Требования к сопротивлению заземлителя молниезащиты

Требования к сопротивлению заземлителя молниезащиты

Тема заземления молниезащиты не такая простая, как может показаться на первый взгляд. В нормативных документах встречаются лишь требования по сопротивлению заземлителя, но при этом нет требований по конфигурации заземлителей. Рассмотрим различные ТНПА по данной теме.

Не будем углубляться в проблемы заземления, пусть этим занимаются соответствующие специалисты.

Изначально я хотел посвятить тему только заземлению отдельно стоящего молниеприемника, но потом решил вспомнить все требования, предъявляемые к заземлителям молниезащиты. Ну… или почти все

ТНПА РБ:

ТКП 336-2011 (Молниезащита зданий и сооружений и инженерных коммуникаций).

7.2.3 При рассмотрении рассеивания высокочастотного тока молнии в земле и с целью минимизирования любых опасных перенапряжений, конфигурация и размеры системы заземления являются важными критериями. Как правило, рекомендуется низкое сопротивление заземления (не более 10 Ом, измеренное на низкой частоте).

ТКП 339-2011 (Вместо ПУЭ).

6.2.8.5 Защиту от прямых ударов молнии ОРУ следует, по возможности, выполнять отдельно стоящими молниеотводами, установленными по периметру подстанции. Молниеотводы необходимо предусматривать на максимальном удалении от зданий ОПУ, ГЩУ, РЩ. Отдельно стоящие молниеотводы должны иметь обособленные заземлители с сопротивлением не более 80 Ом при импульсном токе 60 кА.

ТКП 181-2009 (02230) (Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей).

5.9.1 Электроустановки Потребителей должны иметь защиту от грозовых и внутренних перенапряжений, выполненную в соответствии с требованиями правил устройства электроустановок. Величина сопротивления заземлений молниеотводов, если вблизи них во время грозы могут находиться люди, не должна превышать 10 Ом.

Таблица Б.29.1 Наибольшие допустимые сопротивления заземляющих устройств:

Отдельно стоящий молниеотвод — 80 Ом.

ТНПА РФ:

ПУЭ 7 (Правила устройства электроустановок).

4.2.137. Защиту от прямых ударов молнии ОРУ, на конструкциях которых установка молниеотводов не допускается или нецелесообразна по конструктивным соображениям, следует выполнять отдельно стоящими молниеотводами, имеющими обособленные заземлители с сопротивлением не более 80 Ом при импульсном токе 60 кА.

РД 34.21.122-87 (Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений).

8 … До недавнего времени для заземлителей молниезащиты нормировалось импульсное сопротивление растеканию токов молнии: его максимально допустимое значение было принято равным 10 Ом для зданий и сооружений I и II категорий и 20 Ом для зданий и сооружений III категории. При этом допускалось увеличение импульсного сопротивления до 40 Ом в грунтах с удельным сопротивлением более 500 Ом×м при одновременном удалении молниеотводов от объектов I категории на расстояние, гарантирующее от пробоя по воздуху и в земле. Для наружных установок максимально допустимое импульсное сопротивление заземлителей было принято равным 50 Ом.

РД 34.45-51.300-97 (Объем и нормы испытаний электрооборудования).

Таблица 28.1 — Наибольшие допустимые сопротивления заземляющих устройств:

Отдельно стоящий молниеотвод — 80 Ом.

Вывод: в очередной раз можно убедиться, что нормативные документы в части проектирования электроустановок в РБ и РФ мало чем отличаются.

Источник:
http://220blog.ru/proektirovanie/trebovaniya-k-soprotivleniyu-zazemlitelya-molniezashhity.html

Какие документы регламентируют устройство молниезащиты для зданий и сооружений

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

Части конструкции

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

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

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

Нормативная база

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

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

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

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

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

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

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

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

ПУЭ (седьмая редакция)

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

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

Заземление

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

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

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

Стержневая и сеточная защита

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

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

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

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

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

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

Инструкция РД 34.21.122-87

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

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

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

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

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

Источник:
http://evosnab.ru/ustanovka/molnija/dokumenty-po-molniezashhite

Нормативные требования к молниезащите

Весь опыт обеспечения электробезопасности населения привел к созданию официальных, утвержденных компетентными органами, документов, содержащих нормативные требования к молниезащите: ГОСТы и инструкции. Их основное назначение — обеспечить высокое качество, максимально длительную эксплуатацию и гарантию работоспособности созданной системы.

