Какие требования предъявляются к заземлителям молниеотводов?

Требования предъявляемые к молниеотводам

Реально работающий молниеотвод был изобретен около 200 лет назад, президентом Америки Бенджамином Франклином.

На сегодняшний день действия, направленные на защиту сооружений от молний, регламентируются нормативом ДСТУ Б В.2.5-38:2008. Он определяет требования к молниеотводам.

Любой молниеотвод состоит из трех основных частей:

— молниеприемника (принимает на себя удар молнии);

— токоотвода (проводит ток к заземлению);

— заземления (разряжает электрический потенциал на землю).

Устройство защиты дома от молнии

При этом молниеприемник может быть трех типов:

1. Стержневой молниеприемник — это металлический стержень (трубка, уголок, прямоугольник) достаточной площади сечения от 1—2 см2 и более. Длинна его не менее 0,25 м, но, как правило, от 0,5 м до 2 м. Стержневой молниеприемник идеальный вариант для всех видов металлических крыш.

Молниеприемник надо устанавливать на такую высоту, чтобы в зону защиты (как бы условный конус) попадал полностью защищаемый объект. Для этого диаметр основания конуса должен быть не более тройного значения высоты. Для молниеотводов такого типа используют специально устанавливаемые мачты, верхушки высоких деревьев. Верхний конец молниеотвода выступает над кроной дерева не менее чем на 0,5 м. Дерево же должно находится от постройки не далее чем на 10 м. Молниеотвод может быть установлен на мачту, которая крепится на верхней точке крыши здания. Наименьшей надежностью обладает, условно говоря, поверхность зоны защиты. В глубине конуса она выше, при этом чем острее конус тем выше степень защиты.

Верхний конец молниеотвода а, б. стальная проволока; в. прутка; г. водопроводная труба; д, е. стальная полоса и уголок; 1. пропаянный бандаж; 2. сварка; 3. заклепки

Расчета высота молниетвода проще всего выполнять таким образом: высота приподнимания молниеотвода равна защитному расстоянию по горизонтали от него (3 м молниеотвод защищает 3 м, 7 м — 7м и т.д.). Вместе с тем, рассчитать радиус защиты громоотвода для дома можно с помощью такой формулы (h — расстояние от пика молниеотвода до самой высокой точки дома):

Громоотвод устанавливают на жерди, толщина которой должна быть 10—15 см, пишет iBud.ua. Жердь крепится к крыше дома. Верхний конец молниеотвода делают такого же диаметра, как и остальные его части. Можно использовать проволоку большего диаметра (максимальная толщина — 14 мм). Для верхнего конца громоотвода используйте стальной уголок, полосы, трубы (рекомендуемое сечение 50—60 мм2). Из проволоки вверху лучше всего сделать закрепленную петлю, трубу заварить или сплющить.

Закрепить монлиеприемник, как отмечалось, можно на крыше дома, телевизионной мачте, флюгере или рядом растущем дереве. Если установка молинеотвода выполняется на дерево, то крепление проводиться с помощью синтетического материала. При этом дом должен попадать в защитный конус. Если молниеотвод устанавливается на дымовую трубу, то надо позаботиться о надежном креплении. Ветер может сорвать громоотвод с трубы.

Установка защиты от молнии на дерево

2. Линейный молниеотвод — натянутый вдоль конька крыши трос сечением не менее 0,5 см. Используется такая защита от молний для домов с шиферной или деревянной крышей.

Трос протягивается вдоль конька крыши и закрепленный на деревянных стержнях. При этом каждый конец троса соединен с заземлением. Токоотводы укладывают с каждой стороны троса вдоль стен дома в защитные трубы и присоединяют к электродам заземления. Высота троса над коньком крыши должна быть не менее 0,5 м.

Способы соединения деталей молниеотвода

3. Сетчатый молниеотвод — это сетка из проволоки или арматуры с шагом ячейки 6–12 м (минимальный шаг ячейки — 3м, согласно ДСТУ Б В.2.5-38:2008 «Инженерное оборудование зданий и сооружений. Устройство молниезащиты зданий и сооружений»). Для сетки используется, как правило, проволока или трос диаметром 6 мм. Сетка также устанавливается на высоте от 0,5 м над кровлей. При этом соединяется она с несколькими заземлениями по периметру здания. Расстояние между точками заземления не должно превышать 12 м. Если на крыше дома есть выступающие архитектурные элементы, например, башни или трубы, то на них так же могут монтироваться молниеприемники. Они должны выступать над верхним краем на 0,5 м и надежно заземляться.

Токоотвод — это толстый провод сечением не менее 0,5 см.

Заземление — металлический стержень любого профиля и сечения, соединенный с токоотводом и уходящий в землю не менее чем на 50 см.

Во всех типах защиты дома от молнии применяют токоотводы и молниеприемники диаметром не менее 6 мм. В качестве заземления применяется электрод, который может быть как вертикальным, так и горизонтальным. Длина заземлителя 2—3 м, глубина закапывания не менее 1 м. Для соединения частей молниеотвода применяют сварные или же болтовые соединения. Качество последних периодически необходимо проверять.

Устройство заземления для молниеотвода

Допускается заземлять молниеотвод на арматуру фундамента, если он не полностью укрыт слоем гидроизоляции, и если влажность грунта больше 3%. Электроды должны быть вкопаны так глубоко, чтобы достигать влажных слоев почвы. А удельное сопротивление почвы не должно быть слишком высоким, желательно, не более 200 Ом.

Защита электродов от коррозии реализуется путем применения оцинкованной стали или меди. Не допускается покрытие электродов токонепроводящей эмалью или битумом.

