Требования к сопротивлению заземлителя молниезащиты

Требования к сопротивлению заземлителя молниезащиты

Устройство молниезащиты предназначено для обеспечения защиты от прямых ударов молнии (ПУМ).

Здание относится к III категории молниезащиты зоне Б согласно пп.14, таблицы 1 Инструкции по устройству молниезащиты зданий и сооружений РД 34.21.122-87.

Таблица 1

Здания и сооружения

Тип зоны защиты при использова­нии стержне­вых и тросо­вых молние­отводов

Здания и соору­жения или их части, помещения которых согласно ПУЭ отно­сятся к зонам клас­сов П-I, П-II, П-IIа

В местностях со средней про­должительностью гроз 20 ч в год и более

Для зда­ний и со­оружений I и II степеней огнестой­кости при 0,1<N2 и для III — V степеней ог­нестойкости при 0,02<N2 -зона Б, при N > 2- зона А

Зона защиты типа Б — 95 % и выше.

В соответствии с требованиями «Инструкции по устройству молниезащиты зданий, сооружении и промышленных коммуникации» проектируемое здание по устройству молниезащиты относится к обычному объекту.

На кровле здания разместить молниеприемник с учетом угла наклона кровли.

Уклон кровли 5%, что равно 1:20, что меньше, чем 1:8. Это означает, что можно применять молниеприемную сетку с шагом ячейки 6х6 м, п.п. 2.11 РД 34.21.122-87.

Молниеприемная сетка – это ячейка, выполненная из стальной проволоки размером 6х6, 10х10, 12х12 м. Материал используемый в качестве молниеприемной сетки – проволока стальная оцинкованная диаметром 8 мм согласно Таблице 3.1

Таблица 3.1 СО 153-34.21.122-2003

Материал и минимальные сечения элементов внешней МЗС

Оцинкованная проволока защищена от коррозии методом горячего цинкования, что увеличивает срок службы. Цвет от темно-серого до блестящего (S10301).

Молниеприемная сетка крепится на специальных держателях для плоских кровель.

П.п. 3.2.4.1 СО 153-34.21.122-2003 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). Устанавливается проволока для молниеприемной сетки в паз держателя. Расстояние между держателями 0,5-1 м. Масса одного держателя – 1 кг (D10130).

Узлы сетки как правильно должны быть сварки. Так же допускаются болтовые соединения п.п. 3.2.4.2. СО 153-34.21.122-2003(3.2.4.2. Соединения. Количество соединений проводника сводится к минимальному. Соединения выполняются сваркой, пайкой, допускается также вставка в зажимной наконечник или болтовое крепление.) Для соединения принимаем специальную болтовую клемму (D10118).

Клемма для соединения проволоки весь удобна, это обусловлено, тем, что не надо варить оцинкованную проволоку, нет необходимости перемещать сварочный аппарат по площади кровли, увеличивается скорость крепления узлов проволоки. Кроме того, при сварочном соединении нарушается изначальный слой цинка. После сварки соединение можно покрыть цинконаполенным составом (M10247).

Но требуется постоянный контроль, чтобы не допустить коррозии в соединении.

Необходимо учесть размеры здания и если того требуется, установить температурные алюминиевые компенсаторы (M10235).

Они устанавливаются через каждые 50 м стальной проволоки молниеприемной сетки. Компенсаторы крепятся к стальной стеке при помощи соединительных клемм (D10118).

Токоотвод выполнить из стальной оцинкованной проволоки 8 мм согласно Таблице 3.1.

Расположение токоотвода от молниеприемной сетки до заземляющего устройства должно быть минимальным. Необходимо установить несколько токоотводов для равного стекания тока молнии и снижения его величины на проволоке. Токоотводы должны располагаться равноме

рно по периметру объекта. Среднее расстояние между токоотводами должно быть 20 м. (Таблица 3.3 СО 153-34.21.122-2003).

Токоотводы располагаются на поверхности стены и крепятся на специальных фасадных держателях (D10149).

Держатель крепится при помощи шпильке и пластикового дюбеля. Расстояние от плоскости стен 100 мм. Проволока фиксируется двумя болтами М8х25. Материал шпильки и держателя – оцинкованная сталь.

Заземление объекта

Согласно п.п. 2.13 «В качестве заземлителей защиты от прямых ударов молнии во всех возможных случаях (см. п. 1.8) следует использовать железобетонные фундаменты зданий и сооружений. При невозможности использования фундаментов предусматриваются искусственные заземлители:

— при наличии молниеприемной сетки или металлической кровли по периметру здания или сооружения прокладывается наружный контур следующей конструкции:

— в грунтах с эквивалентным удельным сопротивлением   500 Омм при площади здания более 250 м 2 выполняется контур из горизонтальных электродов, уложенных в земле на глубине не менее 0,5 м, а при площади здания менее 250 м 2 к этому контуру в местах присоединения токоотводов приваривается по одному вертикальному или горизонтальному лучевому электроду длиной 2—3 м;»

3.2.3.2. Специально прокладываемые заземляющие электроды СО 153-34.21.122-2003.

