Контур молниезащиты: Объединение заземления для молниезащиты с заземлением для электрических установок

Объединение заземления для молниезащиты с заземлением для электрических установок

Необходимость электрически соединять контур заземления молниезащиты, установленной непосредственно на здании, с контуром заземления для электрических установок, прописана в действующих нормативных документах (ПУЭ). Цитируем дословно: «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». Как раз 2-я и 3-я категории являются наиболее распространёнными, в 1-ю категорию входят взрывоопасные объекты к молниезащите которых предъявляются повышенные требования. Тем не менее, наличие оборота «как правило» подразумевает возможность наличия исключений.

Объединение заземления для молниезащиты с заземлением для электрических установок

Современные офисные, а теперь и жилые здания содержат множество инженерных систем жизнеобеспечения. Сложно представить отсутствие систем вентиляции, пожаротушения, видеонаблюдения, контроля доступа и т.д. Естественно, у проектировщиков таких систем есть опасения, что в результате действия молнии “нежная” электроника выйдет из строя. При этом некоторые сомнения у специалистов-практиков вызывает целесообразность соединения контуров двух видов заземлений и возникает желание «в рамках закона» запроектировать электрически не связанные заземления. Возможен ли такой подход и повысит ли он на самом деле безопасность эксплуатации электронных устройств?

Зачем нужно объединение контуров заземления?

При попадании молнии в молниеотвод в последнем возникает короткий электрический импульс напряжением до сотен киловольт. При столь высоком напряжении может произойти пробой промежутка между молниеотводом и металлическими конструкциями дома, в том числе и электрическими кабелями. Последствием этого станет возникновение неконтролируемых токов, которые могут привести к пожару, выходу электроники из строя и даже разрушению элементов инфраструктуры (например, пластиковых водопроводных труб). Опытные электрики говорят: «Дайте молнии дорогу, иначе она найдёт её сама». Вот почему электрическое объединение заземлений обязательно.

Зачем нужно объединение контуров заземления

По этой же причине ПУЭ рекомендует электрически объединять не только заземления, находящиеся в одном здании, но и заземления территориально сближенных объектов. Под данным понятием подразумеваются объекты, заземления которых настолько сближены, что между ними нет зоны нулевого потенциала. Объединение нескольких заземлений в одно осуществляется, согласно нормам ПУЭ-7, п. 1.7.55, путём соединения заземлителей электрическими проводниками в количестве не менее двух штук. Причем проводники могут быть как естественными (например, металлические элементы конструкции здания), так и искусственными (провода, жёсткие шины и т.п.).

Одно общее или отдельные заземляющие устройства?

К заземлителям для электрических установок и молниезащиты предъявляются разные требования, и это обстоятельство может стать источником некоторых проблем. Заземлитель для молниезащиты должен отвести в землю за короткое время большой электрический заряд. При этом согласно «Инструкции по молниезащите РД 34.21.122-87» нормируется конструктив заземлителя. Для молниеотвода, согласно этой инструкции, требуется не менее двух вертикальных, или лучевых горизонтальных, заземлителей, за исключением 1 категории молниезащиты, когда таких штырей нужно три. Вот почему наиболее распространённый вариант  заземления для молниеотвода — два или три штыря длиной около 3 м каждый, соединённых металлической полосой, заглублённой не менее чем на 50 см в землю. При использовании деталей производства ZANDZ такой заземлитель получается долговечным и простым в монтаже.

Совсем другое дело — заземление для электрических установок. В обычном случае оно не должно превышать 30 Ом, а для ряда применений, описанных в ведомственных инструкциях, например, для аппаратуры сотовой связи — 4 Ом или ещё меньше. Такие заземлители представляют собой штыри длиной более 10 м или даже металлические пластины, помещённые на большую глубину (до 40 м), где даже зимой нет промерзания грунта. Создать такой молниеотвод с заглублением двух и более элементов на десятки метров слишком затратно.

Если параметры грунта и предъявляемые к сопротивлению требования позволяют выполнить единое заземление в здании для молниеотвода и заземления электрических установок, нет никаких препятствий его сделать. В остальных случаях делают различные контуры заземления для молниеотвода и электрических установок, но обязательно соединяют их электрически, желательно, в земле. Исключением является использование некоторого специального оборудования особенно чувствительного к помехам. Например, звукозаписывающая аппаратура. Такое оборудование требует отдельного, так называемого, технологического заземляющего устройства, что прямым образом указывается в инструкциях. В таком случае выполняется отдельное заземляющее устройство, которое соединяется с системой уравнивания потенциалов здания через главную заземляющую шину. А, если такое соединение не предусматривается руководством по эксплуатации аппаратуры, то применяются специальные меры по исключению одновременного прикосновения людей к указанной аппаратуре и металлическим частям здания.

Электрическое соединение заземлений

Схема с несколькими заземлениями, соединёнными электрически, обеспечивает выполнение разных, подчас противоречивых, требований к заземляющим устройствам. Согласно ПУЭ, заземления, как и многие другие металлические элементы здания, а также аппаратуры, установленной в нем, должны быть соединены системой уравнивания потенциалов. Под уравниванием потенциалов подразумевается электрическое соединение проводящих частей для достижения равенства потенциалов. Различают основную и дополнительную системы уравнивания потенциалов. Заземления подключаются к основной системе уравнивания потенциалов, то есть соединяются между собой через главную заземляющую шину. Провода, соединяющие заземления с этой шиной, должны подключаться по радиальному принципу, то есть одно ответвление от указанной шины идет только к одному заземлению.

Для того, чтобы обеспечивалась безопасная работа всей системы, очень важно использовать максимально надежное соединение между заземлениями и главной заземляющей шиной, которое не разрушится под действием молнии. Для этого нужно соблюдать нормы ПУЭ и ГОСТ Р 50571.5.54-2013 “Электроустановки низковольтные. Часть 5-54. Заземляющие устройства, защитные проводники и защитные проводники уравнивания потенциалов” относительно сечения проводов системы уравнивания потенциалов и их соединения между собой.

Тем не менее, даже очень качественная система уравнивания потенциалов не может гарантировать отсутствие всплесков напряжения в сети при ударе молнии в здание. Поэтому, наряду с грамотно спроектированными контурами заземлений, от проблем спасут устройства защиты от импульсных помех (УЗИП). Такая защита является многоступенчатой и носит селективный характер. То есть на объект должен быть установлен комплект УЗИП, подборка элементов которого — непростая задача даже для опытного специалиста. К счастью, выпускаются готовые комплекты УЗИП для типовых случаев применения. 

Выводы

Рекомендация ПУЭ об электрическом соединении всех контуров заземлений в здании является обоснованной и при правильной реализации не только не создает опасность для сложной электронной аппаратуры, а, наоборот, защищает её. В том случае, если аппаратура чувствительна к помехам от молний и требует собственного отдельного заземлителя, можно установить отдельное технологическое заземление в соответствии с прилагаемому к аппаратуре руководству. Система уравнивания потенциалов, объединяющая разрозненные контура заземлений, должна обеспечить надёжное электрическое соединение и во многом определяет общий уровень электробезопасности на объекте, поэтому ей должно быть уделено особое внимание.


Смотрите также:

Объединение заземления для молниезащиты с заземлением для электрических установок

Необходимость электрически соединять контур заземления молниезащиты, установленной непосредственно на здании, с контуром заземления для электрических установок, прописана в действующих нормативных документах (ПУЭ). Цитируем дословно: «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». Как раз 2-я и 3-я категории являются наиболее распространёнными, в 1-ю категорию входят взрывоопасные объекты к молниезащите которых предъявляются повышенные требования. Тем не менее, наличие оборота «как правило» подразумевает возможность наличия исключений.

Объединение заземления для молниезащиты с заземлением для электрических установок

Современные офисные, а теперь и жилые здания содержат множество инженерных систем жизнеобеспечения. Сложно представить отсутствие систем вентиляции, пожаротушения, видеонаблюдения, контроля доступа и т.д. Естественно, у проектировщиков таких систем есть опасения, что в результате действия молнии “нежная” электроника выйдет из строя. При этом некоторые сомнения у специалистов-практиков вызывает целесообразность соединения контуров двух видов заземлений и возникает желание «в рамках закона» запроектировать электрически не связанные заземления. Возможен ли такой подход и повысит ли он на самом деле безопасность эксплуатации электронных устройств?

Ответы на эти и другие сопутствующие вопросы Вы найдете в статье “Объединение заземления для молниезащиты с заземлением для электрических установок”.


Хотите получать избранные новости о молниезащите и заземлению раз в 3-4 недели?
Зарегистрируйтесь и автоматически получайте email-рассылку с подборкой.

Все новости публикуются в наших группах в мессенджерах и в социальных сетях.
[ Новостной канал в Telegram ]



Смотрите также:

заземление и молниезащита для частного дома, дачи, коттеджа

Уважаемые читатели! Инструкция объёмная, поэтому специально для вашего удобства мы сделали навигацию по её разделам (см. ниже). Если у вас имеются вопросы по выбору, расчётам и проектированию систем заземления и молниезащиты, пожалуйста, напишите или позвоните техническим специалистам ZANDZ.ru, они с удовольствием помогут!

Комплексная защита дома: защитное заземление, система внешней молниезащиты и и комбинированное УЗИП

Дом только что построен или куплен - перед вами именно то заветное жилище, которое вы ещё недавно видели на эскизе или фотографии в объявлении. А может быть вы живёте в собственном доме уже не первый год, и каждый уголок в нём стал родным. Обладать своим личным домом замечательно, но вместе с ощущением свободы, в довесок вы получаете и ряд обязанностей. И сейчас мы не будем говорить о домашних хлопотах, речь пойдёт о такой необходимости, как заземление для частного дома. Любой частный дом включает в себя следующие системы: электрическую сеть, водопровод и канализацию, газовую или электрическую систему обогрева. Дополнительно устанавливаются система охраны и сигнализации, вентиляции, система «умный дом» и др. Благодаря этим элементам, частный дом становится комфортной средой жизни современного человека. Но по-настоящему он оживает благодаря электрической энергии, которая приводит в работу оборудование всех указанных выше систем.

К сожалению, электричество имеет и обратную сторону. У всего оборудования есть срок службы, в каждый прибор заложена определенная надёжность, поэтому работать они будут не вечно. Кроме того, при проектировании или монтаже самого дома, электрики, коммуникаций или оборудования также могут быть допущены ошибки, которые способны сказаться на электробезопасности. В силу этих причин часть электрической сети может оказаться повреждённой. Характер аварий бывает разный: могут произойти короткие замыкания, которые отключаются автоматическими выключатели, а могут случиться пробои на корпус. Сложность в том, что проблема пробоя носит скрытый характер. Произошло повреждение проводки, поэтому корпус электрической плиты оказался под напряжением. При неправильных мерах заземления, повреждение никак себя не проявит, пока человек не прикоснется к плите и не получит удар током. Поражение электричеством случится из-за того, что ток ищет путь в землю, а единственным подходящим проводником послужит тело человека. Допускать этого нельзя.

Такие повреждения представляют наибольшую угрозу для безопасности людей, потому что для их раннего обнаружения, а, следовательно, чтобы защититься от них, обязательно нужно иметь заземление. В рамках данной статьи рассматривается, какие действия нужно предпринять по организации заземления для частного дома или дачи.

Необходимость установки заземления в частном доме определяется системой заземления, т.е. режимом нейтрали источника питания и способом прокладки нулевого защитного (PE) и нулевого рабочего (N) проводников. Также может быть важен тип питающей сети - воздушная линия или кабельная. Конструктивные различия систем заземления позволяют выделить три варианта электроснабжения частного дома:

Система TN-S

Система заземления TN-S

Основная система уравнивания потенциалов (ОСУП) объединяет все крупные токопроводящие части здания, в обычном состоянии не имеющие электрического потенциала, в единый контур с главной заземляющей шиной. Рассмотрим графический пример выполнения СУП в электроустановке жилого дома.

Вначале рассмотрим самый прогрессивный подход к электрическому питанию дома – систему TN-S. В этой системе PE и N проводники разделены на всем протяжении, и необходимости в установке заземления у потребителя нет. Нужно только завести PE-проводник на главную шину заземления, и далее развести с нее проводники заземления к электроприборам. Реализуется такая система как кабельной, так воздушной линией, в случае последней прокладывается ВЛИ (воздушная линия изолированная) с помощью самонесущих проводов (СИП).

Но такое счастье выпадает далеко не всем потому, что старые воздушные линии передачи используют старую систему заземления – TN-C. В чём же её особенность? В данном случае PE и N на всём протяжении линии прокладываются одним проводником, в котором совмещены функции и нулевого защитного и нулевого рабочего проводников - так называемый PEN-проводник. Если раньше использовать такую систему разрешалось, то с введением в 2002 году ПУЭ 7 изд., а именно пункта 1.7.80 применение УЗО в системе TN-C оказалось под запретом. Без использования УЗО ни о какой электробезопасности не может быть речи. Именно УЗО отключает питание при повреждении изоляции, как только оно произошло, а не в тот момент, когда человек прикоснется к аварийному прибору. Чтобы соблюсти все необходимые требования, систему TN-C необходимо модернизировать до TN-C-S.

 

Система TN-C-S

Система заземления TN-C-S

В системе TN-C-S по линии так же прокладывается PEN-проводник. Но, теперь уже, пункт 1.7.102 ПУЭ 7 изд. говорит, что на вводах ВЛ к электроустановкам должны быть выполнены повторные заземления PEN-проводника. Выполняются они, как правило, у электрического столба, с которого выполняется ввод. При повторном заземлении производится разделение PEN-проводника на отдельные PE и N, которые и заводятся в дом. Норма повторного заземления содержится в пункте 1.7.103 ПУЭ 7 изд. и составляет 30 Ом, либо 10 Ом (при наличии в доме газового котла). Если заземление у столба не выполнено, необходимо обратиться в Энергосбыт, в чьём ведомстве находится электрический столб, распределительный щит и ввод в дом потребителя, и указать на нарушение, которое должно быть исправлено. Если распределительный щит находится в доме, разделение PEN нужно выполнить в этом щите, а повторное заземление сделать возле дома.

Схема распределительного щита

 

В таком виде TN-C-S успешно эксплуатируется, но с некоторыми оговорками:

  • если состояние ВЛ вызывает серьезные опасения: старые провода находятся не в лучшем состоянии, из-за чего возникает риск обрыва или перегорания PEN-проводника. Это чревато тем, что на заземленных корпусах электроприборов окажется повышенное напряжение, т.к. путь тока в линию через рабочий ноль прервется, и ток вернется с шины, на которой выполнялось разделение, через нулевой защитный проводник на корпус прибора;
  • если на линии не выполнены повторные заземления, то есть опасность, что ток повреждения перетечёт в единственное повторное заземление, что также приведёт к повышению напряжения на корпусе.

В обоих случаях электробезопасность оставляет желать лучшего. Решением этих проблем является система ТТ.

Система ТТ

В системе ТТ PEN-проводник линии используется в качестве рабочего нуля, а отдельно выполняется индивидуальное заземление, которое можно установить возле дома. Пункт 1.7.59 ПУЭ 7 изд. оговаривает такой случай, когда невозможно обеспечить электробезопасность, и разрешает использовать систему ТТ. Обязательно должно быть установлено УЗО, а его правильная работа должна обеспечиваться условием Rа*Iа<=50 В (где Iа - ток срабатывания защитного устройства; Ra - суммарное сопротивление заземлителя). «Инструкция по устройству защитного заземления» 1.03-08 уточняет, что для соблюдения этого условия сопротивление заземляющего устройства должно быть не более 30 Ом, а в грунтах с высоким удельным сопротивлением – не более 300 Ом.

Система заземления TT

 

Цель заземления для частного дома состоит в том, чтобы получить необходимое сопротивление заземления. Для этого используются вертикальные и горизонтальные электроды, которые в совокупности должны обеспечить необходимое растекание тока. Вертикальные заземлители подходят для монтажа в мягком грунте, тогда как в каменистом их заглубление связано с большими трудностями. В таком грунте подойдут горизонтальные электроды.

Защитное заземление и заземление молниезащиты выполняются общими, один заземлитель будет универсальным и выполнять оба назначения, об этом говорится в пункте 1.7.55 ПУЭ 7 изд. Поэтому полезно будет узнать, как унифицировать молниезащиту и заземление. Чтобы наглядно увидеть процесс монтажа этих систем, описание процесса заземления для частного дома будет разделено на этапы.

Этап 1. Установка защитного заземления

Отдельным пунктом следует выделить защитное заземление в системе TN-S. Исходной точкой для установки заземления будет тип системы питания. Различия систем питания были рассмотрены в предыдущем пункте, поэтому мы знаем, что для системы TN-S заземление монтировать не нужно, нулевой защитный (заземляющий) проводник приходит с линии – требуется только присоединить его к главной заземляющей шине, и в доме будет заземление. Но нельзя говорить, что дому не нужна молниезащита. Значит это лишь то, что мы, не обращая внимание на этапы 1 и 2, сразу можем перейти к этапам 3-5, см. ниже
Системы TN-C и TT всегда требуют установку заземления, поэтому перейдём к самому главному.

Защитное заземление устанавливается у столба, либо у стены дома, в зависимости от того в каком месте выполняется разделение PEN-проводника. Желательно располагать заземлитель в непосредственной близости от главной заземляющей шины. Отличия TN-C от TT лишь в том, что в TN-C место заземления привязано к месту разделения PEN. Сопротивление заземления в обоих случаях должно быть не более 30 Ом в грунте с удельным сопротивлением 100 Ом*м, например суглинке, и 300 Ом в грунте с удельным сопротивлением более 1000 Ом*м. Значения одинаковые, хоть и опираемся мы на разные нормативы: для системы TN-C 1.7.103 ПУЭ 7 изд., а для системы ТТ — на пункт 1.7.59 ПУЭ и 3.4.8. Инструкции И 1.03-08. Так как отличий в необходимых мероприятиях нет, будем рассматривать общие решения для этих двух систем.

Для заземления достаточно забить шестиметровый вертикальный электрод.

 Заземление для дома (один вертикальный электрод глубиной 6 метров)

Такое заземление получается очень компактным, установить его можно даже в подвале, никакие нормативные документы этому не противоречат. Необходимые действия для заземления описаны для мягкого грунта с удельным сопротивлением 100 Ом*м. Если грунт имеет сопротивление выше, требуются дополнительные расчёты, обратитесь к техническим специалистам ZANDZ.ru за помощью в расчётах и подборе материалов.

Этап 2. Заземление для газового котла

Если в доме установлен газовый котел, тогда, газовая служба может потребовать заземление с сопротивлением не более 10 Ом, руководствуясь пунктом 1.7.103 ПУЭ 7 изд. Данное требование должно быть отражено в проекте газификации.

Тогда для достижения нормы необходимо установить 15-ти метровый вертикальный заземлитель, который устанавливается в одну точку.

Заземление для газового котла в доме (один вертикальный электрод глубиной 15 метров)

Установить можно и в несколько точек, например, в две или три, соединив затем горизонтальным электродом в виде полосы вдоль стены дома на расстоянии 1 м и на глубине 0,5-0,7 м. Установка заземлителя в несколько точек послужит также для цели молниезащиты, чтобы понять каким образом, перейдём к её рассмотрению.

Этап 3. Заземление для молниезащиты

Перед тем как монтировать заземление, нужно сразу решить, будет ли выполняться защита дома от молнии. Так, если конфигурация заземлителя для защитного заземления может быть любой, то заземление для молниезащиты должно быть определенного типа. Устанавливаются минимум 2 вертикальных электрода длиной 3 метра, объединённые горизонтальным электродом такой длины, чтобы между штырями было не менее 5 метров. Данное требование содержится в пункте 2.26 РД 34.21.122-87. Монтироваться такое заземление должно вдоль одной из стен дома, оно будет являться своего рода соединением в земле двух спущенных с крыши токоотводов. Если токоотводов несколько, правильным решением выглядит прокладка контура заземления для дома на расстоянии 1 м от стен на глубине 0,5-0,7 м, а в месте соединения с токоотводом установка вертикального электрода длиной 3 м.

Заземление для молниезащиты дома

Теперь настало время узнать, как сделать молниезащиту частного дома. Состоит она из двух частей: внешней и внутренней.

Этап 4. Внешняя молниезащита

Выполняется в соответствии СО 153-34.21.122-2003 «Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций» (далее СО) и РД 34.21.122-87 «Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений» (далее РД).

Защита зданий от разрядов молнии осуществляется с помощью молниеотводов. Молниеотвод представляет собой возвышающееся над защищаемым объектом устройство, через которое ток молнии, минуя защищаемый объект, отводится в землю. Оно состоит из молниеприёмника, непосредственно воспринимающего на себя разряд молнии, токоотвода и заземлителя.

Молниеотводы устанавливаются на кровлю таким образом, чтобы обеспечивалась надёжность защиты более 0,9 по СО, т.е. вероятность прорыва через молниеприёмную систему должна быть не более 10%. Более подробно о том, что такое надёжность защиты читайте в статье «Молниезащита частного дома». Как правило, они устанавливаются по краям конька кровли, если крыша двускатная. Когда крыша мансардная, четырёхскатная или ещё боле сложной формы, молниеприёмники могут быть закреплены на дымовых трубах.
Все молниеприёмники соединяются между собой токоотводами, спуски токоотводов выполняются к заземляющему устройству, которое у нас уже имеется.

Внешняя молниезащита дома (два вертикальных молниеприёмника)

Установка всех этих элементов обеспечит защиту дома от молнии, а точнее от опасности, которую несёт её прямой удар.

Этап 5. Внутренняя молниезащита

Защита дома от перенапряжений выполняется с помощью УЗИП. Для их установки необходимо заземление, потому что ток отводится в землю с помощью нулевых защитных проводников, присоединяемых к контактам этих устройств. Варианты установки зависят от наличия или отсутствия внешней молниезащиты.

  1. Имеется внешняя молниезащита
    В таком случае устанавливается классический защитный каскад из расположенных последовательно устройств классов 1, 2 и 3. УЗИП класса 1 монтируется на вводе и ограничивает ток прямого удара молнии. УЗИП класса 2 устанавливается либо также в вводном щитке, либо в распределительном, если дом большой, и расстояние между щитами больше 10 м. Предназначен он для защиты от наведенных перенапряжений, их он ограничивает до уровня 2500 В. Если в доме есть чувствительная электроника, то желательно установить и УЗИП класса 3, ограничивающий перенапряжения до уровня 1500 В, такое напряжение может выдержать большинство устройств. Устанавливается УЗИП класса 3 непосредственно у таких приборов.
  2. Внешняя молниезащита отсутствует
    Прямое попадание молнии в дом не берётся в расчёт, поэтому необходимости в УЗИП класса 1 нет. Остальные УЗИП устанавливаются так же, как описано в пункте 1. Выбор УЗИП также зависит от системы заземления, чтобы быть уверенным в правильности выбора, обратитесь за помощью к техническим специалистам ZANDZ.ru.

На рисунке показан дом с установленными защитным заземлением, системой внешней молниезащиты и и комбинированным УЗИП класса 1+2+3, предназначенным для установки в системе ТТ.

Комплексная защита для дома

УЗИП для дома

Перечень оборудования для заземления и молниезащиты:

В таблице учтено устройство защиты от импульсного перенапряжения (УЗИП) комбинированного типа класса 1+2+3 для системы ТТ. Выбор подходящей модели УЗИП зависит от системы заземления и других факторов, которые были учтены в приведённом примере Чтобы быть уверенным в правильности выбора, обратитесь за помощью к техническим специалистам ZANDZ.ru.

Этап 6. Измерение сопротивления заземления

После установки системы заземления необходимо произвести замеры и получить протокол измерения сопротивления. Право оформлять и выдавать протокол имеют специалисты зарегистрированной в Ростехнадзоре электротехнической лаборатории. Найти уполномоченных специалистов можно в нашем Клубе Экспертов, который работает на всей территории России.

Протокол нужен для приёма газового оборудования в эксплуатацию, для газовой службы это будет подтверждением, что заземление соответствует норме 10 Ом. Понадобится протокол и для того, чтобы быть уверенным, что обеспечивается электробезопасность частного дома. Соблюдение требований нормативов будет гарантией безопасной эксплуатации электрической системы.

Рассмотрев поэтапно необходимые мероприятия, вы уже знаете, что нужно делать, чтобы обеспечить частный дом надёжными заземлением и молниезащитой. Если в процессе изучения инструкции у вас возникли вопросы, задайте их техническим специалистам ZANDZ.ru. Вы можете поручить нам любой этап или проектирование всей системы в целом.

 


Смотрите также:


Смотрите также:

типовые схемы, расчет и монтаж

Сначала разберемся в сути понятия. Молниеотвод обозначает одно и тоже, что Грозозащита или Молниезащита и отличается от Громоотвода, которым называют чаще только молниеприемную часть системы защиты зданий и сооружений. То есть молниеотвод – это «молниеприемник + токоотвод + заземление», или внешняя составляющая системы. Если посмотреть на схему любой комплексной молниезащиты, будь то частный дом или здание промышленного, офисно-административного назначения, то это ее часть, которая предназначена именно для защиты от прямых ударов молнии.

Молниеотвод в схеме комплексной молниезащиты

Конструкции (виды) молниеотводов

Всего существует 3-и базовые схемы: стержневой (рисунки а, б), тросовый (в) и молниеотвод в виде молниеприемной сетки (или сетчатый) (г). Комбинированная схема предполагает сочетание базовых вариантов.

Стержневой, тросовый и сетчатый молниеотвод

По количеству одинаковых молниеприемных частей – одиночный, двойной и т.д.

По характеру и месту установки стержневые делятся на молниеприемные стержни, сборные стержневые, которые могут устанавливаться на фланцах, кронштейнах, специальных опорах или быть отдельно стоящими. Молниеприемные мачты как правило имеют телескопическую конструкцию и метод установки на или в грунт.

Молниеприемный стержень на крыше дома Молниеприемная мачта молниеотвода Мачта молниеотвода с телескопической конструкцией

Тросовый – это трос, натянутый между опорами. Контур может быть любым, в том числе замкнутым. К нему по сути относится и самый простой и дешевый вариант молниеотвода для частного дома или дачи, когда вместо троса на небольшом расстоянии от конька кровли натягивают проводник радиусом 8-10 мм (алюминиевый, стальной или медный в зависимости от материала и цвета кровли) на расстоянии не менее 20 мм от самого конька, выводят его концы за крайние точки на расстояние  примерно 30 мм и загибают немного вверх.

Тросовый молниеприемник по коньку кровли Проводник молниеотвода на коньке крыши

Молниеприемная сетка используется на плоских или крышах с незначительным уклоном.

Молниеприемная сетка на плоской кровле 

Итак, как мы сказали, система внешней молниезащиты может быть изолирована от сооружения (отдельно стоящие молниеотводы – стержневые или тросовые, а также соседние сооружения, выполняющие роль естественных молниеотводов), или может быть установлена на защищаемом здании и даже быть его частью.

Расчет молниеотвода

Выбор молниеотводов рекомендуют производить при помощи специальных компьютерных программ, способных на основании габаритов зданий, планов кровли и конструктивных элементов на ней вычислять вероятности прорыва молнии и зоны защиты. Вот почему надежнее обращаться в специализированные организации, которые быстро выдадут Вам различные варианты и конфигурации молниеотводов.

Хотя, если конфигурация защищаемого объекта позволяет обойтись простейшими молниеотводами (одиночным стержневым, одиночным тросовым, двойным стержневым, двойным тросовым, замкнутым тросовым), размеры их можно определить самостоятельно, пользуясь заданными в Инструкциях СО 153-343.21.122-2003 и РД 34.21.122-87 зонами защиты.

Объект считается защищенным, если он целиком попадет в зону защиты молниеприемного устройства, которой присвоен требуемый уровень надежности.

Зона защиты одиночного стержневого молниеприемника (согласно СО 153-34.21.122-2003)

Стандартной зоной защиты в этом случае является круговой конус с вершиной, которая совпадает с вертикальной осью молниеотвода. Размеры зоны в этом случае определены 2-мя параметрами: высотой конуса h0 и радиусом его основания r0.

В таблице ниже указаны их значения в зависимости от требуемой надежности защиты для молниеотводов высотой до 150 м от уровня земли. Для больших высот необходимо применение специальных программ и методик расчета.

Расчет зон защиты одиночного стержневого молниеотвода

Для других типов и комбинаций молниеотводов вариации расчета зон защиты смотрите в главе 3.3.2 СО 153-343.21.122-2003 и Приложении 3 РД 34.21.122-87.

Теперь, чтобы определить попадает ли ваш объект Х в зону защиты рассчитываем радиус горизонтального сечения rx на высоте hx и откладываем его от оси молниеприемника до крайней точки объекта.

Конусообразная зона защиты одиночного стержневого молниеотвода

Правила определения зон защиты для объектов высотой до 60 м (согласно МЭК 1024-1-1)

В Инструкции СО есть методика проектирования молниеотводов для обычных сооружений по стандарту МЭК 1024-1-1, которая может быть принята только, если расчеты по ней получаются более «жесткие», чем требования указанной Инструкции.

По ней могут быть применены следующие 3-и способа для разных случаев:

  • метод защитного угла для простых по форме или маленьких частей больших сооружений
  • метод фиктивной сферы для сооружений сложной формы
  • защитная сетка в общем случае и в особенности для защиты поверхностей

В таблице для разных категорий (уровней) молниезащиты (подробнее о категориях или классах здесь) приведены соответствующие значения параметров каждого из методов (радиус фиктивной сферы, предельно допустимые угол защиты и шаг ячейки сетки).

Значения угла защиты, радиуса фиктивной сферы и шаг ячейки сетки в зависимости от уровня молниезащиты

Метод угла защиты для кровельных надстроек

Величина угла выбирается по графику на диаграмме для соответствующей высоты молниеотвода, которая отсчитывается от защищаемой поверхности, и класса молниезащиты здания.

Зависимость значения защитного угла от класса молниезащиты

Зона защиты, как уже было сказано выше, – это круговой конус с вершиной в верхней точке стержня молниепремника.

Высота молниеприемника и угол защиты

Метод фиктивной сферы

Применяется, когда сложно определить размеры зоны защиты для отдельных конструкций или частей здания по методу защитного угла. Ее границей является воображаемая поверхность, которую очерчивает сфера выбранного радиуса r (см. таблицу выше), если бы ее прокатили по вершине сооружения, обходя молниеотводы. Соответственно объект считается защищенным, если эта поверхность не имеет с ним общих точек пересечения или касания.

Граница защитной зоны по методу фиктивной сферы

Молниеприемная сетка

Это проводник, уложенный сверху на кровлю с выбранным в зависимости от класса молниезащиты здания шагом ячейки. При этом все металлические элементы на крыше (зенитные фонари, вентиляционные шахты, воздухозаборники, трубы и т.п.) обязательно должны быть соединены с сеткой. Иначе для них необходимо смонтировать дополнительные молниеприемники. Более подробно о конструктивных особенностях и вариантах монтажа можно прочитать в материале «Молниезащита на плоской кровле».

Молниеприемная сетка на кровле здания (чертеж)

Шаг ячейки по российским нормам выбирают исходя из категории молниезащиты здания (может быть меньше, но никак не больше).

Шаг ячейки по нормативам РД 34.21.122-87 и СО 153-343.21.122-2003

Молниеприемная сетка монтируется с соблюдением ряда условий:

  • проводники прокладывают наикратчайшими путями
  • при ударе молнии у тока для отвода к заземлению должна быть возможность выбора хотя бы 2-х разных путей
  • при наличии конька и наклоне кровли более, чем 1 к 10, проводник нужно обязательно проложить по нему
  • никакие части и элементы, выполненные из металла, не должны выступать за внешний контур сетки
  • обязателен внешний контур сетки из проводника, смонтированный по краю периметра крыши, а край крыши должен выступать за габариты здания

Материалы и сечения проводников молниеотвода

В качестве материалов, используемых для производства молниеприемного оборудования и токоотводов используются оцинкованная и нержавеющая сталь, медь и алюминий. К ним предъявляются требования коррозионной стойкости и механической прочности, если используется защитное покрытие, то оно должно иметь хорошую адгезию с основным материалом.

В таблице указаны требования к профилю проводников и стержней по минимальной площади сечения и диаметра (согласно ГОСТ 62561.2-2014)

Материал, профиль и площадь сечения молниеприемников, проводников и стержней заземления

Монтаж молниеотвода для частного дома и промышленного здания

Рассмотрим какие же элементы монтажа включают в себя обычно система внешней молниезащиты. На рисунках ниже показаны примеры молниеотвода частного дома и промышленного здания.

Пример конструкции молниеотвода для частного дома

Пример конструкции молниеотвода для промышленного здания

Соответсвующими номерами здесь обозначены следующие изделия и их наименования:

Комплектующие для системы внешней молниезащиты здания и сооружения

Круглые и плоские проводники, тросы

 

 

Компоненты молниезащиты на плоских кровлях, перемычки и компенсаторы

 

Компоненты молниезащиты на скатных кровлях, кровельные держатели проводника

 

Компоненты молниезащиты на металлических кровлях, кровельные держатели проводника

 

Токоотводы, держатели токоотводов

 

Стержни земляного ввода, соединительные проводники, смотровые колодцы, держатели проводников

 

Клеммы для водосточных желобов, клеммы, соединительные компоненты

 

Молниеприемники, компоненты

 

 

Изолированная молниезащита

 

 

Монтаж можно разделить на три этапа: устройство молниеприемной части внешней молниезащитной системы (молниеприемники и их элементы крепления), прокладка токоотводов (кровельная и фасадная часть здания) и земляные работы по устройству заземления. Как правило у всех компаний стоимость работ составляет некоторый процент от цены материалов.

Комплектующие для системы внешней молниезащиты здания и сооружения Купить молниеотвод, цены на комплектующие

Компания МЗК-Электро предлагает отличные цены на молниеотводы и комплектующие. Ассортимент изделий на нашем складе составляет более 1.500 позиций, закупка осуществляется напрямую по дилерским контрактам у прямых производителей, что предполагает обязательную сертификацию и гарантию. Все изделия имеют необходимые сертификаты качества и гарантию. Мы также занимаемся проектированием и монтажом любых систем молниезащиты зданий и сооружений, как для частных домовладельцев, так и промышленных предприятий. Познакомиться с нашими ценами можно в соответствующем разделе.

СО 153-34.21.122-2003 "Инструкция по устройствумолниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций", часть 1

МИНИСТЕРСТВО ЭНЕРГЕТИКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

УТВЕРЖДЕНО
приказом Минэнерго России
от 30.06.2003 № 280

УДК 621.316(083.13)

Часть 1

ОГЛАВЛЕНИЕ

Часть 1

1. ВВЕДЕНИЕ
2. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
2.1. Термины и определения
2.2. Классификация зданий и сооружений по устройству молниезащиты
2.3. Параметры токов молнии

 

Часть 2

3. ЗАЩИТА ОТ ПРЯМЫХ УДАРОВ МОЛНИИ
3.1. Комплекс средств молниезащиты
3.2. Внешняя молниезащитная система
3.3. Выбор молниеотводов

 

Часть 3

4. ЗАЩИТА ОТ ВТОРИЧНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ МОЛНИИ
4.1. Общие положения
4.2. Зоны защиты от воздействия молнии
4.3. Экранирование
4.4. Соединения
4.5. Заземление
4.6. Устройства защиты от перенапряжений
4.7. Защита оборудования в существующих зданиях

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ЭКСПЛУАТАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ, ПОРЯДКУ ПРИЕМКИ В ЭКСПЛУАТАЦИЮ И ЭКСПЛУАТАЦИИ УСТРОЙСТВ МОЛНИЕЗАЩИТЫ
1. Разработка эксплуатационно-технической документации
2. Порядок приемки устройств молниезащиты в эксплуатацию
3. Эксплуатация устройств молниезащиты


 

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.

1. ВВЕДЕНИЕ

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.

Таблица 2.1

Примеры классификации объектов

Объект Тип объекта Последствия удара молни
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 непосредственно го 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.

Таблица 2.2

Уровни защиты от ПУМ для обычных объектов

Уровень защиты Надежность защиты от ПУМ
I
II
III
IV
0,98
0,95
0,90
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 молни

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

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 км2 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 / (км2·год)

Ng = 6,7·Тd / 100,(2.1)

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.

Таблица 2.4

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.

Таблица 2.5

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

Таблица 2.6

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:

i(t) = [I (t / τ1)10·exp (-t / τ2)] / h·[1 + (t / τ1)10], (2.2)

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.

Таблица 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.

Расчет молниезащиты и ее значение

Кровля и все выступающие над ее поверхностью постройки необходимо защищать от последствий прямого попадания молнии. Если отсутствует проектирование молниезащиты зданий и сооружений и она не установлена, такая халатность может обернуться гибелью людей и пожаром, не говоря о вышедших из строя электробытовых приборах.  как рассчитать молниезащиту Выполнять расчет молниезащиты и ее монтаж необходимо для каждого строения, особенно это важно для жилых объектов. В обязательном порядке молниеприемники, токоотводы должны иметь соединение с заземлителями. При создании кровли металлическое покрытие нужно надежно прикрепить к стропилам (читайте также: "Молниеприемная сетка на кровле и этапы ее установки"). 

Значение молниезащиты 

Обычно металлическую кровлю укладывают на деревянную обрешетку или рубероид, что 

представляет опасность с противопожарной точки зрения. Зафиксировано немало случаев, когда в результате попадания молнии в металле образовывались оплавления и прожоги и прокладочный материал воспламенялся, приводя к пожару. 

Для обеспечения молниезащиты металлической кровли все элементы покрытия должны быть надежно соединены, иметь электрическую связь и крепеж к негорючим материалам. 

Кроме этого на металлическом покрытии надо установить молниеприемник и создать заземление. 

Проектирование молниезащиты предполагает создание:

  • внешней части системы, которая обеспечивает защиту кровли от прямого удара. Она состоит их молниеприемников, токоотводящего опуска и заземления. Обычно для приемника грозовых разрядов используется арматура или металлический стержень. 
  • внутренней части системы - она необходима для безопасного функционирования электросети даже при огромных скачках напряжения. Для обеспечения молниезащиты помещений изнутри в продаже имеются специальные устройства. Если такого прибора нет, при приближении грозового фронта желательно обесточить строение. 

Монтаж молниезащиты загородного дома, смотрите видеопример:


Устройство молниезащиты и заземления

Смонтировать наружную систему молниезащиты для металлической кровли можно самостоятельно. Для этого потребуется произвести расчет молниезащиты – пример, как 

это выполнить, можно найти в интернете, а также:

  • молниеприемники;
  • токоотводы, скобы и хомуты, изготовленные из мягкого металла, для надежного соединения;
  • заземлители. 

Порядок проведения работ следующий: к стержню молниеприемника подсоединяют токоотвод, который представляет собой металлическую проволоку с круглым сечением, а его в свою очередь прикрепляют к заземлителю. 

По правилам, контур молниезащиты и заземления здания необходимо объединить. Для этого отдельно созданный контур заземления молниезащиты дома при помощи сварки соединяют с контуром заземления строения. Сопротивление контура молниезащиты (заземления), если во время грозы около отдельно стоящего молниеотвода могут быть люди, не должно превышать 10 Ом.

проектирование молниезащиты

Заземление можно изготовить самостоятельно из металлической полосы, имеющей сечение не менее 1,5 сантиметра. Также используют медные изделия или стальную арматуру. Для соединения элементов конструкции пользуются стальными креплениями или электросваркой. Заземление кровли необходимо располагать на расстоянии 1,5 метра от стены дома. Его лучше делать из металлоизделий, имеющих большую площадь, которые закапывают на большую глубину, ниже слоя промерзания грунта. 

Допускается использование толстых труб, металлических бочек, арматурной сетки, стального уголка и т.д. В период отсутствия атмосферных осадков, когда почва сухая, электропроводность земли значительно снижается, поэтому место, где создано заземление, нужно поливать водой. Обычно к нему подводят сток системы водоотведения с кровли. 

Молниеприемник для скатных кровель представляет собой сетку из проволоки (алюминиевой или медной) или полосы оцинкованной стали для предотвращения коррозийных процессов. 

расчет молниезащиты пример Специалисты рекомендуют выполнять вершину приемника молний в форме конуса, что в значительной мере увеличивает его площадь – это способствует более легкому прохождению тока. Чем выше располагается молниеприемник, тем больше будет зона молниезащиты, которая определяется с точки зрения прямого и непрямого попаданий грозового разряда. 


Хорошо, когда рядом с домом растет высокое и мощное дерево. Тогда приемник молний можно привязать к шесту и закрепить его на дереве выше верхушки. При отсутствии зеленых насаждений молниеприемник разрешается совмещать с телевизионной антенной.

 

Ее металлическая мачта – это уже готовая конструкция, позволяющая использовать данный элемент в системе молниезащиты. Если она деревянная, то на нее прикрепляют кусок стальной проволоки. Когда нет ни дерева, ни мачты используют трубу на крыше. Металлический штырь крепят на нее и соединяют с заземлителем. При этом увеличивается ветровая нагрузка на трубу, что непременно надо учитывать. Возможно, лучше на фронтонах постройки установить две двухметровые мачты и соединить их друг с другом и с заземлением. Таким образом, контур молниезащиты охватит большую площадь (прочтите ещё: "Как работает устройство молниезащиты"). 

 

 

Как рассчитать молниезащиту

Для тех, кто не имеет навыков, выполнение заземления кровли может показаться сложным. Однако наличие справочников и информации в интернете поможет выполнить правильный расчет молниезащиты зданий и сооружений (читайте: "Молниезащита кровли, зачем нужны громоотводы"). Одним из основных параметров является тип и параметры дома – это может быть прямоугольное здание, или объект, вытянутый в длину, или одиночная высотная постройка. Также необходимо знать, количество гроз в течение года в конкретной местности и число ударов молнии, приходящихся на один квадратный километр, что отражено на специальной карте. 

Паспорт молниезащиты - описание и примеры

Паспорт молниезащиты. Образец №1 скачать

Паспорт молниезащиты. Образец №2 скачать

Что это такое паспорт молниезащиты?

Паспорт молниезащиты – это документ, который передается Заказчику (владельцу здания или сооружения) от монтажной или осуществляющей проверку (контрольные испытания) системы молниезащиты и заземления организации, с данными визуального контроля, проверок и замеров элементов системы на предмет соответствия их требованиям проекта и нормативных документов (базовых РД 34.21.122-87, СО 153-34.21.122-2003 и других).

Эта организация должна иметь аттестованную электрическую лабораторию и необходимые для контроля и проверки приборы, поверенные должным образом.

Когда необходима паспортизация?

Ее проводят во время приёмо-сдаточных работ, сличительных или контрольных испытаниях, а также по истечении определенного срока службы на соответствие эксплуатационным характеристикам.

Документ в последнее время требуют представители инспектирующих ведомств, в особенности пожарный и газовый надзор.

Что включает в себя документ

Паспорт молниезащиты содержит следующие блоки:

  • Титульный лист
  • Протокол №1 визуального осмотра
  • Протокол № 2 проверки переходных сопротивлений элементов системы молниезащиты
  • Протокол №3 проверки сопротивлений заземлителей и заземляющих устройств
  • Схемы с обозначением контрольных точек измерений

Обязательно прикладываются копии свидетельства о регистрации (аттестации) электролаборатории и поверочные свидетельства на контрольно-измерительные приборы, которыми производились измерения.

На всех протоколах и титульном листе обязательно расписываются ответственный ИТР и руководитель электролаборатории.

Как заполнять протоколы измерений

Протокол визуального контроля

Включает следующие отметки:

  • Соответствие монтажа проектной документации
  • Соответствие требованиям нормативной документации в разрезе молниеприемная часть, токоотводы, заземляющее устройство с указанием конкретных пунктов правил
  • Выявленные нарушения или замечания, не мешающие эксплуатации, но на которые требуется обратить внимание
  • Общие заключение о дальнейшей эксплуатации или приемки

Протокол проверки переходных сопротивлений

Замеры делают, двигаясь от молниеприемной части к заземлителю, в местах соединений проводника с молниеприемниками, с металлическими элементами здания и арматурой, а также между собой. Обычно это места сварки или установки соединителей, держателей, клемм и других элементов крепления.

Необходимо обязательно указать:

  • цель испытаний (приемно-сдаточные, сличительные, контрольные испытания, эксплуатационные, для целей сертификации)
  • климатические условия (температуру, влажность воздуха, атмосферное давление)

В результате в таблице указывают места проведения замеров и элементы системы для которых они производились, количество однотипных точек и собственно значение сопротивления.

Обязательно далее следует информация о приборе, которым производилась проверка (тип, заводской номер, метрологические характеристики, даты поверок, номер аттестата и орган, его выдавший).

Протокол проверки сопротивления заземляющего устройства

Протокол проверки сопротивления заземляющего устройства (здание гаража) скачать

Протокол проверки сопротивления ЗУ (производственный корпус) скачать

Кроме цели и параметров внешних условий, как в предыдущем пункте, при измерении обязательно вносят следующую информацию:

  • Вид и характер грунта
  • Удельное сопротивление грунта
  • Номинальное напряжение электроустановки
  • Режим нейтрали

Результаты измерений заносят в таблицу:

  • Место измерения с указанием точки измерения на схеме
  • Измеренное значение сопротивления
  • Коэффициент сезонности
  • Приведенное окончательное значение сопротивление

На основании данных измерений делаются выводы и заключение о соответствии полученных значений требованиям нормативов.

Как и в предыдущем протоколе заполняется таблица с параметрами измерительных приборов.

Интересные материалы по этой теме:
Нормы, правила и ГОСТы по молниезащите - нормативные документы

Подробно о стандартизации и нормативном реуглировании.

Сопротивление заземления молниезащиты

Сравнивается удельное сопротивление различных грунтов. Как конфигурация заземлителя и параметр почвы влияют на качество заземления молниезащиты? Какие требования предъявляют к заземлителям.

Состав системы молниезащиты по стандартам IEC (МЭК)

Кратко о том, что входит в состав комплекса мероприятий по защите от молний и гроз по мнению Международной электротехнической комиссии, а также взаимосвязанные решения в области внешней и внутренней молниезащиты. 

Требования к элементам внешней молниезащиты

Какие испытания проходят элементы молниеприемные системы, соединительные компоненты, проводники, заземляющие электроды? Описание методик проверки, имитирующих воздействие естественных атмосферных условий и воздействие коррозии на компоненты.

Система молниезащиты от Рона Куртуса

SfC На главную> Физика> Электричество> Статическое электричество>

, Рон Куртус (редакция 14 апреля 2011 г.)

Молния - это огромная статическая электрическая искра, возникающая во время грозы. Удары молнии могут быть опасными для зданий и оборудования, а также опасны для людей.

В зданиях часто используется система молниезащиты, состоящая из молниеотвода (также называемого молниеотводом) и металлических кабелей для безопасного отвода и отвода электрических зарядов в землю.Другой вид системы молниезащиты создает короткое замыкание для предотвращения повреждения оборудования. Электропроводящая металлическая обшивка коммерческого самолета изолирована от внутренней части для защиты пассажиров и оборудования.

Вопросы, которые могут у вас возникнуть:

  • Как здания защищены от молнии?
  • Как защищено оборудование?
  • Как защищен самолет от молнии?

Этот урок ответит на эти вопросы.Полезный инструмент: Конвертация единиц



Защита зданий

Когда молния прыгает на землю из облака во время грозы, она будет искать самую высокую структуру, которая собрала электрические заряды, противоположные статическим электрическим зарядам в облаке. Высокое дерево в поле или высокое здание могут быть вероятными целями молнии.

Изобретен громоотвод

В 1752 году Бенджамин Франклин изобрел громоотвод, который должен был простираться над зданием и притягивать молнию к стержню, откуда его можно было без вреда отвести на землю.

Система переключения освещения

Громоотвод (также называемый молниеотводом) - это всего лишь часть системы отвода освещения, предназначенная для защиты здания от повреждений в результате удара молнии. В систему входит металлический кабель или стержень, который проходит в землю, и электроды в земле для безопасного рассеивания энергии. Часто здания, подверженные ударам молнии, будут иметь сеть из громоотводов и проводов.

Громоотводы на крышу сарая

Идея состоит в том, что электричество будет идти по пути наименьшего сопротивления и, таким образом, миновать конструкцию здания по мере продвижения к земле.Но также конфигурация наконечника громоотвода такова, что он является хорошим приемником молнии.

Круглый наконечник лучше

Когда Франклин изобрел громоотвод, он чувствовал, что острый наконечник лучше всего подходит для привлечения электрических зарядов и, следовательно, молнии. Только в 2000 году ученые из Лаборатории атмосферных исследований Ленгмюра в Нью-Мексико доказали, что стержень с закругленным или сферическим концом работает лучше.

Защита чувствительного оборудования

Когда молния поражает линию электропередачи или линию связи, находящуюся вне здания, или когда она ударяет в здание и перескакивает на одну из этих линий, она может вызвать выброс тока, который приведет к сгоранию или повреждению электронных приборов и компьютеров.

Грозозащитный разрядник на входе в корпус

Грозозащитный разрядник - это устройство, которое подключается между каждым электрическим проводником в системе питания и системы связи и землей или землей. Они создают средство для короткого замыкания скачка напряжения, ограничивая рост напряжения. Обычно молниеотводы размещают там, где в здание входят линии питания и связи.

Сетевой фильтр рядом с оборудованием

Устройства защиты от перенапряжения часто используются между розетками питания и коммуникациями и компьютером или другим электронным устройством.Они добавляют дополнительную безопасность. В большинстве жилых домов молниеотводы отсутствуют, поэтому важны устройства защиты от перенапряжения.

Защита самолета во время шторма

Хотя большинство коммерческих авиалайнеров стараются избежать грозы, у них иногда нет выбора. В такой ситуации казалось бы, что самолет может подвергнуться удару молнии и повреждению. Фактически, отдельные авиалайнеры поражаются молнией в среднем раз в год.

Способ защиты коммерческих самолетов от поражения молнией заключается в поддержании тока молнии во внешней обшивке самолета.Эта система работает настолько эффективно, что последняя авария из-за молнии произошла более 40 лет назад.

Поддержание тока молнии снаружи

Поскольку большинство обшивок коммерческих самолетов в основном изготавливается из алюминия, который является очень хорошим проводником электричества, большая часть тока молнии остается на внешней обшивке самолета. Самолет сконструирован таким образом, чтобы на этом токопроводящем пути не было зазоров.

Поскольку летательный аппарат движется сквозь облака, избыточные заряды рассеиваются в облаке с противоположным зарядом.

Защита электроники

Однако, когда молния проходит по внешней стороне самолета, переходные эффекты, аналогичные электростатической индукции , могут создавать скачки напряжения в проводке самолета, которые могут повредить электронику и компьютеры самолета. Экранируя проводку и оборудование и добавляя соответствующие устройства заземления и защиты от перенапряжения. Проблемы, вызванные этими эффектами молнии, можно предотвратить.

(Дополнительную информацию см. В разделе «Электростатическая индукция».)

Предотвращение взрывов топлива

Точно так же топливная система должна быть защищена от даже крошечных искр, вызывающих токи молнии во внешней части самолета, которые могут привести к взрыву. Обшивка вокруг баков, креплений и крышек наливных горловин должна препятствовать возникновению искр вблизи топлива.

Заблуждение о статических фитилях

Распространенное заблуждение состоит в том, что статические фитили имеют на краях крыльев. Поскольку они выглядят как маленькие громоотводы, многие люди думают, что они используются для притягивания к ним молнии, чтобы защитить самолет.

Статические фитили на крыльях Boeing 737

С технической площадки Boeing 737

Эти статические фитили фактически способствуют снятию статического электричества с планера при нормальных условиях полета, так что заряды не накапливаются и не вызывают радиопомех.

Защита чувствительного оборудования

Хотя электрические заряды соединяются через металлическую обшивку самолета, все же существует вероятность того, что некоторый ток может просочиться в электрическую систему и вызвать повреждение чувствительного электрического и компьютерного оборудования.Для защиты от этого в схемах используются устройства защиты от перенапряжения для блокировки или короткого замыкания избыточного тока.

Сводка

Удары молнии могут быть опасными для зданий и оборудования, а также опасны для людей. В зданиях часто используется система молниезащиты, состоящая из громоотвода и металлических кабелей, чтобы безопасно отводить электрические заряды в землю. Грозозащитные разрядники и устройства защиты от перенапряжения предотвращают повреждение оборудования. Электропроводящая металлическая обшивка коммерческого самолета изолирована от внутренней части для защиты пассажиров и оборудования.


Имейте мужество отстаивать свои убеждения


Ресурсы и ссылки

Полномочия Рона Куртуса

Сайты

Основы молниезащиты - Национальный институт молниезащиты

Молниезащита для зданий - eHow.com

Изобретение громоотвода - искатель великих идей

Система молниезащиты - Википедия

Громоотвод - Википедия

Защита самолета от шторма -Physlink.com

Тестирование и защита от молний

Статические ресурсы электроэнергии

Книги

Книги по защите от молний с самым высоким рейтингом


Вопросы и комментарии

Есть ли у вас какие-либо вопросы, комментарии или мнения по этой теме? Если это так, отправьте свой отзыв по электронной почте. Я постараюсь вернуться к вам как можно скорее.


Поделиться страницей

Нажмите кнопку, чтобы добавить эту страницу в закладки или поделиться ею через Twitter, Facebook, электронную почту или другие службы:


Студенты и исследователи

Веб-адрес этой страницы:
www.school-for-champions.com/science/
static_lightning_protection.htm

Пожалуйста, включите его в качестве ссылки на свой веб-сайт или в качестве ссылки в своем отчете, документе или диссертации.

Авторские права © Ограничения


Где ты сейчас?

Школа чемпионов

Электроэнергетика

Система молниезащиты

.

Заземление и молниезащита - Infinet Wireless: Техническая документация

  • Перейти к содержанию
  • Перейти к панировке
  • Перейти к меню заголовка
  • Перейти к меню действий
  • Перейти к быстрому поиску
Связанные приложения

Загрузка…

  • Пространства
  • Быстрый поиск
  • Помогите
    • Онлайн помощь
    • Горячие клавиши
    • Feed Builder
    • Что нового
    • Доступные гаджеты
    • О Confluence
  • Авторизоваться

Infinet Wireless: Техническая документация
  • Страницы

Дерево страниц

Просмотр страниц

Инструменты ConfigureSpace
    • А т. тач (0)
    • История страницы
    • Информация о странице
    • Решенные комментарии
    • Ссылка на эту страницу…
    • Просмотреть в иерархии
    • Просмотреть источник
    • Экспорт в PDF
    • Эксп
.

Система защиты здания - Руководство по устройству электроустановок

Задача системы защиты здания - защитить его от прямых ударов молнии.

Система состоит из:

  • Устройство захвата: система молниезащиты;
  • токоотводы, предназначенные для отвода тока молнии на землю;
  • соединенных вместе заземляющих проводов типа "гусиная лапка";
  • перемычек между всеми металлическими рамками (уравнивание потенциалов) и заземляющими проводами.

Когда ток молнии течет в проводнике, если между ним и заземленными поблизости корпусами возникают разности потенциалов, последние могут вызвать разрушительные пробои.

3 типа системы молниезащиты

Применяются три типа защиты зданий:

Громоотвод (простой стержневой или с системой срабатывания)

Громоотвод представляет собой металлический наконечник захвата, расположенный наверху здания.Он заземлен одним или несколькими проводниками (часто медными полосками) (см. Рис. J12).

Рис. J12 - Молниеотвод (простой стержень или с системой срабатывания)

Громоотвод с натянутыми проводами

Эти провода натянуты над защищаемой конструкцией. Они используются для защиты специальных сооружений: ракетных стартовых площадок, военного назначения и защиты высоковольтных воздушных линий (см. рис. J13).

Фиг.J13 - Натянутые провода

Громоотвод с решетчатой ​​клеткой (клетка Фарадея)

Эта защита предполагает размещение множества токоотводов / лент симметрично по всему зданию. (см. Рис. J14).

Этот тип системы молниезащиты используется в зданиях с высокой степенью защиты, в которых находятся очень чувствительные объекты, например, компьютерные залы.

Рис. J14 - Сетчатая клетка (клетка Фарадея)

Последствия защиты здания для оборудования электроустановки

50% тока молнии, отводимого системой защиты здания, поднимается обратно в сети заземления электроустановки (см. Рис. J15): рост потенциала рам очень часто превышает способность выдерживать изоляцию проводов в различных сетях (низковольтные, телекоммуникационные, видеокабели и т. Д.).

Кроме того, протекание тока через токоотводы создает наведенные перенапряжения в электроустановке.

Как следствие, система защиты здания не защищает электрическую установку: поэтому необходимо предусмотреть систему защиты электрической установки.

Рис. J15 - Постоянный обратный ток молнии

.

Защита от грозовых разрядов и перенапряжения для ветряных турбин мощностью несколько мегаватт

Важность защиты ветряных турбин

Существует неослабевающая тенденция использования регенеративной энергии , полученной от ветряных турбин, солнечных, фотоэлектрических и биогазовых установок или геотермального тепла. Это огромный рыночный потенциал не только для энергетической отрасли, но также для поставщиков и торговли электроэнергией и во всем мире.

Lightning and surge protection of multi-megawatt wind turbines Защита от грозовых разрядов и перенапряжения многомегаваттных ветряных турбин (на фото: Герметичный неизрасходованный искровой разрядник через DEHN)

В Германии тем временем около 19000 ветряных турбин вырабатывают общую мощность , почти 21000 мегаватт , что составляет более трех процентов от необходимая мощность.Прогнозы на будущее оказались положительными. По данным Немецкого института ветроэнергетики (Deutsches Windenergie-Institut, DEWI), примерно 4000 ветряных турбин предполагается установить в открытом море до 2030 года.

Таким образом, номинальная мощность прибл. 20000 мегаватт могут быть произведены морскими ветряными электростанциями. Важность ветряных турбин очевидна. Если посмотреть на темпы роста этого рынка электроэнергии, надежное наличие энергии также является важным аспектом.

Рассмотрены следующие темы:


Опасность в результате воздействия молнии

Оператор этих установок не может позволить себе простои. Напротив, большие капитальные вложения в ветряную турбину окупятся в течение нескольких лет. Ветровые турбины - это комплексные электрические и электронные установки, сконцентрированные на очень небольшой площади.

Здесь можно найти все, что предлагает электротехника и электроника: шкафов распределительных устройств, двигателей и приводов, преобразователей частоты, шинных систем с исполнительными механизмами и датчиками.

Fire in the sky - Lightning strike sparks Buffalo Ridge turbine blaze Пожар в небе - искры от удара молнии Взрыв турбины в Буффало-Ридж

Само собой разумеется, что скачки напряжения могут нанести там значительный ущерб. Из-за открытого положения и общей высоты ветровые турбины подвергаются прямому воздействию молнии. Риск удара молнии возрастает квадратично в зависимости от высоты конструкции.

Мультимегаваттные ветряные турбины с лопастями достигают общей высоты до 150 м и поэтому особенно подвержены опасности.Требуется комплексная защита от молнии и перенапряжения .

Вернуться к индексу ↑


Частота ударов молний

Годовое количество вспышек молний между облаками и землей для определенного региона определяется на основе хорошо известного изокераунического уровня . В Европе среднее количество от одной до трех вспышек облака-земля на км в год относится к прибрежным районам и низким горным хребтам.

При расчете установок молниезащиты следует учитывать, что в случае объектов с высотой> 60 м, подверженных воздействию молнии, также могут возникать вспышки от земли к облаку, так называемые восходящие вспышки, рядом с облаками и землей.Это приводит к более высоким значениям, как указано в приведенной выше формуле.

Wind tower/turbine lightning protection Ветряная башня / молниезащита турбины

Кроме того, разрядов земля-облако , исходящие от высоко открытых объектов, несут большие заряды тока молнии, которые имеют особое значение для мер защиты лопастей ротора и для проектирования молнии разрядники тока.

Вернуться к оглавлению ↑


Стандартизация

В Германии директивы Germanischer Lloyd являются основой для разработки концепции защиты.

Немецкая страховая ассоциация (GDV) в своей публикации VdS 2010 «Risikoorientierter Blitz- und Überspannungsschutz» (защита от грозовых разрядов и перенапряжения, ориентированная на риски) рекомендует внедрять системы защиты от молний класса II для ветряных турбин, чтобы соответствовать минимальным требованиям. требования к защите этих установок.

Вернуться к оглавлению ↑


Меры защиты

Основное внимание в этом техническом документе уделяется реализации мер молниезащиты и мер защиты от скачков напряжения для электрических и электронных устройств / систем ветряной турбины.

Сложные проблемы защиты лопаток ротора, поворотных частей и подшипников требуют детального изучения. Они также зависят от производителя и типа.

Impulse current laboratory DEHN + SÖHNE – Max. lightning impulse current 200 kA, wave form 10/350 μs Рисунок 1 - Лаборатория импульсного тока DEHN + SÖHNE - Макс. Импульсный ток молнии 200 кА, форма волны 10/350 мкс

DEHN + SÖHNE предлагает следующие услуги по проектированию и тестированию в лаборатории импульсного тока компании, чтобы предоставить лучшие решения для отдельного клиента (рис. 1):

  • Тестирование в соответствии с требованиями заказчика , предварительно смонтированные соединительные блоки для защиты электроустановки
  • Испытание несущей способности подшипников по току молнии
  • Испытание током молнии токоотводов и приемников лопастей ротора

Эти испытания в лаборатории подтверждают эффективность выбранных меры защиты и внести свой вклад в оптимизацию «пакета защиты» .

Вернуться к указателю ↑


Концепция зон молниезащиты

Концепция зон молниезащиты - это структурная мера для создания определенной среды ЭМС в структуре (рисунок 2). Определенная среда ЭМС определяется электромагнитной устойчивостью используемого электрического оборудования.

Lightning protection zones concept for a wind turbine Рисунок 2 - Концепция зон молниезащиты для ветряной турбины

В качестве меры защиты концепция зон молниезащиты включает, таким образом, уменьшение на кондуктивных и излучаемых помех на границах до согласованных значений.

По этой причине охраняемый объект подразделяется на охранных зон . Зоны защиты являются результатом конструкции ветряной турбины и должны учитывать архитектуру конструкции.

Решающим является то, что прямые параметры молнии, влияющие на зону молниезащиты LPZ 0 A извне, снижаются за счет экранирования и установки устройств защиты от перенапряжения, чтобы гарантировать, что электрические и электронные системы и устройства, расположенные внутри ветряной турбины, могут работать без помех.

Вернуться к оглавлению ↑


Меры защиты

Гондола должна быть спроектирована как металлический экран , который закрывается сам по себе . Таким образом, внутри гондолы можно получить объем со значительно ослабленным электромагнитным полем по сравнению с внешним миром. Распределительные устройства и шкафы управления в гондоле и, при наличии, в производственном здании также должны быть металлическими.

Соединительные кабели должны иметь внешний проводящий экран. Что касается подавления помех, экранированные кабели эффективны против ЭМС-муфты только в том случае, если экраны соединены эквипотенциальным соединением с обеих сторон. Экраны должны соприкасаться с окружающими контактными клеммами, чтобы избежать длинных и для EMC неправильных «косичек» .

Вернуться к индексу ↑


Система заземления

Для заземления ветряной турбины всегда необходимо интегрировать усиление опоры. Установка заземляющего электрода фундамента в основании башни и, если таковая имеется, в фундаменте производственного здания, также должна быть предпочтительнее с учетом риска коррозии заземляющих проводов.

Заземление основания опоры и производственного здания (рис. 3) должно быть соединено с помощью перекрестного заземления , чтобы получить систему заземления с максимально возможной площадью поверхности. Степень, в которой дополнительные кольцевые заземляющие электроды, управляющие потенциалом, должны быть расположены вокруг основания опоры, зависит от того, нужно ли снизить слишком высокие ступенчатые напряжения и напряжения прикосновения для защиты оператора в случае удара молнии.

Intermeshed network of earth electrodes of a wind turbine Рисунок 3 - Переплетенная сеть заземляющих электродов ветряной турбины

Схема защиты проводников на границе зоны молниезащиты LPZ 0 A до LPZ 1 и выше Помимо защиты от излучаемых источников помех, защита от Также необходимо предусмотреть кондуктивные источники помех на границах молниезащитных зон для надежной работы электрических и электронных устройств.

На границе зоны молниезащиты LPZ 0 A от до LPZ 1 (условно также называемое уравниванием потенциалов) должны использоваться УЗИП, способные отводить значительные частичные токи молнии без повреждения оборудования. Эти УЗИП называются разрядниками тока молнии (УЗИП типа 1) и испытываются импульсными токами с формой волны 10/350 мкс.

На границе LPZ 0 B до LPZ 1 и LPZ 1 и выше необходимо контролировать только импульсные токи малой энергии, которые возникают в результате напряжения, индуцированного извне, или скачков напряжения, генерируемых в системе. сам.

Эти защитные устройства называются устройствами защиты от перенапряжения (SPD типа 2) и испытываются импульсными токами с формой волны 8/20 мкс.

Устройства защиты от перенапряжения следует выбирать в соответствии с рабочими характеристиками электрических и электронных систем. После разряда устройства защиты от перенапряжения, которые будут использоваться в системе электроснабжения, должны быть способны безопасно гасить последующие токи, идущие впоследствии от сети. Помимо способности выдерживать импульсный ток, это второй важный аспект дизайна.

На рис. 4 показан разрядник тока молнии с залитым искровым разрядником.

Application of DEHNbloc Maxi coordinated lightning current arrester for 400/690 V TN-C systems Рисунок 4 - Применение координированного разрядника тока молнии DEHNbloc Maxi для систем TN-C 400/690 В
DEHNguard surge arrester Рисунок 5 - Ограничитель перенапряжения DEHNguard

Этот разрядник тока молнии может быть установлен среди неизолированных частей системы под напряжением в установке . защищены без учета минимальных расстояний. Защитное устройство DEHNbloc используется, например, для линий низкого напряжения, идущих от ветряной турбины.

Ограничители перенапряжения (Рисунок 5) рассчитаны на нагрузки, возникающие при индуктивных соединениях и коммутационных операциях. В рамках согласования энергии они должны быть подключены после разрядников тока молнии. В их состав входит металлооксидный варистор с контролируемым температурным режимом.

В отличие от устройств защиты от перенапряжения для систем электроснабжения, при установке SPD в системах обработки данных особое внимание следует уделять совместимости системы и рабочим характеристикам измерительно-управляющей линии или линии передачи данных .Эти защитные устройства подключаются последовательно с линиями обработки данных и должны снижать уровень помех ниже устойчивости защищаемого оборудования.

Рассматривая одну телефонную линию в рамках концепции зон молниезащиты, можно предположить, что частичный ток молнии на этом проводнике является защитным. 5% . Для системы молниезащиты Класс III / IV это составит частичный ток молнии 5 кА , форма волны 10/350 мкс .

Application of BLITZDUCTOR XT lightning current and surge arrester Рисунок 6 - Применение разрядника тока молнии и разрядника перенапряжения BLITZDUCTOR XT

На рисунке 6 показано одобренное многоцелевое устройство BLITZDUCTOR XT, BCT MOD BE в качестве разрядника тока молнии и разрядника перенапряжения. Это защитное устройство может использоваться для защиты оборудования в ЭМС-зоне молниезащиты I и выше. BLITZDUCTOR XT представляет собой сеть с четырьмя терминалами и ограничивает как синфазные, так и дифференциальные помехи.

Его можно закрепить непосредственно в клеммных колодках или вместо этих клемм на несущих шинах.Его особая конструкция позволяет экономить место.

Вернуться к индексу ↑

Артикул: DEHN - Руководство по молниезащите

.

Оставить комментарий

avatar
  Подписаться  
Уведомление о