ИНСТРУКЦИЯ ЗА УСТРОЙСТВОТО ЗА МЪЛНЕЗАЩИТА
добави проблеми на дизайнерите

Напоследък проблемът с мълниезащитата става все по-належащ. Освен защитата на важни обекти от директен удар на мълния (външни мълниезащитни устройства), се повишиха изискванията за вътрешни мълниезащитни устройства, осигуряващи защита от вторични мълниезащита.
През 2003 г. влезе в сила "Инструкция за мълниезащита на сгради, конструкции и промишлени комуникации" SO 153-34.21.122-2003. Нашите московски автори смятат, че новият документ не е успял да разреши сложните въпроси, пред които са изправени проектантите.

Михаил Кузнецов, Доцент доктор.
Михаил Матвеев, Доцент доктор.
Сергей Носков EZOP LLC, Москва

В момента се изграждат и реконструират голям брой съоръжения с повишени изисквания за мълниезащита: електроцентрали (ЕЦ), особено атомни (АЕЦ), подстанции (ПС), съоръжения на нефтената и газовата промишленост, транспорт, комуникации и др.
Функционирането на много обекти днес се осигурява от оборудване, базирано на микропроцесор (MP), което е чувствително към импулсни електромагнитни смущения (които се появяват, наред с други неща, по време на разряд на мълния). MP оборудването изпълнява все по-важни функции. Например, той вече се инсталира като ключов елемент от системите за управление и безопасност на ядрените реактори. Следователно концепцията за "мълниезащита" по отношение на настоящата ситуация се разшири. Мълниезащитата може да бъде разделена на два взаимосвързани компонента: защита срещу първични и вторични прояви на мълнии.
Защитата от първични прояви включва само външната мълниезащитна и заземителна система, която осигурява действителната защита на обекта от директни разряди (които могат да доведат до смърт на хора, повреда на основното оборудване, пожари, експлозии и др.) и премахване от основната част на тока на мълния към заземяващия електрод. Защитата срещу вторични прояви на мълния включва средства, които предпазват чувствителното оборудване и неговите вериги от импулсни потенциални разлики между „земите“, които възникват по време на близко разряд на мълния. Защитата от вторични прояви на мълнии включва и средства за екраниране на електромагнитни полета, които засягат оборудването и неговите вериги.

Съществуващо NTD за мълниезащита

Повишените изисквания към организацията на мълниезащитата изискват адекватно отразяване на ниво техническа документация. Традиционно използваните документи за проектиране на мълниезащитни системи, например RD 34.21.122-87 "Инструкция за монтаж на мълниезащита на сгради и конструкции" (наричана по-долу Инструкция - 1), направиха възможно проектирането на мълниезащитна система в по такъв начин, че обектът да се предпази адекватно от първичните прояви на мълния: директни удари на мълния, проблясъци и др.
В същото време въпросите за защита на MP оборудване и кабелни линии от вторични прояви на удари от мълния бяха разгледани слабо. Ето защо е наложително да се създаде документ, който регламентира защитата на МР оборудването и неговите вериги от пренапрежения и полета, възникващи от протичането на ток на мълния през елементите на мълниезащитните системи и заземително устройство. Предполага се, че новият документ - "Инструкция за мълниезащита на сгради, конструкции и промишлени комуникации" SO 153-34.21.122-2003 (по-нататък - Инструкция 2) ще разреши натрупаните проблеми. Освен това, по времето, когато беше пуснато, вече имаше чужди стандарти за мълниезащита (IEC 61312 и IEC 61024). Домашният документ в идеалния случай трябва да използва и уточнява IEC материали, тъй като, първо, проблемите на мълниезащитата и ЕМС като цяло са разработени по-подробно в чужбина, отколкото в Русия, и второ, до момента на издаване на Инструкция 2, достатъчен опит трябваше да е натрупано използване на тези IEC стандарти. Едва ли е преувеличено обаче да се каже, че Инструкция 2 не оправда тези очаквания.
Още при бегъл поглед към Инструкция 2, много по-малкият обем на раздела за защита от вторични прояви на мълнии е поразителен в сравнение с IEC. Единственото нещо, което е направено, е, че са очертани някои раздели от IEC 61312, например е дадена основна информация за концепцията на зоната за защита, екраниране и заземяване. Представянето е осъществено с минимална детайлност, което затруднява прилагането на разпоредбите на Инструкция 2 в проектантската практика. Тя не само не доведе препоръките на IEC 61312 до степента на специфичност, която би позволила ефективното използване на документа в практиката на проектиране, но и загуби много от положителните характеристики на Инструкция 1.
Така например в Инструкция 2 няма методика за определяне на минималното разстояние от конструкции с гръмоотводи до защитени обекти по отношение на липсата на припокриване (вторичен разряд на мълния).
В резултат на това документът, очакван от дизайнерите, колкото и обидно да звучи, за първи път излезе на Запад (IEC-62305). В този обемен (5 тома!) стандарт са разгледани много аспекти на защита както от първични, така и от вторични прояви на мълнии и са дадени подробни препоръки, които могат да се използват без допълнителни изследвания. Разбира се, IEC-62305 не е без недостатъци. И така, в методологията за оценка на средния годишен брой удари на мълния в обект се предлагат емпирични коефициенти за местоположението на обекти, използването на които не винаги дава правилни резултати. Но като цяло този документ е много по-подробен и логичен от Инструкция 2.

ХАРАКТЕРИСТИКИ SO 153-34.21.122-2003

Състояние на документа

За да не бъдем неоснователни, в тази статия ще разгледаме някои от проблемите, свързани с Инструкция 2. Всъщност статусът на документа вече е въпрос. След пускането на Инструкция 2 през 2003 г. се разви двусмислена ситуация. Инструкция 1, която е била използвана дотогава (и базирани на нея индустриални документи) не е официално отменена.
Още първата фраза от Инструкция 2: „Инструкцията се прилага за всички видове сгради, конструкции и промишлени комуникации, независимо от ведомствената принадлежност и формата на собственост“ се оказва повече от смело твърдение, като се има предвид, че документът е одобрен със заповед на Министерството на енергетиката и е именно индустриалният стандарт.
Както показа практиката, в други индустрии този документ се използва лошо. Но дори прилагането на Инструкция 2 в електроенергийната индустрия не винаги е възможно.
Да разгледаме пример за реконструирано съоръжение (ES или SS), на което се достроява част от външното разпределително устройство. Ето един цитат: "Инструкцията е предназначена за използване при разработване на проекти, строителство, експлоатация, както и при реконструкция на сгради, конструкции и промишлени комуникации." След това формално съществуващата част от обекта (която е проектирана по по-ранни документи и може да не отговаря на изискванията на Инструкция 2) трябва да бъде реконструирана, което не винаги е реалистично.
Но дори ако съществуващата част от съоръжението остане непроменена, мълниезащитата на новите клетки трябва да бъде проектирана в съответствие с изискванията на Инструкция 2. Не е ясно как да се изчисли взаимодействието на гръмоотводите върху съществуващите и новите части на съоръжение.
В допълнение към посоченото объркване се оказа, че Инструкция 2 не само не отговаря на съвременните изисквания (въпросите за защита срещу вторични прояви на мълниеносни разряди, спецификата на мълниезащитата на експлозивни и пожароопасни обекти почти не се разглеждат), но и има неточности, които затрудняват проектирането на мълниезащитни системи. Следователно Инструкция 1 все още се използва в много индустрии (например за съоръженията на OAO Gazprom) или са разработени собствени индустриални стандарти (например за съоръженията на OAO AK Transneft).

Нивото на защита на обектите и оценка на риска

Нека първо разгледаме най-важния въпрос, който определя избора на конкретни технически решения, свързани с мълниезащитата на обект. Говорим за процедурата за оценка на риска и избора въз основа на нейните резултати на нивото на защита и параметрите на тока на мълния, съответстващи на спецификата на обекта.
Всъщност в повечето случаи е принципно невъзможно да се осигури 100% мълниезащита на наземните съоръжения. Възможно е обаче да се намали вероятността от аварии, повреди или повреди в работата на обекта като цяло и неговите подсистеми до някакъв приемлив минимум. В този случай, разбира се, разходите за осигуряване на мълниезащита трябва да бъдат свързани с възможния риск.
Така че няма смисъл да се инсталират сравнително скъпи устройства за защита от пренапрежение (SPD) и да се осигурява специална екранировка за оборудване, чиято цена е ниска, а повредата не води до сериозни последици. В случай на повреда е много по-лесно да смените такова оборудване, да речем, веднъж на всеки 40–50 години. Но ако такова оборудване осигурява непрекъсната работа на системите за безопасност на АЕЦ, тогава защитните мерки, които са много по-скъпи от самото оборудване, ще бъдат оправдани.
Факторите, въз основа на които се определят изискванията за надеждност на защитата и параметрите на импулсите на тока на мълния, включват: значението на обекта, икономическите и социални последици от неизправности в неговата работа, неговата геометрия и експлоатационен живот, мълниеносна активност. в района на неговото местоположение и др. Инструкция 2 дава само обща индикация, че трябва да се извърши оценка на риска.
В същото време дизайнерите са поканени сами да изберат нивото на защита. Предложеното разделяне на обекти на типове е твърде повърхностно: обектите са разделени на обикновени и специални.