«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. 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.»

Необходимо выполнить траншею глубиной 0,5 м и шириной 0,25 м

Таким образом, согласно таблице 2. 11 РД 34.21.122-87, минимальный диаметр стального вертикального электрода заземления: 10 мм.

Выбираем стержень стальной оцинкованный диаметром 16 мм длиной 1,5 (Z10161).

Конструкция стержня такова, что толщина стержня позволяет заглублять его вертикально при помощи электроинструмента. А резьбовая оснастка позволяет соединять стержня между собой для увеличения глубины залегания. Так достигается наилучшее растекание тока, кроме того на большой глубине, грунт не промерзает и не высыхает.

Стержень оцинкованный длиной 1,5 м – соединяется между собой при помощи муфты (Z10163) и образует вертикальный очаг заземления длиной 3 м.

Для увеличения скорости монтажа на первый стержень накручивается стальной наконечник (Z10164).

Стержни заглубляются при помощи кувалды или электроинструмента. Удар должен осуществляться по удароприемной головке (Z10174),которая закручивается в соединительную муфту.

При использовании электроинструмента типа «отбойный молоток» или «перфоратор» необходимо использовать тип патрон SDS-MAX и насадку (Z10105) для передачи удара в головку.

Заглубить вертикальные стержни заземления в местах опусков токоотводов. При установке вертикальных заземлителей необходимо оставить на дне траншеи выпуск стержня длиной 150 мм для подключения горизонтального заземлителя (S10309).

Горизонтальный заземлитель полоса стальная оцинкованная 40х4 мм. П.п. Таблица 3. РД 34.21.122-87.

Таблица 3

Форма токоотвода и заземлителя

Сечение (диаметр) токоотвода и заземлителя, проложенных

снаружи здания на воздухе

Круглые токоотводы и перемычки диаметром, мм

Круглые вертикальные электроды диаметром, мм

Круглые горизонтальные* электроды диаметром, мм

* Только для выравнивания потенциалов внутри зданий и для прокладки наружных контуров на дне котлована по периметру здания.

Контур прокладывается вокруг здания и соединяется между собой сваркой. Перед сваркой необходимо зачистить слой цинка. После сварки требуется окрасить цинконаполненным составом ( M10247 ). Длина шва 6 см.

Выполнить соединение горизонтального и вертикального заземлителя при помощи специального зажима типа Z (Z10101). Подключить к зажиму токоотвод.

Очистить соединение «полоса-токоотвод-стержень» от грунта, воды. Обмотать соединение лентой изоляционной (Z10104).

Расчет сопротивления растекания заземляющего устройства

Для сопротивления внешней молниезащиты здания требуется заземляющее устройство с сопротивлением до 10 Ом. Для расчета возьмем усредненную величину удельного сопротивления грунта – 100 Ом/м.

Сопротивление растеканию вертикального заземлителя определяется по формуле:

п.8.7 Формула (14) Справочник по молниезащите Р.Н. Карякин

Рис. 1 – условие заглубления вертикального электрода.

Рис. 2 – условие заглубления горизонтального электрода.

Расчёт вертикальных электродов

ρ- удельное сопротивление грунта, Ом/м;
Сij – безразмерный коэффициент, зависящий от формы заземлителя и условий его заглубления;
l — длина вертикального электрода, м;
t — расстояние от земли до середины электрода, м;
d — диаметр глубинного электрода, м;
n — количество электродов, шт;
H — заглубление (расстояние от поверхности земли до середины заземлителя, м).
Как правило, с учетом прокладки заземляющего проводника на глубине 0,5 м, H = L/2 + 0,5;
ρ- 100 Ом/м;
l — 3 м;
t – 2 м;
d – 0,016 м;
n – 4 шт;
H – 2 м.

Сопротивление одного вертикального электрода

Коэффициент использования стержней равен 0,8

Сопротивление всех вертикальных заземлителей

Безразмерный коэффициент вертикального электрода, зависящий от формы заземлителя и условий его заглубления:

Найдем коэффициент по формуле, указанной в п.6 таблицы 8 справочника по молниезащите Р.Н. Карякина

Следовательно, сопротивление одного вертикального электрода:

Предусматривая коэффициент использования стержней находим сопротивление всех вертикальных заземлителей по формуле:

— сопротивление одного вертикального электрода;

— коэффициент использования стержней (справочник по технике безопасности П.А. Долин);

Сопротивление заземления

Сопротивление заземления (сопротивление растеканиЮ электрического тока) определяется как величина "противодействия" растеканию электрического тока в земле, поступающего в нее через заземлитель.