Действующие на территории Российской Федерации нормы

На территории России действует целый ряд нормативов, определяющих стандарты и нормы молниезащиты:

  • В первую очередь стоит назвать инструкцию по устройству молниезащиты зданий и сооружений. Этот документ является своего рода отправным пунктом. Он устанавливает стандарты организации подобных систем, которые должны быть учтены на стадии разработки проекта здания. Однако, данная инструкция не распространяется на здания, хранящие порох и взрывчатые вещества и на некоторые иные случаи.
    Cкачать в pdf >>
  • Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций. Этот документ схож с предыдущим, однако дополнительно включает в себя требования к организации громоотводов в коммуникациях.
    Cкачать в pdf >>
  • Инструкция по устройству сетей заземления и молниезащиты была разработана специально для работников технико-инженерной сферы, а также для сотрудников электромонтажных организаций. Эта инструкция используется в различных установках переменного и постоянного тока, за исключением разве что специальных конструкций, стандартизация которых идет в отдельных документах.

Кроме того, Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии в 2011 году выпустило 2 документа по стандартам Международной Электротехнической Комиссии (МЭК) № 62305:

Данные материалы привели российские стандарты молниезащиты ГОСТ к международным нормам.

В общем о ситуации

Молниезащита, требования к которой отображены в различных документах – сейчас непростое дело в реалиях нашей страны. На данный момент принято полагать, что проектировать систему громоотвода следует на основе двух нормативов. Они уже были указаны выше (первые два пункта).
На основе положения от 27 декабря 2002 года «О техническом регулировании» — все подобные инструкции носят лишь рекомендательный характер.

Однако, при планировании того либо иного объекта, необходимо исходить из конкретной ситуации, и смотреть, могут ли быть к ней применимы изложенные в инструкциях нормы, либо здесь следует ужесточить (или наоборот – смягчить) эти требования.
Даже сочетая два основных норматива, не всегда можно получить всю исчерпывающую информацию. Потому, в таких случаях, эксперты обычно обращаются к международным стандартам МЭК.

Читайте также  Основы обслуживания бензопилы - Делай правильно! Голая правда, Цепные пилы, Блог, Клуб DNS

Многие специалисты сходятся во мнении, что все существующие документы должны быть дополнены в связи с различными новинками и все растущим разнообразием конструкций построек, требующих иного подхода.

Интересные материалы по этой теме:

Нормы, правила и ГОСТы по молниезащите — нормативные документы

Еще раз более подробно о стандартизации и нормативном реуглировани.

Анализ нормативно-технического обеспечения молниезащиты

Отдельно сравнение западных и европейских стандартов DIN и IEC с отечестнвенными ГОСТами, РД, СО и прочими правилами.

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.

Адрес объекта: г. Москва, ул. Воздвиженка, 10.

Вид работ: Монтаж системы внешней молниезащиты здания.

Комплектующие: производства компании Dehn+Sohne Gmbh.

Элементы комплекта: стальной оцинкованный проводник Rd8; хомут-держатель Rd8-10 трубный 17.2 мм с клеммой, СГЦ/V2A; соединитель клеммный Rd8-10, СГЦ; соединитель универсальный Rd8-10 / Rd8-10, СГЦ; молниеприемный стержень Rd16 L=2.000 мм, алюминий; клемма-держатель фальцевая вертикальная, СГЦ; фальцевая клемма Rd8-10, СГЦ; соединитель промежуточный Rd8-10 / Fl30-Rd16, СГЦ; стальной хомут крепления ленты; лента из нержавеющей стали V2A; держатель Rd16 c М8.

Адрес объекта: Московская обл., Солнечногорский район, дер. Радумля.

Вид работ: Проектирование системы молниезащиты промышленного здания.

Комплектующие: производства фирмы OBO Bettermann.

Выбор системы молниезащиты: Молниезащиту всего здания выполнить по III категории в виде молниеприемной сетки из горячеоцинкованного проводника Rd8 с шагом ячейки 12х12 м. Молниеприемный проводник уложить поверх кровельного покрытия на держатели для мягкой кровли из пластика с бетонным утяжелением. Обеспечить дополнительную защиту оборудования на нижнем уровне кровли установкой многократного стержневого молниеотвода, состоящего из стержневых молниеприемников. В качестве молниеприемника использовать стальной горячеоцинкованный прут Rd16 длиной 2000 мм.

Адрес объекта: Московская обл., г. Домодедово, трасса М4-Дон

Вид работ: Изготовление и монтаж системы внешней молниезащиты.

Комплектующие: производство фирмы J.Propster.

Состав комплекта: молниепримная сетка из проводника Rd8, 50 кв.мм, СГЦ; алюминиевые молниеприемные стержни Rd16 L=2000 мм; универсальные соединители Rd8-10/Rd8-10, СГЦ; промежуточные соединители Rd8-10/Rd16, Al; стеновые держатели Rd8-10, СГЦ; клеммы конечные, СГЦ; пластиковые держатели на плоской кровле с крышкой (с бетоном) для оцинкованного проводника Rd8; изолированные штанги d=16 L=500 мм.