Часто приходится слышать мнение, что металлическая кровля, например, листовая медь или металлочерепица в достаточной степени защищает от удара молнии и не требует обустройства дополнительной защиты. К сожалению, это не совсем так:

1 — любой молниеприемник нужно заземлять, а при укладке металочерепицы — это, как правило, не делается;

2 — толщина металла в этого покрытия менее миллиметра, и от серьезной молнии такая защита не спасает. Молния большой мощности просто прожигает металл.

Новые технологии молниезащиты дома

Перечисленные конструкции молниеотводов являются, образно говоря, механическими, хотя и основанными на законах физики. Однако существуют более продвинутые технологии защиты дома от молнии, распространение которых сдерживается высокой стоимостью. Речь идет о так называемых ионизаторах. Суть действия устройства в том, чтобы создать противонаправленный разряд-лидер.

Первые приборы такого типа действовали на основании ионизированного излучения радиоактивного изотопа. Более поздние модификации стали чисто электронными и изотопы уже не используют.

При подаче на такой прибор напряжения возникает столб ионизированного воздуха, на который замыкается разряд молнии. Таким образом, это уже не молниеотвод, а своего рода ловушка, которая притягивает к себе молнии с достаточно большой территории. Однако и стоимость их более 1000 долларов, что в десятки раз дороже простого молниеотвода, который можно собрать своими руками, затратив лишь 2—3 сотни гривен.

В мире вся внутренняя электрическая сеть жилого объекта, включая защиту от молний и защиту от всевозможных внешних воздействий, закладываются на этапе проекта дома. То есть система молниезащиты представляет собой часть интегрированной сети объекта, а не отдельную структуру, не имеющую отношение к электропитанию.

В современных многоквартирных монолитных домах все участки цепи от источников электроснабжения заземляются на внутреннюю арматуру несущих стен, а через нее — на арматуру фундамента.

Профилактика и уход за молниезащитой

Чтобы молниеотвод выполнял свою функцию, его надо не только правильно собрать, но и периодически выполнять профилактические работы. Свойства молниеотвода зависят не только от конструкции, но и от условий эксплуатации, например, от свойств грунта в месте предполагаемого заземления. Чрезмерно сухой, песчаный или каменистый грунт плохо проводит электрический ток. В этом случае грунт стоит увлажнить, например, соляным раствором, либо просто добавить соль в состав грунта. Соль – хороший проводник, особенно при намокании во время дождя. Можно так же добавить в грунт древесный уголь, который тоже хорошо проводит ток. Важно помнить, что заземление не стоит делать, где попало. Электрод должен быть заглублен в землю не ближе 5 метров от дорожек, проходов и самого здания.

Необходимо следить, чтобы в местах собранных контактов не образовывалась ржавчина. Они были не испачканы маслом, краской или грязью. Места несварных соединений надо перемотать изолентой и покрыть слоем гидроизолирующего материала.

Профилактических осмотр молниеотводов производят ежегодно весной перед началом периода гроз. Раз в 2—3 года места соединений рекомендуется разобрать, проверить контакты, очистить их от окиси или ржавчины, и соединить по-новому. Желательно, не реже раза в три года проверять состояние находящегося в земле электрода. Если через коррозию его сечение заметно уменьшилось, электрод заземлителя следует заменить.

Какие документы регламентируют устройство молниезащиты для зданий и сооружений

Порядок обустройства грозовых отводов (молниезащиты) на объектах промышленного и гражданского назначения регулируется целым рядом нормативных актов и стандартов, начиная с ПУЭ и кончая отдельными ведомственными инструкциями. Все эти документы содержат требования к молниезащите в части, касающейся проектирования (расчёта), монтажа, ввода в эксплуатацию и обслуживания этих систем.

Части конструкции

Для более точного понимания сути требований следует принять во внимание, что типовая конструкция молниезащиты состоит из следующих основных частей:

• молниеприёмника, монтируемого в самой верхней точке объекта;
• специального ленточного токоотвода, используемого в качестве соединителя приёмника разряда с устройством заземления (ЗУ);
• самого заземлителя, обеспечивающего сток разрядного тока в землю.

Таким образом, каждый из составных элементов молниезащиты выполняет свою, вполне определённую функцию, удовлетворяющую требованиям действующих нормативов, в частности ПУЭ.

Нормативная база

К перечню стандартов и регламентирующих документов, которые определяют ключевые моменты по обустройству молниезащиты, следует отнести:

• ПУЭ (редакция №7) «Молниезащита зданий и сооружений»;
• инструкция РД 34.21.122-87 (Госэнергонадзор);
• инструкция Минэнерго под номером СО 153-34.21.122-2003;
• СНиП 3.05.06-85;
• ряд ГОСТов и стандартов, касающихся порядка обустройства молниеприёмников и заземлений.

Пунктами 4.2.133-4.2.142 ПУЭ определяются общие принципы организации молниезащиты электроустановок и возникших в результате этого перенапряжений.

Требования этих пунктов распространяются на РУ (распределительные устройства) и ТП (трансформаторные подстанции) открытого и закрытого типа, работающие в цепях энергоснабжения, а также на другое распределительное и станционное электрооборудование.

Инструкция РД 34.21.122-87 распространяет своё действие на порядок организации молниезащиты на проектируемых гражданских и промышленных объектах с учётом их основного функционального назначения.

Помимо этого, она относит каждое из этих строений к определённой категории, присваиваемой в зависимости от опасности попадания в них грозового разряда.