Читайте также  Современные технологии очистки воды от марганца

Измеряется в Ом и должно иметь минимально низкое значение. Идеальный случай — нулевая величина, что означает отсутствие какого-либо сопротивления при пропускании "вредных" электротоков, что гарантирует их ПОЛНОЕ поглощение землей.

Так как идеала достигнуть невозможно, все электрооборудование и электроника создаются исходя из некоторых нормированных величин сопротивления заземления = 60, 30, 15, 10, 8, 4, 2, 1 и 0,5 Ом.

    для частных домов, с подключением к электросети 220 Вольт / 380 Вольт необходимо иметь локальное заземление с рекомендованным сопротивлением не более 30 Ом

  • при подключении газопровода к дому должно выполняться стандартное требование для заземления дома. Однако из-за использования опасного оборудования необходимо выполнять локальное заземление с сопротивлением не более 10 Ом
    (ПУЭ 1.7.103; для всех повторных заземлений)

Приведенные выше нормы сопротивления заземления справедливы для нормальных грунтов с удельным электрическим сопротивлением
не более 100 Ом*м (например, глина / суглинки).

Если грунт имеет более высокое удельное электрическое сопротивление — то часто (но не всегда) минимальные значения сопротивление заземления повышаются на величину 0,01 от удельного сопротивления грунта.

Например, при песчаных грунтах с удельным сопротивлением
500 Ом*м минимальное сопротивление локального заземления дома с системой TN-C-S повышается в 5 раз — до 150 Ом (вместо 30 Ом).

Расчет сопротивления заземления

Для расчета сопротивления заземления существуют специальные формулы и методики, описывающие зависимости от описанных факторов. Они представлены на странице "Расчет заземления".

Качество заземления

Сопротивление заземления является основным качественным показателем заземлителя и напрямую зависит от:

Удельное сопротивление грунта

Параметр определяет собой уровень "электропроводности" земли как проводника = как хорошо будет растекаться в такой среде электрический ток, поступающий от заземлителя. Чем меньший размер будет иметь эта величина, тем меньше будет сопротивление заземления.

Удельное электрическое сопротивление грунта (Ом*м) — это измеряемая величина, зависящая от состава грунта, размеров и плотности прилегания друг к другу его частиц, его влажности и температуры, концентрации в нем растворимых химических веществ (солей, кислотных и щелочных остатков).

Обычно используется таблица ориентировочных величин "удельное сопротивление грунта", т.к. его точное измерение возможно только в ходе проведения специальных геологических изыскательных работ.

Конфигурация заземлителя

Сопротивление заземления напрямую зависит от площади электрического контакта электродов заземлителя с грунтом, которая должна быть как можно большей. Чем больше площадь поверхности заземлителя, тем меньше сопротивление заземления.

Чаще всего, из-за наименьшей сложности монтажа, в роли заземлителя используется вертикальный электрод в виде стержня/трубы/уголка.

Для увеличения площади контакта заземлителя с грунтом:

  • увеличивается длина (глубина) электрода
  • используется несколько соединенных вместе коротких электродов, размещенных на некотором расстоянии друг от друга (контур заземления). В таком случае площади единичных электродов просто складываются вместе, что подробно описано на отдельной странице о расчете заземления.

Заземление многоэлектродное

Различные отраслевые нормы


Сопротивление заземления для кабелей городской телефонной сети с медными жилами (из ОСТ 45.82-96, п. 8)

Для металлических экранов и оболочек кабелей приняты следующие значения (зависимость от удельного электрического сопротивления грунта (УЭС)):

Проверка устройств молниезащиты зданий

Молния ― это природное явление, сопровождаемое электрическим искровым разрядом, свечением канала этого разряда и громким взрывоподобным звуком (грозовыми раскатами). Во время этого явления электрическая энергия преобразуется в тепловую, световую и звуковую.

Молнии происходят во время грозовой активности в атмосфере. Эти разряды бывают как между грозовыми облаками (внутриоблачные), так и между облаками и поверхностью земли (молнии облако-земля). По последним научным данным частота ударов молний на нашей планете составляет примерно 44 ± 5 раз в секунду. При этом 75 % всех молний внутриоблачные, а лишь 25 % ударяют по поверхности земли. Как правило, молния, бьющая в поверхность земли, поражает самое высокое здание или сооружение из всех близлежащих. Также на больших открытых площадях (поле, поляна, поверхность воды) они могут поражать одиноко стоящие строения, деревья или даже людей.

Главными опасными и разрушительными факторами этого явления являются температура, сила растекающегося тока и ударная волна. В канале прохождения молнии происходит нагревание воздуха и твёрдых тел до огромных температур (более 20000-30000 °С), величина силы тока достигает 10000-500000 А. Ударная волна возникает близко к каналу разряда и на небольших расстояниях может разрушать здания, сооружения, деревья, травмировать людей даже без поражения током.