Адрес объекта: Московская область, Дмитровский район, дер. Лупаново

Вид работ: Проектирование и монтаж системы внешней молниезащиты.

Адрес объекта: Московская обл., Ногинский район.

Вид работ: производство и монтаж системы внешней молниезащиты и заземления.

Комплектующие: J. Propster.

Внешняя молниезащита: На плоской кровле защищаемого здания уложена молниеприемная сетка с шагом ячейки 10 х10 м. Зенитные фонари защищены посредством установки на них молниеприемных стержней длиной 2000 мм и диаметром 16 мм в количестве девяти штук.

Токоотводы: Проложены в «пироге» фасадов здания в количестве 16 штук. Для токоотводов использован проводник из оцинкованной стали в ПВХ-оболочке диаметром 10 мм.

Заземление: Выполнено в виде кольцевого контура c горизонтальным заземлителем в виде оцинкованной полосы 40х4 мм и глубинными стерженями заземления Rd20 длиной L 2х1500 мм.

Расширяем географию — монтаж молниезащиты в Магадане

Портфолио нашей компании пополнила самая западная точка на карте РФ — Магаданская область, где завершаются работы по монтажу системы молниезащиты на зданиях управления образования региона.

Источник:
http://www.mzke.ru/normativnye_trebovaniya_k_molniezashhite.html

2. Заземление молниеотводов

2.1. Нормативные требования

Здесь снова приходится опустить Инструкцию СО-153-34.21.122-2003, не содержащую никаких конкретных требований к заземлению молниеотводов. В Инструкции РД 34.21.122-87 формально требования сформулированы, но они касаются не величины сопротивления заземления, а конструкции заземляющих устройств. Для отдельно стоящих молниеотводов речь идёт о фундаментах опор молниеотводов или о специальном заземлителе, минимальные размеры которого показаны на рис. 7.

Рисунок 7. Минимальные размеры заземлителя из горизонтальной полосы и трех вертикальных стержневых электродов по РД 34.21.122-87

В нормативе нет никаких указаний об изменении размеров электродов в зависимости от удельного сопротивления грунта. Это значит, что по мнению составителей типовая конструкция признается пригодной для любых грунтов. Насколько при этом будет меняться её сопротивление заземления Rgr, можно судить по расчётным данным рис. 8.

Рисунок 8. Расчётное значение сопротивления заземления типового заземлителя из Инструкции РД 34.21.122-87

Изменение значения Rgr в пределах почти 2-х порядков величины вряд ли можно расценивать как нормирование. Фактически никаких конкретных требований к величине сопротивления заземления норматив не содержит и этот вопрос безусловно заслуживает специального рассмотрения.

Стандарт ОАО «Транснефть» удивил таблицей нормированных значений сопротивления заземления молниеотводов (рис. 9), которую составители полностью скопировали из последнего издания ПУЭ, где она относится к заземлителям опор ВЛ 110 кВ и выше. Жёсткие требования ПУЭ вполне понятны, поскольку сопротивление заземления опоры ВЛ в значительной мере определяет величину грозового перенапряжения на линейной изоляции. Мотивы переноса этих требований на заземления молниеотводов выяснить невозможно, тем более, что в высокоомных грунтах их вообще не удается реализовать при помощи сколько-нибудь разумных конструкций. Чтобы продемонстрировать это, на рис. 10 показаны результаты расчёта заземлителя молниеотвода совершенно фантастического исполнения. Он представляет собой полностью металлическую конструкцию квадратного сечения, длина стороны которого указана на оси абсцисс. Рассчитаны два варианта – с глубиной заложения в грунт 3 и 10 м. Легко убедиться, что в грунте с удельным сопротивлением ρ = 5000 Ом м нормированное значение 30 Ом (RЗ/ρ = 0,006 м -1 ) потребует заполнить металлом окрестность фундамента молниеотвода более, чем 50х50 м. Не лучше ситуация и с протяжённом заземлителем. В тех же условиях для обеспечения требуемого сопротивления заземления нужна горизонтальная шина длиной более 450 м.