Всички електроцентрали са класифицирани като специални, докато подстанциите, очевидно, принадлежат към обикновени обекти. Трудно е да се каже по-точно, т.к. таблицата в документа не е изчерпателна. Нека разгледаме пример: малка ВЕЦ или ТЕЦ, построена в предприятие, за да се намалят външните плащания за електроенергия, от една страна, и подстанция Chagino 500 kV в Москва, от друга. Ако прекъсване в работата на такава водноелектрическа централа (ТЕЦ) създаде краткосрочни и избегнати неудобства, свързани с прехода към външно електрозахранване на предприятието, тогава, както практиката, може да има авария в подстанция на 500 kV система показани, много по-сериозни последици.
От текста на Инструкция 2 също остава неясно с какво ниво на защита трябва да се проектира мълниезащитната система на електроцентралите, като за всички специални обекти е даден диапазон от 0,9–0,999. Но цената на мълниезащитна система, проектирана с ниво на защита от 0,999, може да бъде с порядък по-висока от цената на мълниезащитна система, проектирана с ниво 0,9.
По някаква причина дори параметрите на тока на мълния не са дадени за специални обекти, в зависимост от нивото на надеждност. Таблицата на нивата на надеждност, дадена за обикновени обекти, също не дава отговор на въпроса кое ниво на надеждност и какъв ток на мълния трябва да се използва при изчисления за конкретен обект и преди всичко за SS. За да разберем важността на отговора на този въпрос, нека вземем два примера.
1. За подстанция 500 kV с линейни размери няколкостотин метра, разположена в зона с мълниеносна активност 80–100 часа, очакваният брой удари на мълния годишно ще бъде 2–3 разряда. Ако за такава подстанция е проектирана мълниезащитна система с надеждност 0,9, средно мълнията ще пробие системата за мълниезащита веднъж на всеки 5 години, т.е. удари директно в основното оборудване. Очевидно за такава подстанция мълниезащитната система трябва да бъде изградена с надеждност най-малко 0,99. Освен това не е достатъчно при изчисленията да се използва стойността на тока на мълния от 100 kA, тъй като по време на експлоатационния живот на подстанцията преди пълна реконструкция е вероятно поне едно изпускане на територията на подстанцията с ток от 130 kA . Тази оценка е направена въз основа на данни за вероятността от удари на мълния с една или друга текуща стойност.
2. За подстанция 110 kV, направена например на базата на разпределително устройство в сграда 15. 20 метра, разположени в центъра на града, в зона с мълниеносна активност от 20-40 часа, очакваният брой на ударите на мълния ще бъде приблизително един удар за 35 години. Естествено, за такава подстанция (като се вземе предвид експлоатационният живот) нивото на защита от 0,8 ще бъде повече от достатъчно, а токът на мълния от 100 kA, получен съгласно Инструкция 2, ще се окаже очевидно „презареждане“. Така например, разряд с ток над 50 kA ще се случва средно веднъж на всеки 150–300 години (оценката се основава на данните, дадени в). Естествено, за такава подстанция е икономически целесъобразно да се изгради мълниезащитна система на базата на по-ниски токове на мълнии (например 25–30 kA).

Така че, за да се проектира правилно мълниезащитна система (с достатъчно ниво на надеждност, но без „препредаване“), е необходимо да се оценят рисковете, да се избере нивото на мълниезащита и да се определи амплитудата на тока на мълния в зависимост от предназначението на защитения обект, експлоатационния живот на оборудването в съоръжението, очаквания брой мълнии пробиви и други фактори. В Инструкция 2 обаче такава техника напълно липсва.
Освен това този документ не съдържа методика за определяне на броя на изхвърлянията на мълния в обект в зависимост от неговите геометрични параметри (ширина, дължина, височина на сгради и конструкции) и местоположение. Няма и метод за определяне на приетата стойност на тока на мълния. Трябва да се отбележи, че в IEC-62305 за мълниезащита тези въпроси са разгледани много по-подробно, дори в Инструкция 1 е отделено известно внимание на този въпрос.

Методика за изчисляване на защитените зони

Най-критичният недостатък на Инструкция 2 е действителният метод за изчисляване на типични защитни зони за прътови и телени гръмоотводи. Предложената техника предполага само наличието на гръмоотводи със същата височина. Няма абсолютно никаква методика за изчисляване на защитни зони за гръмоотводи с различна височина (прът, кабел). Като се има предвид, че в действителност мълниезащитата често се организира именно от гръмоотводи с различни височини (дори в рамките на едно и също външно разпределително устройство, гръмоотводи с различна височина могат да бъдат разположени на подстанцията - на портали и мачти за прожектори, например), можем да заключим че Инструкция 2 не е подходяща за изчисляване на мълниезащитните зони на много обекти. Трябва да се отбележи, че Инструкция 1 и още повече IEC-62305 нямат този недостатък.
Фразата от Инструкция 2: „В случай на проектиране на мълниезащита за обикновен обект е възможно да се определят защитните зони по защитния ъгъл или по метода на търкалящата се сфера съгласно стандарта IEC (IEC 1024), при условие че Изискванията за проектиране на IEC се оказват по-строги от изискванията на Инструкцията” не решава проблема. Всъщност, тъй като изискванията на Инструкция 2 за обекти с различни височини липсват, пак няма да работи да се използва стандартът на IEC.
Дори за гръмоотводи с еднаква височина, за да оправдае използването на IEC, проектантът ще трябва да изчисли и двата метода, за да сравни изискванията и да види кой е по-строг. Но най-малко щастливи са специалните обекти, чиято мълниезащита е разрешена да се изчислява само съгласно Инструкция 2, тъй като именно при такива обекти гръмоотводите като правило имат различна височина. Например тръбите на сградите на блоковете на АЕЦ и гръмоотводите на разпределителните устройства на АЕЦ се различават по височина няколко пъти. Оказва се, че по принцип е невъзможно да се извърши правилно изчисление на мълниезащита за ядрена електроцентрала!
Друг съществен недостатък на Инструкция 2 е липсата на методика за изчисляване на мълниезащитната зона при наличие на повече от два гръмоотвода. Съгласно предложения метод може да се определи само защитната зона, образувана от двойка гръмоотводи.
Очевидно, ако изградите защитните зони на три гръмоотводи само въз основа на припокриването на зоните за защита от мълнии, образувани от всяка двойка от тях, тогава в повечето случаи зоната, разположена в центъра на триъгълника (образувана от гръмоотводи), ще да не бъде блокиран.
Посочената зона ще бъде напълно покрита само ако всички двойки образувани зони се пресичат на височината на защита. Това е възможно например за случая, когато мачтите, образуващи правилен триъгълник, са на разстояние не повече от 2r x (два радиуса на единични зони на припокриване на дадена височина, фиг. 1) една от друга.
Например, разгледайте следния случай: ако мачтите с височина 30 метра трябва да покриват площ с височина 15 метра, мачтите (разположени например във върховете на правилен триъгълник) трябва да бъдат на разстояние не повече от 18 метра от един друг при ниво на защита 0,99 и на разстояние не повече от 10 метра при ниво на защита 0,999. В този случай ще трябва буквално да залепите обекта с мачти, за да го защитите съгласно горната методика. Но тогава гръмоотводите неизбежно ще бъдат в непосредствена близост до вторичните вериги, местата на електронно оборудване и т.н., което само по себе си води до сериозни проблеми.
Трябва да се отбележи, че в Инструкция 1 е решен въпросът за изграждане на зони от няколко гръмоотвода (повече от два). Припомняме, че там беше казано следното: „Основното условие за защита на един или повече обекти с височина h x с надеждност, съответстваща на зони A и B, е изпълнението на неравенството r cx > 0 за всички гръмоотводи, взети по двойки. Това означава, че ако всяка двойка гръмоотводи взаимодейства на дадена височина (т.е. образува обща зона, а не две отделни защитни зони), тогава зоната между сдвоените зони ще бъде блокирана от директен удар на мълния на същата зададена височина.

Несъответствие с CO и IEC

Тъй като при анализиране на Инструкция 2 постоянно трябва да се позовава на IEC-62305, изглежда уместно да се цитират другите им несъответствия, за да се избегнат подобни грешки и несъответствия при преразглеждане на Инструкция 2 и създаване на нов документ за мълниезащита. Това е необходимо, по-специално, за да се унифицират методите, за да се избегнат недоразумения, които могат да възникнат при проектирането и изграждането на съоръжения в чужбина или използването на стандартни чуждестранни разработки в Русия.
Такива несъответствия включват например следното: в Таблица № 2.2 (Раздел № 2) са дадени следните нива на защита срещу директен удар на мълния: I ниво - 0,98; II ниво - 0,95; III ниво - 0,9; IV ниво - 0,8.
В съответствие с IEC 62305 нивата на защита са както следва: Ниво I - 0,99; II ниво - 0,97; III ниво - 0,91; IV ниво - 0,84.
Между другото, лесно е да се види, че нивата на защита според IEC във всички случаи са по-високи, отколкото в Инструкция 2.
Прави впечатление и несъответствието между стойностите на нивата на защита за обикновени (0,98; 0,95; 0,9; 0,8) и специални обекти (0,9; 0,99 и 0,999). Като се има предвид, че методиката за изчисляване на мълниезащитните зони е дадена само за нива на защита от 0,9; 0,99 и 0,999, остава загадка как да се изчисли за нива 0,98; 0,95 и 0,8. Въпреки че Правило 2 гласи, че за обикновени обекти може да се използва методът на изчисление, предложен в IEC 1024, с условието „изчислителните изисквания на Международната електротехническа комисия да се окажат по-строги от изискванията на тази инструкция“. В същото време се оказва невъзможно да се определи кои изисквания са по-строги, тъй като изискванията на Инструкцията за посочените нива на защита просто не съществуват!
Несъответствията с IEC включват също стойностите на някои параметри на тока на мълния, дадени в Таблица 2.3 на Инструкция 2. Например, стойностите на средната стръмност на първия импулс на тока на мълния са неправилно посочени (среден наклон di / dt 30 / 90%, kA / µs): 200, 150 и 100. Правилните стойности са десет пъти по-малки: 20, 15 и 10 kA/µs. Това противоречие най-вероятно е просто грешка.