Молниезащита

В процессе разряда молнии происходит мощный электромагнитный импульс. Этот импульс представляет собой возмущение электромагнитного поля с возникновением наведённых напряжений и токов в различных проводниках, элементах электрического и электронного оборудования. В результате его возникновения возможен выход из строя изоляции электрооборудования, трансформаторов, полупроводниковых приборов и электронных элементов. Основным способом защиты от электромагнитного импульса является экранирование. Также широкое распространение получили устройства защиты от импульсных перенапряжений УЗИП.

В энергетике защита от молний и их вторичных проявлений является важнейшей задачей, т.к. энергетическое оборудование: силовые трансформаторы, выключатели, оборудование ОРУ является весьма дорогостоящим и зачастую уникальным. Поломки или даже временный выход из строя оборудования высоковольтных подстанций может поставить под угрозу систему энергоснабжения целых городов, районов, а в случае с перебоями в работе ПС-750 кВ и выше могут быть нарушены перетоки мощности между АЭС, ГЭС и частями энергосистемы России.

Обратимся к ПУЭ:

  • от прямых ударов молнии — стержневыми и тросовыми молниеотводами;
  • от набегающих волн с отходящих линий — молниеотводами от прямых ударов молнии на определенной длине этих линий защитными аппаратами, устанавливаемыми на подходах и в РУ, к которым относятся разрядники вентильные (РВ), ограничители перенапряжений (ОПН), разрядники трубчатые (РТ) и защитные искровые промежутки (ИП).

Молниезащита ― это комплекс технических мероприятий, направленных на минимизацию разрушительных негативных последствий воздействия молнии.

  • молниеотвод;
  • токоотвод;
  • заземляющее устройство.

Схематическое изображение системы заземления здания

Проектирование молниезащиты

Существует несколько методик расчёта элементов защиты (электрических подстанций, зданий, сооружений) от ударов молнии.

Первая методика ― методика, разработанная профессором А.А. Акопяном, подтверждается большим количеством лабораторных исследований на моделях, проводившихся в 1936-1940 гг. В соответствии с данной методикой, зона защиты стержневых молниеотводов высотой до 60 метров представляет собой «шатёр». Объекты, находящиеся внутри его, защищены от ударов молнии с вероятностью P ≈ 0,999.

Для проектирования систем молниезащиты на сегодняшний день действует два нормативных документа: РД 34.21.122-87 «Инструкция по молниезащите зданий и сооружений» от 30.07.87 г. и CO 153—34.21.122-2003 «Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций» от 30.06.03 г.

Данные нормативные документы не содержат однозначных указаний об обязательности защиты зданий от поражений молниями. Поэтому уровень надежности защиты зданий и сооружений от поражений молниями определяется проектной организацией. При проектировании системы молниезащиты должны учитываться справочные характеристики интенсивности грозовой деятельности и грозопоражаемости зданий и сооружений в рассматриваемой этой местности.

Изображение системы молниезащиты частного дома

Проверка систем молниезащиты выполняется с целью определения соответствия их проектной документации, НТД, а также качества монтажных работ.

  • после их монтажа перед сдачей в эксплуатацию;
  • для зданий и сооружений I и II категории защиты ― не реже раза в год;
  • для зданий и сооружений III категории защиты ― не реже раз в 3 года;
  • проверка наличия цепи между заземлёнными установками и элементами заземлённой установки (металлосвязи) при наличии болтовых соединений ― ежегодно.

Проверка сопротивления молниеотвода

Все соединения элементов системы молниезащиты рекомендуется выполнять сварными. Сварочные работы относятся к огневым, т.е. к работам с применением открытого огня, искрообразованием и нагреванием поверхностей, предметов до температур, способных вызвать воспламенение материалов и конструкций. На взрывоопасных и взрывопожароопасных объектах при необходимости выполнить соединения молниеотводов с токопроводами, токопроводами с заземлителями, обычно рекомендуется делать это с использованием болтовых соединений.

Электролаборатория, имеющая свидетельство о регистрации в Ростехнадзоре, выполняет визуальный осмотр и измерения сопротивления металлосвязи, заземления с оформлением протоколов установленной формы.

  • проверка молниезащиты на соответствие проекту и НТД;
  • визуальный осмотр состояния системы молниезащиты, целостности её элементов, отсутствия коррозии, качества болтовых соединений, при этом сварные соединения проверяются постукиванием молотка;
  • проверка металлосвязи; величина измеренного переходного сопротивления молниеотводов с токопроводами, токопроводами с заземлителями должна быть менее 0,05 Ом;
  • измерение сопротивления заземляющего устройства (см. статью Измерение сопротивления заземляющих устройств)

Для железобетонных фундаментов-заземлителей (подножники, сваи) допустимая величина сопротивления не нормируется, т.к. они способны без механического разрушения выдерживать токи молнии до 100 кА; для этих фундаментов регламентируются только минимальные допустимые размеры (РД 34.21.122-87 табл. 2).

Итоговые данные измерений вносятся в протоколы проверки технического отчета электролаборатории.