Эквивалентное удельное
сопротивление грунта ρ, Ом*м

Наибольшее допустимое сопротивление
заземления опоры по ПУЭ, Ом

Более 100 до 500

Более 500 до 1000

Более 1000 до 5000

Рисунок 10. К оценке возможностей выполнения требований стандарта ОАО «Транснефть» при помощи сосредоточенного заземляющего устройства

Требования стандарта ОАО «Газпром» предельно конкретны. Сопротивление заземления отдельно стоящего молниеотвода для I и II уровней защиты должно быть равно 10 Ом в грунтах с ρ ≤ 500 Ом м. В более высокоомных грунтах допускается использовать заземлители, сопротивление которых определяется как

Отдавая себе отчёт в сложности изготовления такого относительно низкого сопротивления заземления, стандарт рекомендует химическую обработку или частичную замену грунта. Заслуживает внимания оценка объема рекомендованных работ в конкретных условиях. Ее легко выполнить для простейшей ситуации, ориентируясь на полусферический заземляющий электрод, потенциал которого в двухслойном грунте (независимо от того, что было сделано – химия или механическая замена грунта) согласно рис. 11 равен

Рисунок 11. К оценке сопротивления заземления в двухслойном грунте

Откуда точное значение сопротивления заземления определяется как

В предельном случае, когда химическая обработка или замена грунта оказались столь эффективны, что его удельное сопротивление упали почти до нуля,

Выражение позволяет оценить снизу радиус обработки r1. В рассматриваемом примере он оказывается равным приблизительно 40 м, что соответствует объёму грунта около 134000 м 3 . Полученное значение заставляет очень серьёзно задуматься о реальности намечаемой операции.

Рисунок 12. Сопротивление заземления двухлучевого горизонтального заземлителя в зависимости от толщины верхнего обработанного слоя грунта

К похожему результату приводит оценка и для любой другой практически значимой конфигурации заземляющих электродов, например, для двухлучевого заземлителя из горизонтальных шин длиной по 20 м. Расчётная зависимость на рис. 12 позволяет оценить, как меняется сопротивление заземления такой конструкции при вариации толщины верхнего низкоомного слоя заменённого грунта. Требуемое сопротивление заземления в 20 Ом получается здесь при толщине обработанного (или заменённого) слоя в 2,5 м. Важно понять, на каком расстоянии от заземлителя можно прекратить обработку. Показателем является потенциал на поверхности земли U(r). Изменение удельного сопротивления перестанет влиять на результат там, где потенциал U(r) станет намного меньше потенциала заземляющего электрода UЗ = U(r).

2.2. С какой целью заземляется молниеотвод

Прошу не считать банальным заголовок раздела. Молниеотводы заземляли всегда, с момента их изобретения, иначе как они могли бы отвести в землю ток молнии. Современные руководства говорят о том, что сопротивление заземления должны обеспечить безопасный отвод тока молнии. О какой опасности и безопасности речь? Здесь не удастся отговориться банальностями. Наверное, стоит ещё раз вспомнить о воздушных линиях электропередачи. Там сопротивление заземления определяет резистивную составляющую грозовых перенапряжений которые действуют на гирлянду изоляторов.

Ничего подобного нет у молниеотводов. Их молниеприёмник ”без проблем” принимает потенциал заземляющих электродов. Присутствие конечного сопротивления заземления никак не влияет и на способность молниеотвода притягивать к себе молнию. В лаборатории не раз пытались проследить за влиянием сопротивления заземления на этот процесс и каждый раз безрезультатно. Объяснение здесь достаточно простое и очевидное. Молния никогда не ударяет в молниеотвод. Её встречает и притягивает к себе плазменный канал встречного разряда, который стартует от вершины молниеотвода в электрическом поле грозового облака и заряда уже формирующейся молнии. Этот канал (его называют встречным лидером) развивается при токе не более десятков ампер. Падение напряжения от такого слабого тока на сопротивлении заземления молниеотвода мало значимо по сравнению с потенциалом порядка 10 7 -10 8 В, который несет молния от грозового облака. Действительно, при сопротивлении заземления 10, 20, 100 или 200 Ом напряжение на заземлителе от тока

10 А все равно не превысит даже 10 4 В – величину ничтожно малую по сравнению с тем, чем располагает молния.

Отдельно стоящий молниеотвод, как известно, используют с единственной целью – устранить распространение тока молнии по металлоконструкциям защищаемого объекта. Именно для этого выбираются вполне конкретные расстояния от молниеотвода до объекта по воздуху и по земле. Допустим, что они выбраны верно и действительно исключают искровые перекрытия. Тем не менее, ток в заземлитель объекта попадает и попадает достаточно весомой долей, особенно когда функцию его заземления исполняет достаточно большой по площади фундамент защищаемого сооружения. Расчётные данные на рис. 14 показывают эту долю в зависимости от расстояния между заземлителями. У молниеотвода он выполнен согласно предписанию Инструкции РД 34.21.122-87 в виде горизонтальной полосы длиной 10 м с 3-мя вертикальными стержнями по 3 м каждый; фундамент объекта имеет размеры 50х50 м и заглублен на 3 м. Компьютерные расчёты выполнены для однородного грунта и для случая, когда поверхностный слой основного грунта на глубину до 2,5 м заменён высоко проводящим с удельным сопротивлением, меньшим в 50 раз. Легко убедиться, что изоляционное расстояние в 5 м, предписанное по стандарту ОАО «Транснефть», мало препятствует проникновению тока молнии к объекту через грунта, особенно, если его верхний слой заменен или химически обработан. Даже при расстоянии в 15 м, нормированном стандартом ОАО «Газпром», ток в заземлителе объекта превышает 50%.

