты одного из сооружений.

При проверке надежности защиты с использованием программного обеспечения приводятся данные компьютерных расчетов в виде сводки проектных вариантов и формируется заключение об их эффективности.

При разработке технической документации предлагается максимально использовать типовые конструкции молниеотводов и заземлителей и типовые рабочие чертежи по молниезащите. При невозможности применения типовых конструкций устройств молниезащиты могут разрабатываться рабочие чертежи отдельных элементов: фундаментов, опор, молниеприемников, токоотводов, заземлителей.

Для уменьшения объема технической документации и удешевления строительства рекомендуется совмещать проекты молниезащиты с рабочими чертежами на общестроительные работы и работы по монтажу сантехнического и электротехнического оборудования с целью использования для молниезащиты сантехнических коммуникаций и заземлителей электротехнических устройств.

2. Порядок приемки устройств молниезащиты в эксплуатацию

Молниезащитные устройства объектов, законченных строительством (реконструкцией), принимаются в эксплуатацию рабочей комиссией и передаются в эксплуатацию заказчику до начала монтажа технологического оборудования, завоза и загрузки в здания и сооружения оборудования и ценного имущества.

Приемка молниезащитных устройств на действующих объектах осуществляется рабочей комиссией.

Состав рабочей комиссии определяется заказчиком. В состав рабочей комиссии обычно включаются представители:

    ответственного за электрохозяйство;
    подрядной организации;
    инспекции противопожарной охраны.

Рабочей комиссии предъявляются следующие документы:

    утвержденные проекты устройства молниезащиты;
    акты на скрытые работы (по устройству и монтажу заземлителей и токоотводов, недоступных для осмотра);
    акты испытаний устройств молниезащиты и защиты от вторичных проявлений молнии и заноса высоких потенциалов через наземные и подземные металлические коммуникации (данные о сопротивлении всех заземлителей, результаты осмотра и проверки работ по монтажу молниеприемников, токоотводов, заземлителей, элементов их крепления, надежности электрических соединений между токоведущими элементами и др.).

Рабочая комиссия производит полную проверку и осмотр выполненных строительно-монтажных работ по монтажу молниезащитных устройств.

Приемка молниезащитных устройств вновь строящихся объектов оформляется актами приемки оборудования для устройств молниезащиты. Ввод молниезащитных устройств в эксплуатацию оформляется, как правило, актами-допусками соответствующих органов государственного контроля и надзора.

После приемки в эксплуатацию устройств молниезащиты составляются паспорта молниезащитных устройств и паспорта заземлителей устройств молниезащиты, которые хранятся у ответственного за электрохозяйство.

Акты, утвержденные руководителем организации, вместе с представленными актами на скрытые работы и протоколы измерений включаются в паспорт молниезащитных устройств.

3. Эксплуатация устройств молниезащиты

Устройства молниезащиты зданий, сооружений и наружных установок объектов эксплуатируются в соответствии с Правилами технической эксплуатации электроустановок потребителей и указаниями данной Инструкции. Задачей эксплуатации устройств молниезащиты объектов является поддержание их в состоянии необходимой исправности и надежности.

Для обеспечения постоянной надежности работы устройств молниезащиты ежегодно перед началом грозового сезона производится проверка и осмотр всех устройств молниезащиты.

Проверки проводятся также после установки системы молниезащиты, после внесения каких-либо изменений в систему молниезащиты, после любых повреждений защищаемого объекта. Каждая проверка проводится в соответствии с рабочей программой.

Для проведения проверки состояния МЗС указывается причина проверки и организуются:

    комиссия по проведению проверки МЗС с указанием функциональных обязанностей членов комиссии по обследованию молниезащиты;
    рабочая группа по проведению необходимых измерений;
    сроки проведения проверки.

Во время осмотра и проверки устройств молниезащиты рекомендуется:

  • проверить визуальным осмотром (с помощью бинокля) целостность молниеприемников и токоотводов, надежность их соединения и крепления к мачтам;
  • выявить элементы устройств молниезащиты, требующие замены или ремонта вследствие нарушения их механической прочности;
  • определить степень разрушения коррозией отдельных элементов устройств молниезащиты, принять меры по антикоррозионной защите и усилению элементов, поврежденных коррозией;
  • проверить надежность электрических соединений между токоведущими частями всех элементов устройств молниезащиты;
  • проверить соответствие устройств молниезащиты назначению объектов и в случае наличия строительных или технологических изменений за предшествующий период наметить мероприятия по модернизации и реконструкции молниезащиты в соответствии с требованиями настоящей Инструкции;
  • уточнить исполнительную схему устройств молниезащиты и определить пути растекания тока молнии по ее элементам при разряде молнии методом имитации разряда молнии в молниеприемник с помощью специализированного измерительного комплекса, подключенного между молниеприемником и удаленным токовым электродом;
  • измерить значение сопротивления растеканию импульсного тока методом «амперметра-вольтметра» с помощью специализированного измерительного комплекса;
  • измерить значения импульсных перенапряжений в сетях электроснабжения при ударе молнии, распределения потенциалов по металлоконструкциям и системе заземления здания методом имитации удара молнии в молниеприемник с помощью специализированного измерительного комплекса;
  • измерить значение электромагнитных полей в окрестности расположения устройства молниезащиты методом имитации удара молнии в молниеприемник с помощью специальных антенн;
  • проверить наличие необходимой документации на устройства молниезащиты.

Периодическому контролю со вскрытием в течение шести лет (для объектов I категории) подвергаются все искусственные заземлители, токоотводы и места их присоединений; при этом ежегодно производится проверка до 20 % их общего количества. Пораженные коррозией заземлители и токоотводы при уменьшении их площади поперечного сечения более чем на 25 % должны быть заменены новыми.

Внеочередные осмотры устройств молниезащиты следует производить после стихийных бедствий (ураганный ветер, наводнение, землетрясение, пожар) и гроз чрезвычайной интенсивности.

Внеочередные замеры сопротивления заземления устройств молниезащиты следует производить после выполнения ремонтных работ как на устройствах молниезащиты, так и на самих защищаемых объектах и вблизи них.

Результаты проверок оформляются актами, заносятся в паспорта и журнал учета состояния устройств молниезащиты.

На основании полученных данных составляется план ремонта и устранения дефектов устройств молниезащиты, обнаруженных во время осмотров и проверок.

Земляные работы у защищаемых зданий и сооружений объектов, устройств молниезащиты, а также вблизи них производятся, как правило, с разрешения эксплуатирующей организации, которая выделяет ответственных лиц, наблюдающих за сохранностью устройств молниезащиты.

Во время грозы работы на устройствах молниезащиты и вблизи них не производятся.

Каждый электрик должен знать:  Как выбрать антенну для телевизора основные критерии и советы
Добавить комментарий