Устройство молниезащиты и ее заземления

Жителей городов мало волнует молниезащита и заземление, государство уже о них позаботилось, обязав проектировщиков и строителей предусмотреть соответствующие технические решения. Вопрос защиты от молний особо актуален для владельцев дач и загородных домов.

Читайте также  Заземление теория и практика

Делать молниезащиту или не делать – домовладелец решает сам. Однако сооружение заземления и надежного молниеотвода уменьшает опасность пожара в разы, позволяет защитить проводку, электроприборы и жизни обитателей дома.

Опасность разряда молнии

Облака представляют собой водяной пар или мелкие кристаллы льда. Они постоянно движутся, трутся о теплые струи воздуха и электризуются. Когда разность зарядов между ними достигает критического значения, происходит разряд. Это и есть молния.

Когда между облаком и землей проводимость наименьшая, то молния ударяет в землю, весь накопленный заряд стекает в нее. Затем и нужно заземление, чтобы забрать на себя энергию разряда.

Молния ударяет в самую высокую точку сооружения, проходя минимальное расстояние от облака до объекта. По сути, получается короткое замыкание, протекают гигантские токи, выделяется огромная энергия.

Если молниезащита отсутствует, то вся энергия молнии воспринимается зданием и растекается по токопроводящим конструкциям. Последствия такого удара – пожары, поражения людей, выход из строя электротехники.

Молниезащита забирает на себя энергию разряда и по токопроводу переправляет ее через заземлитель в землю, которая ее полностью поглощает. Поэтому молниеприемники (громоотводы) и прочие элементы молниезащиты выполняются из токопроводящих материалов с высокой проводимостью.

Типы защиты

По месту расположения молниезащита делится на внешнюю и внутреннюю. Внешняя защита по принципу действия подразделяется на пассивную и активную. Устройство молниезащиты пассивного типа включает три обязательных части:

  • молниеприемник;
  • токоотвод (токовод);
  • заземлитель.

В зависимости от строения крыши устанавливаются различные молниеотводы. В активной молниезащите на вершине стрежня или мачты находится ионизатор воздуха, который создает дополнительный заряд и привлекает, таким образом, молнию. Радиус действия такой защиты значительно больше пассивной, бывает достаточно одной мачты для защиты дома и участка.

Внутренняя защита от молний

Особенно нужна молниезащита внутри зданий с большим количеством компьютерного оборудованием. Внутренняя молниезащита представляет собой комплекс устройств защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП).

При попадании разряда молнии на линии электрической сети в ней возникают огромные кратковременные перенапряжения. Чтобы погасить их параллельно с проводниками фаза и ноль, фаза и земля, ноль и земля устанавливаются УЗИП. Это очень быстродействующие приборы со временем срабатывания от 100 нс до 5 нс.

Схема установки и характеристики УЗИП зависят от того, имеется внешняя молниезащита или нет. Они различаются конструкцией, представляют собой воздушные или газовые разрядники, варисторы, но суть одна.

При возникновении кратковременного перенапряжения шунтируют защищаемую цепь и всю энергию разряда принимают на себя. Но есть приборы и с последовательным соединением. Принцип действия тот же, при возникновении перенапряжений все падение напряжения происходит на устройстве.

УЗИП делятся на три класса. Устройства первого класса устанавливаются в главном распределительном щите. УЗИП снижает напряжение до 4 кВ. Приборы второго класса устанавливают перед вводным автоматом квартирного или домового электрического щита и снижают напряжение до 2,5 кВ.

Устройства третьего класса устанавливают в непосредственной близости от защищаемых приборов (компьютеры, серверы и подобные им устройства). Они обеспечивают снижение до 1,5 кВ. Этого снижения напряжения достаточно для большинства оборудования, особенно если продолжительность перенапряжения краткая. Расчет молниезащиты рекомендуется поручить специалистам.

Естественные молниеотводы

Кроме этого имеется естественные молниеотводы. Наши предки вольно или невольно тоже имели хорошую молниезащиту. Традиция высаживать около дома березу спасла не одну жизнь и не один дом. Береза, несмотря на то что она не очень хорошо проводит электрический ток, является замечательным молниеотводом и одновременно обеспечивает заземление.

А все из-за мощной корневой системы, которая расползается почти на поверхности почвы. За счет этого энергия молнии при попадании в дерево растекается по большой площади и благополучно уходит в землю. Сосна и ель в качестве молниезащиты даже лучше, но не сравнятся с березой из-за хрупкости древесины.

Конструкция молниеотводов

В общем случае, молниезащита зданий и сооружений представляет собой комплекс из молниеприемника, токопровода и заземлителя. Молниеприемники применяются в виде стержня, сети и натянутого троса.

Стержневой молниеприемник

Конструкция стержневой системы проста. Штырь молниезащиты соединяется с помощью токоотвода с металлическими штырями в грунте, обеспечивающими заземление.