Читайте также  Аппликация осенний лес из бумаги - 72 фото идей оригинальных аппликаций

Рисунок 14. Доля тока молнии, проникшая в заземлитель объекта через проводящую связь с заземлителем молниеотвода в зависимости от расстояния между ними

Здесь нужно ещё раз подчеркнуть, что любая обработка верхнего слоя грунта, снижающая сопротивление заземления, не только не уменьшает кондуктивную связь между молниеотводом и объектом, но заметно осиливает её, повышая тем самым долю тока молнии, ответвившуюся в объект.

Самое время ещё раз поставить вопрос о цели снижения сопротивления заземления. Остается два незатронутых аспекта проблемы – формирование искровых каналов и напряжение шага. Первый вопрос будет рассмотрен ниже в специальном разделе. Что же касается напряжения шага, то оно безусловно зависит от конструкции заземлителя молниеотвода и от его сопротивления заземления. Расчётные кривые на рис. 15 демонстрируют динамику снижения напряжения шага по мере удаления от типового заземлителя молниеотвода, предписанного Инструкцией РД 34.21.122-87 (см. пояснения к рис. 14).

2.3. Как проектировать

В разделе снова ставится задача об удовлетворении требований нормативных документов без неоправданных материальных затрат. Это тем более важно, что на качество внешней молниезащиты величина сопротивления заземления молниеотвода мало влияет. Во всяком случае, с ней не связаны непосредственно те опасные воздействия молнии, которые могут привести к катастрофической ситуации на резервуарном парке или каком-либо другом объекте переработки углеводородного топлива. Главное, очень хотелось бы избежать дорогостоящей химической обработки или замены больших объёмов грунта и без них выполнить требования отраслевых нормативов по молниезащите.

Создавать заземлитель для каждого молниеотвода в отдельности целесообразно только в грунтах с низким удельным сопротивлением, где даже типовая конструкция из РД 34.21.122-87 оказывается вполне дееспособной. Например, при рекомендованной там длине горизонтальной шины в 12 м и 3-х вертикальных стержнях по 5 м сопротивление заземления в грунте удельным сопротивлением ρ равно

Это значит, что при ρ ≤ 300 Ом м расчётное значение не превысит 20 Ом. При более высоком удельном сопротивлении грунта неплохой результат обеспечивают 4 взаимно перпендикулярных луча. При длине по 20 м каждый сопротивление заземления оказывается равным

а установка 5-метровых вертикальных стержней на концах каждого из лучей снижает эту величину до

Проблема становится серьезной, когда удельное сопротивление грунта заметно превышает 1000 Ом*м. Здесь привлекает внимание организация единого контура заземления для всех отдельно стоящих молниеотводов. Стоит ещё раз обратиться к рис. 4, где демонстрируется защита резервуарного парка 3-мя тросами длиной по 100 м, при расстоянии между параллельными тросами 50 м. Объединение их опор горизонтальными шинами образует контур заземления с двумя ячейками 100х50 м. Его сопротивление заземления при укладке шин на глубину 0,7 м обеспечивает

что позволяет решить проблему в грунте удельным сопротивлением до 3000 Ом*м, даже руководствуясь предписанием стандарта ОАО «Газпром». Уместно отметить, что дополнительное устройство локального заземлителя у каждого из молниеотводов почти не влияет на сопротивление заземления образованного контура в целом. Так, использование в качестве локального заземлителя каждого молниеотвода стойки его фундамента с металлической арматурой длиной 5 м и эквивалентным радиусом 0,2 м (Rgr ≈ 0.1ρ [Ом]) в системе из 6 стоек снизило суммарное сопротивление контура заземления всего на 6%. Причина столь слабого влияния заключена в эффективной экранировке стержней протяженными горизонтальными шинами. Удлиняя горизонтальные шины, связывающие опоры молниеотводов, можно добиться сопротивления заземления порядка 20 Ом и в грунте с удельным сопротивлением 5000 Ом.

