Combinarea împământării pentru protecția împotriva trăsnetului cu împământarea instalațiilor electrice. Protecție împotriva trăsnetului și buclă de masă Combinație de protecție împotriva trăsnetului și buclă de masă

Necesitatea conectării electrice a buclei de masă a protecției împotriva trăsnetului instalată direct pe clădire cu bucla de pământ pt instalații electrice, este precizat în documentele de reglementare actuale (PUE). Cităm textual: „Dispozitivele de împământare pentru împământarea de protecție a instalațiilor electrice ale clădirilor și structurilor și de protecție împotriva trăsnetului din categoriile a 2-a și a 3-a a acestor clădiri și structuri, de regulă, ar trebui să fie comune”. Doar categoriile a 2-a și a 3-a sunt cele mai frecvente, categoria 1 include obiecte explozive la protecția împotriva trăsnetului pentru care se impun cerințe sporite. Cu toate acestea, existența sintagmei „de regulă” implică posibilitatea unor excepții.

Clădirile moderne de birouri și acum rezidențiale conțin multe sisteme de inginerie suport de viata. Este greu de imaginat absența sistemelor de ventilație, stingere a incendiilor, supraveghere video, control acces etc. Desigur, designerii unor astfel de sisteme sunt îngrijorați că, ca urmare a acțiunii fulgerului, electronicele „delicate” vor eșua. În același timp, practicienii au câteva îndoieli cu privire la oportunitatea conectării contururilor a două tipuri de împământare și există dorința „în cadrul legii” de a proiecta împământări fără legătură electrică. Este posibilă o astfel de abordare și va crește efectiv siguranța dispozitivelor electronice?

De ce este necesară combinarea buclelor de pământ?

Când fulgerul lovește un paratrăsnet, în acesta din urmă apare un scurt impuls electric cu o tensiune de până la sute de kilovolți. Cu o tensiune atât de mare, poate apărea o defecțiune a decalajului dintre paratrăsnet și structurile metalice ale casei, inclusiv cablurile electrice. Acest lucru va duce la curenți necontrolați care pot duce la incendiu, defecțiuni electronice și chiar distrugerea infrastructurii (cum ar fi conductele de apă din plastic). Electricienii cu experiență spun: „Dă o cale fulgerului, altfel îl va găsi singur”. De aceea racordarea electrica a pamantului este obligatorie.

Din același motiv, PUE recomandă combinarea electrică nu numai a împământărilor situate în aceeași clădire, ci și a împământărilor obiectelor adiacente geografic. Acest concept se referă la obiecte ale căror legături sunt atât de apropiate încât nu există nicio zonă cu potențial zero între ele. Combinarea mai multor împământări într-una singură se realizează, în conformitate cu normele PUE-7, clauza 1.7.55, prin conectarea electrozilor de împământare cu conductori electrici în cantitate de cel puțin două bucăți. Mai mult, conductorii pot fi atât naturali (de exemplu, elemente metalice ale structurii clădirii), cât și artificiali (sârme, anvelope rigide etc.).

Un singur dispozitiv de împământare comun sau separat?

Conductoarele de împământare pentru instalațiile electrice și de protecție împotriva trăsnetului au cerințe diferite, iar această circumstanță poate fi o sursă a unor probleme. Conductorul de împământare pentru protecția împotriva trăsnetului trebuie să conducă la pământ dincolo un timp scurt sarcină electrică mare. Totodată, conform „Instrucțiunilor de protecție împotriva trăsnetului RD 34.21.122-87”, proiectarea electrodului de împământare este standardizată. Pentru un paratrăsnet, conform acestei instrucțiuni, sunt necesari cel puțin doi electrozi de pământ orizontali verticali sau radiali, cu excepția categoriei 1 de protecție împotriva trăsnetului, când sunt necesari trei astfel de pini. De aceea, cea mai comună opțiune de împământare pentru un paratrăsnet este două sau trei paratrăsnet, fiecare de aproximativ 3 m lungime, conectate printr-o bandă metalică îngropată la cel puțin 50 cm în pământ. Atunci când utilizați piese fabricate de ZANDZ, un astfel de dispozitiv de împământare se dovedește a fi durabil și ușor de instalat.

O problemă complet diferită este împământarea instalațiilor electrice. În cazul normal, nu trebuie să depășească 30 ohmi și pentru un număr de aplicații descrise în instrucțiunile departamentale, de exemplu, pentru echipamente comunicare celulară- 4 ohmi sau chiar mai puțin. Astfel de conductori de împământare sunt știfturi de peste 10 m lungime sau chiar plăci metalice plasate la o adâncime mare (până la 40 m), unde nici iarna nu există îngheț al solului. A crea un astfel de paratrăsnet cu adâncirea a două sau mai multe elemente cu zeci de metri este prea scump.

În cazul în care parametrii solului și cerințele de rezistență fac posibilă efectuarea unei singure legături la pământ într-o clădire pentru un paratrăsnet și împământarea instalațiilor electrice, nu există obstacole în acest sens. În alte cazuri, se realizează diverse bucle de pământ pentru paratrăsnet și instalații electrice, dar acestea trebuie conectate electric, de preferință în pământ. O excepție este utilizarea unor echipamente speciale care sunt deosebit de sensibile la interferențe. De exemplu, echipamente de înregistrare a sunetului. Un astfel de echipament necesită un dispozitiv separat, așa-numitul dispozitiv de împământare tehnologică, care este indicat direct în instrucțiuni. În acest caz, se realizează un dispozitiv de împământare separat, care este conectat la sistemul de egalizare potențial al clădirii prin magistrala principală de împământare. Și, dacă o astfel de conexiune nu este prevăzută de manualul de instrucțiuni pentru echipament, atunci se iau măsuri speciale pentru a împiedica oamenii să atingă simultan echipamentul specificat și părțile metalice ale clădirii.

Conexiunea electrică a împământărilor

Un circuit cu mai multe împământare conectate electric asigură îndeplinirea unor cerințe diferite, uneori contradictorii, pentru dispozitivele de împământare. Potrivit PUE, împământarea, la fel ca multe alte elemente metalice ale clădirii, precum și echipamentele instalate în aceasta, trebuie conectate printr-un sistem de egalizare a potențialului. Egalizarea potențialului se referă la conexiunea electrică a părților conductoare pentru a obține egalitatea potențială. Distingeți între sistemele de egalizare a potențialului principal și suplimentar. Împământările sunt conectate la sistemul principal de egalizare a potențialului, adică sunt interconectate prin magistrala principală de împământare. Firele care conectează împământurile la această magistrală trebuie conectate conform principiului radial, adică o ramură din magistrala specificată merge la o singură masă.

Pentru a asigura funcționarea în siguranță a întregului sistem, este foarte important să folosiți cea mai fiabilă conexiune între împământare și magistrala principală de pământ, care nu va fi distrusă de fulger. Pentru a face acest lucru, trebuie să respectați regulile PUE și GOST R 50571.5.54-2013 „Instalații electrice de joasă tensiune. Partea 5-54. dispozitive de împământare, conductoare de protectieși conductoare de protecție de egalizare de potențial” în ceea ce privește secțiunea transversală a firelor sistemului de egalizare de potențial și interconectarea acestora.

Cu toate acestea, chiar și un sistem de egalizare a potențialului de foarte înaltă calitate nu poate garanta absența supratensiunii în rețea atunci când un fulger lovește o clădire. Prin urmare, împreună cu buclele de pământ bine proiectate, dispozitivele de protecție la supratensiune (SPD) vă vor salva de probleme. O astfel de protecție este în mai multe etape și selectivă. Adică, pe obiect ar trebui instalat un set de SPD-uri, ale căror elemente nu sunt o sarcină ușoară nici măcar pentru un specialist experimentat. Din fericire, kituri SPD gata făcute sunt disponibile pentru aplicații tipice.

concluzii

Recomandarea Codului de instalații electrice privind conectarea electrică a tuturor buclelor de împământare din clădire este rezonabilă și, dacă este implementată corect, nu numai că nu creează un pericol pentru echipamentele electronice complexe, ci, dimpotrivă, îl protejează. În cazul în care echipamentul este sensibil la interferența fulgerelor și necesită o împământare separată proprie, se poate instala o împământare separată a procesului în conformitate cu manualul furnizat cu echipamentul. Sistemul de egalizare a potențialului, care combină bucle de împământare disparate, trebuie să ofere o conexiune electrică fiabilă și determină în mare măsură nivelul general de siguranță electrică la instalație, așa că ar trebui să i se acorde o atenție deosebită.

ÎN Viata de zi cu zi fiecare persoană a fost de mult obișnuită să folosească electrocasnice. Este destul de dificil să-ți imaginezi viața fără inginerie electrică. Pentru a nu face față amenințării tensiunii înalte pentru sănătate și viață în cazul unei defecțiuni a echipamentului, este necesară instalarea unei bucle de protecție împotriva trăsnetului și împământare.

Împământarea se realizează cu echipamente speciale care conectează elementele dispozitivelor care nu sunt destinate a fi alimentate la pământ.

În cazurile în care izolația aparatelor electrice este ruptă, curentul circulă către elemente care nu sunt destinate acestuia, inclusiv corpul echipamentului.

Defectarea izolației poate duce la defectarea echipamentului, iar dacă o persoană atinge părți, puteți suferi vătămări sănătății sau deces.

Bucla de masă permite ca cea mai mare parte a curentului să treacă la pământ. Pentru aceasta, este necesar să se respecte performanță minimă rezistenţă.

Dispozitiv

Schema dispozitivului de împământare include țevi metalice, tije, care sunt interconectate printr-un fir metalic cu o adâncire în pământ. Dispozitivul este conectat la scut folosind o magistrală. Structura de împământare trebuie să fie situată la o distanță de cel mult 10 m de casă.

Pentru a face o buclă de împământare cu propriile mâini, puteți utiliza orice formă de metal ca electrozi care pot fi bătuți în pământ și au o secțiune transversală mai mare de 15 mm pătrați.

Tijele metalice sunt plasate într-un lanț închis, a cărui formă depinde de numărul de electrozi din circuit. Structura ar trebui să fie adâncită în pământ sub nivelul de îngheț.

Puteți crea un contur cu propriile mâini din materiale improvizate sau puteți cumpăra un dispozitiv gata făcut. Echipamentul gata de buclă de pământ se distinge prin prețuri ridicate, dar, în același timp, este convenabil de instalat și va dura mult timp.

Circuitele sunt împărțite în două tipuri:

1. tradiţional;
2. adânc.

Circuitul tradițional se caracterizează prin amplasarea unui electrod dintr-o bandă de oțel orizontal, iar restul sunt instalate pe verticală, pentru ele se folosesc țevi sau tije. Aceștia adâncesc conturul în acea porțiune mai puțin accesibilă oamenilor, de cele mai multe ori aleg partea întunecată, pentru a menține un singur mediu.

Dezavantajele sistemului tradițional de circuite includ:

• execuție complexă a lucrărilor;
• materialele de împământare sunt predispuse la rugină;
• mediul de apariție poate crea condiții inacceptabile pentru circuit.

Conturul profund este lipsit de cele mai multe dintre dezavantajele celui tradițional; pentru acesta se utilizează echipamente speciale.

Are o serie de avantaje:

• echipamentul respectă toate standardele stabilite;
• durată lungă de viață;
• mediul nu afectează funcțiile de protecție ale circuitului;
• ușurință de instalare.

Instalarea buclei necesită o verificare obligatorie a întregului sistem de împământare. Este necesar să se verifice calitatea lucrărilor efectuate, să se verifice rezistența circuitului, dacă există părți neconectate.

Este obligatoriu să se efectueze cercetări de la specialiști autorizați. Pentru bucla de pământ instalată, se eliberează un pașaport, un protocol de inspecție și un act de admitere a echipamentului la lucru. Bucla de masă trebuie să respecte standardele stabilite în PUE.

Împământare pentru transformator

Pentru împământarea cabinei transformatorului, se utilizează un circuit extern sau intern, alegerea opțiunii depinde de caracteristicile de proiectare.

Conturul exterior este creat pentru o substație formată dintr-o cameră.

Schema echipamentului constă din tije verticale și o bandă orizontală de oțel. Dimensiunile electrodului de împământare orizontal sunt 4x40 mm.

Indicele de rezistență pentru circuit nu trebuie să fie mai mare de 40, pentru pământ nu trebuie să depășească 1000. Pe baza parametrilor indicați, circuitul ar trebui să fie format din 8 electrozi cu dimensiuni de 5 m și o secțiune transversală de 1,6 cm. nu ar trebui să fie mai aproape de un metru de pereții clădirii în care se află stația. Adâncimea buclei de pământ este de 70 cm.

Pentru a crea protecție împotriva trăsnetului pentru transformator, acoperișul este conectat la bucla de împământare folosind un fir de opt milimetri.

Dacă substația constă din trei camere, atunci de-a lungul întregului perimetru părțile constitutive o bandă este stabilită de la contur. Această măsură vă permite să asigurați toate elementele structurii metalice.

Pentru a face acest lucru, magistrala de sol este fixată cu ajutorul unor suporturi la o distanță de mai mult de jumătate de metru între ele. Distanța de la suprafață trebuie să fie de 40 cm Elementele de contur sunt sudate sau cu șuruburi. Pentru o conexiune solidă, se folosește un fir fără izolație. Conductoarele de împământare sunt așezate prin perete și vopsite Culoarea verde, pe care se realizează dungi galbene la o distanță de 15 cm.

Împământare pentru o rețea trifazată

Dacă casa folosește o rețea cu o tensiune de 220 V, atunci împământarea nu este necesară, vă puteți limita la împământarea echipamentului.

Este necesară o buclă de masă pentru casele cu o rețea de 380 V.

Diferența dintre cele două sisteme de buclă constă în valorile rezistenței pentru rețea. În cazul 220 V, rezistența nu trebuie să fie mai mare de 30 ohmi, pt retea trifazata indicatorul variază de la 4 la 10 ohmi. Aceasta este legată de nivelul rezistivității pământului. Solul din diferite zone are o compoziție diferită și, prin urmare, fiecare sol are propriii indicatori de rezistență.

Înainte de a efectua lucrări, trebuie efectuat un calcul precis pentru circuit pentru a calcula numărul de conductori de împământare necesari pentru rețea.

Calculul se face dupa formula R=R1/KxN, unde R1 este rezistenta electrodului, K este coeficientul care caracterizeaza sarcina pe retea, N este numarul de electrozi din circuit.

Pentru a crea un circuit pentru o rețea trifazată, trebuie acordată o atenție deosebită materialelor, deoarece. această rețea solicită calitatea împământării.

Alegerea ar trebui să se bazeze pe următoarele cerințe:

• dacă funcția electrodului este îndeplinită de o țeavă, atunci peretele acestuia nu trebuie să fie mai subțire de 3,5 mm;
• atunci când alegeți un colț, acordați atenție grosimii, care ar trebui să fie de cel puțin 4 mm;
• diametrul secțiunii transversale a știfturilor nu este mai mic de 16 mm;
• banda de legătură dintre conductoarele de împământare trebuie să respecte dimensiunile de 25x4 mm.

Instalarea circuitului se realizează în jurul perimetrului, forma acestuia poate fi orice, în funcție de numărul de electrozi. Cel mai adesea realizat sub formă de triunghi. Echipamentul de împământare este înșurubat în pământ la o adâncime de jumătate de metru.

Distanța dintre colțuri, care este egală cu lungimea unui electrod de împământare. Racordarea la bandă se face cu șuruburi sau prin sudură.

La sfârșitul lucrărilor de instalare, biroul este conectat la magistrală și conectat la tabloul de distribuție. Un exemplu de buclă de masă este prezentat în fotografie.