Стержни (штыри) изготавливают из оцинкованной или омедненной стали высотой от полуметра до 5-7 метров. Диаметр зависит от высоты стержня и климатического района расположения. Омедненный стержень имеет лучшую электрическую проводимость по сравнению с оцинкованной сталью.

В зависимости от конфигурации здания и его кровли на крыше устанавливаются несколько стержней. Они крепятся к коньку, фронтону, вентиляционным колодцам и прочим капитальным конструкциям.

Зона влияния молниезащиты представляет собой конус с вершиной на острие молниеотвода. Стержни располагают таким образом, чтобы зоны их действия перекрывали все здание. Для стержневых молниеприемников правило защитного конуса с 90 градусной вершиной справедливо для стержня высотой до 15 м. Чем выше молниеприемник, тем меньше угол вершины защитного конуса.

Сетевой молниеприемник

Молниеприемная сеть представляет собой оцинкованный или омедненный провод диаметром 8-10 мм, покрывающий в виде сети всю крышу здания. Обычно молниезащиту в виде сетки устанавливают на плоские кровли.

Сеть формируется за счет перпендикулярно расположенных относительно друг друга проводов с определенным шагом. При помощи держателей провода соединяются между собой и крепятся к кровле. Иногда, вместо провода используют стальную полосу.

Провод или полоса обязательно должны быть соединены с заземлением. Для соединения применяют сварку, но можно его делать специальными зажимами. Зажимы для соединения электродов заземления с проводниками часто идут в комплекте, если приобретать все детали в специализированном магазине.

Тросовый молниеприемник

Тросовые молниеприемники представляют собой стальной или алюминиевый трос, натянутый между двумя мачтами. Мачты соединены с токоотводов, а тот в свою очередь с заземлением. Представьте, что трос является коньком двускатной крыши.

Тогда область под этой виртуальной крышей будет находиться под защитой от ударов молний. Таким образом, натянув над крышей дома и прилегающей территорией несколько тросов можно обеспечить надежную молниезащиту.

Токопроводы представляют собой оцинкованные или омедненные стальные провода диаметром 10 мм, часто применяют и стальные полосы сечением 40х4 мм покрытые цинком или медью. Они соединяют молниеприемники с заземлителем.

В комплект молниезащиты входят и держатели молниеприемников и токопроводов. Они выполняются из стальных и пластиковых материалов, имеют многообразные конструкции.

Расположение заземлителей

Заземление молниеотводов, в самом простом случае, представляет собой три трехметровых металлических стержня вбитых в землю на расстоянии 5 метров друг от друга. Между собой заземляющие штыри соединяются стальной полосой расположенной на глубине 50-70 см под землей.

Соединение производится методом сварки, которые затем покрываются антикоррозионным покрытием. В местах расположения штырей на поверхность должны выходить стержни для того, чтобы можно было присоединить токопроводы.

Заземление должно располагаться на расстоянии не менее 1 метра от сооружения и более 5 метров от крыльца, дорожек и других мест постоянного хождения людей. Это необходимо для того, чтобы человек не попал под шаговое напряжение, образующееся при растекании заряда молнии от заземлителя по земле.

Если здание имеет массивный железобетонный фундамент, то заземление молниезащиты рекомендуется располагать подальше от него и монтировать внутреннюю молниезащиту в виде грозоразрядников для защиты аппаратуры. Это необходимо из-за заброса части заряда на фундамент и все элементы, имеющие с ним хороший контакт, в первую очередь корпуса оборудования, инженерные коммуникации.

Требования к сопротивлению

Контур заземления дома должен быть соединен с заземлением молниезащиты через стальные проводники, которые сваривают между собой. Сопротивление заземления должно быть как можно меньше. Нормативное значение составляет 10 Ом для грунтов с удельным сопротивлением до 500 Ом, но при больших его значениях допускается иное сопротивление, которое вычисляется по формуле:

Rз – сопротивление заземлителя, а ρ – удельное сопротивление грунта.

Для достижения нормативного значения иногда заменяется грунт. Выкапывается траншея, закладывается новый грунт с соответствующими характеристиками, и после этого монтируется заземление. Другой вариант заключается в добавлении химических реагентов.

После установки заземления молниезащиты необходимо регулярно замерять его сопротивление. Если оно выходит за пределы нормативного значения, то придется добавить штырь или заменить на новый.

При этом нужно уделять пристальное внимание соединениям между элементами устройства. Использование нержавеющих материалов значительно увеличит срок службы заземлителя.

Когда и как проводят проверку устройств молниезащиты?