НЕТОЧНОСТИ И ПРОПУСТИНИ

Като цяло разглежданият документ е пълен с фактически грешки, което води до невъзможност да се използват дори онези методи за изчисление, които са представени в документа. По-долу е даден списък с такива грешки, който не претендира за пълен:
1. Таблица 3.6 „Изчисляване на параметрите на защитната зона на двупрътов гръмоотвод“ дава формула за определяне на Lc с надеждност 0,999, при която коефициент 10–3 е излишен. В допълнение, същата таблица показва друга формула (за надеждност от 0,99):
h, при което факторът преди скобата също е съмнителен. Може би вместо 0,01007 трябва да има 0,0107, или в предишната формула, вместо 0,0107, трябва да има 0,01007.
2. Постоянно се среща фразата „За разстояния L c L L max височината hc се определя ...”, в която съотношението за L също е погрешно. В този случай е правилно да се пише: L c L L max. Съществените недостатъци на документа включват следното. В предложения метод за изчисляване на мълниезащитните зони максималната височина на гръмоотводите не трябва да надвишава 150 m.
Възниква въпросът: защо точно 150 м и какво да направите, ако трябва да защитите по-висок обект? В документа се казва, че за това трябва да се използва специална техника, но няма препратка към нея. Междувременно има все повече обекти с височина над 150 м (телевизионни кули, небостъргачи и др.). И тук е необходимо не само да се осигури защитата на вече построени сгради от мълнии, но и да се предвидят мълниезащитни мерки в самия процес на строителство. За съжаление, този аспект също не се разглежда в Инструкция 2.

ВЪПРОСИ БЕЗ ОТГОВОР

И накрая, нека се спрем на нещо, което, за съжаление, на практика липсва в Инструкция 2: относно защитата на чувствително оборудване и неговите вериги от вторичните прояви на мълниеносни разряди с ниво на детайлност, което би позволило на неспециалист в областта на ЕМС за изпълнение на проекти за мълниезащита. Както показа практиката, отчитането на изискванията за ЕМС при изграждането на сложни мълниезащитни системи (включително системи за заземяване, системи за защита срещу пренапрежения и електромагнитни полета) сега е жизненоважно.
По този начин в едно от най-големите предприятия в петролната индустрия у нас системата за защита срещу директен удар на мълния е проектирана правилно (по-точно в съответствие с действащото NTD), но не е внедрена защита срещу вторични прояви на мълния ( Фиг. 2а). Вторичните вериги и местата за монтаж на MP оборудване попаднаха в зоната на висок импулсен потенциал в основата на гръмоотводите. Това доведе до факта, че по време на един сезон на гръмотевични бури, в резултат на няколко удара на мълния в гръмоотводи, значителна част от електронното оборудване на съоръжението беше изключено. На фиг. 2б показва друг пример за погрешно изпълнение на мълниезащита.
Днес е очевидно, че Инструкцията за мълниезащита трябва да съдържа не само общи думи (като Инструкция 2), но и конкретни препоръки, технически решения, чието изпълнение ще защити чувствителното микропроцесорно оборудване и неговите схеми.
Например, Инструкция 2 повърхностно разглежда проблема за защита на оборудването от магнитни полета, индуцирани от тока на мълния. Дадена е информация, че металните конструкции на сградата могат да се използват като паравани. Нищо не се казва какво да се прави, ако сградата е тухлена или ако екраниращият фактор на металните конструкции не е достатъчен, за да отслаби полето до безопасно за оборудването. Няма конкретни указания за определяне на екраниращия фактор.
В същото време, когато се инсталира ново чувствително оборудване в съществуващи сгради, използването на допълнителна екранировка често е единственият наличен начин за справяне с импулсните магнитни полета.
Инструкциите за мълниезащита трябва да съдържат подробно описание как да направите това, така че проектантът, в зависимост от ситуацията, да избере подходящата опция за защита: има ли достатъчно метални конструкции на сградата или е необходимо да се използва допълнително екраниране на самата сграда или помещение; как правилно да организирате екранирането на помещенията; Достатъчен ли е мрежест екран или е необходимо да се използват метални листове. Ако не е възможно да се екранира помещението или по икономически причини е по-изгодно оборудването да се постави в екраниращи шкафове, как точно да се изберат екраниращи шкафове. Въпросът е сериозен, тъй като много от произвежданите в момента метални шкафове нямат екраниращи свойства, тъй като наличието на дълги прорези между стените и рамката намалява екраниращия ефект почти до нула. На всички тези въпроси трябва да бъдат дадени ясни отговори в Инструкциите за мълниезащита. Подобна ситуация се разви с препоръки относно заземяването на защитени обекти, създаването на система за защита от пренапрежение във вериги до 1 kV. Инструкция 2 предоставя само общи насоки по тези въпроси. Малко внимание се обръща на методите за защита срещу пренапрежения с помощта на специални устройства (SPD), галванична изолация, екраниране на вериги на чувствително оборудване. Но изборът на типа SPD, например, е много важен въпрос. По този начин отводителите не могат да се монтират в измервателните вериги на трансформаторите на напрежение в подстанцията, тъй като когато те работят, полезната форма на сигнала може да бъде изкривена, но е възможно инсталирането на SPD на базата на варистори в такива вериги, което е показано в. Трябва да се отбележи, че за обекти, които нямат нито едно заземително устройство под формата на решетка (например много съоръжения в газовата промишленост), използването на SPD често е един от малкото ефективни начини за справяне с пренапрежения. Например, в IEC-62305 само около 20 страници са посветени на използването на SPD.
Същото се отнася и за използването на екранирани кабели с двустранно заземяване на екрана за защита от пренапрежение. В Инструкция 2 това е само препоръчително, но не са дадени количествени характеристики. Не се посочва и в кои случаи това може да се направи и в кои подобна мярка може да бъде недостатъчна или дори да доведе до негативни последици. Проучванията, проведени от EZOP LLC, показват, че подобно събитие (ако е изпълнено правилно) позволява да се постигне няколко пъти намаляване на пренапреженията, приложени към входовете на MP оборудване (от 4 до 20 пъти, вижте).
Инструкция 2 практически не засяга въпросите за свързване на заземителната система на гръмоотводите със заземяването на други обекти. Този въпрос е особено актуален за разпределени обекти с голяма площ, като например електрически подстанции (които, между другото, са най-многобройните обекти на електроенергийната индустрия, за които е издаден този документ). Но точно правилният избор на схеми за заземяване на мълниезащитни елементи често прави възможно да се направи без допълнителни скъпи мерки за защита от вторични прояви на мълниеносни разряди, включително без използването на SPD.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ

Следователно е необходимо да се започне работа по създаването на нов документ, регламентиращ проектирането на мълниезащитни системи, като се вземат предвид съвременните изисквания.
Тази задача е далеч извън обхвата на тази статия. Но е очевидно, че новият документ трябва да обхваща възможно най-голям брой типове обекти и да дава възможно най-ясни решения, а не неясни общи разпоредби. Изброените противоречия, неточности и пропуски трябва да бъдат отстранени.
Документът не трябва да противоречи на IEC и трябва ясно да очертава случаите, когато трябва да бъдат изпълнени нови изисквания и кога е достатъчно да се съобразят с изискванията на предварително издадени документи. И, разбира се, е необходимо да се разгледат напълно въпросите за защита срещу вторични прояви на разряд на мълния.
Възниква обаче въпросът: възможно ли е да се гарантира, че новият документ ще бъде фундаментално по-добър от предишния, или ситуацията с РД от 87 и СС от 2003 г. ще се повтори отново, принуждавайки проектанта да използва изискванията на различни документи?
Тук едва ли е възможно да се даде изчерпателен отговор. Но бих искал да ви напомня следното. През 2003 г. пускането на Инструкция 2 беше изненада за голяма част от инженерната общност.
Доколкото е известно, не е имало публикуване и широко обсъждане на проектодокумента. Ето защо изглежда абсолютно необходимо в случай на разработване на нов документ да се публикува неговият проект много преди приемането му, за да се обсъдят пълноценно коментарите и предложенията. И със сигурност ще има много от тях.