Ещё одна инструкция (под наименованием СО 153-34.21.122-2003) касается всех видов зданий и сооружений, включая и промышленные коммуникационные системы. Она определяет порядок учёта документации по молниезащите при разработке проекта, строительстве, эксплуатации и реконструкции всех указанных объектов.

И, наконец, требования ГОСТ (включая действующие в строительстве нормативы и правила) распространяются на порядок обустройства отдельных элементов систем молниезащиты. Рассмотрим каждый из перечисленных выше документов более подробно.

ПУЭ (седьмая редакция)

Отдельными пунктами ПУЭ оговаривается, что РУ и ТП 20-750 кВ открытого типа оборудуются молниеприёмниками в обязательном порядке. Для некоторых видов сооружений допускается отсутствие специальной молниезащиты, но лишь при условии ограниченной продолжительности гроз в течение года (не более 20 часов).

Те же сооружения закрытого типа требуют защиты от молнии лишь в районах с показателем продолжительности гроз более 20.

Заземление

В том случае, когда здания закрытого типа имеют металлическую кровлю – молниезащита осуществляется с помощью заземляющих устройств, подсоединённых непосредственно к покрытию. Если кровельное перекрытие изготовлено из железобетонных плит, то при наличии хорошего контакта между отдельными элементами строения допускается заземление через входящую в их состав арматуру.

Защита зданий РУ и ТП в закрытом исполнении выполняется либо с помощью молниеотводов стержневого типа, либо путём укладки специальной металлической сетки.

Применение этих защитных конструкций считается обоснованным лишь в тех случаях, когда грозозащита оборудуется на железобетонной крыше зданий, плиты которой не имеют электрической связи с землёй.

Стержневая и сеточная защита

При установке на защищаемом строении типовых стержневых молниеприёмников, от каждого из них в сторону заземлителя прокладывается не менее 2-х токоотводов, расположенных по разным сторонам здания.

Особой конструкции молниеприемная сетка, укладываемая поверх кровли на специальных держателях, изготавливается из стальной проволоки диаметром 6-8 миллиметров.

При скрытом монтаже согласно ПУЭ такой молниеотвод кладётся под кровельное покрытие (на слой утеплительного или гидроизоляционного материала с негорючими свойствами).

Выполненная в виде сетки защитная конструкция должна состоять из ячеек площадью не более 12х12 метров, а её узлы рекомендуется фиксировать посредством сварки.

Токоотводы или спуски, используемые для соединения молниеприёмной сетки с ЗУ, должны устраиваться по периметру здания через каждые 25 метров (не реже).

Входящий в состав молниезащиты заземлитель должен обеспечивать беспрепятственное стекание тока разряда в почву, что достигается за счёт его низкого переходного сопротивления и хорошего контакта с грунтом.

Инструкция РД 34.21.122-87

В соответствии с положениями данного документа при проектировании зданий и сооружений хозяйственного и бытового назначения должны соблюдаться требования по их оборудованию специальной молниезащитой. Определяемые этой инструкцией нормы не распространяются на линии электропередач, РУ и ТП, а также на контактные сети и коммуникационное оборудование.

Этим документом устанавливается порядок обустройства систем молниезащиты на возводимых объектах с учётом их размещения снаружи и внутри зданий.

Кроме того, им определяется перечень защитных мер, принимаемых в случае реконструкции строения или установки на его открытых пространствах (на кровле, в частности) дополнительного электрооборудования.

Помимо требований этой инструкции при проектировании сооружений того или иного назначения должны учитываться действующие положения и правила, устанавливаемые государственными стандартами и строительными нормативами.

Согласно прописанным в РД 34.21.122-87 правилам, все подлежащие молниезащите объекты в соответствии с особенностями их конструкции и географического положения делятся на 3 категории. С таблицей, в которой сведены воедино различные виды подлежащих защите объектов, их местоположение, а также присваиваемая им в зависимости от этого категория, можно ознакомиться в Приложении.

Какие требования предъявляются к заземлителям молниеотводов?

В том же п. 1.7.55 ПУЭ также читаем: «Заземляющие устройства защитного заземления электроустановок зданий и сооружений и молниезащиты 2-й и 3-й категорий этих зданий и сооружений, как правило, должны быть общими». На этот пункт проектировщики часто ссылаются для обоснования своей позиции, не учитывая, что требования главы 1.7 имеют общий характер.

В первую очередь это требование означает, что защитное заземление объекта из одного или нескольких территориально сближенных зданий и сооружений, должно быть общим для этих зданий. То же самое и по молниезащите. Общая система молниезащиты на весь объект.

Что касается совмещения заземляющих устройств (защитного и молниезащиты) – они могут быть общими, могут быть раздельными – это зависит от типа молниеприемника, от расположения его на объекте и т. д. Это выясняется после расчетов молниезащиты с учетом требований инструкций по устройству молниезащиты (РД 34.21.122-87, СО 153-34.21.122-2003).

РД 34. п. 2.11. Защита от прямых ударов молнии зданий и сооружений II категории с неметаллической кровлей должна быть выполнена отдельно стоящими или установленными на защищаемом объекте стержневыми или тросовыми молниеотводами. п. 2.14. При установке отдельно стоящих молниеотводов расстояние от них по воздуху и в земле до защищаемого объекта и вводимых в него подземных коммуникаций не нормируется.

СО 153 п. 3.2.3.1. 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.