Гроза как естественное природное явление сопровождается молниями, которые бьют преимущественно в высокие предметы. Большая энергия, которая присуща грозовым разрядам, при неудачных стечениях обстоятельств может привести к:

  • разрушению элементов архитектурного объекта;
  • выходу из строя электронной аппаратуры;
  • возникновению пожара;
  • гибели людей, а также сельскохозяйственных животных.
Читайте также  Откуда и как правильно начать класть ламинат

Единственный способ предотвращения этого — устройство молниезащиты. Назначение молниезащиты состоит в принудительном отводе тока атмосферного разряда прямо на землю по специально создаваемому для этого контуру заземления, что позволяет избежать его прямого воздействия на конструкции здания, животных и людей. Молниезащиту здания выполняют как отдельную инженерную систему. Исправность системы молниезащиты подтверждают регулярными проверками.

Кто проводит проверку?

Выдача заключение на соответствие системы молниезащиты промышленных зданий требованиям норм — технически сложная процедура, которую могут выполнять только специализированные организации.

Необходимые условия выдачи протокола проверки молниезащиты включают следующие положения:

  • наличие у проверяющей организации тестирующей лаборатории, что дополнительно подтверждено свидетельством о регистрации;
  • профильное образование сотрудников лаборатории;
  • применение при тестировании измерительных приборов с действующей поверкой.

Лаборатория — это самостоятельная структурная единица организации с утвержденным штатным расписанием.

Монтажные компании обычно привлекают сертифицирующую лабораторию по субподряду.

Разновидности проверок

Проверки элементов молниезащиты вне зависимости от их исполнения делят на контрольные, внеочередные, разовые.

  1. Главные отличительные признаки контрольных проверок молниезащиты — их выполнение по полному циклу с измерением характеристик и по заранее согласованному плану.
  2. Внеочередные проверки обычно проводят визуальным осмотром после стихийных бедствий, а также особо сильных гроз. Измерения сопротивления при этом не выполняют.
  3. Разовые проверки молниезащиты различной глубины выполняют после:
  • завершения монтажа системы;
  • внесения в систему любых изменений, в т.ч. ремонта;
  • повреждения защищаемого объекта.

Методика выполнения проверки

Система молниезащиты архитектурных сооружений, особенно промышленных объектов, часто имеет высокую сложность. Эта требует разделения процесса контроля ее текущего состояния на ряд этапов, которые выполняют по разнообразным методикам визуального и инструментального тестирования.

Этапы

Обычно в процессе сертификации системы молниезащиты выделяют такие этапы как:

  • получение необходимых исходных данных из имеющейся проектной документации;
  • контроль фактического соответствия системы проектной документации;
  • визуальный осмотр устройств системы. Цель осмотра — контроль целостности сварных соединений (с простукиванием), отсутствия коррозии, состояния контактов;
  • измерение сопротивления заземлителя.

В тех ситуациях, когда для защиты объекта применяют несколько молниеотводов, проверку производят отдельно для каждого из них.

Нормируемые параметры

Проверку молниезащиты объектов промышленного назначения (архитектурные сооружения плюс коммуникации) осуществляют на соответствие требованиям ведомственных инструкций РД 34.21.122-87 и СО 153-34.21.122-2003 Министерства энергетики. Положениями ПТЭЭП (гл. 2.8) нормируются принципы защиты электротехнических устройств от воздействия скачков напряжений.

Нормы фиксируют максимальное переходное сопротивление контактов молниезащиты на уровне 0,03 Ом. Максимальное сопротивление заземляющего устройства установлено равным 10 Ом.

При устройстве электроустановок дополнительно контролируют соответствие нормативным требованиям расстояния до объекта, величины углубления, а также конструктивного исполнения элементов заземляющего устройства в местах с различным сопротивлением грунта. Отдельно проверяют минимальное расстояние заземлителя от металлических коммуникаций.

Методы измерений

При инструментальном контроле молниезащиты выполняют такие разновидности измерения сопротивлений как:

  • проверку переходного сопротивления контуров в местах стыка отдельных компонентов;
  • определение сопротивления заземлителей защиты.

Достоверность результатов увеличивают тестированием заземляющих устройств на пике сухого сезона или при максимально глубоком промерзании грунта.

При визуальном контроле молниезащиты, который выполняют днем при ясной погоде, проверяют степень коррозии и иных повреждений поверхности и структуры компонентов системы. Если, например, при осмотре молниеприемников обнаружены те из них, у которых повреждено более четверти площади поверхности, они подлежат обязательной замене.

Документирование (акты, протоколы)

По результатам проверки какого-либо конкретного параметра или их комплекса оформляют протокол. Применительно к системе молниезащиты различают протоколы:

  • визуального осмотра технического состояния системы и/или отдельных ее узлов;
  • измерения переходного сопротивления;
  • измерения сопротивления при испытаниях контура заземляющих устройств.

Протокол может составляться в отношении части системы, а также содержать результаты полного цикла обследований без разбиения на отдельные составляющие. В протоколах измерения, которые оформляют по ГОСТ Р 50571.16-99 (гармонизирован с МЭК 60364-6-61-86):

  • отмечают условия измерений;
  • приводят характеристику объекта;
  • описывают тип тестирующего оборудования;
  • фиксируют выявленные нарушения;
  • отмечают данные лиц, производивших испытания.