ЛИТЕРАТУРА

1 Сен П.К. Разбиране на защитата на подстанциите от пряк удар на мълния / PSERC Seminar Golden, Колорадо, 6 ноември 2001 г. - Колорадо Минно училище, 2002.
2. Кузнецов М. Б., Матвеев М. В. Защита на МР оборудване и неговите вериги на PS и ES от вторични прояви на мълниеносни разряди // Електро. - 2007. - бр.6.
3. IEC 62305.- Мълниезащита.
4. Кузнецов М. Б., Матвеев М. В. Интегриран подход към решаването на проблемите на защитата на МП оборудването на енергийните съоръжения от вторични прояви на мълниеносни разряди / Сборник на Първата всеруска конференция по мълниезащита. - Новосибирск, 2007 г.
5. Кузнецов М.Б., Кунгуров Д.А., Матвеев М.В., Тарасов В.Н. Проблеми на защитата на входните вериги на оборудването за релейна защита и автоматизация от мощни импулсни пренапрежения // Новини на електротехниката. - 2006. - No 6 (42).
6. Базелян Е.М., доклади / Материали от Първата всеруска конференция по мълниезащита. - Новосибирск, 2007 г.

МИНИСТЕРСТВО НА ЕНЕРГИЯТА НА РУСКАТА ФЕДЕРАЦИЯ

ОДОБРЕН

по поръчка

Министерство на енергетиката

Русия

ИНСТРУКЦИИ
ПО УСТРОЙСТВО
МЪЛКОЗАЩИТА НА СГРАДИ И КОНСТРУКЦИИ
И ИНДУСТРИАЛНИ КОМУНИКАЦИИ

SO 153-34.21.122-2003

1. ВЪВЕДЕНИЕ

Инструкциите за инсталиране на мълниезащита на сгради, конструкции и промишлени комуникации (SO 153-34.21.122-2003) (наричани по-долу Инструкция) се прилагат за всички видове сгради, конструкции и промишлени комуникации, независимо от ведомствената принадлежност и форма на собственост.

Инструкцията е предназначена за използване при разработване на проекти, строителство, експлоатация, както и при реконструкция на сгради, конструкции и промишлени комуникации.

В случай, че изискванията на индустриалните разпоредби са по-строги, отколкото в тази инструкция, при разработване на мълниезащита се препоръчва да се спазват изискванията на индустрията. Препоръчително е да се действа и когато инструкциите на Инструкцията не могат да се съчетаят с технологичните характеристики на охранявания обект. В този случай използваните средства и методи за мълниезащита се избират въз основа на условието за осигуряване на необходимата надеждност.

При разработването на проекти за сгради, конструкции и промишлени комуникации, в допълнение към изискванията на Инструкцията, се вземат предвид допълнителни изисквания за изпълнение на мълниезащита в съответствие с други приложими норми, правила, инструкции, държавни стандарти.

При нормализиране на мълниезащитата се приема, че нито едно от нейните устройства не може да предотврати развитието на мълния.

Прилагането на стандарта при избор на мълниезащита значително намалява риска от повреда от удар на мълния.

Видът и разположението на мълниезащитните устройства се избират на етапа на проектиране на ново съоръжение, за да може максимално да се използват проводящите елементи на последното. Това ще улесни разработването и внедряването на мълниезащитни устройства, комбинирани със самата сграда, ще подобри естетическия й вид, ще повиши ефективността на мълниезащитата, ще минимизира нейната цена и труд.

2. ОБЩИ РАЗПОРЕДБИ

2.1. ТЕРМИНИ И ДЕФИНИЦИИ

Удар на мълния в земята- електрически разряд от атмосферен произход между гръмотевичен облак и земята, състоящ се от един или повече токови импулси.

Точка на поражение- точката, в която мълнията контактува със земята, сграда или мълниезащитно устройство. Ударът на мълния може да има множество хит точки.

Защитен обект- сграда или конструкция, тяхна част или пространство, за които е предвидена мълниезащита, отговаряща на изискванията на този стандарт.

Мълниезащитно устройство- система, която ви позволява да защитите сграда или конструкция от въздействието на мълния. Включва външни и вътрешни устройства. В определени случаи мълниезащитата може да съдържа само външни или само вътрешни устройства.

Защитни устройства срещу преки удари на мълния (гръмоотводи)- комплекс, състоящ се от гръмоотводи, наклонни проводници и заземители.

Вторични мълниезащитни устройства -устройства, които ограничават ефектите на електрически и магнитни полета на мълния.

Устройства за изравняване на потенциала -елементи на защитни устройства, които ограничават потенциалната разлика поради разпространението на тока на мълнията.

Гръмоотвод- част от гръмоотвода, предназначена за прихващане на мълнии.

Проводник надолу (спускане)- част от гръмоотвода, предназначена да отклони мълниеносния ток от гръмоотвода към заземяващия електрод.

Устройство за заземяване- комплект заземители и заземители.

заземяващ проводник- проводяща част или набор от свързани помежду си проводими части, които са в електрически контакт със земята директно или през проводяща среда.

Заземителен контур- заземителен проводник под формата на затворен контур около сградата в земята или върху нейната повърхност.

Съпротивление на заземяващото устройство- съотношението на напрежението на заземяващото устройство към тока, протичащ от заземяващия електрод към земята.

Напрежение на заземяващото устройство- напрежение, което възниква при изтичане на тока от заземяващия електрод в земята между точката на подаване на ток в заземяващия електрод и зоната на нулев потенциал.

Взаимосвързани метални фитинги -укрепване на стоманобетонни конструкции на сграда (конструкция), което осигурява електрическа непрекъснатост.

опасна искра- неприемлив електрически разряд вътре в защитения обект, причинен от удар на мълния.

Безопасно разстояние- минималното разстояние между два проводими елемента извън или вътре в защитения обект, при което между тях не може да възникне опасно искри.

Устройство за защита от пренапрежение -устройство, предназначено да ограничава пренапреженията между елементите на защитения обект (например отводител от пренапрежения, нелинеен отводител или друго защитно устройство).

Отделен гръмоотвод- гръмоотвод, чиито гръмоотводи и проводници са разположени по такъв начин, че пътят на тока на мълния да няма контакт със защитения обект.

Гръмоотвод, инсталиран на защитения обект -гръмоотвод, чиито гръмоотводи и проводниците са разположени по такъв начин, че част от тока на мълния да може да протича през защитения обект или неговия заземяващ електрод.

Гръмоотводна защитна зона- пространство в близост до гръмоотвод с дадена геометрия, характеризиращо се с това, че вероятността от удар на мълния в обект, който е изцяло разположен в неговия обем, не надвишава дадена стойност.

Допустима вероятност за пробив на мълния- максимално допустима вероятност Рпопадение на мълния в обект, защитен с гръмоотводи.

Надеждност на защитатадефиниран като 1 - Р.

Индустриални комуникации- силови и информационни кабели, проводими тръбопроводи, непроводими тръбопроводи с вътрешна проводяща среда.

2.2. КЛАСИФИКАЦИЯ НА СГРАДИ И КОНСТРУКЦИИ ПО МЪЛЪКОЗАЩИТНО УСТРОЙСТВО

Класификацията на обектите се определя от опасността от удари на мълния за самия обект и заобикалящата го среда.

Преките опасни последици от мълнията са пожари, механични повреди, наранявания на хора и животни, както и повреди на електрическо и електронно оборудване. Последиците от удар на мълния могат да бъдат експлозии и отделяне на опасни продукти - радиоактивни и токсични химикали, както и бактерии и вируси.

Ударите от мълния могат да бъдат особено опасни за информационните системи, системите за управление, управлението и захранването. За електронни устройства, инсталирани в обекти с различни цели, е необходима специална защита.

Разглежданите обекти могат да бъдат разделени на обикновени и специални.

Обикновени обекти- жилищни и административни сгради, както и сгради и постройки с височина не повече от 60 m, предназначени за търговия, промишлено производство, селско стопанство.

Специални обекти:

предмети, които представляват опасност за непосредствената среда;

обекти, които представляват опасност за социалната и физическата среда (обекти, които при удар от мълния могат да причинят вредни биологични, химични и радиоактивни емисии);

други обекти, за които може да се предвиди специална мълниезащита, например сгради с височина над 60 m, детски площадки, временни постройки, строящи се обекти.

В табл. 2.1 дава примери за разделяне на обекти в четири класа.

Таблица 2.1 - Примери за класификация на обекти

	Тип обект	Последици от удар от мълния
Обикновени обекти	Къща	Електрическа повреда, пожар и материални щети. Обикновено леки повреди на обекти, разположени на мястото на удар от мълния или засегнати от неговия канал
		Първоначално - пожар и опасен дрейф на напрежението, след това - загуба на захранване с риск от смърт на животните поради повреда на електронната система за управление на вентилация, захранване и др.
Обикновени обекти	Театър; училище; Универсален магазин; спортно съоръжение	Спиране на захранването (например осветление), което може да причини паника. Неизправност на пожароизвестителната система, което води до забавяне на гасенето на пожара
	Банка; Застрахователно дружество; търговски офис	Спиране на захранването (например осветление), което може да причини паника. Неизправност на пожароизвестителната система, което води до забавяне на гасенето на пожара. Загуба на комуникации, компютърни повреди със загуба на данни
	Болница; Детска градина; старчески дом	Спиране на захранването (например осветление), което може да причини паника. Неизправност на пожароизвестителната система, което води до забавяне на гасенето на пожара. Загуба на комуникации, компютърни повреди със загуба на данни. Наличието на тежко болни пациенти и необходимостта от помощ на неподвижни хора
	Индустриални предприятия	Допълнителни последици в зависимост от условията на производство - от леки повреди до големи повреди поради загуби на продукта
	Музеи и археологически обекти	Непоправима загуба на културни ценности
Специални обекти с ограничена опасност	Средства за комуникация; електроцентрали; пожароопасни индустрии	Недопустимо нарушение на обществените услуги (телекомуникации). Непряка пожарна опасност за съседни обекти
Специални предмети, които представляват опасност за непосредствената среда	Нефтени рафинерии; бензиностанции; производство на петарди и фойерверки	Пожари и експлозии вътре в съоръжението и в непосредствена близост
Специални съоръжения, опасни за околната среда	Химически завод; атомна електроцентрала; биохимични фабрики и лаборатории	Пожар и повреда на оборудването с вредни последици за околната среда

По време на строителството и реконструкцията за всеки клас съоръжения се изисква определяне на необходимите нива на надеждност на защита от преки удари на мълния (DSL). Например, за обикновени обекти могат да бъдат предложени четири нива на надеждност на защита, посочени в табл. 2.2.

Таблица 2.2 - Нива на защита срещу PIP за обикновени обекти

Ниво на защита	Надеждност на защитата срещу PUM

За специални обектиминимално допустимото ниво на надеждност на защита срещу PIP е в рамките на 0,9 - 0,999 в зависимост от степента на социалната му значимост и тежестта на очакваните последици от пряк удар на мълния, съгласувано с органите за държавен контрол.

По желание на клиента проектът може да включва ниво на надеждност, което надвишава максимално допустимото.

2.3. ПАРАМЕТРИ НА МЪЛНИТЕЛНИТЕ ТОКОВЕ

Параметрите на токове на мълния са необходими за изчисляване на механични и термични ефекти, както и за стандартизиране на средствата за защита от електромагнитни въздействия.

2.3.1. Класификация на въздействието на токове на мълния

За всяко ниво на мълниезащита трябва да се определят максимално допустимите параметри на тока на мълния. Данните, дадени в стандарта, се отнасят за светкавици надолу и нагоре.

Съотношението на полярността на мълниевите разряди зависи от географското местоположение на района. При липса на местни данни това съотношение се приема за 10% за разряди с положителни токове и 90% за разряди с отрицателни токове.

Механичните и термични ефекти на мълнията се дължат на пиковата стойност на тока ( аз), напълно зареден Впълен, зареждане на импулс Вимп и специфична енергия У/Р. Най-високите стойности на тези параметри се наблюдават при положителни разряди.

Щетите, причинени от индуцирани пренапрежения, се дължат на стръмността на фронта на тока на мълния. Наклонът се оценява в рамките на 30% и 90% нива от най-високата текуща стойност. Най-високата стойност на този параметър се наблюдава при последващи импулси на отрицателни разряди.

2.3.2. Параметри на токове на мълния, предложени за стандартизиране на средствата за защита срещу преки удари на мълния

Стойностите на изчислените параметри за тези, взети в таблицата. 2.2 нива на сигурност (със съотношение от 10% до 90% между дела на положителните и отрицателните разряди) са дадени в табл. 2.3.

Таблица 2.3 - Съответствие на параметрите на тока на мълния и нивата на защита

2.3.3. Плътност на ударите на мълния в земята

Плътността на ударите на мълнията в земята, изразена като броя на ударите на 1 km 2 от земната повърхност годишно, се определя според метеорологичните наблюдения на местоположението на обекта.

Ако плътността на мълнията удари земята Ngнеизвестно, може да се изчисли по следната формула, 1 / (km 2 × година):

където тд-средната продължителност на гръмотевичните бури в часове, определена от регионалните карти на интензивността на гръмотевичната активност.

2.3.4. Параметри на токове на мълния, предложени за стандартизиране на средствата за защита срещу електромагнитни ефекти на мълния

В допълнение към механичните и термични ефекти, токът на мълния създава мощни импулси на електромагнитно излъчване, които могат да причинят увреждане на системи, включително комуникационно, контролно, автоматизирано оборудване, изчислителни и информационни устройства и др. Тези сложни и скъпи системи се използват в много индустрии и бизнеси. Повредата им в резултат на удар от мълния е крайно нежелателна от съображения за безопасност, както и от икономически причини.

Ударът на мълния може да съдържа или единичен токов импулс, или да се състои от поредица от импулси, разделени от интервали от време, през които протича слаб следващ ток. Параметрите на токовия импулс на първия компонент се различават значително от характеристиките на импулсите на следващите компоненти. По-долу са дадени данните, характеризиращи изчислените параметри на токовите импулси на първия и следващите импулси (таблици 2.4 и 2.5), както и на дългосрочния ток (таблица 2.6) в паузите между импулсите за обикновени обекти на различни нива на защита.

Таблица 2.4 - Параметри на първия импулс на тока на мълния

Текущ параметър	Ниво на защита
Максимален ток аз, kA
Предна продължителност т 1 , мс
Полувреме т 2 , мс
Зареждане в импулс Всума *, кл
Специфична енергия на импулс У/Р**, MJ/Ohm
* Тъй като значителна част от общата такса Всумата пада на първия импулс, се приема, че общият заряд на всички къси импулси е равен на намалената стойност. ** Тъй като значителна част от общата специфична енергия У/Рпада на първия импулс, се приема, че общият заряд на всички къси импулси е равен на намалената стойност.

Таблица 2.5 - Параметри на последващия импулс на тока на мълния

Таблица 2.6 - Параметри на дълготрайния ток на мълния в интервала между импулсите

Средният ток е приблизително QL/т.

Формата на токовите импулси се определя от следния израз

където аз- максимален ток;

т-време;

t 1 - времеконстанта за фронта;

t 2 - времева константа за падането;

з- коефициент, коригиращ стойността на максималния ток.

Стойностите на параметрите, включени във формулата (2.2), която описва промяната на тока на мълния във времето, са дадени в табл. 2.7.

Таблица 2.7 - Стойности на параметрите за изчисляване на формата на импулса на тока на мълния

Параметър	Първи импулс			Последващ импулс
	Ниво на защита			Ниво на защита

Дългият импулс може да се приеме като квадратна вълна със среден ток ази продължителност тсъответстващи на данните в табл. 2.6.

3. ЗАЩИТА ОТ ПРЯКА МЛЪНКА

3.1. МЪЛЪКОЗАЩИТЕН КОМПЛЕКС

Комплексът от мълниезащитни съоръжения на сгради или конструкции включва защитни устройства срещу преки попадения на мълнии [външна мълниезащитна система (СМП)] и устройства за защита от вторични мълниезащита (вътрешна МЛС). В определени случаи мълниезащитата може да съдържа само външни или само вътрешни устройства. Като цяло част от мълниеносните токове протичат през елементите на вътрешната мълниезащита.

Външният LLM може да бъде изолиран от конструкцията (отделно стоящи гръмоотводи или кабели, както и съседни конструкции, които действат като естествени гръмоотводи), или може да се монтира върху защитената конструкция и дори да бъде част от нея.

Вътрешните мълниезащитни устройства са предназначени да ограничат електромагнитните ефекти на тока на мълния и да предотвратят искри вътре в защитения обект.

Токове на мълния, попадащи в гръмоотводи, се отклоняват към заземителния проводник чрез система от спускащи се проводници (спускания) и се разпространяват в земята.

3.2. ВЪНШНА МЪЛЪКОЗАЩИТНА СИСТЕМА

Външният MLT обикновено се състои от гръмоотводи, проводници и заземяващи електроди. В случай на специално производство, техният материал и напречни сечения трябва да отговарят на изискванията на табл. 3.1.

Таблица 3.1 - Материал и минимални напречни сечения на елементите на външния LSM

3.2.1. Гръмоотводи

3.2.1.1. Общи съображения

Гръмоотводите могат да бъдат специално монтирани, включително в съоръжението, или техните функции се изпълняват от конструктивни елементи на защитеното съоръжение; в последния случай те се наричат ​​естествени гръмоотводи.

Гръмоотводите могат да се състоят от произволна комбинация от следните елементи: пръти, опънати проводници (кабели), мрежести проводници (решетки).

3.2.1.2. Естествени гръмоотводи

Следните конструктивни елементи на сгради и конструкции могат да се считат за естествени гръмоотводи:

а) метални покриви на защитени обекти, при условие че:

електрическата непрекъснатост между различните части е осигурена за дълго време;

дебелината на покривния метал е не по-малка от тдадени в табл. 3.2 ако е необходимо да се предпази покрива от повреда или изгаряне;

дебелината на покривния метал е най-малко 0,5 мм, ако не е необходимо да се предпазва от повреда и няма опасност от запалване на горими материали под покрива;

покривът не е изолиран. В този случай малък слой антикорозионна боя или слой от 0,5 mm асфалтово покритие или слой от 1 mm пластмасово покритие не се счита за изолация;

неметалните покрития върху/или под метален покрив не се простират извън защитения обект;

б) метални покривни конструкции (ферми, взаимосвързана стоманена армировка);

в) метални елементи като водосточни тръби, декорации, огради по ръба на покрива и др., ако напречното им сечение е не по-малко от стойностите, предписани за конвенционалните гръмоотводи;

г) технологични метални тръби и резервоари, ако са изработени от метал с дебелина най-малко 2,5 мм и проникването или прогарянето на този метал няма да доведе до опасни или неприемливи последици;

д) метални тръби и резервоари, ако са изработени от метал с дебелина най-малко т,дадени в табл. 3.2 и ако повишаването на температурата от вътрешната страна на обекта в точката на удар на мълния не представлява опасност.

Таблица 3.2 - Дебелината на покрива, тръбата или тялото на резервоара, действащи като естествен гръмоотвод

3.2.2. Долни проводници

3.2.2.1. Общи съображения

За да се намали вероятността от опасно искри, спускащите проводници трябва да бъдат разположени по такъв начин, че между точката на унищожаване и земята:

а) токът се разпространява по няколко успоредни пътя;

б) дължината на тези пътища е ограничена до минимум.

3.2.2.2. Разположение на проводници в мълниезащитни устройства, изолирани от защитения обект

Ако гръмоотводът се състои от пръти, монтирани на отделни опори (или една опора), за всяка опора трябва да се предвиди поне един наклонен проводник.

Ако гръмоотводът се състои от отделни хоризонтални проводници (кабели) или един проводник (кабел), за всеки край на кабела е необходим поне един надолу проводник.

Ако гръмоотводът е мрежеста конструкция, окачена над защитения обект, е необходим поне един наклонен проводник за всяка негова опора. Общият брой на спускащите проводници трябва да бъде най-малко два.

3.2.2.3. Разположение на проводници за неизолирани мълниезащитни устройства

Долните проводници са разположени по периметъра на защитения обект по такъв начин, че средното разстояние между тях да е не по-малко от стойностите, дадени в табл. 3.3.

Долните проводници са свързани с хоризонтални ленти близо до повърхността на земята и на всеки 20 m по височината на сградата.

Таблица 3.3 - Средни разстояния между находящите проводници в зависимост от нивото на защита

Ниво на защита	Средно разстояние, m

3.2.2.4. Инструкции за поставяне на проводници

Желателно е спускащите проводници да са разположени равномерно по периметъра на защитения обект. Ако е възможно, те се полагат близо до ъглите на сградите.

Пуховите проводници, които не са изолирани от защитения обект, се полагат, както следва:

ако стената е направена от незапалим материал, надолу проводниците могат да бъдат фиксирани върху повърхността на стената или да преминат през стената;

ако стената е направена от запалим материал, наклонните проводници могат да се фиксират директно върху повърхността на стената, така че повишаването на температурата по време на потока на мълния да не представлява опасност за материала на стената;

ако стената е направена от запалим материал и повишаването на температурата на отвеждащите проводници е опасно за нея, то проводниците трябва да бъдат разположени по такъв начин, че разстоянието между тях и защитения обект винаги да надвишава 0,1 м. Металните скоби за фиксиране надолу проводниците може да са в контакт със стената.

Пуховодите не трябва да се полагат в водосточни тръби. Препоръчително е да поставите проводници на максимално възможно разстояние от врати и прозорци.

Надолу проводниците се полагат в прави и вертикални линии, така че пътят до земята да е възможно най-кратък. Полагането на проводници под формата на бримки не се препоръчва.

3.2.2.5. Естествени елементи на низходящи проводници

Следните конструктивни елементи на сградите могат да се считат за естествени спускащи проводници:

а) метални конструкции, при условие че:

електрическата непрекъснатост между различните елементи е издръжлива и отговаря на изискванията на точка 3.2.4.2;

те нямат по-малки размери, отколкото се изискват за специално предвидени надолу проводници;

металните конструкции могат да имат изолационно покритие;

б) металната рамка на сграда или конструкция;

в) взаимосвързана стоманена армировка на сграда или конструкция;

г) части от фасадата, профилирани елементи и носещи метални конструкции на фасадата, при условие че:

размерите им отговарят на указанията за спускащи проводници и дебелината им е най-малко 0,5 mm;

Счита се, че металната армировка на стоманобетонни конструкции осигурява електрическа непрекъснатост, ако отговаря на следните условия:

Приблизително 50% от връзките на вертикални и хоризонтални пръти са направени чрез заваряване или имат твърда връзка (закрепване с болтове, плетене на тел);

Осигурена е електрическа непрекъснатост между стоманената армировка на различните сглобяеми бетонни блокове и армировката на бетонните блокове, изготвени на място.

Не е необходимо да се полагат хоризонтални ленти, ако металните рамки на сградата или стоманобетонната стоманобетонна армировка се използват като проводници.

3.2.3. Заземителни превключватели

3.2.3.1. Общи съображения

Във всички случаи, с изключение на използването на самостоятелен гръмоотвод, мълниезащитният заземяващ електрод трябва да се комбинира със заземителни електроди на електрически инсталации и комуникационни съоръжения. Ако тези заземителни превключватели трябва да бъдат разделени поради някакви технологични причини, те трябва да бъдат комбинирани в обща система, използвайки система за изравняване на потенциала.

3.2.3.2. Специално положени заземяващи електроди

Препоръчително е да използвате следните видове заземяващи проводници: една или повече вериги, вертикални (или наклонени) електроди, радиално отклоняващи се електроди или заземителен контур, положен на дъното на ямата, заземяващи решетки.

Дълбоко заровените земни електроди се оказват ефективни, ако съпротивлението на почвата намалява с дълбочина и на голяма дълбочина се оказва значително по-малко, отколкото на нивото на обичайното местоположение.

Заземяващият проводник под формата на външен контур за предпочитане се полага на дълбочина най-малко 0,5 m от повърхността на земята и на разстояние най-малко 1 m от стените. Заземителните електроди трябва да бъдат разположени на дълбочина най-малко 0,5 m извън защитения обект и да са възможно най-равномерно разпределени; в този случай трябва да се стремим да сведем до минимум взаимното им екраниране.

Дълбочината на полагане и видът на заземяващите електроди се избират от условието за осигуряване на минимална корозия, както и възможно най-малка сезонна промяна в устойчивостта на заземяване в резултат на изсушаване и замръзване на почвата.

3.2.3.3. Естествени заземяващи електроди

Като заземяващи електроди може да се използва взаимосвързана стоманобетонна армировка или други подземни метални конструкции, които отговарят на изискванията на точка 3.2.2.5. Ако като заземяващи електроди се използва стоманобетонна армировка, към местата на нейните връзки се поставят повишени изисквания, за да се изключи механичното разрушаване на бетона. Ако се използва предварително напрегнат бетон, трябва да се вземат предвид възможните последици от преминаването на ток на мълния, който може да причини неприемливи механични натоварвания.

3.2.4. Закрепване и свързване на елементи на външния LSM

3.2.4.1. Закопчаване

Гръмоотводите и проводниците са неподвижно фиксирани по такъв начин, че да се изключи всяко разкъсване или разхлабване на закрепването на проводниците под действието на електродинамични сили или случайни механични влияния (например от порив на вятър или падащ слой сняг) .

3.2.4.2. Връзки

Броят на връзките на проводниците е сведен до минимум. Връзките се извършват чрез заваряване, запояване, вмъкване в затягащ накрайник или закрепване с болт.

3.3. ИЗБОР НА МЪЛЪКОВОДИ

3.3.1. Общи съображения

Изборът на вида и височината на гръмоотводите се извършва въз основа на стойностите на необходимата надеждност R s. Обектът се счита за защитен, ако съвкупността от всичките му гръмоотводи осигурява надеждност на защитата най-малко R s.

При всички случаи системата за защита срещу директни попадения на мълнии е избрана така, че естествените гръмоотводи да се използват максимално, а ако осигурената от тях защита е недостатъчна, в комбинация със специално монтирани гръмоотводи.

Като цяло, изборът на гръмоотводи трябва да се извършва с помощта на подходящи компютърни програми, които могат да изчислят защитните зони или вероятността за пробив на мълния в обект (група от обекти) от всякаква конфигурация с произволно местоположение на почти произволен брой гръмоотводи от различни видове.

При други равни условия височината на гръмоотводите може да бъде намалена, ако се използват кабелни конструкции вместо конструкции от прътове, особено когато те са окачени по външния периметър на обекта.

Ако защитата на обекта се осигурява от най-простите гръмоотводи (единичен прът, единичен кабел, двоен прът, двоен кабел, затворен кабел), размерите на гръмоотводите могат да се определят с помощта на защитните зони, посочени в този стандарт.

В случай на проектиране на мълниезащита за обикновен предмет,възможно е да се определят защитните зони по защитния ъгъл или по метода на търкалящата се сфера съгласно стандарта на Международната електротехническа комисия (IEC 1024), при условие че изискванията за изчисление на Международната електротехническа комисия се окажат по-строги от изискванията на тази Инструкция.

3.3.2. Типични защитни зони на прътови и телени гръмоотводи

3.3.2.1. Защитни зони на единичен гръмоотвод

Стандартната защитна зона на единичен гръмоотвод с височина зе височина на кръгъл конус з 0 < з, чийто връх съвпада с вертикалната ос на гръмоотвода (фиг. 3.1). Размерите на зоната се определят от два параметъра: височината на конуса з 0 и радиус на конуса на нивото на земята r 0 .

Формулите за изчисление, дадени по-долу (Таблица 3.4) са подходящи за гръмоотводи с височина до 150 м. За по-високи гръмоотводи трябва да се използва специален метод за изчисление.

Таблица 3.4 - Изчисляване на защитната зона на единичен гръмоотвод

Надеждност на защитата П	Височина на гръмоотвод з, m	Височина на конуса з 0 , m	Радиус на конуса r 0 , m
	от 100 до 150		з
	от 30 до 100		з
	от 100 до 150	з
	от 30 до 100	з	з
	от 100 до 150	з	з

Фигура 3.1 - Защитна зона на единичен гръмоотвод

За защитната зона на необходимата надеждност (фиг. 3.1), радиусът на хоризонталната секция r xна високо h xсе определя по формулата:

. (3.1)

3.3.2.2. Защитни зони на едножилен гръмоотвод

Стандартни защитни зони на едножилен гръмоотвод с височина зограничен от симетрични фронтонни повърхности, образуващи равнобедрен триъгълник във вертикално сечение с върха на височина з 0 < зи основа на нивото на земята 2 r 0 (фиг. 3.2).

Формулите за изчисление, дадени по-долу (Таблица 3.5), са подходящи за гръмоотводи с височина до 150 м. За по-големи височини трябва да се използва специален софтуер. Тук и по-долу зсе разбира като минималната височина на кабела над нивото на земята (като се вземе предвид провисването).

половин ширина r xзащитни зони с необходимата надеждност (фиг. 3.2) на височина h xот повърхността на земята се определя от израза:

. (3.2)

Фигура 3.2 - Защитна зона на едножилен гръмоотвод

Ако е необходимо да се разшири защитения обем, към краищата на защитната зона на самия телесен гръмоотвод могат да се добавят защитни зони на носещи опори, които се изчисляват по формулите за единични гръмоотводи, представени в табл. 3.4. В случай на големи провисвания на кабела, например при въздушни електропроводи, се препоръчва да се изчисли предоставената вероятност за пробив на мълния чрез софтуерни методи, тъй като изграждането на защитни зони според минималната височина на кабела в обхвата може да доведе до неоправдано разходи.

Таблица 3.5 - Изчисляване на защитната зона на гръмоотвод с единична контактна мрежа

Надеждност на защитата П	Височина на гръмоотвод з, m	Височина на конуса з 0 , m	Радиус на конуса r 0 , m
	от 30 до 100		з
	от 100 до 150		з
	от 30 до 100	з	з
	от 100 до 150	з	з

3.3.2.3. Защитни зони на двоен гръмоотвод

Гръмоотводът се счита за двоен, когато разстоянието между гръмоотводите Л Л

Конфигурацията на вертикални и хоризонтални секции на стандартни защитни зони на двоен гръмоотвод (вис зи разстояние Лмежду гръмоотводи) е показано на фиг. 3.3. Изграждане на външните зони на зоните на двоен гръмоотвод (полуконуси с размери з 0 , r 0) се прави по формулите от Таблица 3.6 за гръмоотводи.

Фигура 3.3 - Защитна зона на двоен гръмоотвод

з 0 и з s, първият от които задава максималната височина на зоната директно при гръмоотводите, а вторият - минималната височина на зоната в средата между гръмоотводите. С разстояние между гръмоотводите Л £ Л c границата на зоната няма провисване ( з c = з 0). За разстояния Лс £ Л³ Л m ah височина зс се определя от израза

. (3.3)

Лм ах и Л c се изчисляват по емпиричните формули на табл. 3.6, подходящ за гръмоотводи с височина до 150 м. За по-големи височини на гръмоотводите трябва да се използва специален софтуер.

Размерите на хоризонталните участъци на зоната се изчисляват по следните формули, общи за всички нива на надеждност на защита:

максимална половин ширина на зоната r xв хоризонтален разрез на височина h x:

; (3.4)

дължина на хоризонталната част l x включеннадморска височина h x ³ зс:

и при h x < зс l x \u003d L / 2;

ширина на хоризонталния участък в центъра между гръмоотводите 2 r cxна високо h x £ зс:

. (3.6)

Таблица 3.6 - Изчисляване на параметрите на защитната зона на двупрътов гръмоотвод

Надеждност на защитата П	Височина на гръмоотвод з, m	Лмакс, м	Лсм
	от 30 до 100	з
	от 100 до 150
	от 30 до 100	з	з
	от 100 до 150
	от 30 до 100	з	з
	от 100 до 150

3.3.2.4. Защитни зони на двужилен гръмоотвод

Гръмоотводът се счита за двоен, когато разстоянието между кабелите Лне надвишава граничната стойност Лм ах В противен случай и двата гръмоотвода се считат за единични.

Конфигурацията на вертикални и хоризонтални секции на стандартни защитни зони на двужилен гръмоотвод (вис зи разстояние между кабелите Л) е показано на фиг. 3.4. Конструкцията на външните зони на зоните (две навесни повърхности с размери з 0 , r за) се прави по формулите от Таблица 3.5 за едножилни гръмоотводи.

Размерите на вътрешните области се определят от параметрите з 0 и з c, първият от които задава максималната височина на зоната директно при кабелите, а вторият - минималната височина на зоната в средата между кабелите. С разстояние между кабелите Л £ Лс границата на зоната няма провисване ( з c = з 0). За разстояния Лс £ Л³ Л m ah височина зс се определя от израза

. (3.7)

Фигура 3.4 - Защитна зона двужилен гръмоотвод

Включените разстояния Лмакс и Л c се изчисляват по емпиричните формули на табл. 3.7, подходящ за кабели с височина на окачване до 150 м. При по-голяма височина на гръмоотводите трябва да се използва специален софтуер.

Дължината на хоризонталния участък на защитната зона на височина h xопределя се по формулите:

В . (3.8)

За разширяване на защитения обем, зоната на защита на опори, носещи кабели, може да се наслагва върху зоната на двужилен гръмоотвод, който е изграден като зона на двоен гръмоотвод, ако разстоянието Лпо-малко между опорите Лм ах, изчислено по формулите на табл. 3.6. В противен случай подпорите трябва да се разглеждат като единични гръмоотводи.

Когато кабелите не са успоредни или с различна височина, или тяхната височина варира по дължината на участъка, трябва да се използва специален софтуер за оценка на надеждността на тяхната защита. Също така се препоръчва да се направи същото с големи провисвания на кабела в обхвата, за да се избегнат прекомерни граници за надеждност на защитата.

Таблица 3.7 - Изчисляване на параметрите на защитната зона на двужилен гръмоотвод

Надеждност на защитата П	Височина на гръмоотвод з, m	Лмакс, м	Лсм
	от 30 до 100		з
	от 100 до 150	з	з
	от 30 до 100	з	з
	от 100 до 150	з	з

3.3.2.5 Защитни зони на затворен тел гръмоотвод

Формулите за изчисление на клауза 3.3.2.5 могат да се използват за определяне на височината на окачването на гръмоотвод от затворен тел, предназначен да защитава обекти с необходимата надеждност с височина з 0 < 30 м, разположени върху правоъгълна площ С 0 във вътрешния обем на зоната с минимално хоризонтално преместване между гръмоотвода и обекта, равно на д(фиг. 3.5). Височината на окачването на кабела означава минималното разстояние от кабела до повърхността на земята, като се вземе предвид възможното провисване през летния сезон.

Фигура 3.5 - Защитна зона затворен кабел гръмоотвод

За изчисление зизползва се израз:

з = НО+ В×h 0 , (3.9)

в която константите НОи ATсе определят в зависимост от нивото на надеждност на защитата по следните формули:

а) надеждност на защитата P 3 = 0,99

б) надеждност на защитата P 3 = 0,999

Изчислените съотношения са валидни, когато д> 5 м. Работата с по-малки хоризонтални премествания на кабела не е препоръчителна поради високата вероятност от обратни светкавици от кабела към защитения обект. По икономически причини не се препоръчват гръмоотводи от затворена тел, когато необходимата надеждност на защитата е по-малка от 0,99.

Ако височината на обекта надвишава 30 m, височината на затворената тел гръмоотвод се определя с помощта на софтуера. Същото трябва да се направи и за затворен контур със сложна форма.

След като изберете височината на гръмоотводите според техните защитни зони, се препоръчва да проверите действителната вероятност за пробив чрез компютър и в случай на голяма граница на безопасност да направите корекция, като зададете по-ниска височина на гръмоотводите .

По-долу са дадени правилата за определяне на защитни зони за обекти с височина до 60 m, определени в стандарта IEC (IEC 1024-1-1). При проектирането може да се избере всеки метод на защита, но практиката показва възможността за използване на отделни методи в следните случаи:

методът на защитния ъгъл се използва за конструкции с проста форма или за малки части от големи конструкции;

метод на фиктивна сфера, подходящ за конструкции със сложна форма;

използването на защитна мрежа е препоръчително в общия случай и особено за защита на повърхности.