Читатель вправе прервать описание столь радужных перспектив, напомнив, что длинная шина медленно вступает в процесс растекания импульсного тока из-за своей индуктивности. Возразить против этого нечего. Но по крайней мере два обстоятельства все-таки действуют в пользу предложенного решения. Во-первых, ни один из упоминавшихся нормативов не требует каких-либо конкретных значений импульсного сопротивления заземления, а во вторых, в высокоомных грунтах скорость проникновения импульсного тока в заземляющую шину достаточно высока и потому текущее значение сопротивления заземления Rgr(t) = Ugr(t)/iM(t) быстро принимает установившееся значение, контролируемое нормативными требованиями. Как пример на рис. 16 показана расчетная динамика изменения сопротивления заземления шины длиной 200 м между опорами молниеотводов. Принято, что удельное сопротивление грунта равно 5000 Ом*м, а его относительная диэлектрическая проницаемость равна 5 (учёт этого параметра важен, когда ёмкостная утечка в грунт сопоставима с кондуктивной).

Э. М. Базелян, д.т.н., профессор
Энергетический институт имени Г.М. Кржижановского, г. Москва

Источник:
http://zandz.com/ru/biblioteka/statya/zazemleniye_molniyeotvodov.html

Как организовать заземление и молниезащиту дома и хозяйственных построек

Принципы обустройства защиты от молнии своими руками: коротко о главном

Если не вдаваться в технические подробности, молниезащитное устройство представляет собой проводник, который установлен над зданием. В его задачи входит прием удара молнии и отведение его разряда в землю, где он распределяется по площади через заземляющий контур.

Стержневая молниезащита дома и заземление защищают не только саму постройку, но и образует, так называемый конус безопасности, т.е. защищает еще и определенную территорию вокруг. Размеры безопасной зоны зависят от высоты установки молниеприемника. Если он расположен на уровне не выше 15 метров, то радиус основания конуса образуется углом в 45° от стержня.

Подобным образом рассчитывается защитный конус тросового горизонтального молниеотвода. Но здесь безопасный участок формируется треугольником, высотой в 85% расстояния от нижней точки провисания троса до грунта. Ширина площадки относится к высоте тросовой подвески как 1:1,67.

Требования к материалам

При монтаже системы молниезащиты высотой более 50 метров сечение стержня и токоотводов должно быть не менее 80 мм2. Для сборки конструкции наиболее приемлемыми материалами в плане экономичности считаются:

  • Гладкая арматура сечением от 12 мм.
  • Труба оцинкованная диаметром не менее 25 мм.
  • Полоса стальная с параметрами 40х4 мм.
  • Трос стальной сечением от 14 мм.

Параметры проводимости еще не все, проводники должны обладать высокой устойчивостью к ветровым нагрузкам. Для этих целей шпиль молниеотвода делают посекционным, с последовательными расширениями стержня в нижних ярусах. Тросовые растяжки нужно обеспечить промежуточными креплениями.

Подробная инструкция по надежному заземлению системы молниезащиты здания

Чтобы гарантированно обезопасить себя от электрического разряда молнии, понадобится решить две проблемы: поймать сам разряд и отправить его в безопасное место, а именно – заземлить. Для начала займемся заземляющей конструкцией.

Наиболее популярным сооружением для заземления принято считать три заглубленных проводника, расположенных по углам равностороннего треугольника. Но, как показывает практика, это не аксиома, важно, чтобы устройство обеспечивало безопасность. Судя по требованиям ПУЭ, основной параметр – сопротивление конструкции должно быть не более 4 Ом.

В среднем по стране таким условиям отвечают 3 заземляющих элемента, которые заглублены на 3-5 метров. Если же сопротивление будет больше 4 Ом, то допускается включение одного или нескольких дополнительных штырей. Эта мера поможет снизить сопротивление.

Размещение заземляющих элементов

Простое правило, которое никто не отменял, гласит: расстояние между проводниками должно как минимум соответствовать двойной глубине их забивания. Самый компактный вариант – равносторонний треугольник. Однако можно размещать штыри и в линию, инструкция по заземлению и молниезащите этого не запрещает, но при условии, если требования по расстоянию между ними соблюдены.

Еще один важный вопрос – материал элементов. Здесь на помощь опять приходит ПУЭ, где представлены три вида материалов: медь, черная и оцинкованная сталь. Для площади их сечения там также имеются конкретные требования:

  1. Диаметр круглой трубы из черной стали должен быть не менее 16 мм, медной и оцинкованной – 12 мм. В Правилах указан и уголок, но только из черной стали.
  2. Площадь поперечного сечения для черной стали 100 мм2 при толщине стенки 4 мм. Ограничения для оцинкованной стали – площадь поперечного сечения 75 мм2 при стенке в 3 мм. Соответственно для меди – 50 мм2 при 2 мм.


Арматура, как пытаются утверждать некоторые, не годится для организации заземляющего контура – она быстро ржавеет, а каленый верхний слой сказывается на электрических параметрах. Многие пытаются защитить металл от коррозии спецсредствами, но делать этого нельзя по той простой причине, что такое заземление абсолютно бесполезно. Ведь покрытие изолирует его элементы от грунта.