Crearea de sisteme de protejare a aparatelor electrice de efectele tensiunii nedorite și de fenomene naturale precum fulgerul este un punct important. Măsurile luate fac posibilă protejarea unei persoane de efectele nocive ale curentului, precum și evitarea deteriorării echipamentelor.

Crearea de bucle de pământ și protecție împotriva trăsnetului este posibilă cu propriile mâini. Este important ca bucla de masă să îndeplinească cerințele PUE și standardele acceptate. Calitatea materialelor și a manoperei se reflectă în nivelul de protecție al aparatelor electrice. Execuția incorectă poate duce la ieșire mai multă tensiune, ceea ce va provoca daune.

MINISTERUL ENERGIEI AL FEDERATIEI RUSE

APROBAT
ordin al Ministerului Energiei al Rusiei
din 30.06.2003 Nr 280

INSTRUCȚIUNI PENTRU DISPOZITIV DE PROTECȚIE CONTRATRASTRETĂ A CLĂDIRILOR, CONSTRUCȚILOR ȘI COMUNICAȚII INDUSTRIALE

SO 153-34.21.122-2003

UDC 621.316(083.13)

Instrucțiunea se aplică tuturor tipurilor de clădiri, structuri și comunicații industriale, indiferent de apartenența departamentală și de forma de proprietate.

Pentru managerii și specialiștii organizațiilor de proiectare și operare.

1. INTRODUCERE

Instrucțiunile pentru instalarea paratrăsnetului a clădirilor, structurilor și comunicațiilor industriale (denumite în continuare Instrucțiune) se aplică tuturor tipurilor de clădiri, structuri și comunicații industriale, indiferent de apartenența departamentală și de forma de proprietate.

Instrucțiunea este destinată utilizării în dezvoltarea de proiecte, construcție, exploatare, precum și în reconstrucția clădirilor, structurilor și comunicațiilor industriale.

În cazul în care cerințele reglementărilor industriei sunt mai stricte decât în ​​această Instrucțiune, la dezvoltarea protecției împotriva trăsnetului, se recomandă respectarea cerințelor industriei. De asemenea, se recomandă să se acționeze atunci când instrucțiunile din Instrucțiune nu pot fi combinate cu caracteristici tehnologice obiect protejat. În acest caz, mijloacele și metodele de protecție împotriva trăsnetului utilizate sunt selectate în funcție de condiția asigurării fiabilității necesare.

La elaborarea proiectelor pentru clădiri, structuri și comunicații industriale, pe lângă cerințele Instrucțiunii, se iau în considerare cerințe suplimentare pentru implementarea protecției împotriva trăsnetului a altor norme, reguli, instrucțiuni, standarde de stat aplicabile.

La normalizarea protecției împotriva trăsnetului, se presupune că oricare dintre dispozitivele sale nu poate împiedica dezvoltarea fulgerelor.

Aplicarea standardului atunci când alegeți protecția împotriva trăsnetului reduce semnificativ riscul de deteriorare din cauza unei lovituri de trăsnet.

Tipul și amplasarea dispozitivelor de protecție împotriva trăsnetului sunt selectate în faza de proiectare a unei noi instalații pentru a putea maximiza utilizarea elementelor conductoare ale acesteia din urmă. Acest lucru va facilita dezvoltarea și implementarea dispozitivelor de protecție împotriva trăsnetului combinate cu clădirea în sine, va îmbunătăți aspectul estetic al acesteia, va crește eficacitatea protecției împotriva trăsnetului, va minimiza costurile și costurile forței de muncă.

2. DISPOZIȚII GENERALE

2.1. Termeni și definiții

O lovitură de fulger în pământ este o descărcare electrică de origine atmosferică între un nor de tunete și pământ, constând din unul sau mai multe impulsuri de curent.

Punct de impact - punctul în care fulgerul intră în contact cu solul, clădirea sau dispozitivul de protecție împotriva trăsnetului. O lovitură de fulger poate avea mai multe puncte de lovitură.

Obiect protejat - o clădire sau structură, partea sau spațiul acestora, pentru care s-a efectuat protecție împotriva trăsnetului care îndeplinește cerințele acestui standard.

Dispozitiv de protecție împotriva trăsnetului - un sistem care vă permite să protejați o clădire sau o structură de efectele fulgerelor. Include extern și dispozitive interne. În cazuri particulare, protecția împotriva trăsnetului poate conține numai dispozitive externe sau numai dispozitive interne.

Dispozitive de protecție împotriva loviturilor directe de trăsnet (paratrăsnet) - un complex format din paratrăsnet, conductori de coborâre și electrozi de împământare.

Dispozitivele secundare de protecție împotriva trăsnetului sunt dispozitive care limitează efectele câmpurilor electrice și magnetice ale trăsnetului.

Dispozitive de egalizare a potențialului - elemente ale dispozitivelor de protecție care limitează diferența de potențial datorată răspândirii curentului de trăsnet.

Paratrăsnet - parte a paratrăsnetului, concepută pentru a intercepta trăsnetul.

Conductor de coborâre (coborâre) - o parte a paratrăsnetului, concepută pentru a devia curentul de trăsnet de la paratrăsnet la electrodul de împământare.

Dispozitiv de împământare - o combinație de conductori de împământare și împământare.

Conductor de împământare - o parte conducătoare sau un set de părți conductoare interconectate care sunt în contact electric cu pământul direct sau printr-un mediu conductiv.

Bucla de împământare - un conductor de împământare sub forma unei bucle închise în jurul clădirii în pământ sau pe suprafața acesteia.

Rezistența dispozitivului de împământare este raportul dintre tensiunea dispozitivului de împământare și curentul care curge de la conductorul de împământare în pământ.

Tensiunea de pe dispozitivul de împământare este tensiunea care apare atunci când curentul se scurge de la electrodul de împământare în pământ între punctul de intrare a curentului în electrodul de masă și zona de potențial zero.

Fitinguri metalice interconectate - fitinguri structuri din beton armat clădire (structură), care asigură continuitate electrică.

Scântei periculoase - o descărcare electrică inacceptabilă în interiorul obiectului protejat, cauzată de un fulger.

Distanță de siguranță - distanța minimă dintre două elemente conductoare din exteriorul sau din interiorul obiectului protejat, la care nu pot apărea scântei periculoase între ele.

Dispozitiv de protecție la supratensiune - un dispozitiv conceput pentru a limita supratensiunile între elementele obiectului protejat (de exemplu, un descărcător, un descărcător neliniar sau alt dispozitiv de protecție).

Paratrăsnet de sine stătător - un paratrăsnet, ale cărui paratrăsnet și conductoarele de coborâre sunt amplasate astfel încât calea curentului de trăsnet să nu aibă contact cu obiectul protejat.

Paratrăsnet instalat pe obiectul protejat - un paratrăsnet, ale cărui paratrăsnet și conductoarele de coborâre sunt amplasate în așa fel încât o parte din curentul de trăsnet să se poată răspândi prin obiectul protejat sau prin electrodul său de împământare.

Zona de protecție a unui paratrăsnet este un spațiu din vecinătatea unui paratrăsnet de o anumită geometrie, caracterizat prin aceea că probabilitatea ca un trăsnet să lovească un obiect aflat în întregime în volumul său nu depășește o valoare dată.

Probabilitatea permisă de izbucnire a fulgerului - probabilitatea maximă admisă P de a lovi un fulger într-un obiect protejat de paratrăsnet.

Fiabilitatea protecției este definită ca 1 - R.

Comunicații industriale - cabluri de putere și informații, conducte conductoare, conducte neconductoare cu un mediu conductiv intern.

2.2. Clasificarea clădirilor și structurilor după dispozitiv de protecție împotriva trăsnetului

Clasificarea obiectelor este determinată de pericolul de lovire a fulgerului pentru obiectul însuși și mediul său.

Efectele periculoase directe ale fulgerelor sunt incendiile, daunele mecanice, rănirea oamenilor și animalelor, precum și deteriorarea echipamentelor electrice și electronice. Consecințele unui fulger pot fi explozii și produse periculoase- substanțe chimice radioactive și otrăvitoare, precum și bacterii și viruși.

Fulgerele pot fi deosebit de periculoase pentru sistemele informatice, sistemele de control, controlul și alimentarea cu energie. Pentru dispozitivele electronice instalate în obiecte în diverse scopuri, este necesară o protecție specială.

Obiectele luate în considerare pot fi împărțite în obișnuite și speciale.

Obiecte obișnuite - clădiri rezidențiale și administrative, precum și clădiri și structuri, de cel mult 60 m înălțime, destinate comerțului, productie industriala, Agricultura.

Obiecte speciale:
obiecte care prezintă un pericol pentru mediul imediat;
obiecte care prezintă un pericol pentru mediul social și fizic (obiecte care, lovite de fulger, pot provoca emisii biologice, chimice și radioactive nocive);
alte obiecte pentru care se poate asigura o protecție specială împotriva trăsnetului, de exemplu, clădiri cu înălțimea de peste 60 m, locuri de joacă, structuri provizorii, obiecte în construcție.

În tabel. 2.1 oferă exemple de împărțire a obiectelor în patru clase.

Tabelul 2.1

Exemple de clasificare a obiectelor

În timpul construcției și reconstrucției pentru fiecare clasă de instalații, este necesar să se determine nivelurile necesare de fiabilitate a protecției împotriva loviturilor directe de trăsnet (DSL). De exemplu, pentru obiectele obișnuite, pot fi propuse patru niveluri de fiabilitate a protecției, indicate în Tabel. 2.2.

Tabelul 2.2

Niveluri de protecție împotriva PIP pentru obiectele obișnuite

Pentru obiectele speciale, nivelul minim admisibil de fiabilitate a protecției împotriva PIP este stabilit în intervalul 0,9-0,999, în funcție de gradul de semnificație socială a acestuia și de gravitatea consecințelor așteptate ale PIP, de comun acord cu organele de control de stat.

La cererea clientului, proiectul poate include un nivel de fiabilitate care depășește maximul admis.

2.3. Parametrii curentului de fulger

Parametrii curenților de fulger sunt necesari pentru calcularea efectelor mecanice și termice, precum și pentru standardizarea mijloacelor de protecție împotriva efectelor electromagnetice.

2.3.1. Clasificarea efectelor curenților de fulger

Pentru fiecare nivel de protecție împotriva trăsnetului trebuie să se determine parametrii maximi admisibili ai curentului de trăsnet. Datele date în standard se referă la fulgerele din aval și din amonte.

Raportul de polaritate al descărcărilor de fulgere depinde de locația geografică a zonei. În absența datelor locale, se presupune că acest raport este de 10% pentru descărcări cu curenți pozitivi și 90% pentru descărcări cu curenți negativi.

Efectele mecanice și termice ale fulgerului se datorează valorii de vârf a curentului I, sarcinii totale Q total, încărcăturii în impuls Q imp și energiei specifice W/R. Cele mai mari valori ale acestor parametri sunt observate pentru descărcări pozitive.

Pagubele cauzate de supratensiunile induse se datorează abruptului frontului de curent de trăsnet. Panta este evaluată în intervale de 30% și 90% din cea mai mare valoare a curentului. Cea mai mare valoare acest parametru se observă în impulsurile ulterioare de descărcări negative.

2.3.2. Parametrii curenților de trăsnet propuși pentru standardizarea mijloacelor de protecție împotriva loviturilor directe de trăsnet

Valorile parametrilor calculați pentru cei luați în tabel. 2.2 niveluri de securitate (cu un raport de 10% până la 90% între cotele descărcărilor pozitive și negative) sunt date în Tabel. 2.3.

Tabelul 2.3

Corespondența parametrilor curentului de trăsnet și a nivelurilor de protecție

2.3.3. Densitatea fulgerului lovește pământul

Densitatea fulgerelor asupra solului, exprimată în numărul de lovituri la 1 km 2 de suprafață terestră pe an, se determină în funcție de observațiile meteorologice la locul obiectului.

Dacă densitatea fulgerului lovește la sol N g este necunoscută, aceasta poate fi calculată folosind următoarea formulă, 1/(km 2 an):

, (2.1)

unde T d este durata medie a furtunilor în ore, determinată din hărțile regionale ale intensității activității furtunilor.

2.3.4. Parametrii curenților de trăsnet propuși pentru standardizarea mijloacelor de protecție împotriva efectelor electromagnetice ale trăsnetului

Pe lângă efectele mecanice și termice, curentul de fulger creează impulsuri puternice de radiații electromagnetice, care pot provoca daune sistemelor, inclusiv echipamentelor de comunicație, control, automatizare, dispozitive de calcul și informații etc. Aceste sisteme complexe și costisitoare sunt utilizate în multe industrii și afacerilor. Daunele lor ca urmare a unui fulger sunt extrem de nedorite din motive de siguranță, precum și din motive economice.

O lovitură de fulger poate conține fie un singur impuls de curent, fie constă dintr-o secvență de impulsuri separate prin intervale de timp, în timpul cărora curge un curent slab de urmărire. Parametrii impulsului de curent ai primei componente diferă semnificativ de caracteristicile impulsurilor componentelor ulterioare. Mai jos sunt datele care caracterizează parametrii calculați ai impulsurilor de curent ale primului și ale impulsurilor ulterioare (Tabelele 2.4 și 2.5), precum și curentul pe termen lung (Tabelul 2.6) în pauzele dintre impulsuri pentru obiectele obișnuite la diferite niveluri de protecție.

Tabelul 2.4

Parametrii primului impuls de curent de fulger

________________
* Deoarece o parte semnificativă a sarcinii totale Qsum cade pe primul impuls, se presupune că sarcina totală a tuturor impulsurilor scurte este egală cu valoarea dată.
** Deoarece o parte semnificativă din total energie specifică W/R cade pe primul impuls, se presupune că sarcina totală a tuturor impulsurilor scurte este egală cu valoarea redusă.

Tabelul 2.5

Parametrii impulsului ulterior de curent de fulger

Tabelul 2.6

Parametrii curentului de trăsnet pe termen lung în intervalul dintre impulsuri

______________
* Q dl - sarcina datorată fluxului de curent pe termen lung în perioada dintre două impulsuri de curent fulger.

Curentul mediu este aproximativ egal cu Q dl /T.

Forma impulsurilor de curent este determinată de următoarea expresie:

unde I este curentul maxim;
h - coeficient de corectare a valorii curentului maxim;
t - timp;
τ 1 - constanta de timp pentru front;
τ 2 este constanta de timp de dezintegrare.

Valorile parametrilor incluși în formula (2.2), care descrie modificarea curentului de fulger în timp, sunt date în tabel. 2.7.

Tabelul 2.7

Valorile parametrilor pentru calcularea formei impulsului curentului de fulger

Un impuls lung poate fi luat drept unul dreptunghiular cu un curent mediu I și o durată T corespunzătoare datelor din tabel. 2.6.

3. PROTECȚIA ÎMPOTRIVA FOARTELOR DIRECTE

3.1. Complex de mijloace de protecție împotriva trăsnetului

Complexul de instalații de protecție împotriva trăsnetului pentru clădiri sau structuri include dispozitive de protecție împotriva loviturilor directe de trăsnet (sistem extern de protecție împotriva trăsnetului - MZS) și dispozitive de protecție împotriva efectelor secundare ale trăsnetului (LZS intern). În cazuri particulare, protecția împotriva trăsnetului poate conține numai dispozitive externe sau numai dispozitive interne. În general, o parte din curenții de trăsnet circulă prin elementele de protecție internă împotriva trăsnetului.

LSM-ul extern poate fi izolat de structură (paratrăsnet în picioare separat sau cabluri, precum și structuri învecinate care acționează ca paratrăsnet natural) sau poate fi instalat pe structura protejată și chiar să facă parte din aceasta.

Dispozitivele interne de protecție împotriva trăsnetului sunt concepute pentru a limita efectele electromagnetice ale curentului de trăsnet și pentru a preveni scânteile în interiorul obiectului protejat.

Curenții de fulger care cad în paratrăsnet sunt deviați către conductorul de împământare printr-un sistem de conductori de coborâre (coborâri) și răspândiți în pământ.

3.2. Sistem extern de protecție împotriva trăsnetului

MLT extern constă în general din paratrăsnet, conductoare de coborâre și electrozi de împământare. În cazul fabricării speciale, materialul și secțiunile lor transversale trebuie să îndeplinească cerințele din tabel. 3.1.

Tabelul 3.1

Materialul și secțiunile transversale minime ale elementelor ISM-ului exterior

Notă. Valori specificate poate fi crescută în funcție de coroziune crescută sau de solicitarea mecanică.

3.2.1. Paratrăsnet

3.2.1.1. Considerente Generale

Paratrăsnetele pot fi instalate special, inclusiv la instalație, sau funcțiile acestora sunt îndeplinite de elementele structurale ale instalației protejate; în acest din urmă caz ​​se numesc paratrăsnet naturale.

Paratrăsnetul poate consta dintr-o combinație arbitrară a următoarelor elemente: tije, fire întinse (cabluri), conductori de plasă (grile).

3.2.1.2. Paratrăsnet naturale

Următoarele elemente structurale ale clădirilor și structurilor pot fi considerate paratrăsnet naturale:

a) acoperișuri metalice ale obiectelor protejate, cu condiția ca:
continuitate electrică între părți diferite asigurat pentru o lungă perioadă de timp;
grosimea metalului de acoperiș nu este mai mică decât valoarea t dată în tabel. 3.2 dacă este necesar să se protejeze acoperișul de deteriorare sau ardere;
grosimea metalului acoperișului este de cel puțin 0,5 mm, dacă nu este necesară protejarea acestuia de deteriorare și nu există pericolul de aprindere a materialelor combustibile sub acoperiș;
acoperișul nu este izolat. În acest caz, un strat mic de vopsea anticoroziune sau un strat de 0,5 mm de acoperire asfaltică sau un strat de 1 mm de acoperire din plastic nu este considerat izolator;
acoperirile nemetalice pe sau sub un acoperiș metalic nu se extind dincolo de obiectul protejat;
b) structuri metalice de acoperiș (ferme, armături din oțel interconectate);
c) elemente metalice precum țevi de scurgere, decorațiuni, garduri de-a lungul marginii acoperișului etc., dacă secțiunea lor transversală nu este mai mică decât valorile prescrise pentru paratrăsnet obișnuite;
d) țevi și rezervoare metalice tehnologice, dacă sunt din metal cu grosimea de cel puțin 2,5 mm și pătrunderea sau arderea acestui metal nu va duce la consecințe periculoase sau inacceptabile;
e) tevi si rezervoare metalice, daca sunt din metal cu o grosime de cel putin valoarea t data in tabel. 3.2, iar dacă temperatura crește de la interior obiectul din punctul de lovire a fulgerului nu este periculos.

Tabelul 3.2

Grosimea acoperișului, a țevii sau a corpului rezervorului, acționând ca un paratrăsnet natural

3.2.2. Conductori de jos

3.2.2.1. Considerente Generale

Pentru a reduce probabilitatea apariției scânteilor periculoase, conductoarele de coborâre trebuie amplasate astfel încât între punctul de distrugere și sol:

a) curentul se întinde pe mai multe căi paralele;
b) lungimea acestor căi a fost limitată la minimum.

3.2.2.2. Amplasarea conductoarelor de coborâre în dispozitivele de protecție împotriva trăsnetului izolate de obiectul protejat

Dacă paratrăsnetul este format din tije instalate pe suporturi separate (sau un suport), trebuie prevăzut cel puțin un conductor de coborâre pentru fiecare suport.

Dacă paratrăsnetul constă din fire (cabluri) orizontale separate sau un fir (cablu), este necesar cel puțin un conductor de jos pentru fiecare capăt al cablului.

Dacă paratrăsnetul este o structură de plasă suspendată deasupra obiectului protejat, este necesar cel puțin un conductor de coborâre pentru fiecare dintre suporturile sale. Numărul total de conductoare de coborâre trebuie să fie de cel puțin două.

3.2.2.3. Amplasarea conductoarelor de coborâre pentru dispozitivele de protecție împotriva trăsnetului neizolate

Conductoarele de jos sunt amplasate de-a lungul perimetrului obiectului protejat astfel încât distanța medie dintre ele să nu fie mai mică decât valorile date în tabel. 3.3.

Conductoarele de coborâre sunt conectate prin benzi orizontale lângă suprafața solului și la fiecare 20 m de-a lungul înălțimii clădirii.

Tabelul 3.3

Distanțe medii între conductoarele de coborâre în funcție de nivelul de protecție

3.2.2.4. Instrucțiuni pentru amplasarea conductoarelor de coborâre

Este de dorit ca conductorii de coborâre să fie amplasați uniform de-a lungul perimetrului obiectului protejat. Dacă este posibil, acestea sunt așezate lângă colțurile clădirilor.

Conductoarele de jos neizolate de obiectul protejat sunt așezate după cum urmează:

dacă peretele este făcut din material incombustibil, conductoarele de coborâre pot fi fixate pe suprafața peretelui sau trec prin perete;
dacă peretele este din material combustibil, conductoarele de coborâre pot fi fixate direct pe suprafața peretelui, astfel încât creșterea temperaturii în timpul curgerii curentului de trăsnet să nu prezinte un pericol pentru materialul peretelui;
daca peretele este din material combustibil si cresterea temperaturii conductoarelor de coborare este periculoasa pentru acesta, conductoarele de coborare trebuie amplasate in asa fel incat distanta dintre ele si obiectul protejat sa depaseasca intotdeauna 0,1 m. Suporturile metalice pentru fixarea conductoarelor de coborâre pot fi în contact cu peretele.

Conductoarele de jos nu trebuie așezate în conductele de jos. Se recomandă amplasarea conductoarelor de jos la distanța maximă posibilă de uși și ferestre.

Conductoarele de jos sunt așezate în linii drepte și verticale, astfel încât calea către sol să fie cât mai scurtă posibil. Nu este recomandată așezarea conductorilor sub formă de bucle.

3.2.2.5. Elemente naturale ale conductoarelor de coborâre

Următoarele elemente structurale ale clădirilor pot fi considerate conductoare de coborâre naturale:

a) structuri metalice cu condiția ca:
continuitatea electrică între diferite elemente este durabilă și îndeplinește cerințele clauzei 3.2.4.2;
nu au dimensiuni mai mici decât cele cerute pentru conductoarele de coborâre special prevăzute. Structurile metalice pot avea un strat izolator;
b) cadrul metalic al unei clădiri sau structuri;
c) armătura din oțel interconectată a unei clădiri sau structuri;
d) părți ale fațadei, elemente profilate și structuri metalice de susținere ale fațadei, cu condiția ca dimensiunile acestora să fie conforme cu indicațiile pentru conductoarele de coborâre și grosimea lor să fie de cel puțin 0,5 mm.

Se consideră că armătura metalică a structurilor din beton armat asigură continuitate electrică dacă îndeplinește următoarele condiții:

aproximativ 50% din legăturile tijelor verticale și orizontale sunt realizate prin sudură sau au o legătură rigidă (prindere cu șuruburi, tricotare cu sârmă);
se asigura continuitatea electrica intre armarea cu otel a diferitelor blocuri prefabricate de beton si armarea blocurilor de beton pregatite pe santier.

Nu este nevoie să așezați curele orizontale dacă rame metalice clădirile sau armăturile din oțel din beton armat sunt folosite ca conductoare de coborâre.

3.2.3. Întrerupătoare de împământare

3.2.3.1. Considerente Generale

În toate cazurile, cu excepția utilizării unui paratrăsnet de sine stătător, electrodul de împământare de protecție împotriva trăsnetului trebuie combinat cu electrozii de împământare ai instalațiilor și mijloacelor de comunicare electrice. Dacă aceste întrerupătoare de împământare trebuie separate din motive tehnologice, acestea ar trebui combinate într-un sistem comun folosind un sistem de egalizare a potențialului.

3.2.3.2. Electrozi de împământare special așezați

Este recomandabil să folosiți următoarele tipuri de electrozi de împământare: unul sau mai multe circuite, electrozi verticali (sau înclinați), electrozi divergenți radial sau o buclă de împământare așezată în fundul gropii, grile de împământare.

Electrozii de pământ îngropați adânc sunt eficienți dacă rezistivitatea solului scade odată cu adâncimea și la adâncimi mari se dovedește a fi semnificativ mai mică decât la nivelul locației obișnuite.

Conductorul de împământare sub formă de contur exterior este așezat de preferință la o adâncime de cel puțin 0,5 m de suprafața pământului și la o distanță de cel puțin 1 m de pereți. Electrozii de împământare trebuie să fie amplasați la o adâncime de cel puțin 0,5 m în afara obiectului protejat și să fie repartizați cât mai uniform posibil; în acest caz, ar trebui să se străduiască să minimizeze ecranarea lor reciprocă.

Adâncimea de pozare și tipul de electrozi de împământare sunt selectate din condiția asigurării unei coroziuni minime, precum și a celei mai mici variații sezoniere posibile a rezistenței de împământare ca urmare a uscării și înghețului solului.

3.2.3.3. Electrozi de împământare naturali

Ca electrozi de împământare pot fi utilizate armăturile din beton armat interconectate sau alte structuri metalice subterane care îndeplinesc cerințele clauzei 3.2.2.5. Dacă armătura din beton armat este folosită ca electrozi de împământare, se impun cerințe sporite în locurile conexiunilor sale pentru a exclude distrugerea mecanică a betonului. Dacă se utilizează beton precomprimat, trebuie luate în considerare posibilele consecințe ale trecerii curentului de trăsnet, care pot provoca sarcini mecanice inacceptabile.

3.2.4. Fixarea și conectarea elementelor LSM-ului extern

3.2.4.1. Fixare

Paratrăsnetul și conductoarele de coborâre sunt fixate rigid, astfel încât să excludă orice ruptură sau slăbire a fixării conductorilor sub acțiunea forțelor electrodinamice sau a influențelor mecanice aleatorii (de exemplu, de la o rafală de vânt sau un strat de zăpadă în cădere).

3.2.4.2. Conexiuni

Numărul de conexiuni ale conductorilor este redus la minimum. Conexiunile sunt realizate prin sudare, lipire, introducere într-un ureche de prindere sau fixare cu șuruburi.

3.3. Alegerea paratrăsnetului

3.3.1. Considerente Generale

Alegerea tipului și înălțimii paratrăsnetului se face pe baza valorilor fiabilității necesare R z. Un obiect este considerat protejat dacă totalitatea tuturor paratrăsnetului asigură o fiabilitate a protecției de cel puțin R s.

În toate cazurile, sistemul de protecție împotriva loviturilor directe de trăsnet este ales astfel încât paratrăsnetul natural să fie folosit la maximum, iar dacă protecția oferită de acestea este insuficientă - în combinație cu paratrăsnet special instalate.

În general, alegerea paratrăsnetului ar trebui făcută folosind programe de calculator adecvate care pot calcula zonele de protecție sau probabilitatea unei pătrunderi a trăsnetului într-un obiect (grup de obiecte) de orice configurație cu o locație arbitrară a aproape orice număr de paratrăsnet. de diverse tipuri.

Ceteris paribus, înălțimea paratrăsnetului poate fi redusă dacă se folosesc structuri de cabluri în locul structurilor de tijă, mai ales când acestea sunt suspendate de-a lungul perimetrului exterior al obiectului.

Dacă protecția obiectului este asigurată de cele mai simple paratrăsnet (tijă simplă, cablu simplu, tijă dublă, cablu dublu, cablu închis), dimensiunile paratrăsnetului pot fi determinate folosind zonele de protecție specificate în acest standard.

În cazul proiectării de protecție împotriva trăsnetului pentru un obiect obișnuit, este posibilă determinarea zonelor de protecție prin unghiul de protecție sau prin metoda sferei de rulare conform standardului Comisiei Electrotehnice Internaționale (IEC 1024), cu condiția ca cerințele de calcul ale Internaționalului Comisia electrotehnică se dovedește a fi mai strictă decât cerințele prezentei instrucțiuni.

3.3.2. Zonele de protecție tipice ale paratrăsnetului cu tije și sârmă

3.3.2.1. Zone de protecție ale unui paratrăsnet cu o singură tijă

Zona de protecție standard a unui paratrăsnet cu o singură tijă cu înălțimea h este un con circular cu înălțimea h 0

Formulele de calcul prezentate mai jos (Tabelul 3.4) sunt potrivite pentru paratrăsnet cu înălțimea de până la 150 m. Pentru paratrăsnet mai înalte, trebuie utilizată o metodă de calcul specială.

Orez. 3.1. Zona de protecție a unui paratrăsnet cu o singură tijă

Pentru zona de protecție a fiabilității necesare (Fig. 3.1), raza secțiunii orizontale r x la înălțimea h x este determinată de formula:

(3.1)

Tabelul 3.4

Calculul zonei de protecție a unui paratrăsnet cu o singură tijă

3.3.2.2. Zone de protecție ale unui paratrăsnet cu un singur fir

Zonele de protecție standard ale unui paratrăsnet cu un singur fir cu înălțimea h sunt limitate de suprafețe simetrice ale frontoanelor care formează un triunghi isoscel într-o secțiune verticală cu un vârf la o înălțime h 0

Formulele de calcul prezentate mai jos (Tabelul 3.5) sunt potrivite pentru paratrăsnet cu o înălțime de până la 150 m. altitudine mai mare trebuie folosit software special. Aici și mai jos, h este înălțimea minimă a cablului deasupra nivelului solului (inclusiv sag).

Orez. 3.2. Zona de protecție a unui paratrăsnet cu un singur fir:
L - distanta dintre punctele de suspensie ale cablurilor

Jumătatea lățimii r x a zonei de protecție a fiabilității necesare (Fig. 3.2) la o înălțime h x față de suprafața pământului este determinată de expresia:

Dacă este necesară extinderea volumului protejat, la capetele zonei de protecție a paratrăsnetului din sârmă pot fi adăugate zone de protecție ale suporturilor de rulmenți, care sunt calculate prin formulele paratrăsnetului cu o singură tijă, prezentate în tabel. 3.4. În cazul căderilor mari ale cablurilor, de exemplu, la liniile electrice aeriene, se recomandă să se calculeze probabilitatea furnizată de străpungere a fulgerului prin metode software, deoarece construirea zonelor de protecție în funcție de înălțimea minimă a cablului în deschidere poate duce la nejustificat. cheltuieli.

Tabelul 3.5

Calculul zonei de protecție a unui singur paratrăsnet cu sârmă

3.3.2.3. Zone de protecție ale unui paratrăsnet dublu

Paratrăsnetul este considerat dublu atunci când distanța dintre paratrăsnet L nu depășește valoarea limită L max . În caz contrar, ambele paratrăsnet sunt considerate unice.

Configurația secțiunilor verticale și orizontale ale zonelor de protecție standard ale unui paratrăsnet dublu (înălțimea h și distanța L între paratrăsnet) este prezentată în fig. 3.3. Construirea zonelor exterioare ale zonelor paratrăsnet dublu(semiconuri cu dimensiunile h 0, r 0) se produce după formulele din tabel. 3.4 pentru paratrăsnet cu o singură tijă. Dimensiunile zonelor interne sunt determinate de parametrii h 0 și h c , primul dintre care stabilește înălțimea maximă a zonei direct la paratrăsnet, iar al doilea - înălțimea minimă a zonei la mijloc între paratrăsnet. . Cu o distanță între paratrăsnet L ≤ L c, limita zonei nu are nicio înclinare (h c = h 0). Pentru distante L c ≤ L ≥ L max, inaltimea h c este determinata de expresia

(3.3)

Distanțele limită L max și L c incluse în acesta sunt calculate conform formulelor empirice din Tabel. 3.6, potrivit pentru paratrăsnet cu înălțimea de până la 150 m. Pentru înălțimi mai mari de paratrăsnet, trebuie utilizat un software special.

Dimensiunile secțiunilor orizontale ale zonei sunt calculate după următoarele formule, comune pentru toate nivelurile de fiabilitate a protecției:

Orez. 3.3. Zona de protecție a unui paratrăsnet cu tijă dublă

Tabelul 3.6

Calculul parametrilor zonei de protecție a unui paratrăsnet cu tijă dublă

3.3.2.4. Zone de protecție ale unui paratrăsnet cu sârmă dublă

Paratrăsnetul este considerat dublu atunci când distanța dintre cablurile L nu depășește valoarea limită L max . În caz contrar, ambele paratrăsnet sunt considerate unice.

În fig. 3.4. Construcția regiunilor exterioare ale zonelor (două suprafețe de magazie cu dimensiunile h 0, r 0) se realizează conform formulelor din tabel. 3.5 pentru paratrăsnet cu un singur fir.

Orez. 3.4. Zona de protecție a unui paratrăsnet cu sârmă dublă

Dimensiunile regiunilor interioare sunt determinate de parametrii h 0 și h c , primul dintre care stabilește înălțimea maximă a zonei direct la cabluri, iar al doilea - înălțimea minimă a zonei în mijlocul dintre cabluri. Cu o distanță între cabluri L≤L c, limita zonei nu are nicio înclinare (h c = h 0). Pentru distanțele L c L≤L înălțimea max h c se determină prin expresie

(3.7)

Distanțele limită Lmax și Lc incluse în acesta sunt calculate conform formulelor empirice din Tabel. 3.7, potrivit pentru cabluri cu o înălțime de suspensie de până la 150 m. La o înălțime mai mare a paratrăsnetului, trebuie utilizat un software special.

Lungimea secțiunii orizontale a zonei de protecție la o înălțime h x este determinată de formulele:

l x \u003d L / 2 pentru h c ≥ h x;

(3.8)

Pentru extinderea volumului protejat, zona de protecție a suporturilor care poartă cablurile poate fi impusă pe zona paratrăsnetului cu sârmă dublă, care este construită ca zonă a paratrăsnetului cu tijă dublă, dacă distanța L dintre suporturi este mai mic decât L max calculat prin formulele din tabel. 3.6. În caz contrar, suporturile ar trebui considerate ca un singur paratrăsnet.

Atunci când cablurile nu sunt paralele sau de înălțimi diferite, sau înălțimea lor variază pe lungimea travei, trebuie utilizat un software special pentru a evalua fiabilitatea protecției lor. Se recomandă, de asemenea, să se procedeze cu căderi mari ale cablurilor în interval pentru a evita marjele de siguranță excesive.

Tabelul 3.7

Calculul parametrilor zonei de protecție a unui paratrăsnet cu sârmă dublă

3.3.2.5 Zonele de protecție ale unui paratrăsnet cu sârmă închisă

Formulele de calcul de la clauza 3.3.2.5 pot fi utilizate pentru a determina înălțimea suspensiei unui paratrăsnet cu sârmă închisă, concepută pentru a proteja obiectele cu fiabilitatea necesară cu o înălțime h 0

Orez. 3.5. Zona de protecție a unui paratrăsnet cu sârmă închisă

Pentru a calcula h, se folosește expresia:

h = A + Bh0, (3.9)

în care constantele A și B sunt determinate în funcție de nivelul de fiabilitate a protecției după următoarele formule:

a) fiabilitatea protecției Р s = 0,99

b) fiabilitatea protecției Р s = 0,999

Rapoartele calculate sunt valabile atunci când D > 5 m. Operarea cu deplasări orizontale mai mici ale cablului este inadecvată din cauza probabilității mari de fulgere inversă de la cablu la obiectul protejat. Din motive economice, paratrăsnetul cu sârmă închisă nu sunt recomandate atunci când fiabilitatea necesară a protecției este mai mică de 0,99.

Dacă înălțimea obiectului depășește 30 m, înălțimea paratrăsnetului cu sârmă închisă se determină folosind software. Același lucru ar trebui făcut pentru un contur închis de o formă complexă.

După alegerea înălțimii paratrăsnetului în funcție de zonele lor de protecție, se recomandă verificarea probabilității efective a unei străpungeri prin mijloace informatice, iar în cazul unei marje de siguranță mari, efectuarea unei ajustări prin setarea unei înălțimi mai mici a paratrăsnetului. .

Mai jos sunt regulile de determinare a zonelor de protecție pentru obiecte cu înălțimea de până la 60 m, stabilite în standardul IEC (IEC 1024-1-1). La proiectare, poate fi aleasă orice metodă de protecție, cu toate acestea, practica arată fezabilitatea utilizării metodelor individuale în următoarele cazuri:

metoda unghiului de protecție este utilizată pentru structuri simple ca formă sau pentru părți mici ale structurilor mari;
metoda sferei fictive este potrivită pentru structuri de formă complexă;
se recomanda folosirea unei plase de protectie in cazul general si mai ales pentru protejarea suprafetelor.

În tabel. 3.8 pentru nivelurile de protecție I - IV, sunt date valorile unghiurilor din partea superioară a zonei de protecție, razele sferei fictive, precum și treapta maximă admisă a celulei grilei.

Tabelul 3.8

Parametri pentru calculul paratrăsnetului conform recomandărilor IEC

_______________
* În aceste cazuri, sunt aplicabile numai grilele sau sferele false.

Paratrăsnetul cu tije, catargele și cablurile sunt amplasate astfel încât toate părțile structurii să se afle în zona de protecție formată în unghi. A spre verticală. Unghiul de protecție este selectat conform tabelului. 3.8, unde h este înălțimea paratrăsnetului deasupra suprafeței de protejat.

Metoda colțului de protecție nu este utilizată dacă h este mai mare decât raza sferei fictive definită în tabelul 1. 3.8 pentru nivelul adecvat de protecție.

Metoda sferei fictive este utilizată pentru a determina zona de protecție pentru o parte sau zone ale unei structuri atunci când, conform tabelului. 3.4, definirea zonei de protecție prin unghiul de protecție este exclusă. Obiectul este considerat protejat dacă sfera fictivă, atingând suprafața paratrăsnetului și planul pe care este instalat, nu are puncte comune cu obiectul protejat.

Plasa protejează suprafața dacă sunt îndeplinite următoarele condiții:

conductorii de plasă rulează de-a lungul marginii acoperișului dacă acoperișul se extinde dincolo de dimensiunile totale ale clădirii;
conductorul de plasă trece de-a lungul coamei acoperișului dacă panta acoperișului depășește 1/10;
suprafețele laterale ale structurii la niveluri mai mari decât raza sferei fictive (vezi Tabelul 3.8) sunt protejate de paratrăsnet sau plasă;
dimensiunile celulei grilei nu sunt mai mari decât cele date în tabel. 3,8;
plasa este realizată în așa fel încât curentul de fulger să aibă întotdeauna cel puțin două căi diferite către electrodul de masă;
nicio piesă metalică nu trebuie să iasă dincolo de contururile exterioare ale plasei.

Conductoarele de plasă trebuie așezate cât mai scurt posibil.

3.3.4. Protecția liniilor electrice de transmisie prin cablu metalic ale rețelelor de comunicații trunchi și intrazonale

3.3.4.1. Protecția liniilor de cablu nou proiectate

Pe liniile de cablu nou proiectate și reconstruite ale rețelelor de comunicații principale și intrazonale 1, trebuie prevăzute fără greșeală măsuri de protecție în acele tronsoane în care densitatea probabilă a avariei (numărul probabil de lovituri de trăsnet periculoase) depășește cea admisibilă indicată în tabel. 3.9.

___________________
1 Backbone networks - rețele de transmitere a informațiilor pe distanțe mari; reţele intrazonale - reţele de transmitere a informaţiilor între centrele regionale şi raionale.

Tabelul 3.9

Numărul permis de fulgere periculoase la 100 km de cale pe an pt cabluri electrice conexiuni

3.3.4.2. Protecția liniilor noi așezate în apropierea celor existente

Dacă linia de cablu care este proiectată este așezată lângă linia de cablu existentă și se cunoaște numărul real de daune ale acesteia din urmă în timpul funcționării sale pentru o perioadă de cel puțin 10 ani, atunci atunci când se proiectează protecția cablului împotriva loviturilor de trăsnet, norma pentru densitatea deteriorării ar trebui să ia în considerare diferența dintre daunele reale și calculate ale liniei de cablu existente.

În acest caz, densitatea de deteriorare admisibilă n 0 a liniei de cablu proiectate este găsită prin înmulțirea densității admisibile din Tabel. 3.9 privind raportul dintre n p calculat și daune efective n f ale cablului existent de la lovituri de trăsnet la 100 km de traseu pe an:

.

3.3.4.3. Protecția liniilor de cablu existente

Pe liniile de cablu existente se iau măsuri de protecție în acele zone în care au avut loc lovituri de trăsnet, iar lungimea secțiunii protejate este determinată de condițiile terenului (lungimea unui deal sau a unei secțiuni cu rezistivitate crescută a solului etc.), dar se iau cel puțin 100 m în fiecare parte a rănii. În aceste cazuri, este planificată așezarea cablurilor de protecție împotriva trăsnetului în pământ. Dacă o linie de cablu care are deja protecție este deteriorată, atunci după eliminarea avariei, se verifică starea mijloacelor de protecție împotriva trăsnetului și numai după aceea se ia decizia de a dota o protecție suplimentară sub formă de pozarea cablurilor sau înlocuirea cablului existent. cu un mai rezistent la descărcări de fulgere. Lucrările de protecție trebuie efectuate imediat după eliminarea daunelor cauzate de trăsnet.

3.3.5. Protecția liniilor de transmisie prin cablu optic ale rețelelor de comunicații trunchi și intrazonale

3.3.5.1. Numărul permis de fulgere periculoase intră în liniile optice ale coloanei vertebrale și a rețelelor de comunicații intrazonale

Pe liniile de transmisie prin cablu optic proiectate ale rețelelor de comunicații de coloană vertebrală și intrazonală, măsurile de protecție împotriva daunelor cauzate de trăsnet sunt obligatorii în acele zone în care numărul probabil de lovituri de trăsnet periculoase (densitatea probabilă a deteriorării) în cabluri depășește numărul admisibil indicat în tabel. . 3.10.

Tabelul 3.10

Numărul permis de fulgere periculoase la 100 km de cale pe an pentru cablurile de comunicații optice

La proiectarea liniilor de transmisie prin cablu optic se are în vedere utilizarea cablurilor cu o categorie de rezistență la trăsnet nu mai mică decât cele date în tabel. 3.11, în funcție de destinația cablurilor și condițiile de pozare. În acest caz, la așezarea cablurilor în zone deschise măsuri de protecție poate fi necesar extrem de rar, doar în zonele cu rezistivitate mare a solului și activitate crescută de furtună.

Tabelul 3.11

3.3.5.3. Protecția liniilor de cablu optice existente

Pe liniile de transmisie prin cablu optic existente se iau măsuri de protecție în acele zone în care s-au produs daune cauzate de fulgere, iar lungimea secțiunii protejate este determinată de condițiile terenului (lungimea unui deal sau a unei secțiuni cu rezistivitate crescută a solului etc. ), dar trebuie să fie la cel puțin 100 m în fiecare direcție de locul avariei. În aceste cazuri, este necesar să se prevadă așezarea conductorilor de protecție.

Lucrările la echipamentul de măsuri de protecție trebuie efectuate imediat după eliminarea daunelor cauzate de trăsnet.

3.3.6. Protecția împotriva loviturilor de trăsnet a cablurilor de comunicații electrice și optice așezate în așezare

La pozarea cablurilor într-o zonă populată, cu excepția cazului de traversare și apropiere a liniilor aeriene cu o tensiune de 110 kV și mai mult, nu se asigură protecția împotriva loviturilor de trăsnet.

3.3.7. Protecția cablurilor așezate de-a lungul marginii pădurii, lângă copaci separați, suporturi, catarge

Protecția cablurilor de comunicații așezate de-a lungul marginii pădurii, precum și în apropierea obiectelor cu o înălțime mai mare de 6 m (arbori de un singur loc, suporturi pentru linii de comunicație, linii electrice, catarge pentru paratrăsnet etc.) este asigurată dacă distanța între cablu și obiect (sau acesta partea subterană) mai mici decât distanțele date în tabel. 3.12 pentru diferite valori ale rezistivității pământului.

Tabelul 3.12

Distanțe admise între cablu și bucla de masă (suport)

4. PROTECȚIA ÎMPOTRIVA IMPACTELOR SECUNDARE ALE TRASNETULUI

4.1. Dispoziții generale

Secțiunea 4 prezintă principiile de bază ale protecției împotriva efectelor secundare ale trăsnetului ale sistemelor electrice și electronice, ținând cont de recomandările IEC (Standard 61312). Aceste sisteme sunt folosite în multe industrii care folosesc echipamente destul de complexe și costisitoare. Sunt mai sensibili la fulgere decât generațiile anterioare, așa că trebuie luate măsuri speciale pentru a le proteja de efectele periculoase ale fulgerelor.

Spațiul în care se află sistemele electrice și electronice trebuie împărțit în zone cu diferite grade de protecție. Zonele sunt caracterizate de o modificare semnificativă a parametrilor electromagnetici la granițe. În general, cu cât numărul zonei este mai mare, cu atât valoare mai mică parametrii câmpurilor electromagnetice, curenților și tensiunilor din spațiul zonei.

Zona 0 este zona în care fiecare obiect este supus unei lovituri directe de fulger și, prin urmare, curentul complet de fulger poate trece prin el. În această regiune, câmpul electromagnetic are o valoare maximă.

Zona 0 E - o zonă în care obiectele nu sunt supuse unui fulger direct, dar câmpul electromagnetic nu este slăbit și are, de asemenea, o valoare maximă.

Zona 1 - o zonă în care obiectele nu sunt supuse unui fulger direct, iar curentul în toate elementele conductoare din interiorul zonei este mai mic decât în ​​zona 0 E; în această zonă, câmpul electromagnetic poate fi slăbit prin ecranare.

Alte zone sunt setate dacă este necesară reducerea și/sau atenuarea suplimentară a curentului. câmp electromagnetic; cerințele pentru parametrii zonelor sunt determinate în conformitate cu cerințele de protecție a diferitelor zone ale obiectului.

Principiile generale de împărțire a spațiului protejat în zone de protecție împotriva trăsnetului sunt prezentate în fig. 4.1.

La granițele zonelor trebuie luate măsuri pentru a proteja și conecta toate elementele metalice și comunicațiile care trec granița.

Două zone 1 separate spațial pot forma o zonă comună folosind o conexiune ecranată (Fig. 4.2).

Orez. 4.1. Zone de protecție împotriva trăsnetului:
1 - ZONA 0 (mediu extern); 2 - ZONA 1 (mediu electromagnetic intern); 3 - ZONA 2; 4 - ZONA 2 (situație în interiorul cabinetului); 5 - ZONA 3

Orez. 4.2. Combinând două zone

4.3. Ecranarea

Ecranarea este principala modalitate de reducere a interferențelor electromagnetice.

Structura metalică a unei structuri de clădire este sau poate fi utilizată ca ecran. O astfel de structură de ecran este formată, de exemplu, din armarea din oțel a acoperișului, pereților, podelelor clădirii, precum și a părților metalice ale acoperișului, fațadelor, cadrelor de oțel, grătarelor. Această structură de ecranare formează un scut electromagnetic cu deschideri (datorită ferestrelor, ușilor, orificiilor de ventilație, distanței dintre plase în armături, fante pe o fațadă metalică, deschideri pentru liniile electrice etc.). Pentru a reduce influența câmpurilor electromagnetice, toate elementele metalice ale obiectului sunt combinate electric și conectate la sistemul de protecție împotriva trăsnetului (Fig. 4.3).

Dacă cablurile trec între obiecte adiacente, electrozii de împământare ai acestora din urmă sunt conectați pentru a crește numărul de conductori paraleli și, din acest motiv, pentru a reduce curenții din cabluri. Această cerință este bine îndeplinită de un sistem de împământare sub formă de rețea. Pentru a reduce zgomotul indus, puteți utiliza:

ecranare exterioară;
punerea rațională a liniilor de cablu;
ecranarea liniilor electrice și de comunicații.

Toate aceste activități pot fi efectuate simultan.

Dacă în spațiul protejat există cabluri ecranate, ecranele acestora sunt conectate la sistemul de protecție împotriva trăsnetului la ambele capete și la limitele zonei.

Cablurile care trec de la un obiect la altul sunt așezate pe toată lungimea lor în țevi metalice, cutii cu plasă sau cutii din beton armat cu fitinguri din plasă. Elementele metalice ale țevilor, conductelor și ecranelor de cabluri sunt conectate la barele colectoare ale obiectelor comune specificate. Conductele sau tăvile metalice nu pot fi folosite dacă ecranele cablurilor sunt capabile să reziste la curentul de fulger așteptat.

Orez. 4.3. Combinarea elementelor metalice ale unui obiect pentru a reduce influența câmpurilor electromagnetice:

1 - sudarea la intersecțiile firelor; 2 - toc ușă continuu masiv; 3 - sudare pe fiecare tijă

4.4. Conexiuni

Conexiunile elementelor metalice sunt necesare pentru a reduce diferența de potențial dintre ele în interiorul obiectului protejat. Conexiunile elementelor și sistemelor metalice situate în interiorul spațiului protejat și care traversează limitele zonelor de protecție împotriva trăsnetului se realizează la limitele zonelor. Conexiunile trebuie realizate cu conductori sau cleme speciale și, acolo unde este necesar, cu dispozitive de protecție la supratensiune.

4.4.1. Conexiuni la limitele zonei

Toți conductorii care intră în obiect din exterior sunt conectați la sistemul de protecție împotriva trăsnetului.

Dacă conductorii externi, cablurile de alimentare sau cablurile de comunicație intră în obiect în puncte diferite și, prin urmare, există mai multe bare comune, acestea din urmă sunt conectate pe calea cea mai scurtă la o buclă închisă de împământare sau o armătură structurală și o placare exterioară metalică (dacă există). Dacă nu există o buclă de masă închisă, aceste magistrale comune sunt conectate la electrozi de împământare separați și conectate printr-un conductor inel extern sau un inel rupt. Dacă conductoarele exterioare intră într-un obiect deasupra solului, barele comune sunt conectate la un conductor inel orizontal în interiorul sau în exteriorul pereților. Acest conductor, la rândul său, este conectat la conductorii și fitingurile inferioare.

Conductoarele și cablurile care intră în instalație la nivelul solului se recomandă să fie conectate la sistemul de protecție împotriva trăsnetului la același nivel. Autobuzul comun la punctul de intrare a cablurilor în clădire este situat cât mai aproape de electrodul de împământare și de armăturile structurii cu care este conectat.

Conductorul inel este conectat la fitinguri sau alte elemente de ecranare, cum ar fi placarea metalică, la fiecare 5 m. Secțiunea transversală minimă a electrozilor din cupru sau oțel galvanizat este de 50 mm 2.

Autobuzele generale pentru obiecte cu sisteme informatice, unde impactul curenților de trăsnet se presupune a fi minimizat, ar trebui să fie realizate din plăci metalice cu un număr mare de conexiuni la fitinguri sau alte elemente de ecranare.

Pentru conexiunile de contact și dispozitivele de protecție la supratensiune situate la limitele zonelor 0 și 1, parametrii de curent specificați în tabel. 2.3. Dacă există mai mulți conductori, trebuie luată în considerare distribuția curenților de-a lungul conductorilor.

Pentru conductoarele și cablurile care intră într-un obiect la nivelul solului, se estimează partea din curentul de trăsnet pe care o conduc.

Secțiunile transversale ale conductorilor de legătură sunt determinate conform tabelului. 4.1 și 4.2. Tab. 4.1 este utilizat dacă mai mult de 25% din curentul de fulger trece prin elementul conductor, și tab. 4.2 - dacă este mai mică de 25%.

Tabelul 4.1

Secțiuni de conductoare prin care circulă cea mai mare parte a curentului de trăsnet

Tabelul 4.2

Secțiuni de conductoare prin care trece o parte nesemnificativă a curentului de trăsnet

Dispozitivul de protecție la supratensiune este selectat să reziste la o parte a curentului de trăsnet, să limiteze supratensiunile și să întrerupă curenții de urmărire după impulsurile principale.

Supratensiunea maximă U max la intrarea în obiect este coordonată cu tensiunea de rezistență a sistemului.

Pentru a minimiza valoarea lui U max, liniile sunt conectate la o magistrală comună cu conductori de lungime minimă.

Toate elementele conductoare, cum ar fi liniile de cablu care traversează limitele zonelor de protecție împotriva trăsnetului, sunt conectate la aceste limite. Conexiunea se realizează pe o magistrală comună, la care sunt conectate și ecranare și alte elemente metalice (de exemplu, carcase pentru echipamente).

Pentru clemele terminale și supresoarele de supratensiune, valorile curentului sunt evaluate de la caz la caz. Supratensiunea maximă la fiecare limită este coordonată cu tensiunea de rezistență a sistemului. Dispozitivele de protecție la supratensiune de la limitele diferitelor zone sunt, de asemenea, coordonate din punct de vedere al caracteristicilor energetice.

4.4.2. Conexiuni în interiorul volumului protejat

Toate elementele conductoare interne de dimensiuni semnificative, cum ar fi șine de lift, macarale, podele metalice, tocurile de uși metalice, țevi, jgheaburile de cabluri, sunt conectate la cea mai apropiată bară comună sau alt element comun de conectare de-a lungul drumului cel mai scurt. Conexiuni suplimentare ale elementelor conductoare sunt de asemenea de dorit.

Secțiunile transversale ale conductorilor de legătură sunt indicate în tabel. 4.2. Se presupune că doar o mică parte din curentul de fulger trece în conductorii de conectare.

Toate părțile conductoare deschise ale sistemelor informaționale sunt conectate într-o singură rețea. În cazuri speciale, este posibil ca o astfel de rețea să nu aibă o conexiune la conductorul de pământ.

Există două modalități de a conecta părțile metalice ale sistemelor informaționale, cum ar fi carcase, carcase sau cadre, la electrodul de împământare: conexiunile se realizează sub formă de sistem radial sau sub formă de rețea.

Când se utilizează un sistem radial, toate părțile sale metalice sunt izolate de electrodul de împământare, cu excepția singurului punct de conectare cu acesta. De obicei, un astfel de sistem este utilizat pentru obiecte relativ mici, unde toate elementele și cablurile intră în obiect la un moment dat.

Sistemul de împământare radială este conectat la sistemul comun de împământare într-un singur punct (Fig. 4.4). În acest caz, toate liniile și cablurile dintre dispozitivele din echipament ar trebui să fie paralele cu conductorii de pământ în stea pentru a reduce bucla de inductanță. Datorită împământarii la un moment dat, curenții de joasă frecvență care apar în timpul unei lovituri de trăsnet nu intră în sistemul informațional. În plus, sursele de interferență de joasă frecvență din interiorul sistemului informațional nu creează curenți în sistemul de împământare. Intrarea în zona de protecție a firelor se realizează exclusiv în punctul central al sistemului de egalizare a potențialului. Specificat punct comun este, de asemenea, cel mai bun punct de conectare pentru dispozitivele de protecție la supratensiune.

Când se utilizează o rețea, părțile sale metalice nu sunt izolate de sistemul comun de împământare (Fig. 4.5). Rețeaua se conectează la sistemul general în multe puncte. De obicei, plasa este folosită pentru extins sisteme deschise unde echipamentele sunt conectate printr-un număr mare de linii și cabluri diferite și unde acestea intră în instalație în diferite puncte. În acest caz, întregul sistem are impedanță scăzută la toate frecvențele. În plus, un număr mare de contururi de grilă scurtcircuitate slăbește câmpul magnetic din apropierea sistemului informațional. Dispozitivele din zona de protecție sunt conectate între ele pe cele mai scurte distanțe prin mai mulți conductori, precum și la părțile metalice ale zonei protejate și ecranul zonei. În acest caz, piesele metalice prezente în dispozitiv, cum ar fi fitingurile în podea, pereți și acoperiș, grătare metalice, echipamente metalice neelectrice, cum ar fi țevi, ventilație și canale de cabluri, sunt utilizate la maximum.

Orez. 4.4. Schema de conectare pentru cablurile de alimentare și comunicații cu un sistem de egalizare a potențialului în formă de stea:
1 - scutul zonei de protecție; 2 - izolatie electrica; 3 - fir al sistemului de egalizare a potențialului; 4 - punctul central al sistemului de egalizare a potențialului; 5 - fire de comunicare, alimentare

Orez. 4.5. Implementarea în plasă a sistemului de egalizare a potențialului:
1 - scutul zonei de protecție; 2 - conductor de egalizare de potențial

Orez. 4.6. Implementarea integrată a sistemului de egalizare a potențialului:
1 - scutul zonei de protecție; 2 - izolatie electrica; 3 - punctul central al sistemului de egalizare a potențialului

Ambele configurații, radială și plasă, pot fi combinate într-un sistem complex, așa cum se arată în fig. 4.6. De obicei, deși nu este necesar, conectarea rețelei locale de pământ cu sistemul comun se realizează la limita zonei de protecție împotriva trăsnetului.

4.5. împământare

Sarcina principală a dispozitivului de protecție împotriva trăsnetului de împământare este de a devia cât mai mult din curentul de trăsnet (50% sau mai mult) către pământ. Restul curentului circulă prin comunicațiile potrivite pentru clădire (mantale de cablu, conducte de alimentare cu apă etc.) În acest caz, tensiuni periculoase nu apar pe electrodul de masă în sine. Această sarcină este realizată de un sistem de rețea sub și în jurul clădirii. Conductoarele de împământare formează o buclă de plasă care conectează armătura de beton de la baza fundației. Aceasta este o metodă comună de a crea un scut electromagnetic în partea de jos a unei clădiri. Conductorul inel din jurul clădirii și/sau din beton de la periferia fundației este conectat la sistemul de împământare prin conductori de pământ, de obicei la fiecare 5 m. Un conductor de pământ exterior poate fi conectat la conductorii inelar menționați.

Armătura din beton de la baza fundației este conectată la sistemul de împământare. Armatura trebuie sa formeze o retea conectata la sistemul de pamant, de obicei la fiecare 5 m.

Este posibil să se folosească o plasă de oțel galvanizat cu o lățime a ochiului de obicei de 5 m, sudata sau atașată mecanic de barele de armare, de obicei la fiecare 1 m. Pe fig. Figurile 4.7 și 4.8 prezintă exemple de dispozitiv de împământare cu plasă.

Conexiunea conductorului de împământare și sistemul de conectare creează un sistem de împământare. Sarcina principală a sistemului de împământare este de a reduce diferența de potențial dintre orice puncte ale clădirii și echipamente. Această problemă este rezolvată prin crearea unui număr mare de căi paralele pentru curenții de fulger și curenții induși, formând o rețea cu rezistență scăzută într-un spectru larg de frecvență. Căile multiple și paralele au frecvențe de rezonanță diferite. Mai multe bucle cu impedanțe dependente de frecvență creează o singură rețea cu impedanță scăzută pentru interferența în spectrul luat în considerare.

4.6. Dispozitive de protecție la supratensiune

Dispozitivele de protecție la supratensiune (SPD) sunt instalate la intersecția liniilor de alimentare cu energie, control, comunicații, telecomunicații de la granița a două zone de ecranare. SPD-urile sunt coordonate pentru a realiza o distribuție acceptabilă a sarcinii între ele în conformitate cu rezistența lor la distrugere, precum și pentru a reduce probabilitatea de distrugere a echipamentului protejat sub influența curentului de fulger (Fig. 4.9).

Orez. 4.9. Un exemplu de instalare a unui SPD într-o clădire

Este recomandat să conectați liniile de alimentare și de comunicație care intră în clădire cu o singură magistrală și să plasați SPD-urile lor cât mai aproape unul de celălalt. Acest lucru este deosebit de important în clădirile realizate din material fără ecranare (lemn, cărămidă etc.). SPD-urile sunt selectate și instalate astfel încât curentul de trăsnet să fie redirecționat în principal către sistemul de împământare de la limita zonelor 0 și 1.

Deoarece energia curentului de fulger este disipată în principal la această limită, SPD-urile ulterioare protejează doar împotriva energiei rămase și a efectelor câmpului electromagnetic din zona 1. Pentru cea mai bună protecție împotriva supratensiunilor, la instalarea unui SPD, conductoare scurte de conectare, cabluri. si se folosesc cabluri.

Pe baza cerințelor de coordonare a izolației în centralele electrice și a rezistenței la deteriorarea echipamentului protejat, este necesar să alegeți nivelul de tensiune SPD sub valoarea maximă, astfel încât efectul asupra echipamentului protejat să fie întotdeauna sub tensiunea admisă. Dacă nu se cunoaște nivelul de rezistență la deteriorare, trebuie utilizat un nivel indicativ sau de testare. Numărul de SPD-uri din sistemul protejat depinde de rezistența echipamentului protejat la deteriorare și de caracteristicile SPD-urilor în sine.

4.7. Protecția echipamentelor din clădirile existente

Utilizarea tot mai mare a echipamentelor electronice sofisticate în clădirile existente necesită o mai bună protecție împotriva fulgerelor și a altor interferențe electromagnetice. Se ține cont de faptul că, în clădirile existente, măsurile necesare de protecție împotriva trăsnetului sunt selectate ținând cont de caracteristicile clădirii, cum ar fi elementele structurale, echipamentele existente de putere și informații.

Necesitatea măsurilor de protecție și alegerea acestora este determinată pe baza datelor inițiale care sunt colectate în etapa anchetelor pre-proiect. O listă aproximativă a acestor date este dată în tabel. 4.3-4.6.

Tabelul 4.3

Date inițiale despre clădire și mediu

Tabelul 4.4

Date inițiale despre echipament

Tabelul 4.5

Caracteristicile echipamentului

Tabelul 4.6

Alte date referitoare la alegerea conceptului de protecție

Pe baza analizei de risc și a datelor prezentate în tabel. 4.3-4.6, se ia o decizie cu privire la necesitatea construirii sau reconstruirii unui sistem de paratrăsnet.

4.7.1 Măsuri de protecție la utilizarea unui sistem extern de protecție împotriva trăsnetului

Sarcina principală este găsirea soluției optime pentru îmbunătățirea sistemului extern de protecție împotriva trăsnetului și a altor măsuri.

Se realizează îmbunătățirea sistemului extern de protecție împotriva trăsnetului:

1) includerea placajelor metalice exterioare și a acoperișului clădirii în sistemul de protecție împotriva trăsnetului;
2) utilizarea conductoarelor suplimentare, dacă armăturile sunt conectate pe toată înălțimea clădirii - de la acoperiș prin pereți până la împământarea clădirii;
3) reducerea decalajelor dintre coborârile metalice și reducerea treptei celulei paratrăsnetului;
4) instalarea benzilor de legătură (conductoare plate flexibile) la îmbinările dintre blocuri adiacente, dar separate structural. Distanța dintre benzi trebuie să fie jumătate din distanța dintre pante;
5) conectarea unui fir prelungit cu blocuri individuale ale clădirii. De obicei, sunt necesare conexiuni la fiecare colț suport pentru cabluri, iar benzile de legătură sunt realizate cât mai scurte;
6) protecție prin paratrăsnet separate conectate la un sistem comun de protecție împotriva trăsnetului, dacă părțile metalice ale acoperișului au nevoie de protecție împotriva unei lovituri directe de trăsnet. Paratrăsnetul trebuie să fie la o distanță sigură de elementul specificat.

4.7.2. Măsuri de protecție la utilizarea cablurilor

Măsurile eficiente de reducere a supratensiunii sunt pozarea și ecranarea rațională a cablurilor. Aceste măsuri sunt cu atât mai importante cu cât sistemul extern de protecție împotriva trăsnetului este mai puțin scut.

Buclele mari pot fi evitate prin rularea împreună a cablurilor de alimentare și a cablurilor de comunicație ecranate. Scutul este conectat la echipament la ambele capete.

Orice ecranare suplimentară, cum ar fi sârmele și cablurile care rulează în țevi metalice sau tăvi între podele, reduce impedanța totală a întregului sistem de conexiune. Aceste măsuri sunt cele mai importante pentru clădirile înalte sau lungi sau atunci când echipamentele trebuie să funcționeze în mod deosebit de fiabil.

Locațiile de instalare preferate pentru SPD-uri sunt limitele zonelor 0/1 și, respectiv, zonelor 0/1/2, situate la intrarea în clădire.

De regulă, rețeaua comună de conexiuni nu este utilizată în modul de funcționare ca conductor de retur al circuitului de putere sau de informare.

4.7.3. Măsuri de protecție la utilizarea antenelor și a altor echipamente

Exemple de astfel de echipamente sunt diverse dispozitive externe precum antene, senzori meteorologici, camere de exterior, senzori de exterior din instalațiile industriale (senzori de presiune, temperatură, debit, poziție supape etc.) și orice alte echipamente electrice, electronice și radio, montate. afară pe o clădire, catarg sau rezervor industrial.

Dacă este posibil, paratrăsnetul este instalat în așa fel încât echipamentul să fie protejat de o lovitură directă de trăsnet. Antenele individuale sunt lăsate complet deschise din motive tehnologice. Unele dintre ele au un sistem de protecție împotriva trăsnetului încorporat și pot rezista la lovituri de trăsnet fără deteriorare. Alte tipuri de antene mai puțin protejate pot necesita instalarea unui SPD pe cablul de alimentare pentru a preveni trecerea curentului de fulger prin cablul antenei în receptor sau transmițător. Dacă există un sistem extern de protecție împotriva trăsnetului, suporturile antenei sunt atașate la acesta.

Inducerea tensiunilor în cablurile dintre clădiri poate fi prevenită prin trecerea lor în tăvi sau țevi metalice conectate. Toate cablurile care duc la echipamentele legate de antenă sunt așezate din conductă la un moment dat. Ar trebui să acordați o atenție maximă proprietăților de ecranare ale obiectului în sine și să instalați cabluri în elementele tubulare ale acestuia. Dacă acest lucru nu este posibil, ca și în cazul rezervoarelor de proces, cablurile trebuie așezate în exterior, dar cât mai aproape de obiect posibil, utilizând în același timp ecranele naturale precum scări metalice, țevi etc. În catargele cu L -colturi in forma, cablurile sunt amplasate in unghi in interior pentru maxim protectie naturala. Ca ultimă soluție, lângă cablul antenei trebuie plasat un conductor de legătură echipotențială cu o secțiune transversală minimă de 6 mm 2 . Toate aceste măsuri reduc tensiunea indusă în bucla formată de cabluri și clădire și, în consecință, reduc probabilitatea unei fulgerări între ele, adică probabilitatea unui arc în interiorul echipamentului între rețea și clădire.

4.7.4. Măsuri de protecție pentru cablurile de alimentare și cablurile de comunicații între clădiri

Conexiunile clădire la clădire se împart în două tipuri principale: cabluri de alimentare cu manta metalică, cabluri metalice (pereche răsucite, ghiduri de undă, cabluri coaxiale și multifilare) și cabluri cu fibră optică. Măsurile de protecție depind de tipurile de cabluri, numărul acestora și dacă sistemele de protecție împotriva trăsnetului ale celor două clădiri sunt conectate.

Cablul de fibră optică complet izolat (fără armătură metalică, folie de protecție împotriva umezelii sau conductor interior din oțel) poate fi utilizat fără măsuri suplimentare de protecție. Utilizarea unui astfel de cablu este cea mai bună opțiune, deoarece oferă protecție completă împotriva influențelor electromagnetice. Totuși, dacă cablul conține un element metalic extins (cu excepția cablurilor de alimentare la distanță), acesta din urmă trebuie conectat la sistemul general de conectare de la intrarea în clădire și nu trebuie să intre direct în receptorul sau transmițătorul optic. În cazul în care clădirile sunt situate aproape una de alta și sistemele lor de protecție împotriva trăsnetului nu sunt conectate, este de preferat să se folosească cablu de fibră optică fără elemente metalice pentru a evita curenții mari în aceste elemente și supraîncălzirea. Dacă există un cablu conectat la sistemul de protecție împotriva trăsnetului, atunci puteți utiliza cablu optic cu elemente metalice pentru a devia o parte din curentul de la primul cablu.

Cabluri metalice între clădiri cu sisteme izolate de protecție împotriva trăsnetului. Cu această conexiune a sistemelor de protecție, deteriorarea este foarte probabilă la ambele capete ale cablului din cauza trecerii curentului de trăsnet prin acesta. Prin urmare, la ambele capete ale cablului trebuie instalat un SPD și, acolo unde este posibil, sistemele de protecție împotriva trăsnetului ale celor două clădiri ar trebui să fie conectate, iar cablul să fie așezat în tăvi metalice conectate.

Cabluri metalice între clădiri cu sisteme de protecție împotriva trăsnetului conectate. În funcție de numărul de cabluri între clădiri, măsurile de protecție pot include îmbinarea jgheaburilor de cabluri cu cabluri puține (pentru cabluri noi) sau cu un număr mare de cabluri, ca în cazul unei fabrici chimice, ecranarea sau utilizarea conductelor metalice flexibile pentru multi-conducte. cabluri de control miez. Conectarea ambelor capete ale unui cablu la sistemele asociate de protecție împotriva trăsnetului asigură adesea o ecranare suficientă, mai ales dacă există multe cabluri și curentul va fi distribuit între ele.

1. Elaborarea documentației operaționale și tehnice

În toate organizațiile și întreprinderile, indiferent de forma de proprietate, se recomandă să existe un set de documentație operațională și tehnică pentru protecția împotriva trăsnetului a obiectelor care necesită un dispozitiv de protecție împotriva trăsnetului.

Setul de documentație operațională și tehnică de protecție împotriva trăsnetului conține:

notă explicativă;
scheme de zone de protecție a paratrăsnetului;
desene de lucru ale structurilor paratrăsnetului (partea de construcție), elemente structurale protecția împotriva manifestărilor secundare ale trăsnetului, împotriva derivelor de potențiale înalte prin comunicațiile metalice terestre și subterane, de canalele de scântei alunecare și descarcările în pământ;
documentație de recepție (acte de recepție în exploatare a dispozitivelor de protecție împotriva trăsnetului împreună cu aplicații: certificate de lucru ascuns și certificate de testare pentru dispozitive de protecție împotriva trăsnetului și protecție împotriva manifestărilor secundare ale trăsnetului și derive a potențialului ridicat).

Nota explicativă precizează:

date inițiale pentru elaborarea documentației tehnice;
metode acceptate de protecție a obiectelor împotriva trăsnetului;
calcule de zone de protectie, conductori de impamantare, conductori de coborare si elemente de protectie impotriva manifestarilor secundare ale trasnetului.

Nota explicativă indică întreprinderea care a elaborat setul de documentație operațională și tehnică, baza dezvoltării acestuia, lista documentelor de reglementare actuale și documentația tehnică care a ghidat lucrările la proiect, cerințe speciale pentru dispozitivul proiectat.

Datele inițiale pentru proiectarea protecției împotriva trăsnetului includ:

plan general al instalațiilor care indică amplasarea tuturor instalațiilor supuse protecției împotriva trăsnetului, drumuri și căi ferate, comunicații terestre și subterane (conducte de încălzire, conducte tehnologice și sanitare, cabluri electrice și cablaje pentru orice scop etc.);
categorii de paratrăsnet ale fiecărui obiect;
date privind condițiile climatice din zona în care se află clădirile și structurile protejate (intensitatea activității furtunii, presiunea vântului de mare viteză, grosimea peretelui de gheață etc.), caracteristicile solului indicând structura, agresivitatea și tipul de sol, nivelul apei subterane;
rezistivitatea electrică a solului (Ohm m) la locațiile obiectelor.

Secțiunea „Metode acceptate de protecție a obiectelor împotriva trăsnetului” descrie metodele selectate de protejare a clădirilor și structurilor de contactul direct cu canalul de trăsnet, manifestări secundare ale fulgerelor și derive de potențial ridicat prin comunicațiile metalice terestre și subterane.

Obiecte construite (proiectate) după același standard sau proiect reutilizabil, având caracteristici de construcție uniforme și dimensiuni geometriceși același dispozitiv de protecție împotriva trăsnetului poate avea o schemă comună și un calcul al zonelor de protecție împotriva trăsnetului. Lista acestor obiecte protejate este dată pe diagrama zonei de protecție a uneia dintre structuri.

La verificarea fiabilității protecției folosind software-ul, datele calculelor computerizate sunt date sub forma unui rezumat al opțiunilor de proiectare și se face o concluzie despre eficacitatea acestora.

La elaborarea documentației tehnice, se propune utilizarea cât mai mult posibil a proiectelor standard ale paratrăsnetului și conductorilor de împământare și a desenelor standard de lucru pentru protecția împotriva trăsnetului. Dacă este imposibil să se utilizeze modele standard ale dispozitivelor de protecție împotriva trăsnetului, se pot elabora desene de lucru ale elementelor individuale: fundații, suporturi, paratrăsnet, conductoare de coborâre, electrozi de împământare.

Pentru a reduce volumul documentației tehnice și a reduce costul construcției, se recomandă combinarea proiectelor de protecție împotriva trăsnetului cu desene de lucru pentru lucrările generale de construcție și instalarea de instalații sanitare și echipamente electrice pentru a utiliza comunicații sanitare și întrerupătoare de împământare pentru dispozitivele electrice pentru trăsnet. protecţie.

2. Procedura de recepție în funcțiune a dispozitivelor de protecție împotriva trăsnetului

Dispozitivele de protecție împotriva trăsnetului ale obiectelor finalizate prin construcție (reconstrucție) sunt acceptate în exploatare de către comisia de lucru și transferate în exploatare către client înainte de instalarea echipamentelor de proces, livrarea și încărcarea echipamentelor și bunurilor de valoare în clădiri și structuri.

Recepția dispozitivelor de protecție împotriva trăsnetului la unitățile de operare se efectuează de către comisia de lucru.

Componența comisiei de lucru este stabilită de client. Comitetul de lucru include de obicei reprezentanți ai:

responsabil pentru instalațiile electrice;
organizatie contractanta;
inspectii de securitate la incendiu.

Comitetului de lucru i se prezintă următoarele documente:

proiecte aprobate de dispozitive de protecție împotriva trăsnetului;
acționează pentru lucrări ascunse (pentru amenajarea și instalarea electrozilor de împământare și a conductoarelor de coborâre care nu sunt accesibile pentru inspecție);
certificate de încercare pentru dispozitivele de protecție împotriva trăsnetului și protecție împotriva manifestărilor secundare ale trăsnetului și introducerea de potențiale ridicate prin comunicații metalice la sol și subterane (date privind rezistența tuturor conductoarelor de împământare, rezultatele inspecției și verificării instalării paratrăsnetului, conductoarelor de coborâre). , conductoarele de împământare, elementele lor de fixare, fiabilitatea conexiunilor electrice dintre elementele purtătoare de curent etc.).

Comisia de lucru efectuează o verificare și o verificare completă a lucrărilor de construcție și instalare finalizate pentru instalarea dispozitivelor de protecție împotriva trăsnetului.

Recepția dispozitivelor de protecție împotriva trăsnetului a instalațiilor nou construite este documentată prin acte de acceptare a echipamentelor pentru dispozitive de protecție împotriva trăsnetului. Punerea în funcțiune a dispozitivelor de protecție împotriva trăsnetului este oficializată, de regulă, prin acte-autorizații ale organelor competente de control și supraveghere de stat.

După primirea în exploatare a dispozitivelor de protecție împotriva trăsnetului, se întocmesc pașapoartele dispozitivelor de protecție împotriva trăsnetului și pașapoartele dispozitivelor de împământare ale dispozitivelor de protecție împotriva trăsnetului, care sunt păstrate de persoana responsabilă cu instalațiile electrice.

Actele aprobate de șeful organizației, împreună cu actele depuse pentru lucrări ascunse și protocoale de măsurare, sunt cuprinse în pașaportul dispozitivelor de protecție împotriva trăsnetului.

3. Funcționarea dispozitivelor de protecție împotriva trăsnetului

Dispozitivele de protecție împotriva trăsnetului pentru clădiri, structuri și instalații exterioare ale obiectelor sunt operate în conformitate cu Regulile de funcționare tehnică a instalațiilor electrice de consum și cu instrucțiunile prezentei Instrucțiuni. Sarcina de a opera dispozitive de protecție împotriva trăsnetului a obiectelor este de a le menține într-o stare de funcționare și fiabilitate necesare.

Pentru a asigura fiabilitatea constantă a funcționării dispozitivelor de protecție împotriva trăsnetului, în fiecare an înainte de începerea sezonului de furtună, toate dispozitivele de protecție împotriva trăsnetului sunt verificate și inspectate.

Verificările se efectuează și după instalarea sistemului de protecție împotriva trăsnetului, după efectuarea oricăror modificări la sistemul de protecție împotriva trăsnetului, după orice deteriorare a obiectului protejat. Fiecare verificare se efectuează în conformitate cu programul de lucru.

Pentru a verifica starea MLT, este indicat motivul verificării și sunt organizate următoarele:

Comisia de inspecție a MLT cu indicație atributii functionale membrii comisiei de examinare a paratrăsnetului;
un grup de lucru care să efectueze măsurătorile necesare;
momentul inspecției.

În timpul inspecției și testării dispozitivelor de protecție împotriva trăsnetului, se recomandă:

• verificarea prin inspecție vizuală (cu ajutorul binoclului) a integrității paratrăsnetului și a conductoarelor de coborâre, a fiabilității conexiunii și a fixării acestora pe catarge;
• să identifice elementele dispozitivelor de protecție împotriva trăsnetului care necesită înlocuire sau reparare din cauza încălcării rezistenței lor mecanice;
• determinați gradul de distrugere prin coroziune a elementelor individuale ale dispozitivelor de protecție împotriva trăsnetului, luați măsuri pentru protecția anticorozivă și întărirea elementelor deteriorate de coroziune;
• verificați fiabilitatea conexiunilor electrice între părțile purtătoare de curent ale tuturor elementelor dispozitivelor de protecție împotriva trăsnetului;
• verifica conformitatea dispozitivelor de paratrăsnet cu destinația obiectelor și, în cazul unor modificări constructive sau tehnologice pentru perioada anterioară, schițează măsurile de modernizare și reconstrucție a paratrăsnetului în conformitate cu cerințele prezentei Instrucțiuni;
• clarificarea circuitului executiv al dispozitivelor de protecție împotriva trăsnetului și determinarea modalităților de răspândire a curentului de trăsnet prin elementele sale în timpul unei descărcări de trăsnet prin simularea unei descărcări de trăsnet într-un paratrăsnet folosind un complex de măsurare specializat conectat între paratrăsnet și un electrod de curent la distanță;
• măsurați valoarea rezistenței la răspândirea curentului pulsat folosind metoda „ampermetru-voltmetru” folosind un complex de măsurare specializat;
• Măsurați valorile tensiunilor de supratensiune în rețelele de alimentare cu energie în timpul unei lovituri de trăsnet, distribuția potențială peste structurile metalice și sistemul de împământare al unei clădiri prin simularea unei lovituri de trăsnet într-un paratrăsnet folosind un complex de măsurare specializat;

• măsurați valoarea câmpurilor electromagnetice în vecinătatea locației dispozitivului de protecție împotriva trăsnetului prin simularea unei lovituri de trăsnet într-un paratrăsnet folosind antene speciale;
• verifica disponibilitatea documentatiei necesare pentru dispozitivele de paratrăsnet.

Controlul periodic cu deschidere timp de șase ani (pentru obiectele din categoria I) este supus tuturor conductoarelor de împământare artificială, conductoarelor de coborâre și punctelor de legătură ale acestora; totodată, se verifică anual până la 20% din numărul lor total. Electrozii de pământ corodat și conductoarele de coborâre cu o scădere a secțiunii lor transversale cu mai mult de 25% trebuie înlocuite cu altele noi.

Inspecțiile extraordinare ale dispozitivelor de protecție împotriva trăsnetului ar trebui efectuate după dezastre naturale (uragan, vânt, inundații, cutremur, incendiu) și furtuni de intensitate extremă.

Măsurătorile neprogramate ale rezistenței de împământare a dispozitivelor de protecție împotriva trăsnetului trebuie efectuate după lucrări de reparații atât pe dispozitivele de protecție împotriva trăsnetului, cât și pe obiectele protejate în sine și în apropierea acestora.

Rezultatele verificărilor sunt documentate în acte, înscrise în pașapoarte și în registrul de stare a dispozitivelor de protecție împotriva trăsnetului.

Pe baza datelor obținute se întocmește un plan de reparare și eliminare a defecțiunilor la dispozitivele de protecție împotriva trăsnetului depistate în timpul controalelor și verificărilor.

Lucrările de pământ la clădirile protejate și structurile de obiecte, dispozitivele de protecție împotriva trăsnetului, precum și în apropierea acestora se efectuează, de regulă, cu permisiunea organizației de exploatare, care alocă persoane responsabile care monitorizează siguranța dispozitivelor de protecție împotriva trăsnetului.

În timpul unei furtuni, nu se execută lucrări la dispozitivele de protecție împotriva trăsnetului și în apropierea acestora.

Din nou, trebuie să omitem Instrucțiunea SO-153-34.21.122-2003, care nu conține cerințe specifice pentru împământarea paratrăsnetului. În Instrucțiunea RD 34.21.122-87, cerințele sunt formulate formal, dar nu se referă la valoarea rezistenței la pământ, ci la proiectarea dispozitivelor de împământare. Pentru paratrăsnet de sine stătătoare, vorbim despre fundațiile suporturilor paratrăsnetului sau un electrod special de împământare, ale cărui dimensiuni minime sunt prezentate în Fig. 7.

Figura 7 Dimensiuni minime electrod de împământare dintr-o bandă orizontală și trei electrozi cu tijă verticală conform RD 34.21.122-87

Standardul nu conține instrucțiuni privind modificarea dimensiunii electrozilor în funcție de rezistivitatea solului. Aceasta înseamnă că, conform compilatorilor, designul standard este recunoscut ca fiind potrivit pentru orice sol. Cât de mult se va schimba rezistența sa de împământare R gr în acest caz poate fi judecat din datele calculate din Fig. 8.

Figura 8. Valoarea calculată a rezistenței de împământare a unui electrod de împământare tipic din instrucțiunea RD 34.21.122-87

O modificare a valorii lui R gr în aproape 2 ordine de mărime poate fi cu greu considerată normalizare. De fapt, standardul nu conține cerințe specifice pentru valoarea rezistenței la sol și această problemă merită cu siguranță o atenție specială.

Standardul JSC Transneft a surprins cu un tabel cu valori normalizate ale rezistenței de împământare a paratrăsnetului (Fig. 9), pe care compilatorii l-au copiat complet din ultima ediție a PUE, unde se referă la electrozii de împământare de 110 kV. linii aeriene și deasupra. Cerințele stricte ale PUE sunt destul de înțelese, deoarece rezistența de împământare a suportului liniei aeriene determină în mare măsură mărimea supratensiunii fulgerului pe izolația liniară. Este imposibil de aflat motivele transferului acestor cerințe la împământarea paratrăsnetului, mai ales că în solurile cu rezistență ridicată nu pot fi implementate deloc cu ajutorul unor structuri rezonabile. Pentru a demonstra acest lucru, în fig. 10 prezintă rezultatele calculului unui sistem de electrozi de împământare paratrăsnet cu un design complet fantastic. Este o construcție integrală din metal cu o secțiune pătrată, a cărei lungime laterală este indicată pe axa x. Sunt calculate două opțiuni - cu o adâncime de așezare în pământ de 3 și 10 m. Este ușor să vă asigurați că în sol cu ​​o rezistivitate ρ = 5000 Ohm m, valoarea normalizată de 30 Ohm (R З /ρ = 0,006 m -1) va necesita umplere cu metal în apropierea fundației paratrăsnetului de 50x50 m. Situația cu un electrod de împământare extins nu este mai bună. În aceleași condiții, pentru a asigura rezistența de împământare necesară, este necesară o magistrală orizontală cu o lungime mai mare de 450 m.

Tabelul 9

Figura 10. Evaluarea posibilității de îndeplinire a cerințelor standardului JSC Transneft utilizând un dispozitiv de împământare concentrat

Cerințele standardului OAO „Gazprom” sunt extrem de specifice. Rezistența de împământare a unui paratrăsnet de sine stătător pentru nivelurile de protecție I și II ar trebui să fie egală cu 10 Ohm în soluri cu ρ ≤ 500 Ohm m.

Recunoscând dificultatea de a produce o astfel de rezistență relativ scăzută a pământului, standardul recomandă tratarea chimică sau înlocuirea parțială a solului. De remarcat este evaluarea cantității de muncă recomandată în condiții specifice. Este ușor de realizat pentru cea mai simplă situație, concentrându-se pe un electrod de împământare emisferic, al cărui potențial într-un sol cu ​​două straturi (indiferent de ceea ce s-a făcut - chimie sau înlocuire mecanică a solului) conform Fig. 11 este egal

Figura 11. Evaluarea rezistenței solului în sol cu ​​două straturi

De unde se determină valoarea exactă a rezistenței la sol ca

În cazul extrem, când un tratament chimic sau o înlocuire a solului a fost atât de eficientă încât rezistivitatea acestuia a scăzut la aproape zero,

Expresia ne permite să estimăm de jos raza de procesare r 1. În exemplul luat în considerare, se dovedește a fi de aproximativ 40 m, ceea ce corespunde unui volum de sol de aproximativ 134.000 m 3 . Valoarea rezultată te face să te gândești foarte serios la realitatea operațiunii planificate.

Figura 12. Rezistența de împământare a unui electrod de împământare orizontal cu două fascicule, în funcție de grosimea stratului superior de sol tratat

O evaluare conduce la un rezultat similar pentru orice altă configurație practic semnificativă a electrozilor de împământare, de exemplu, pentru un electrod de împământare cu două fascicule realizat din anvelope orizontale lungi de 20 m. Dependența calculată în fig. 12 face posibilă evaluarea modului în care rezistența la sol a unei astfel de structuri se modifică odată cu o variație a grosimii stratului superior de rezistență scăzută al solului înlocuit. Rezistența necesară de împământare de 20 ohmi se obține aici cu o grosime a stratului tratat (sau înlocuit) de 2,5 m. Este important să înțelegeți la ce distanță de electrodul de împământare este posibilă oprirea procesării. Indicatorul este potențialul de pe suprafața pământului U(r). O modificare a rezistivității va înceta să afecteze rezultatul în care potențialul U(r) devine mult mai mic decât potențialul electrodului de masă U З = U(r 0).

2.2. Care este scopul împământării unui paratrăsnet

Vă rog să nu considerați banal titlul secțiunii. Paratrăsnetele au fost întotdeauna legate la pământ de la inventarea lor, altfel cum ar putea devia curentul fulgerului la pământ. Manualele moderne spun că rezistența de împământare trebuie să asigure descărcarea în siguranță a curentului de trăsnet. Despre ce pericol și siguranță vorbim? Aici nu se va putea descuraja platitudinile. Probabil, merită să ne amintim încă o dată despre liniile electrice aeriene. Acolo, rezistența de împământare determină componenta rezistivă a supratensiunilor de fulger care acționează asupra șirului de izolatori.

Nu există nimic asemănător pentru paratrăsnet. Paratrăsnetul lor „nici o problemă” acceptă potențialul electrozilor de împământare. Prezența unei rezistențe finite la sol nu afectează capacitatea unui paratrăsnet de a atrage fulgerul spre sine. În laborator, au încercat în mod repetat să urmărească influența rezistenței de împământare asupra acestui proces și de fiecare dată fără rezultat. Explicația de aici este destul de simplă și evidentă. Fulgerul nu lovește niciodată un paratrăsnet. Este întâmpinată și atrasă de canalul de plasmă al contra-descărcării, care începe din partea de sus a paratrăsnetului în câmp electric nor de tunete și încărcătura de a forma deja un fulger. Acest canal (se numește contor lider) se dezvoltă la un curent de cel mult zeci de amperi. Căderea de tensiune dintr-un curent atât de slab asupra rezistenței de împământare a paratrăsnetului este de puțină semnificație în comparație cu potențialul de ordinul 10 7 -10 8 V, care este purtat de fulgerul dintr-un nor de tunete. Într-adevăr, cu o rezistență de împământare de 10, 20, 100 sau 200 Ohm, tensiunea pe electrodul de masă de la un curent de ~ 10 A nu va depăși nici măcar 10 4 V - valoare neglijabilă în comparație cu ceea ce are fulgerul.

Un paratrăsnet de sine stătător, după cum știți, este utilizat cu unicul scop de a elimina răspândirea curentului de trăsnet prin structurile metalice ale obiectului protejat. În acest scop, se aleg distanțe destul de specifice de la paratrăsnet la obiect în aer și pe sol. Să presupunem că sunt alese corect și exclud cu adevărat suprapunerile de scântei. Cu toate acestea, curentul intră și intră în sistemul de electrozi de împământare al obiectului într-o proporție semnificativă, mai ales atunci când funcția de împământare a acestuia este îndeplinită de fundația structurii protejate, care este destul de mare ca suprafață. Datele calculate din fig. 14 arată această proporție în funcție de distanța dintre electrozii de masă. La paratrăsnet se realizează conform instrucțiunilor din Instrucțiunea RD 34.21.122-87 sub formă de fâșie orizontală de 10 m lungime cu 3 tije verticale de câte 3 m; fundația obiectului are dimensiunile de 50x50 m și este îngropată cu 3 m. Calculele computerizate se fac pentru sol omogen și pentru cazul în care stratul de suprafață al solului principal la o adâncime de până la 2,5 m este înlocuit cu un puternic conductiv. unul cu o rezistivitate de 50 de ori mai mica. Este ușor de observat că distanța de izolație de 5 m, prescrisă de standardul OAO Transneft, împiedică pătrunderea curentului fulgerului în obiect prin pământ, mai ales dacă stratul superior al acestuia este înlocuit sau tratat chimic. Chiar și la o distanță de 15 m, normalizată de standardul Gazprom, curentul din sistemul de electrozi de pământ al instalației depășește 50%.

Figura 14. Fracția curentului de trăsnet care a pătruns în conductorul de împământare al obiectului printr-o legătură conductivă cu conductorul de împământare al paratrăsnetului, în funcție de distanța dintre ele

Aici este necesar să subliniem încă o dată că orice tratament al stratului superior de sol, care reduce rezistența solului, nu numai că nu reduce conexiunea conductivă dintre paratrăsnet și obiect, dar o întărește semnificativ, crescând astfel ponderea curentul fulgerului s-a ramificat în obiect.

Este timpul să ridicăm din nou problema obiectivului de reducere a rezistenței la sol. Există două aspecte neatinse ale problemei - formarea canalelor de scânteie și tensiunea de treaptă. Prima întrebare va fi discutată mai jos într-o secțiune specială. În ceea ce privește tensiunea de treaptă, aceasta depinde cu siguranță de proiectarea conductorului de împământare al paratrăsnetului și de rezistența sa de împământare. Curbele calculate din Fig. 15 demonstrează dinamica scăderii tensiunii de pas cu distanța de la electrodul tipic de împământare al paratrăsnetului prescris de Instrucțiunea RD 34.21.122-87 (vezi explicațiile pentru Fig. 14).

2.3. Cum să proiectezi

Secțiunea stabilește din nou sarcina de a îndeplini cerințele documentelor de reglementare fără costuri materiale nejustificate. Acest lucru este cu atât mai important cu cât valoarea rezistenței de împământare a paratrăsnetului are un efect redus asupra calității protecției externe împotriva trăsnetului. În orice caz, acele efecte periculoase ale fulgerelor care pot duce la o situație catastrofală la o fermă de rezervoare sau la orice altă instalație de procesare a combustibilului cu hidrocarburi nu sunt direct legate de aceasta. Cel mai important, aș dori să evit tratamentul chimic costisitor sau înlocuirea unor volume mari de sol și fără ele să îndeplinesc cerințele standardelor industriei de protecție împotriva trăsnetului.

Este recomandabil să creați un electrod de împământare pentru fiecare paratrăsnet separat numai în soluri cu rezistivitate scăzută, unde chiar și un design tipic din RD 34.21.122-87 este destul de capabil. De exemplu, cu o lungime de magistrală orizontală de 12 m recomandată acolo și 3 tije verticale de 5 m fiecare, rezistența de împământare în sol cu ​​rezistență specifică ρ este egală cu

Aceasta înseamnă că la ρ ≤ 300 Ohm m valoarea calculată nu va depăși 20 Ohm. Cu o rezistență specifică mai mare a solului, 4 grinzi reciproc perpendiculare oferă un rezultat bun. Cu o lungime de 20 m, fiecare rezistență de împământare este egală cu

iar instalarea de tije verticale de 5 metri la capetele fiecăreia dintre grinzi reduce această valoare la

Problema devine gravă atunci când rezistivitatea solului depășește vizibil 1000 Ohm*m. Aici se atrage atenția asupra organizării unei singure bucle de masă pentru toate paratrăsnetele separate. Merită să ne referim din nou la Fig. 4, care demonstrează protecția parcului de rezervoare cu 3 cabluri lungi de 100 m, cu o distanță între cablurile paralele de 50 m. Combinând suporturile acestora cu anvelope orizontale formează o buclă de pământ cu două celule de 100x50 m. Rezistența sa de împământare la așezarea anvelopelor. la o adâncime de 0,7 m asigură

ceea ce face posibilă rezolvarea problemei din sol cu ​​o rezistivitate de până la 3000 Ohm*m, chiar dacă ghidată de standardul Gazprom. Este adecvat să rețineți că aranjarea suplimentară a unui dispozitiv de împământare local pentru fiecare dintre paratrăsnet nu are aproape niciun efect asupra rezistenței de împământare a buclei formate în ansamblu. Astfel, utilizarea ca electrod local de împământare a fiecărui paratrăsnet al stâlpului său de fundație cu armătură metalică de 5 m lungime și o rază echivalentă de 0,2 m (R gr ≈ 0,1ρ [Ohm]) într-un sistem de 6 stâlpi a redus rezistența totală. din bucla de masă cu doar 6%. Motivul unui astfel de efect slab constă în ecranarea eficientă a tijelor de către anvelopele orizontale extinse. Prin extinderea barelor orizontale care leagă suporturile paratrăsnetului se poate realiza o rezistență de împământare de aproximativ 20 ohmi și în sol cu ​​o rezistență specifică de 5000 ohmi.

Cititorul are dreptul să întrerupă descrierea unor astfel de perspective roz, amintind că un autobuz lung intră încet în procesul de răspândire a curentului pulsat datorită inductanței sale. Nu există nimic de obiectat la acest lucru. Dar cel puțin două împrejurări încă operează în favoarea soluției propuse. În primul rând, niciunul dintre standardele menționate nu necesită valori specifice ale rezistenței la sol la impuls și, în al doilea rând, în solurile cu rezistență ridicată, rata de penetrare a curentului de impuls în magistrala de masă este destul de mare și, prin urmare, valoarea curentă a rezistenței la sol. R gr (t) = U gr (t)/i M (t) capătă rapid o valoare constantă controlată de cerințele de reglementare. Ca exemplu în fig. 16 prezintă dinamica calculată a modificărilor rezistenței de împământare a unei bare de 200 m lungime între suporturile paratrăsnetului. Se presupune că rezistivitatea solului este de 5000 Ohm*m, iar constanta sa dielectrică relativă este 5 (este important să se țină cont de acest parametru atunci când scurgerea capacitivă în sol este comparabilă cu cea conductivă).

E. M. Bazelyan, Doctor în Științe Tehnice, Profesor
Institutul de Energie numit după G.M. Krzhizhanovsky, Moscova

Materiale utile:

Protecția împotriva trăsnetului și împământarea sunt elemente importante ale unei case private. La urma urmei, protecția împotriva fulgerelor permite nu numai să prevină pierderea proprietății, ci și să păstreze viața și sănătatea locuitorilor casei.

Natura fulgerului

Norii sunt o grămadă de picături de apă și vapori de apă care se află pe cer. Dimensiunile mari ale norilor determină locația lor în diferite zone de temperatură. Prin urmare, temperaturile în diferite straturi de nori pot varia cu 20-30 de grade. De exemplu, în timp ce în stratul inferior al unui nor temperatura poate fi de -10 °C, în stratul superior poate fi sub -40 °C. Acest lucru transformă apa și aburul în bucăți foarte mici de gheață. Datorită contactelor dintre cristale, se generează electricitate statică. Deoarece temperaturile din diferite straturi ale norului diferă, încărcăturile electrice nu sunt, de asemenea, aceleași și, prin urmare, norul seamănă cu un tort stratificat.

Curentul acumulat de nori este enorm. Cu toate acestea, electricitatea este aruncată mai devreme sau mai târziu sub formă de fulger, care, de fapt, sunt scurtcircuite între conductori de polaritate diferită.

Fulgerul este însoțit de un vuiet, adică de un tunet. Tunetul rulant apare ca urmare a pătrunderii instantanee a unui fulger incandescent prin mase de aer.

Există trei tipuri de fulgere:

• direcționat către straturile atmosferice superioare;
• descărcat în interiorul straturilor cu sarcini diferite - într-un nor sau între norii vecini;
• îndreptată spre suprafața pământului.

Deoarece electricitatea ia întotdeauna calea cea mai scurtă, fulgerul lovește partea cea mai înaltă a clădirilor și a copacilor. Acestea din urmă sunt paratrăsnet naturale.

Ce este un paratrăsnet

Paratrăsnet - un dispozitiv prin care electricitatea este deviată către pământ, ocolind obiectul protejat. Paratrăsnetul se află întotdeauna deasupra nivelului obiectului protejat. Un dispozitiv de protecție împotriva trăsnetului este un conductor electric și, așa cum ar fi, provoacă fulgerul să lovească exact în el. Astfel, un scurtcircuit între nor și suprafața pământului nu are loc într-un loc neașteptat, ci exact acolo unde va fi neutralizat de protecția împotriva trăsnetului.

Există două tipuri de dispozitive de protecție împotriva trăsnetului:

1. Paratrăsnet unic.
2. Paratrăsnet cu frânghie, care sunt mai multe cabluri întinse între paratrăsnet individuale. Această metodă de protecție împotriva trăsnetului este tipică, în primul rând, pentru liniile electrice de înaltă tensiune. În viața de zi cu zi, astfel de sisteme sunt folosite pentru a proteja suprafețe mari, unde cablul este tras de-a lungul perimetrului șantierului sau pentru a proteja clădirile extinse.

Componente de protecție împotriva trăsnetului

Protecția împotriva trăsnetului include:

• paratrăsnet, care este un electrod subțire cu vârf ascuțit (montat deasupra clădirii protejate);
• cablu purtător de curent, prin care curentul este deviat la masă;
• sistem de impamantare.

Paratrăsnet

Această parte, așa cum sa menționat mai sus, este proiectată pentru a primi o descărcare de fulger. Material optim pentru fabricarea unui paratrăsnet (precum și a unui electrod de împământare) - cupru.

Notă! Nu este permisă acoperirea paratrăsnetului cu materiale de vopsea, deoarece în acest caz dispozitivul nu își va putea îndeplini funcția.

Pentru a organiza protecția împotriva trăsnetului pe acoperișul unei clădiri, puteți instala mici paratrăsnet pe diferite părți ale acoperișului și în centru, de la jumătate de metru până la un metru lungime. După aceea, acestea trebuie să fie combinate într-un singur sistem și conectate la electrodul de împământare.

De asemenea, pe acoperiș poate fi instalat un paratrăsnet clădire din lemn, pe horn sau aproape copac în picioare. Dispozitivul este așezat pe un catarg de lemn. Dacă casa are un acoperiș metalic, împământarea directă a acoperișului poate fi suficientă.

Notă! Cu cât pantograful este mai sus, cu atât aria protejată este mai mare. Cu toate acestea, această regulă se aplică până la aproximativ 15 metri înălțime. La altitudini mai mari, eficiența dispozitivului scade.

Conductor de jos

Pentru a crea un conductor de jos, veți avea nevoie de un cablu de cupru sau aluminiu cu cea mai mare secțiune transversală posibilă. Soluția optimă va deveni un fir de aluminiu răsucit obișnuit utilizat la instalarea liniilor electrice aeriene. La un capăt, firul este atașat de paratrăsnet folosind cuplaje, țevi de sertizare sau terminale, iar la celălalt capăt - la electrodul de împământare. Firul trebuie așezat strict vertical pentru a utiliza distanța minimă dintre electrodul de împământare și paratrăsnet. Cablul de scurgere poate fi izolat sau așezat printr-un canal special creat.

Împământarea unei case private

Împământarea adecvată este baza pentru protecția eficientă a clădirii împotriva trăsnetului. Există o opinie larg răspândită că o bară de oțel conectată cu un fir la un paratrăsnet și introdusă în pământ este suficientă pentru aranjarea împământului. Această judecată este incorectă și protecția împotriva trăsnetului realizată în acest mod nu va proteja împotriva lovirii elementelor.

Instrucțiunile pentru instalarea rețelelor de împământare și de protecție împotriva trăsnetului necesită respectarea strictă a unui număr de recomandări. Instalarea conductorilor de împământare se realizează după același principiu ca și bucla de împământare a unei clădiri. Cele mai bune materialeîn scopul protecției împotriva trăsnetului - aluminiu, alamă, cupru și altele metale inoxidabile. Cu toate acestea, aceste materiale sunt destul de scumpe, așa că poate fi folosit și oțelul. Conform reglementărilor tehnice (SNIP) pentru funcționarea instalațiilor electrice și a pieselor conductoare, conductorii de împământare trebuie testați anual pentru deteriorări mecanice și coroziune. Dacă diametrul elementelor sistemului a fost redus cu mai mult de jumătate, este necesară înlocuirea lor obligatorie.

De asemenea, veți avea nevoie nu de una, ci de mai multe tije metalice înfipte în pământ. În același timp, deși numărul de tije este o valoare calculată, se acceptă în general că 3-4 tije sunt suficiente pentru o casă cu un etaj sau două etaje. Lungimea tijelor trebuie să depășească cu aproximativ 30 de centimetri adâncimea de îngheț maxim a solului.

Tijele sunt unite printr-un conductor electric, de obicei un fir din aluminiu, cupru sau o placă de oțel cositorită. Acest lucru creează o buclă închisă. În exterior, designul va semăna cu litera „Sh”, săpată în pământ.

Notă! Nu este permisă legarea de sârmă manual sau clești. Acest lucru nu se poate face nici măcar la împământarea gospodăriei și cu atât mai mult într-un sistem de protecție împotriva trăsnetului.

Conexiunile trebuie realizate prin sudare, folosind manșoane sertizate sau răsucire dură, adică prin sudarea la rece a pieselor. Astfel de conexiuni sunt fiabile, nu sunt supuse reacțiilor și nu slăbesc în timp. Structura asamblată va arăta cam așa.

Important! Împământarea pentru un paratrăsnet este necesară cu o buclă. Pentru a face acest lucru, bucla de protecție împotriva trăsnetului este conectată la bucla de pământ a clădirii.

Contururile sunt îmbinate cu o bandă de oțel. Ca urmare a lucrărilor efectuate, conturul general este îmbunătățit, ceea ce are un efect pozitiv asupra siguranței clădirii.

Locația electrodului de împământare

Atât conductorul de coborâre, cât și conductorul de împământare trebuie amplasate într-un loc unde copiii și animalele de companie nu pot avea acces. Orice obiect metalic mare poate fi un conductor de împământare și, cu cât aria sa de contact cu suprafața este mai mare, cu atât este mai eficient. Ca conductori de împământare pot fi utilizate plasa de armare, baia din fontă, părțile din oțel ale patului etc.

Apa este un excelent conductor de electricitate. Pe baza acestui lucru, electrodul de împământare trebuie instalat acolo unde pământul este umed. Este posibil să umeziți artificial zona de împământare, de exemplu, prin direcționarea fluxului de apă de pe acoperișul clădirii acolo.

Notă! In case cu apa curenta si centralizate sistem de incalzire, precum și în clădirile conectate la rețelele electrice subterane, împământarea este deja disponibilă. Prin urmare, astfel de obiecte nu trebuie să instaleze paratrăsnet suplimentare.

Zona de protecție a paratrăsnetului

Pentru a calcula zona de gardă, puteți folosi regula că această zonă este aproape de o formă de con, cu un unghi de 45 de grade în partea de sus. Când vine vorba de single paratrăsnet de sârmă, zona de protectie este asemanatoare cu o prisma cu trei fete, unde cablul actioneaza ca o muchie. Probabilitatea unui fulger direct în astfel de zone nu este mai mare de 1%. Astfel, dacă paratrăsnetul este amplasat, de exemplu, la o înălțime de 10 metri, zona de protecție de pe sol va avea și un diametru de 10 metri.

Există o altă modalitate de a calcula zona de gardă. Aici se aplică formula R = 1,732 h, unde R este diametrul zonei de protecție deasupra celui mai înalt punct al clădirii, h este înălțimea de la cel mai înalt punct clădiri până la vârful paratrăsnetului.

Calculul zonei de protecție

Astfel, dacă înălțimea casei este de 7 metri, iar capătul superior al paratrăsnetului este la 3 metri deasupra punctului cel mai înalt al acoperișului, diametrul zonei de protecție va fi de 5 metri 20 de centimetri. Rezultatul este un con cu un diametru la bază - 9 metri și o înălțime de 10 metri.

Recepția sistemelor de protecție împotriva trăsnetului în funcțiune

Dispozitivele de protecție împotriva trăsnetului pentru șantierele de construcții sunt acceptate de o comisie specială și puse în funcțiune de către proprietarul clădirii înainte de instalarea bunurilor de valoare în incintă. Componența comisiei de acceptare se stabilește de către clientul obiectului. Comisia de acceptare este formată din specialiști din următoarele domenii:

• economie electrică;
• contractant;
• controlul incendiului;

Comisia de acceptare este însoțită de următoarea documentație:

• proiecte aprobate pentru realizarea paratrăsnetului;
• acționează pentru efectuarea de lucrări ascunse (instalarea conductoarelor de coborâre și a conductoarelor de împământare care nu sunt accesibile pentru control vizual);
• certificate de testare a dispozitivelor de protecție împotriva trăsnetului împotriva efectelor secundare ale trăsnetului și a pătrunderii potențialelor mari prin comunicații metalice (informații privind rezistența de împământare pentru protecția împotriva trăsnetului, rezultatele monitorizării instalării dispozitivelor).

Comisia de recepție verifică lucrările de instalare efectuate asupra amenajării sistemelor de protecție împotriva trăsnetului.

Recepția dispozitivelor de protecție împotriva trăsnetului în clădirile noi se realizează cu ajutorul certificatelor de acceptare a echipamentelor. Pornirea dispozitivelor de protecție împotriva trăsnetului se efectuează după semnarea certificatelor de aprobare ale autorităților de supraveghere și de reglementare relevante ale statului.

La finalizarea acceptării, se eliberează pașapoarte pentru sistemele de protecție împotriva trăsnetului și pașapoarte pentru conductorii de împământare, care sunt deținute de proprietarul clădirii sau responsabil de economia electrică.

Paratrăsnet naturale

Diferiți copaci fac față funcției de îndepărtare a fulgerelor în moduri diferite. Cel mai arbori potriviți: mesteacăn, molid și pin. Cu toate acestea, în așezări, mesteacănul este mai aplicabil în scopul protecției împotriva trăsnetului, dar coniferele se încearcă să nu fie plantate în imediata apropiere a clădirilor, deoarece lemnul lor este mai fragil.

Speciile de arbori enumerate au avantaje față de alte specii datorită sistemului lor de rădăcini. Copacii cu cel mai ramificat sistem de rădăcină, situati la mică adâncime în pământ, au cea mai bună împământare. Cel mai bine este ca rădăcinile unor astfel de copaci să fie parțial situate pe suprafața solului și să se extindă în lateral. Când lovește un copac, sarcina electrică ajunge instantaneu la sistemul rădăcină și intră în pământ.

Important! Copacii trebuie evitați în timpul furtunilor, deoarece șansele de a fi lovit de fulger sunt mult mai mari.

Crearea unui dispozitiv de protecție împotriva trăsnetului nu este foarte dificilă, dar necesită o înțelegere de bază a legilor fizice și a conformității reglementari tehnice. Dacă nu există certitudine în forte proprii, este mai bine să solicitați ajutor de la specialiști.