СО 153 выделяет отдельно стоящий молниеотвод со своим заземляющим устройством. В остальных случаях, если вы применяете, например, стержневой или тросовый молниеотвод, установленный на защищаемом объекте, молниеприемную сетку на кровле или саму кровлю в качестве молниеприемника, заземлитель молниезащиты должен быть совмещен с заземлителями электроустановок. Если в качестве заземлителя используется фундамент здания, то присоединение к фундаменту токоотвода и проводника, присоединяющего систему молниезащиты к ГЗШ, должно обязательно выполняться на разных болтах или разных закладных частях.

Если эти заземлители должны быть раздельными по технологическим причинам, они также должны быть объединены в общую систему с помощью системы уравнивания потенциалов. При этом присоединение заземлителя молниезащиты к основной системе уравнивания потенциалов должно выполняться заземляющими проводниками непосредственно от заземлителя молниезащиты.

Если используется отдельно стоящий молниеотвод, то согласно СО 153 он должен иметь отдельное заземляющее устройство.
ПУЭ (1.7.55) этому не противоречит, а только требует обеспечить приоритет защитного заземления для защиты жизни и здоровья людей.
Поэтому после расчетов зон молниезащиты нужно проверять, на каком расстоянии окажутся заземлители разных назначений друг от друга.
Если между ними в земле есть зона нулевого потенциала, то заземлитель молниезащиты может быть независимым.
Если заземляющие устройства окажутся территориально сближенными (отсутствует зона нулевого потенциала), то существует возможность возникновения разности потенциалов между ними, угрожающих жизни и здоровью людей.
В этом случае расстояние между заземлителями должно быть увеличено (≥ 20м). Если это невозможно сделать, то должны быть приняты меры по уравниванию потенциалов заземлителей на шине СУП или ГЗШ.

15. Какие меры применяются для защиты кабельных линий от пожара?

Современные кабельные линии прочно вошли в перечень оборудования, которое активно используется для передачи электроэнергии или отдельных ее импульсов на требуемое расстояние. Вместе с тем, для того чтобы такие изделия смогли функционировать долго и без дополнительных проблем, квалифицированными специалистами проводится соответствующий спектр мероприятий, о которых и пойдет речь далее.

Как правило, понятие «защита кабельных линий» подразделяется на несколько категорий, таких как:

• предотвращение механических повреждений кабельных трасс;

• защита от коррозии и т. д.

В городских условиях кабельные трассы, зачастую, прокладывают на безопасном расстоянии под землей, при этом их размещают в специальных коробах, которые накрывают бетонными плитами. Данная мера позволяет предотвратить порчу кабелей и их разрыв, а также обеспечивает долговечность эксплуатации представленных изделий.

Особо следует обратить внимание на комплекс мероприятий, проводимых с целью предупреждения пожара в кабельных трассах, ведь нередко здесь подаются токи высокого напряжения, в результате чего существует вероятность короткого замыкания и воспламенения обмотки. С недавних пор для обеспечения безопасности от пожара применяются специальные изделия, изготовленные из антитоксичных материалов, которые имеют высокое значение кислородного индекса и низкие параметры образования дыма и выделения хлористого водорода. Кроме того, в местах повышенной опасности устанавливают локальные системы оповещения и пожаротушения, призванные оперативно предоставить данные о возгорании, эффективно предотвратив его распространение.

Защита кабельных линий от коррозии также стала ключевым мероприятием, которое в обязательном порядке проводится при прокладке линий. Поскольку металлические оболочки данных изделий быстро разрушаются в результате взаимодействия с окружающей средой, то на их поверхность принято наносить слой брони из краски или лака, который предотвращает попадание кислотно-щелочных веществ непосредственно в структуру металла. В тех местах, где нанесение специальных покрытий невозможно, используются инновационные отсасывающие пункты, по которым стекаются обратные токи от сети.

Таким образом, защита кабельных линий от пагубных воздействий является основной мерой на пути безопасного и долговечного использования упомянутого оборудования.

16. Перечислите основные требования к РЗиА и дайте определение этим понятиям.

Селективность – свойство РЗ избирать поврежденный участок и отключать только его.

Селективность – основное условие для обеспечения надёжного электроснабжения потребителей. Бывает абсолютная и относительная селективность. Если защита срабатывает только на КЗ на защищаемом объекте, то она обладает абсолютной селективностью. В противном случае – относительной.

В этом случае отключится Q2.

I комплект – резервный, а II – основной

Резервирование следующего участка – важное требование. Если защита по принципу своего действия не работает за пределами основной зоны, ставят специальную резервную защиту.

Чувствительность – способность РЗ реагировать на возможные повреждения в минимальных режимах СЭС, когда изменение воздействующей величины будет минимальной.

Это требование выражается необходимостью обеспечить действие защиты при повреждении в пределах защищаемой зоны. Обычно стремятся сделать защиту чувствительной, сохраняя ее селективность.

Она определяется коэффициентом чувствительности:

Требования селективности и чувствительности противоречат друг другу, т.е. при увеличении I_сз может потеряться селективность.

Быстродействие – ограничивает термическое и электродинамическое действие токов КЗ.

1. Быстрое отключение замыканий позволяет предохранить от нарушения синхронизма.

2. При быстром отключении КЗ двигатели возвращаются к нормальному режиму. Их торможение не является опасным и не нарушает рабочего режима.

3. Быстрое отключение КЗ уменьшает размеры повреждений изоляции и токоведущих частей

где t_з – время действия защиты,

t_в – время отключения выключателя – 0,15. 0,06 с.

Номинальное напряжение, кВ	Время действия релейной защиты, с
300. 500	0,1. 0,12
110. 220	0,15. 0,3
6. 10	1,5. 3

Быстродействующие защиты могут быть и неселективными, для исправления неселективности используется АПВ.

Надежность – свойство РЗ выполнять заданные функции, сохраняя свои эксплуатационные показатели в заданных пределах в течение требуемого промежутка времени.

Для сохранения этого требования состояние всех устройств РЗ должно периодически проверяться. Надежность РЗ тем выше, чем меньшее число элементов она содержит.

17. Какую роль выполняет устройство защитного отключения (УЗО)?

Сопротивление заземления молниезщиты

Принцип действия громоотвода — перехват молнии и перенаправление разряда в землю для нейтрализации. Но эффективность всей системы зависит от величины сопротивления заземления молниезащиты, то есть от способности грунта поглощать электрический ток. Параметр измеряется в Ом, должен стремиться к нулю, однако, структура почв не позволяет достичь идеального значения.

Нормы для сопротивления заземления молниезащиты

В Инструкции по устройству молниезащиты РД 34.21.122-87 регламентированы максимальные значения противодействия растеканию тока для различных категорий зданий и сооружений, с учетом удельного сопротивления грунта:

• I и II категория — 10 Ом;
• III категория — 20 Ом;
• Если электропроводность превышает 500 Ом*м — 40 Ом;
• Наружные установки — 50 Ом.

Сопротивление падает в 2-5 раз при увеличении силы тока молнии.

Качество заземления молниезащиты

Ключевой параметр — сопротивление заземления — зависит от конфигурации заземлителя и удельного сопротивления почвы. Для вычисления значения существует специальная формула. Но для готовых заземлителей задача значительно упрощается: производитель предоставляет заранее подсчитанный коэффициент, который достаточно умножить на удельное сопротивление грунта, чтобы получить искомое значение.

Удельное сопротивление для различных грунтов

Значение прежде всего зависит от влажности и состава почвы, плотности прилегания пластов, наличия кислот, солей и щелочей. Вычисляется путем проведения геологических изысканий. Это комплекс сложных мероприятий, поэтому при расчетах принято использовать справочные величины:

• Песчаный грунт, увлажненный поземными водами — 10-60 Ом*м;
• Песок сухой — 1500-4200 Ом*м;
• Бетон — 40-1000 Ом*м;
• Чернозем — 60 Ом*м;
• Глина — 20-60 Ом*м;
• Илистая почва — 30 Ом*м;
• Садовая земля — 40 Ом*м;
• Супесь — 150 Ом*м;
• Суглинок полутвердый — 100 Ом*м;
• Солончак — 20 Ом*м.

На практике сопротивление молниезащиты всегда будет ниже расчетного значения: при погружении электрода в землю значительно снижается удельное сопротивление из-за уплотнения и увлажнения почвы грунтовыми водами.

Требования к заземлителю

Согласно РД 34.21.122-87 для заземления необходимо не менее трех электродов вертикального типа. Расстояние между ними — как минимум в два раза больше, чем глубина погружения. Кроме того, СО 153-34.21.122-2003 требует, чтобы расстояние от стен здания до электродов было не менее 1 метра.

Уменьшение сопротивления заземления

Поскольку удельное сопротивление почвы — величина относительно постоянная, для увеличения электропроводности необходимо изменять конфигурацию заземлителя: увеличивать площадь соприкосновения электродов с грунтом. Можно удлинить проводник или создать контур заземления: несколько отдельно стоящих электродов соединяются в единую сеть. В расчет берется сумма площадей.

Современные заземлители — эффективны и просты в установке. Электроды заглубляются до 30 метров. Благодаря этому удается значительно уменьшить общую площадь, компактно разместить заземлитель молниезащиты в условиях ограниченного пространства. Для монтажа не нужны специальные инструменты, штыри стыкуются между собой муфтой с резьбовым соединением. Медное покрытие электродов обеспечивает защиту от коррозии, увеличивая срок службы до 100 лет!

Измерение сопротивления заземления и периодичность проверок

Производятся с помощью специальных приборов (измерительных комплексов) по заданной схеме измерений в нескольким точках смонтированного контура молниезащиты. Данные показаний заносятся в специальную форму — протокол проверки сопротивлений заземлителей и заземляющих устройств.

Замеры производят всегда по окончании монтажа системы молниезащиты и заземления, а также после выполнения ремонтных работ как на устройствах молниезащиты, так и на самих защищаемых объектах и вблизи них. Полученные данные заносят в акты (протоколы проверок), паспорта заземляющих устройств и журналы учета.

Примеры протоколов и паспортов можно посмотреть по этой ссылке.

Кроме внеочередных мероприятий существует регламент проведения измерения значений сопротивления, которые осуществляют для разных категорий зданий и сооружений с следующей периодичностью: для категории I II — 1 раз в год перед сезоном гроз, для III категории — не реже 1 раза в 3 года, для взрывоопасных объектов и производств — не реже 1 раза в год.

Важно использовать при этом приборы, поверенные должным образом, а также правильно выбрать точки измерений. Вот почему необходимо обращаться при этом в специализированные организации, которые имеют в своем распоряжении квалифицированный персонал и необходимые приборы, а также могут гарантировать вам качество работ на определенное время.

Компания «МЗК-Электро» предлагает квалифицированный монтаж заземления. Опытные специалисты проведут необходимые расчеты, подберут оптимальное по стоимости и эффективности решение для конкретного объекта. В работе используем сертифицированное оборудование от ведущих производителей. Доверьте проектирование громоотвода профессионалам — вы гарантированно получите надежную молниезащиту!

Молниезащита зданий, сооружений, оборудования и коммуникаций

Атмосферные явления с образованием молний, сопровождаемых яркими вспышками света, громом, называют грозами. Молнии – это грозовые разряды электричества, возникающие между облаками и Землей; внутри облаков.

Попадание молнии в дом

Опасность для жизни людей, сохранности промышленных, общественных строений, высотных инженерных сооружений – дымовых труб, антенн телевидения, радиосвязи, включая сотовую; вышек, опор электрических сетей; технологического оборудования, расположенного на открытых промышленных площадках, например, для ректификационных колонн предприятий нефтепереработки представляют молнии первого типа.

Необходимость устройства молниезащиты связана с тем, что напряжение при грозовых разрядах достигает 50 млн. В, а сила тока – до 100 тыс. А; с выделением огромного количества световой, звуковой и тепловой энергии. Грозовые разряды являются электрическими взрывами, сходными с детонацией, наносящими разрушения строениям, ломающими деревья, послужившие им источниками заземления; травмируют, контузят людей, что нередко приводит к их гибели.

Молниезащитой называют комплекс технических решений, что надежно обеспечивают безопасность людей, предохранение строений различного назначения, высотных объектов; технологического, инженерного оборудования производственных объектов; коммуникаций инфраструктуры населенных пунктов, линий электропередач как от прямых ударов грозовых разрядов, электромагнитной, электростатической индукции, так и от передачи электротока через металлоконструкции, коммуникации.

>

Заземление и молниезащита – это то, чем согласно нормам должны быть оборудованы промышленные здания, инженерные коммуникации, а также другие объекты. Кроме того, пункт 4 статьи 50 Федерального закона РФ №123-ФЗ предписывает в качестве одного из способов исключения источников зажигания устраивать защиту от молний для зданий, оборудования для повышения уровня пожарной безопасности на объектах.

Нормы устройства молниезащиты

Учитывая, что строения, сооружения, технологические установки, коммуникации довольно сильно отличаются по своему устройству, исполнению разработаны государственные, ведомственные, корпоративные нормы; стандарты, правила проектирования для организации оптимальной, эффективной защиты от грозовых разрядов для каждого типа объектов – от производственных объектов, где она впервые стала применяться, до жилых домов.

В основе норм, что регламентируют создание технической защиты от молний, опыт организации электрической безопасности строений разного вида, назначения, с учетом особенностей, присущих современным постройкам, сооружениям и коммуникациям инфраструктуры, связи.

Требования к молниезащите изложены во многих официальных документах. Проектирование, расчет молниезащиты ведется на основании следующей нормативно-технической базы:

• «Правил устройства электроустановок». В настоящее время действует седьмое и некоторые главы шестого издания этого основополагающего документа, без знания требований которого невозможно проектирование любых видов, типов электрических установок, оборудования, аппаратуры защиты от поражения электротоком, включая молниезащиту. Промышленная безопасность защищаемых объектов с категориями по взрывопожарной опасности помещений, зданий также невозможна без этого вида защиты от высоковольтных разрядов электрического тока. Это учитывают требования по организации, исполнению молниезащиты для различных видов строений, инженерных сооружений, электрических коммуникаций, указанные в нескольких главах ПУЭ. Главы 2.4, 2.5 – для воздушных линий электропередач с рабочим напряжением меньше и больше 1 кВ соответственно, включая карту районирования территории России с указанием длительности гроз в году, что необходимо при проектировании систем, устройств молниезащиты. Глава 4.2 – для распределительных устройств, электрических подстанций напряжением больше 1 тыс. В. Глава 4.3 – для преобразовательных подстанций, установок.
• РД 34.21.122-87 «Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений». Ее предназначение видно из названия. Несмотря на то что документ утвержден еще Министерством энергетики Советского Союза, по согласованию с Госстроем, он действует и сегодня.
• Некоторые ее положения неизбежно устарели, не успевая за научно-техническим прогрессом, поэтому при проектировании современных технических систем, устройств защиты от грозовых разрядов пользуются российскими ГОСТ, идентичными стандартам Международной электротехнической комиссии; а также отечественными инструкциями по молниезащите, вышедшими в свет позднее.
• Один из этих документов СО 153-34.21.122-2003, разработанный тем же коллективом ученых, регламентирует устройство молниезащиты как строений, так и инфраструктурных коммуникаций.
• ГОСТ Р МЭК 62305-1-2010, ГОСТ Р МЭК 62305-2-2010, представляющие собой две части одного национального стандарта о менеджменте рисков при защите объектов от грозовых разрядов. В первой части сформулированы общие принципы, во второй – методики оценки рисков гибели, получения травм от поражения электротоком людей; полного/частичного разрушения объектов, общественных коммуникаций; экономических потерь от попадания молний.
• Важно, что при этом рассматриваются такие факторы, как пожарная безопасность, так как в расчетах учитываются пространства с огнеопасной средой – воздушной смесью паров горючих жидкостей, газов, пыли.
• ГОСТ Р МЭК 62561.1-2014. Это первая часть национального стандарта об элементах систем защиты от молний, касающаяся требований к их частям, соединениям.
• ГОСТ Р МЭК 62561.2-2014 – к проводникам, электродам заземления.
• ГОСТ Р МЭК 62561.3-2014 – к распределительным разрядникам.
• ГОСТ Р МЭК 62561.4-2014 – к элементам крепления.
• ГОСТ Р МЭК 62561.5-2014 – к смотровым колодцам, уплотнителям электродов заземления.

Требования к проектированию, устройству заземления, защиты от молний электроустановок, оборудования зданий, линий электропередач в СССР также устанавливал СНиП 3.05.06-85 об электротехнических устройствах. Сегодня действует свод правил, выпущенный как его актуализированная версия – СП 76.13330.2016.

Помимо норм, действующих на территории РФ, следуют упомянуть сходные требования к системам защиты от грозовых зарядов, применяемые в союзных государствах. В Республике Казахстан – это СП РК 2.04-103-2013 об устройстве молниезащиты объектов, вышедший взамен аналогичной инструкции СН РК 2.04-29-2005; в Республике Беларусь – технический кодекс ТКП 336-2011 о защите от молний объектов, инженерных коммуникаций.

Тип зон молниезащиты

Под системами защиты от молний объектов, инженерных, коммуникаций и технологического оборудования понимают внешние и внутренние технические устройства, позволяющие защитить их как от прямого воздействия ударов молний, так и от вторичных воздействий – электрических, электромагнитных полей, сопровождающий грозовой разряд.

Различают активные и пассивные системы защиты от молний.

Пассивная, способная перехватить молнию до ее разряда на конструкции строительного объекта, корпуса оборудования или части инженерного, коммуникационного сооружения, и отвести заряд в землю, состоит из следующих элементов:

• Приемника молний.
• Молниеотводов.
• Заземляющих устройств.

В активной системе к этим неотъемлемым элементам добавляются устройства, генерирующие восходящий поток ионов, притягивающий к себе грозовой разряд.

Проектируются, монтируются несколько видов систем молниезащиты – стержневая, тросовая, которые по результатам проведенных расчетов, в зависимости от количества стержней/тросов, их расстановки/расположения, конфигурации площади защиты, могут создавать два типа зон молниезащиты:

• А. Степень надежности защиты – от 99, 5%.
• Б – от 95%.

Молниезащита зданий и сооружений

Молнии – это концентрированный электрический ток, который испускается грозовым облаком, образующимся при повышенной влажности воздуха и резком изменении температуры. Молнии способны преодолевать огромные расстояния. Прямое попадание грозового разряда в объект обеспечивает нагрев до сверхвысоких температур с последующим плавлением и даже испарением. В конструкциях за счет резкого возрастания электродинамического напряжения могут происходить взрывы. Имеется и последующее негативное влияние молниевого разряда: спровоцированное ударом магнитное поле порождает электродвижущую силу на замкнутых контурах из металлических конструкций, которая, в свою очередь, может вызвать искры и сильный нагрев, вывести из строя электроустановки и стать причиной для электроударов и прочих несчастных случаев с людьми. Для предотвращения негативных последствий от ударов молнии необходимо предусмотреть устройство молниезащиты.

Что такое молниезащита зданий и сооружений

Коротко это комплекс действий и мероприятий, а также различные защитные приспособления для предотвращения аварий и возгораний в зданиях и сооружениях жилого и промышленного назначения при попадании в них молний.

Мероприятия по молниезащите подразделяются на внешние и внутренние. Внешняя защита состоит из устройств, которые перехватывают электрозаряд от молнии и направляют его в землю по специальным токоотводным каналам. Такие конструкции, смонтированные в соответствии с обязательными техническими правилами по молниезащите, надежно предохраняют строения и людей внутри них от поражения.

Внешние мероприятия по молниезащите зданий и сооружений делятся на активные и пассивные.

Пассивная защита представлена в следующих вариантах:

• молниеприемная сетка из стальных прутков или катанки, ее применение разрешают все нормативы по молниезащите, хотя при малых превышениях сетка не в состоянии защитить поверхность кровли достаточно надежно;

• металлические прутья (от одного до нескольких штук) для приема разрядов молний, специальный кабель связывает их и заземляющие контуры- молниеотводы;
• молниепринимающие металлические тросы.

Все приспособления внешней молниезащиты имеют один стандарт и состоят из трех основных частей: перехватчика электроразряда из грозового облака – молниеприёмника; конструктивной части, проводящей электричество на заземлители, и заземляющего элемента, который выводит молниевый заряд в почву.

Внутренний комплекс мероприятий по молниезащите направлен на предотвращение вреда, который может получить электрооборудование от резкого скачка напряжения в сети в результате удара молнии. Исполнение внутренней молниезащиты представлено двумя типами: 1 – противостояние прямому удару молнии, 2 – противостояние непрямому удару, прошедшему вблизи зданий/сооружений.

Со вторичным воздействием молниевого разряда в виде высоких потенциалов внутри строений борются с помощью грамотной организации заземления. Электромагнитную индукцию в длинных железных конструкциях снимают с помощью установки перемычек из металла. Занос высоких электропотенциалов через вводы для коммуникаций предотвращают вентильными разрядниками и специальными искровыми прерывателями, которые срабатывают при резком скачке напряжения.

Также проблема решается запрещением ввода воздушных линий для некоторых категорий сооружений и заменой их подземными кабельными вводами.

Принципы действия молниеотводов

Работа этих устройств базируется на том, что молнии всегда бьют в наиболее высокие и выделяющиеся металлические части. Все молниеотводы имеют свою защитную зону – это территория, которая защищена от прямого попадания молнии. При приближении разряда самая первая молния поражает самую высокую точку здания или сооружения, а защита отводит электрическую энергию в почву, а сам охраняемый объект не затрагивается. В случае, когда размеры сооружения превышают размеры охранной зоны одного молниеотвода, устанавливают дополнительные устройства такого типа (три-четыре взаимосвязанных стержневых устройства, имеющих общее заземление).

Надежность защитных зон, которые обеспечивают молниеотводы, по ГОСТ подразделяется на типы: «А» – степень надежности приближена к ста процентам (99,5) и «Б» – степень защищенности от 95 процентов. Сама защитная зона имеет конусообразную форму, ее высота и площадь основания определяются габаритами здания. Самая большая высота громоотводов, которую допускают строительные нормы, составляет 150 метров.

Устройство молниеотводов

Любой молниеотвод состоит из трех основных элементов: приемника молний, токоотводящих жил (обычно из меди или стали) и защемляющего контура, передающего накопленный заряд в землю на глубину от полутора до трех метров. Простейший вид такого устройства представляет собой металлическую мачту. Опорные стойки приспособлений по молниезащите имеют, как правило, исполнение в виде стальных труб одинакового диаметра, а также колонн из древесины или железобетона. Токоведущие части молниеотводящих устройств часто крепятся на конструкционные элементы самих сооружений. Молниепринимающие ловушки на молниеотводах стержневого типа состоят из стали и должны быть не менее 20 сантиметров высотой.

Тросовые молниеотводы называют еще линейными, они представляют собой проволоку, натянутую между пары железных мачт. Такое устройство позволяет собирать все попадающие в поле защиты разряды молний. Линейные громоотводы соединяются с заземляющим контуром кабелем большого диаметра из меди или же простой металлической арматурой.

На высотных зданиях часто монтируют металлический или железобетонный каркас в качестве токоотвода.

Обратите внимание! Необходимо обязательно устанавливать надежное соединение (предусмотренное снип) для всех элементов каркаса. Также токоотводами могут служить балконные перила, лестницы для экстренной эвакуации и другие элементы конструкции из металла. Токоотводящие жилы крепятся к стеновым поверхностям сооружений с помощью пластиковых клипс, также можно использовать кабель канал, который поможет увеличить срок службы молниепровода. Планируя строительство, следует предусмотреть наличие заземляющих контуров с шагом 20-30 метров по всему периметру здания.

Классификация объектов, подлежащих защите

Согласно нормам гост, здания и сооружения, которые необходимо охранять от попадания молний, делятся по степени опасности на обыкновенные и спецобъекты. Обычными объектами считаются строения жилого и административного назначения для торговых, промышленных и сельскохозяйственных целей, высота которых не превышает 60 метров. К спецобъектам инструкцией по устройству молниезащиты зданий и производственных сооружений относятся:

• потенциально опасные для окружающих людей и построек;
• опасные для окружающей среды;
• способные в случае удара молнией стать причиной радиационного, биологического или химического заражения – выбросов, превышающих санитарные нормы (как правило, это касается государственных предприятий);
• сооружения с высотой, превышающей 60 метровую отметку, времянки, площадки для игр, объекты в процессе строительства и другие.

Для таких объектов устанавливается уровень молниезащиты не ниже 0,9. Хозяин сооружения или заказчик стройки может самостоятельно установить для здания повышенный класс надежности.

Обычные же объекты строительства, согласно гост, имеют четыре уровня надежности защиты от прямого удара молний:

• первый (при пиковом токе молнии 200 килоАмпер), надежность – 0,98;
• второй (ток молнии 150 килоАмпер), надежность – 0,95;
• третий (ток 100 килоАмпер), надежность – 0,9;
• четвертый (ток 100 килоАмпер), надежность – 0,8.

Категории молниезащиты

Руководящие документы (рд) выделяют три основных категории молниезащиты, определяемые средним числом и длительностью гроз в той или иной местности, местоположением здания и вероятностью поражения его молниями, наличием в строении зон пожарной и взрывной опасности.

К первой категории молниезащиты рд относят объекты промышленного производства с В-2 и В-1 категориями взрывоопасности. Вторая категория полной молниезащиты присваивается зданиям, где имеется В-2а, В-1а и В-1б классы опасности взрывов, такие площади занимают не менее 30 процентов помещений. Такой же уровень защиты от ударов молний присваивается складам ГСМ, удобрений, холодильникам с аммиаком и мукомольным заводам. Согласно рд, в производственных зданиях со 2 категорией молниезащиты необходимо заземлять все корпуса электромашин, выполненные из металла. При переходах воздушных линий в кабельные необходимо ставить разрядник перемычки на каждой фазе.

Молниезащита 3 категории устанавливается на сооружениях, имеющих 3 и 4 степень устойчивости к горению, а также при годовой длительности грозы не менее 20 часов: детские учреждения, школы, больницы, развлекательные центры, водонапорные башни, птицефабрики и животноводческие комплексы, а также отдельно стоящие жилые здания с высотой, превышающей 30 метров.

Нормативные документы по молниезащите

В силу важности защиты зданий и сооружений от попадания молний государство регулирует требования к молниезащите выпуском нормативных документов:

• технические регламенты;
• национальные стандарты – гост (например, гост Р МЭК 62305-1-2010. Менеджмент риска. Защита от молнии);
• инструкции по ведомствам и местные руководящие документы – рд (например, «Инструкция по молниезащите зданий и сооружений» рд 34.21.122-87);
• правила по устройству электрических установок – пуэ (в настоящее время действует редакция № 7).

Используются также международные стандарты ИСО.

Электрические разряды, накапливаемые в грозовых облаках и приносимые на поверхность земли молниями, могут нанести существенный вред зданиям, сооружениям и находящимся в них и поблизости людям и другим объектам. Для предотвращения негативных последствий применяются меры по молниезащите, в виде системы различных приспособлений и специальных мероприятий, которые минимизируют возможность электроударов, аварий и пожаров.

Видео