Документ должен содержать всю информацию, необходимую для обоснования вывода по результатам испытаний по форме «годен — негоден» применительно к штатной технической эксплуатации.

Протоколы дополняют схемой организации молниезащиты, копиями свидетельств о поверке, актами аттестации сотрудников лаборатории и иными необходимыми документами. Образец формы протокола приведена на рисунке 1.

Примерная форма протокола измерения параметров системы молниезащиты

Примерная форма протокола измерения параметров системы молниезащиты

Рисунок 1. Примерная форма протокола измерения параметров системы молниезащиты

Акт отличается от протокола тем, что всегда составляется коллегиально. Комиссия по сложившейся традиции включает нечетное число (минимум трое) членов. Акт дополнительно утверждает руководитель заказчика или один из его заместителей.

Применительно к молниезащите оформляют акт проверки и акт приемки.

Акты проверки де-факто выполняют по форме протокола.

Акты приемки включают в себя протоколы измерений. Часто такой акт представляет собой обобщающий документ, содержательная часть которого полностью вынесена в приложения.

Необходимое измерительное оборудование и приборы

Качество установки молниеотвода проверяют соответствующей измерительной техникой. Доступны как автоматизированные измерители, так и приборы с ручной настройкой. Ручное оборудование считают устаревшим и постепенно выводят из эксплуатации.

Наибольшее распространение среди автоматизированных устройств проверки молниезащиты получил MRU-101 польского производства. Измеритель MRU-101:

  • выполняет измерения сопротивления заземления;
  • определяет удельное сопротивление геоподосновы;
  • измеряет ток растекания;
  • осуществляет выбор диапазона с необходимыми настройками после нажатия клавиши START;
  • хранит несколько сотен результатов тестирования.

Сильная сторона MRU-101, интерфейс которого показан на рисунке 2, – постоянный контроль уровня шумов и условий измерений с полной остановкой процесса при обнаружении грубых ошибок. Кроме того, при определении прибором возможности получения недостоверных показаний он генерирует предупреждающее сообщение.

Органы управления, разъемы для подключения щупов и индикатор измерителя MRU-101

Рисунок 2. Органы управления, разъемы для подключения щупов и индикатор измерителя MRU-101

Для проведения испытаний молниезащиты чаще всего используют трехполюсную схему, структура которой показана на рисунке 3 с подключением рабочих входов H, S, E измерителя к трем разным вбитым в землю в районе электродов заземляющего контура измерительным щупам. Расстояние между щупами выбирают равным не менее 20 м.

Трех- и четырехполюсные схемы подключения прибора MRU-101 к измерительным щупам

Рисунок 3. Трех- и четырехполюсные схемы подключения прибора MRU-101 к измерительным щупам

Реже применяют четырехполюсную схему. Ее отличие от трехполюсной — соединение дополнительным проводом входа ES с тем же электродом, который подключен к входу E (см. рисунок 3).

MRU-101 позволяет измерить также величину тока растекания бесконтактным методом. Для этого к пятому входу так, как показано на рисунке 4, подключают измерительные клещи, которые входят в комплект поставки. Измерения требуют предварительной калибровки клещей, выполняемой в автоматическом режиме.

Схема подключения измерительных клещей к прибору MRU-101

Рисунок 4. Схема подключения измерительных клещей к прибору MRU-101

Категории помещений и периодичность проверки

Правила эксплуатации электротехнического оборудования ПТЭЭП (гл. 2.8) по уровню защиты от ударов молний делят все архитектурные объекты на три категории.

Категория I включает в себя те объекты промышленного назначения, которые склонны к образованию скоплений пожаро- и взрывоопасных материалов в газообразной, парообразной или пылевидной форме. При том допустимо, что при нештатной ситуации может пострадать не только персонал предприятия, но и расположенные рядом сооружения.

Категория II отличается от предыдущей тем, что действия положений предназначенной для нее методики проверки распространяют на:

  • архитектурные объекты, в которых скопление потенциально опасных сред возникает только при нарушениях технологии или неисправностях технологического оборудования;
  • разнообразные внешние установки, использующие жидкие или газообразные взрывоопасные и/или пожароопасные материалы.

Прочее оборудование, безопасность которого обеспечивает система молниезащиты, отнесено к категории III. Его поражение молнией не так опасно или наносит меньший ущерб.

Периодичность проверки параметров системы молниезащиты с выдачей протоколов испытаний, которая установлена нормативными актами и относится к группе контрольных измерений, зависит от категории. Для категорий I, II это 1 год, для категории III – интервал периодической проверки составляет один раз в три года. Дополнительно замеры сопротивления годовых проверок следует осуществлять перед началом грозового сезона.

Внеочередные и разовые проверки выполняют по мере возникновения такой необходимости.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: