Какие требования предъявляются к заземлителям молниеотводов?

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.

Молниезащита зданий, сооружений, оборудования и коммуникаций

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

Попадание молнии в дом

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

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

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

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

Нормы устройства молниезащиты

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

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

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

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

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

Читайте также  Сварка труб из полипропилена

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

Тип зон молниезащиты

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

Различают активные и пассивные системы защиты от молний.

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

  • Приемника молний.
  • Молниеотводов.
  • Заземляющих устройств.

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

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

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

Виды систем молниезащиты

На практике, если строительный объект, технологическая установка, вышка, столб, антенна инженерных коммуникаций полностью находится в зоне защиты от попадания молний, вероятность их поражения грозовым электрическим разрядом стремится к нулю.

Классификация зданий и сооружений по устройству молниезащиты

Существуют следующие категории молниезащиты строительных объектов, зависящие от назначения, значимости, класса пожарной опасности и возможности взрыва; пожарной нагрузки – наличия, количества, вида взрывопожароопасных материалов; региональной частотности грозовых разрядов; зафиксированных попаданий молний:

  • I категория, имеющая наивысший уровень защиты от возможного прямого попадания молний в объект. Это производственные объекты с наличием взрывоопасных зон классов опасности В-I, II. Тип зоны защиты – А.
  • II категория. Это здания производственного, складского назначения, открытые площадки как с хранением ЛВЖ, ГЖ, так и с установленным на них технологическим оборудованием, где они обращаются; а также взрывоопасные производства, наружные установки классом опасности ниже В-Iа. Тип зоны защиты для технологического оборудования, установленного на открытых промышленных площадках – Б; для объектов – А или Б в зависимости от прогнозируемого количества грозовых разрядов в год.
  • III категория. К ней относятся строительные объекты различного назначения III–V степеней стойкости к огню в районах, где годовая продолжительность гроз больше 20 часов. Основной тип молниезащиты – Б.

Определить все основные параметры системы защиты от попадания молний для любого конкретного объекта можно по таблице 1 РД 34.21.122.

Виды молниезащиты

Система молниезащиты в зависимости от категории объектов может быть нескольких видов:

  • Защищающая от прямых ударов. Устройства, используемые для этого, называют молниеотводами, состоящими из несущей опоры, в качестве которой может служить сам строительный объект, приемника разряда, токоотвода и заземлителя. Применяют как стержневые, тросовые молниеотводы, так и металлическую сетку, уложенную на кровлю защищаемого объекта. Для воздушных линий электропередач используют грозозащитные тросы, принимающие разряд молнии.
  • От электростатической индукции. Осуществляется путем подсоединения всего электрооборудования к системе заземления объекта.
  • От электромагнитной индукции. Для этого в местах соединений устраиваются токопроводящие перемычки между участками трубопроводов, эстакад.
  • От заноса электрического потенциала, вызванного грозовым разрядом. Для этого все входящие в здания, сооружения коммуникации, включая металлическую оболочку электрических кабелей напряжением до 1 тыс. В, заземляются. Воздушные линии электропередач на подходах к объекту оборудуют грозозащитными тросами, а на опорах монтируют разрядники, ограничители перенапряжения.

Средства и способы молниезащиты

К средствам защиты от грозовых разрядов электричества относят:

  • стержневые приемники молний;
  • грозозащитные тросы;
  • сетчатые молниеприемники;
  • токоотводы;
  • контуры заземления строительных объектов.

Варианты исполнения молниезащиты бывают двух видов:

  • Внешний, защищающий от прямого воздействия высокопотенциального электрического разряда, способного вызвать разрушения, взрывы и пожары, за счет его отвода в землю для рассеивания энергии.
  • Внутренний. Для защиты от вторичных факторов прямого или близкого к защищаемому объекту удара молнии. Для этого используют различные типы специальных приборов, называемых УЗИП – устройствами защиты от импульсных перенапряжений.

Установка молниезащиты, испытание молниезащиты по окончании монтажных работ производится организациями, выполняющими электротехнические работы.

Эксплуатация молниезащиты не требует дополнительных затрат, рассчитана на длительный период. Но, осмотр молниезащиты на предмет обнаружения механических повреждений приемников разряда, токоотводящих, заземляющих элементов, связей между ними все же обязателен.

Проверка молниезащиты позволяет собственникам объектов, руководству предприятий, организаций быть уверенными, что она не подведет в опасный грозовой период.

Требования предъявляемые к молниеотводам

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

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

Любой молниеотвод состоит из трех основных частей:

— молниеприемника (принимает на себя удар молнии);

— токоотвода (проводит ток к заземлению);

— заземления (разряжает электрический потенциал на землю).

Устройство защиты дома от молнии

При этом молниеприемник может быть трех типов:

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

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

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

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

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

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

Установка защиты от молнии на дерево

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

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

Способы соединения деталей молниеотвода

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

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

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

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

Устройство заземления для молниеотвода

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

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

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

Читайте также  Реконструкция фундамента винтовыми сваями

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

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

Новые технологии молниезащиты дома

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

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

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

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

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

Профилактика и уход за молниезащитой

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

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

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

Молниезащита

Защита от грозовых перенапряжений РУ и ПС должна быть выполнена в соответствии с требованиями Г1УЭ пп. 4.2.133—4.2.159 [5.1].

Молниезащита ОРУ может быть выполнена стержневыми (отдельно стоящими или установленными на конструкциях) и тросовыми молниеотводами. В качестве естественных молниеотводов могут быть использованы высокие объекты: опоры ВЛ, прожекторные мачты, радиомачты и т.п.

Защита зданий закрытых РУ и ПС может быть выполнена с помощью стержневых молниеотводов или молниеприемной сетки.

От стоек конструкций ОРУ с молниеотводами должно быть обеспечено растекание тока молнии по магистралям заземления не менее чем в двух направлениях с углом не менее 90° между соседними заземляющими проводниками. Кроме того, должно быть установлено не менее одного вертикального электрода длиной 3—5 м на каждом направлении на расстоянии не менее длины электрода от места присоединения к магистрали заземления стойки с молниеотводом.

Место присоединения конструкции со стержневым или тросовым молниеотводом к ЗУ должно быть расположено на расстоянии не менее 15 м по магистралям заземления от места присоединения к нему трансформатора (автотрансформатора), реакторов и конструкций КРУН 6—10 кВ. Расстояние в земле между точкой заземления молниеотвода и точкой заземления нейтрали или бака трансформатора (автотрансформатора) должно быть не менее 3 м.

Допускается присоединение молниеотводов, установленных на конструкциях, к ЗУ на расстоянии менее 15 м по магистралям заземления, если выполняются условия ПУЭ [5.1]. На трансформаторных порталах, порталах шунтирующих реакторов и конструкциях ОРУ, удаленных от трансформаторов или реакторов по магистралям заземления на расстояние менее 15 м, молниеотводы могут устанавливаться при эквивалентном удельном сопротивлении земли в грозовой сезон не более 350 Ом • м и при соблюдении следующих условий:

непосредственно на всех выводах обмоток 3—35 кВ трансформаторов или на расстоянии не более 5 м от них по ошиновке, включая ответвления к защитным аппаратам, должны быть установлены соответствующие ОГ1Н 3—35 кВ или РВ;

должно быть обеспечено растекание тока молнии от стойки конструкции с молниеотводом по трем-четырем направлениям с углом не менее 90° между ними;

на каждом направлении на расстоянии 3—5 м от стойки с молниеотводом должно быть установлено по одному вертикальному электроду длиной 5 м;

на ПС с высшим напряжением 20 и 35 кВ при установке молниеотвода на трансформаторном портале сопротивление заземляющего устройства не должно превышать 4 Ом без учета заземлителей, расположенных вне контура заземления ОРУ;

заземляющие проводники РВ или ОПН и силовых трансформаторов рекомендуется присоединять к заземляющему устройству ПС поблизости один от другого или выполнять их так, чтобы место присоединения РВ или ОПН к заземляющему устройству находилось между точками присоединения заземляющих проводников портала с молниеотводом и трансформатора. Заземляющие проводники измерительных трансформаторов тока необходимо присоединять к заземляющему устройству РУ в наиболее удаленных от заземления РВ или ОПН местах.

Отдельно стоящие молниеотводы рекомендуется выполнять с обособленными заземлителями с сопротивлением не более 80 Ом при импульсном токе 60 кА.

Расстояние в метрах между обособленным заземлителем молниеотвода и заземляющим устройством ОРУ (ПС) должно быть численно равным (но не менее 3 м)

где Яи — импульсное сопротивление заземления, Ом, отдельно стоящего молниеотвода.

Заземлители отдельно стоящих молниеотводов в ОРУ могут быть присоединены к заземляющему устройству ОРУ (ПС) при соблюдении указанных условий установки молниеотводов на конструкциях ОРУ.

Место присоединения заземлителя отдельно стоящего молниеотвода к заземляющему устройству ПС должно быть удалено по магистралям заземления на расстояние не менее 15 м от места присоединения к нему трансформатора (реактора). В месте присоединения заземлителя отдельно стоящего молниеотвода к заземляющему устройству ОРУ 35—150 кВ магистрали заземления должны быть выполнены по двум-трем направлениям с углом не менее 90° между ними.

Заземлители молниеотводов, установленных на прожекторных мачтах, должны быть присоединены к заземляющему устройству ПС.

В случае несоблюдения условий установки молниеотводов на конструкциях ОРУ дополнительно к общим требованиям присоединения заземлителей отдельно стоящих молниеотводов должны быть соблюдены следующие требования:

в радиусе 5 м от молниеотвода следует установить три вертикальных электрода длиной 3—5 м;

если расстояние по магистрали заземления от места присоединения заземлителя молниеотвода к заземляющему устройству до места присоединения к нему трансформатора (реактора) превышает 15 м, но менее 40 м, то на выводах обмоток напряжением до 35 кВ трансформатора должны быть установлены РВ или ОПН.

При использовании прожекторных мачт в качестве молниеотводов электропроводку к ним на участке от точки выхода из кабельного сооружения до мачты и далее по ней следует выполнять кабелями с металлической оболочкой либо кабелями без металлической оболочки в трубах. Около конструкции с молниеотводом эти кабели должны быть проложены непосредственно в земле на протяжении не менее 10 м.

В месте ввода кабелей в кабельное сооружение металлическая оболочка кабелей, броня и металлическая труба должны быть соединены с заземляющим устройством Г1С.

Тросовые молниеотводы ВЛ напряжением ПО кВ и выше, как правило, следует присоединять к заземленным конструкциям ОРУ (ПС).

От стоек конструкций ОРУ ПО—220 кВ, к которым присоединены тросовые молниеотводы, должны быть выполнены магистрали заземления не менее чем по двум-трем направлениям с углом не менее 90° между ними.

Тросовые молниеотводы, защищающие подходы ВЛ 35 кВ, разрешается присоединять к заземленным конструкциям ОРУ при эквивалентном удельном сопротивлении земли в грозовой сезон: до 750 Ом • м — независимо от площади заземляющего контура ПС; более 750 Ом • м — при площади заземляющего контура ПС 10 000 м 2 и более.

От стоек конструкций ОРУ 35 кВ, к которым присоединены тросовые молниеотводы, магистрали заземления должны быть выполнены не менее чем по двум-трем направлениям с углом не менее 90° между ними. Кроме того, на каждом направлении должно быть установлено по одному вертикальному электроду длиной 3—5 м на расстоянии не менее 5 м.

В тех случаях, когда для принятых условий не выполняются требования по уровням импульсных помех или по условию обратного перекрытия с ЗУ на кабели, должно быть применено одно из указанных ниже мероприятий:

снижение импульсного сопротивления ЗУ молниеотвода прокладкой дополнительно заземлителей и заземляющих проводников; изменение трассы прокладки вторичных кабелей; изменение места размещения молниеотводов (токоотводов).

После реализации указанных мероприятий должны быть повторно проведены расчеты.

При применении в качестве молниеприемника сетки на зданиях рекомендуется использовать металлические конструкции зданий в качестве токоотводов, заземляющих проводников и заземлителей системы молниезащиты.

Для молниезащиты зданий с железобетонными конструкциями необходимо максимально использовать естественные элементы: в качестве молниезащитных заземлителей использовать железобетонные фундаменты зданий и внешние заземлители ПС; в качестве токоотводов использовать стальные каркасы зданий (стальные колоны, фермы и балки); молниеприемную часть зданий выполнять из искусственных молниеприемников в виде сетки и (или) стержневых молни- еприемников в соответствии с требованиями нормативных документов. Необходимо обеспечить электрическую непрерывность стального каркаса и фундамента здания следующими способами:

не менее 50 % соединений арматурных стержней фундамента выполнить сваркой или вязкой проволокой;

выполнить сварочное соединение всех стальных колон здания с арматурой его железобетонного фундамента;

выполнить сварочное или болтовое соединение всех стальных колонн здания с расположенными под крышей поперечными фермами;

Читайте также  До какой температуры можно паять полипропиленовые трубы?

выполнить сварочное или болтовое соединение поперечных ферм с продольными балками.

Если в здании применяются не стальные, а железобетонные колонны, то в каждой колонне по всей ее высоте необходимо обеспечить электрическую непрерывность не менее двух арматурных стержней, которые и следует присоединять к арматуре фундамента и фермам. Часть расположенных по периметру здания стальных колонн необходимо присоединить проводниками к внешнему зазем- лителю электросетевого объекта. Среднее расстояние между присоединяемыми к заземлителю колоннами должно быть не более 20 м. Необходимо соединить горизонтальные молниеприемные проводники, прокладываемые по периметру крыши, с колоннами здания. Расстояние между точками присоединений — не более 20 м.

Гидроизоляция фундамента здания должна быть выполнена битумными или битумно-латексными покрытиями. Применение полимерных покрытий при использовании фундамента здания в качестве молниезащитного заземлителя не допускается.

При наличии нескольких зданий, между которыми проложены вторичные кабели, необходимо прокладывать дополнительные зазем- лители (параллельные заземляющие проводники) для снижения разности потенциалов на ЗУ и токовой нагрузки на экраны кабелей. Шаг сетки из заземлителей (количество параллельных проводников) определяется расчетом.

Для кирпичных зданий выполняют искусственную систему уравнивания потенциалов. Количество и сечение проводников определяют расчетом.

На всех этажах обеспечивают соединения металлических конструкций зданий с внутренней системой уравнивания потенциалов, а на нулевой отметке — соединения с внешним заземляющим устройством.

Молниезащита зданий и сооружений

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

Что такое молниезащита зданий и сооружений

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

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

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

Пассивная защита представлена в следующих вариантах:

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

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

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

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

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

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

Принципы действия молниеотводов

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

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

Устройство молниеотводов

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

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

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

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

Классификация объектов, подлежащих защите

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

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

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

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

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

Категории молниезащиты

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

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

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

Нормативные документы по молниезащите

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

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

Используются также международные стандарты ИСО.

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

Видео