Как правильно соединить элементы заземления

Об идеальном решении говорить не приходится, но то, что соединение должно быть надежным и долговечным – не вызывает никаких споров. Черные металлы обычно соединяют при помощи электросварки, болты здесь будут слабым звеном – коррозия только нарушит проводимость. Без сомнения, сварной шов тоже не идеальное решение, но его можно обработать, только, понятное дело, не краской для дерева или винилового сайдинга.


Сваривать оцинковку нельзя – защитный слой на месте шва нарушается. Тут придется использовать специальные соединители, которые тоже изготовлены из оцинкованной стали. Подобным образом соединяют и медные элементы. Разумеется, есть для этого и технологии пайки, но обойдется такое удовольствие недешево.

Монтаж заземляющего контура системы молниезащиты: основные этапы

Итак, материал выбрали, со способом соединения определились, осталось смонтировать конструкцию. Для этого нужно выполнить ряд операций:

  • Выбрать место для заземляющих штырей. Ближайший к фундаменту дома элемент должен находиться на расстоянии не менее 1 метра.
  • В местах расположения штырей выкопать ямы глубиной 0,5-0,8 м, а затем соединить их канавами.
  • Забить кувалдой заземляющие элементы чуть ниже начального уровня земли.
  • Соединить штыри между собой при помощи ленты. Помним о площади поперечного сечения и толщине стальной пластины.
  • Засыпать канаву землей и уплотнить.
Читайте также  Ювелирное литье в домашних условиях для новичков

Весьма желательно перед засыпкой проверить сопротивление конструкции. Помним, что оно не должно превышать 4 Ом.

Правила организации токоотвода

Конструктивно этот узел защиты не представляет ничего сложного, но он решает непростую задачу – отвод заряда от молниеприемника до заземления. Поэтому он должен быть безопасным и надежным, а для этого есть несколько правил:

  • При монтаже своими руками токоотвода допускается использование круглого прута или проволоки из стали, алюминия и меди. Оцинкованная сталь – оптимальный вариант. Сечение для стали не менее 50 мм, для алюминия – 25 мм, для меди – 16 мм.
  • Линия прокладки токоотвода должна проходить по кратчайшему пути между контуром заземления и молниеприемником. Количество соединений стоит минимизировать, а если без них не обойтись, то допускается пайка или болтовое крепление.
  • Отвод крепят непосредственно на стены, если они из негорючего материала, то возможна прокладка на стене или внутри нее. Когда стена сделана из горючего материала, то токоотвод должен находиться на расстоянии не менее 100 мм от стены. Монтаж отвода недопустим в водосточных трубах, не имеет значения, пластиковый ли это водосток, или же металлический. Также линию стоит размещать подальше от оконных или дверных проемов.

  • В качестве токоотвода ПУЭ допускают использование строительных конструкций, будь-то каркас здания или какие-либо другие элементы из металла. Арматура или металлическое фасадное покрытие толщиной не менее 0,5 мм также годятся для этих целей. Основное условие – непрерывная электрическая связь между элементами.
  • Количество токоотводных линий громоотвода зависит от необходимой степени защиты, а также формы и размеров дома. Первая степень защиты (высшая) определяет среднее расстояние между отводами в 10 м, при четвертой степени защиты этот показатель составляет 25 м. Токоотводы соединяются параллельно, а это значит, что сила тока в каждом проводнике будет меньше. В результате при прохождении в нем заряда нагрев будет существенно ниже, соответственно снижается и пожарная опасность.

Молниеприемник стержневого типа в системе защиты дома от молнии

Конструкция стержневых приемников разряда молнии может быть разной. Их можно купить, а можно собрать и своими руками. Обычно длина устройства находится в пределах 3-15 метров, его пика должна находиться выше здания. Минимальная площадь сечения стержня зависит от материала: для стали это 50 мм2, для алюминия – 70 мм2, для меди – 35 мм2.

Многие утверждают, чем тоньше степень заточки пики, тем эффективнее будет работать молниезащита дома. Однако заряд молнии может разрушить или обжечь тоненький кончик, поэтому нужно найти какой-то компромисс.


Молниеприемник способен эффективно защищать определенную зону, которую можно легко определить:

  • Визуально провести прямую линию от пики стержня до земли.
  • Отметить от верхней точки вертикали угол 45 градусов и построить круговой конус.

Если постройка полностью накрыта конусом, то ее считают полностью защищенной. В случае, когда некоторые части находятся за границами защитной зоны, то возникает необходимость в дополнительном стержне. Вокруг него нужно построить свой конус защиты. Если дом полностью находится в зоне обоих конусов, то вопрос безопасности можно считать решенным.

Что еще нужно сделать

Итак, вы закончили монтаж заземления, установили молниеприемник и соединили их токоотводами, но расслабляться еще рано. Во-первых, нужно проверить работоспособность системы, измерив электрическую связь между элементами и сопротивление цепи.

Во-вторых, следует обязательно провести ревизию домашней электрической сети, иначе ни о какой эффективности громоотвода не может быть и речи. Скорее всего, придется провести ряд модернизаций внутренней сети дома. Обо всем этом, а также об организации защиты от перенапряжений поговорим в следующей статье.

Источник:
http://stroimass.com/zazemlenie-i-molniezashhitu-doma.html

Какие требования предъявляются к заземлителям молниеотводов

* 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);

Отношение расстояний между электродами к их длине

Электроды размещены в ряд (рас.1)

Электроды размещены по контуру (рис.2)

— количество вертикальных электродов.

Расчёт горизонтальных электродов

ρ- удельное сопротивление грунта, Ом/м

H — глубина залегания проводника

— длина проводника(общая длина горизонтального электрода);

— ширина проводника;

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

Отношение расстояний между вертикальными электродами к их длине

Число вертикальных электродов

Вертикальные электроды размещены в ряд (рис.1 см. выше)

Вертикальные электроды размещены по контуру (рис.2 см. выше)

Сопротивление всего контура рассчитывается по формуле:

6 Условия эксплуатации

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

Во время осмотра и проверки устройств молниезащиты рекомендуется:

  • проверить визуальным осмотром целостность молниеприемников и токоотводов, надежность их соединения и крепления к мачтам;
  • выявить элементы устройств молниезащиты, требующие замены или ремонта вследствие нарушения их механической прочности;
  • определить степень разрушения коррозией отдельных элементов устройств молниезащиты, принять меры по антикоррозионной защите и усилению элементов, поврежденных коррозией;
  • проверить надежность электрических соединений между токоведущими частями всех элементов устройств молниезащиты;
  • проверить соответствие устройств молниезащиты назначению объектов и в случае наличия cтроительных или технологических изменений за предшествующий период наметить мероприятия по модернизации и реконструкции молниезащиты в соответствии с требованиями настоящей Инструкции;
  • уточнить исполнительную схему устройств молниезащиты и определить пути растекания тока молнии по ее элементам при разряде молнии методом имитации разряда молнии в молниеприемник с помощью специализированного измерительного комплекса, подключенного между молниеприемником и удаленным токовым электродом;
  • Внеочередные осмотры устройств молниезащиты следует производить после стихийных бедствий (ураганный ветер, наводнение, землетрясение, пожар) и гроз чрезвычайной интенсивности.

Для определения технического состояния заземляющего устройства должны проводиться визуальные осмотры видимой части, осмотры заземляющего устройства с выборочным вскрытием грунта, измерение параметров заземляющего устройства в соответствии с нормами испытания электрооборудования.

Визуальные осмотры видимой части заземляющего устройства должны производиться по графику, но не реже 1 раза в 6 месяцев ответственным за электрохозяйство Потребителя или работником, им уполномоченным.

При осмотре оценивается состояние контактных соединений между защитным проводником и оборудованием, наличие антикоррозионного покрытия, отсутствие обрывов.

Результаты осмотров должны заноситься в паспорт заземляющего устройства.

Для определения технического состояния заземляющего устройства в соответствии с нормами испытаний электрооборудования должны производиться:

  • измерение сопротивления заземляющего устройства;
  • измерение напряжения прикосновения (в электроустановках, заземляющее устройство которых выполнено по нормам на напряжение прикосновения), проверка наличия цепи между заземляющим устройством и заземляемыми элементами, а также соединений естественных заземлителей с заземляющим устройством;
  • измерение удельного сопротивления грунта в районе заземляющего устройства

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

Внеочередные замеры сопротивления заземления устройств молниезащиты следует

производить после выполнения ремонтных работ как на устройствах молниезащиты, так и на

самих защищаемых объектах и вблизи них.

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

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

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

Приложения 1-7 – Схемы молниезащиты плоской кровли с основными элементами

Схема 1 – Общая схема молниезащиты

Схема 2 – Держатель круглого проводника на плоскую кровлю.

Схема 3 – Клемма параллельного и последовательного соединения, оцинкованная сталь

Схема 4 – Держатель фасадный круглого проводника

Схема 5 – Компенсатор проволоки

Схема 6 – Соединение через специальный зажим вертикального и горизонтального заземлителя.

Источник:
http://groundtech.ru/interesnye-materialy/item/507-molniezashchita-ob-ekta-iii-kategorii-molniepriemnaya-setka-kontur-zazemleniya.html