В табл. 3.8 за нива на защита I - IV са дадени стойностите на ъглите в горната част на защитната зона, радиусите на фиктивната сфера, както и максимално допустимата стъпка на клетката на мрежата.

Таблица 3.8 - Параметри за изчисляване на гръмоотводи според препоръките на IEC

Ниво на защита	Радиус на фиктивна сфера Р, m	инжекция а° , в горната част на гръмоотвода за сгради с различни височини з, m				Стъпка на клетката на мрежата, m
* В тези случаи са приложими само решетки или фиктивни сфери.

Гръмоотводите, мачтите и кабелите са разположени така, че всички части на конструкцията да са в защитната зона, оформена под ъгъл а спрямо вертикалата. Защитният ъгъл се избира според таблицата. 3.8 и з е височината на гръмоотвода над повърхността, която трябва да бъде защитена.

Методът на защитния ъгъл не се използва, ако зпо-голям от радиуса на фиктивната сфера, дефинирана в табл. 3.8 за подходящо ниво на защита.

Методът на фиктивната сфера се използва за определяне на защитната зона за част или зони от конструкция, когато съгласно табл. 3.4, определянето на защитната зона чрез защитния ъгъл е изключено. Обектът се счита за защитен, ако фиктивната сфера, докосваща повърхността на гръмоотвода и равнината, на която е монтиран, няма общи точки със защитения обект.

Мрежата защитава повърхността, ако са изпълнени следните условия:

мрежестите проводници минават по ръба на покрива, покривът се простира извън общите размери на сградата;

мрежестият проводник минава по билото на покрива, ако наклонът на покрива надвишава 1/10;

страничните повърхности на конструкцията на нива, по-високи от радиуса на фиктивната сфера (виж Таблица 3.8) са защитени с гръмоотводи или мрежа;

размерите на клетката на мрежата не са повече от посочените в табл. 3.8;

мрежата е направена по такъв начин, че токът на мълния винаги да има поне два различни пътя към заземяващия електрод; никакви метални части не трябва да излизат извън външните контури на мрежата.

Мрежестите проводници трябва да се поставят възможно най-късо.

3.3.4. Защита на електрически метални кабелни електропроводи на магистрални и интразонални комуникационни мрежи

3.3.4.1. Защита на новопроектирани кабелни линии

На новопроектирани и реконструирани кабелни линии на гръбначни и интразонални мрежи * трябва да се предвидят защитни мерки в онези участъци, където вероятната плътност на повреда (вероятния брой на опасни удари на мълния) надвишава допустимата, посочена в табл. 3.9.

* Гръбначни мрежи – мрежи за предаване на информация на големи разстояния;

интразонални мрежи - мрежи за предаване на информация между областни и областни центрове.

Таблица 3.9 - Допустим брой опасни удари на мълния на 100 km от трасето годишно за електрически комуникационни кабели

3.3.4.2. Защита на нови линии, положени в близост до съществуващи

Ако проектираната кабелна линия е положена в близост до съществуваща кабелна линия и е известен действителният брой на повредите на последната по време на нейната експлоатация за период от най-малко 10 години, тогава при проектиране на кабелна защита от удари на мълния се прилага нормата за допустимите плътността на повреда трябва да вземе предвид разликата между действителната и изчислената повреда на съществуващата кабелна линия.

В този случай допустимата плътност н 0 повреда на проектираната кабелна линия се установява чрез умножаване на допустимата плътност от табл. 3.9 върху съотношението на изчислените npи действително п еповреда на съществуващия кабел от удар на мълния на 100 км от трасето годишно:

.

3.3.4.3. Защита на съществуващи кабелни линии

По съществуващите кабелни линии се извършват защитни мерки в тези райони, където са възникнали удари на мълния, като дължината на защитения участък се определя от условията на терена (дължина на хълм или участък с повишено съпротивление на почвата и др.), но най-малко 100 m се вземат от всяка страна на нараняването. В тези случаи се предвижда полагане на мълниезащитни кабели в земята. Ако кабелна линия, която вече има защита, е повредена, след отстраняване на повредата се проверява състоянието на мълниезащитното оборудване и едва след това се взема решение за оборудване на допълнителна защита под формата на полагане на кабели или подмяна на съществуващия кабел с по-устойчив на мълниеносни разряди. Работите по защита трябва да се извършат веднага след отстраняването на повредата от мълния.

3.3.5. Защита на оптични кабелни преносни линии на магистрални и интразонални комуникационни мрежи

3.3.5.1. Допустим брой опасни удари на мълния в оптични линии на гръбначни и интразонални комуникационни мрежи

На проектираните оптични кабелни преносни линии на гръбначните и интразоналните комуникационни мрежи са задължителни защитните мерки срещу повреда от удари на мълния в онези зони, където вероятният брой на опасни удари на мълния (вероятна плътност на повреда) в кабелите надвишава допустимия брой, посочен в табл. . 3.10.

Таблица 3.10 - Допустим брой опасни удари на мълния на 100 km от трасето годишно за оптични комуникационни кабели

При проектиране на оптични кабелни преносни линии се предвижда използването на кабели с категория мълниеустойчивост не по-ниска от посочените в табл. 3.11, в зависимост от предназначението на кабелите и условията на полагане. В този случай, при полагане на кабели на открити площи, защитни мерки могат да се изискват изключително рядко, само в райони с високо съпротивление на почвата и повишена мълниеносна активност.

3.3.5.3. Защита на съществуващи оптични кабелни линии

По съществуващите оптични кабелни електропроводи се предприемат защитни мерки в тези зони, където са възникнали удари на мълния, като дължината на защитения участък се определя от условията на терена (дължина на хълм или участък с повишено съпротивление на почвата и др.) , но трябва да бъде на най-малко 100 м във всяка посока от мястото на повредата. В тези случаи е необходимо да се предвиди полагане на защитни проводници.

Работата по оборудването за защитни мерки трябва да се извърши веднага след отстраняването на щетите от мълния.

3.3.6. Защита от удари на мълнии на електрически и оптични комуникационни кабели, положени в населеното място

При полагане на кабели в населено място, с изключение на случаите на пресичане и приближаване на ВЛ с напрежение 110 kV и повече, не се осигурява защита от удари на мълнии.

3.3.7. Защита на кабели, положени по края на гората, в близост до отделни дървета, подпори, мачти

Предвидена е защита на комуникационни кабели, положени по края на гората, както и в близост до обекти с височина над 6 m (единично стоящи дървета, опори за комуникационни линии, електропроводи, гръмоотводни мачти и др.), ако разстоянието между кабела и обекта (или подземната му част) по-малко от разстоянията, посочени в табл. 3.12 за различни стойности на земното съпротивление.

Таблица 3.12 - Допустими разстояния между кабела и заземяващия контур (подпора)

4. ЗАЩИТА ОТ ВТОРИЧНО ВЪЗДЕЙСТВИЕ НА МЪЛНИЯ

4.1. ОБЩИ РАЗПОРЕДБИ

Раздел 4 излага основните принципи на защита срещу вторични мълниеносни ефекти на електрически и електронни системи, като се вземат предвид препоръката на IEC (стандарти IEC 61312). Тези системи се използват в много индустрии, които използват доста сложно и скъпо оборудване. Те са по-чувствителни към мълнии от предишните поколения, така че трябва да се вземат специални мерки за защитата им от опасното въздействие на мълнията.

4.2. МЪЛКОЗАЩИТНИ ЗОНИ

Пространството, в което се намират електрически и електронни системи, трябва да бъде разделено на зони с различна степен на защита. Зоните се характеризират със значителна промяна в електромагнитните параметри по границите. Като цяло, колкото по-висок е номерът на зоната, толкова по-ниски са стойностите на параметрите на електромагнитните полета, токове на напрежение в зоновото пространство.

Зона 0 е зоната, в която всеки обект е обект на директен удар от мълния и следователно пълният ток на мълния може да протича през него. В този регион електромагнитното поле има максимална стойност.

Зона 0 E - зона, в която обектите не са обект на директен удар от мълния, но електромагнитното поле не е отслабено и също има максимална стойност.

Зона 1 - зона, в която обектите не са обект на директен удар на мълния и токът във всички проводими елементи вътре в зоната е по-малък от този в зона 0 E; в тази област електромагнитното поле може да бъде отслабено чрез екраниране.

Други зони - тези зони се задават, ако е необходимо допълнително намаляване на тока и/или отслабване на електромагнитното поле; изискванията за параметрите на зоните се определят в съответствие с изискванията за защита на различни зони на обекта.

Общите принципи за разделяне на защитеното пространство на мълниезащитни зони са показани на фиг. 4.1.

Фигура 4.1 - Зони на защита срещу удар мълния

На границите на зоните трябва да се вземат мерки за екраниране и свързване на всички метални елементи и комуникации, преминаващи границата.

Две пространствено разделени зони 1 могат да образуват обща зона с помощта на екранирана връзка (фиг. 4.2).

Фигура 4.2 - Комбиниране на две зони

4.3. СКРИНИНГ

Екранирането е основният начин за намаляване на електромагнитните смущения.

Металната конструкция на строителна конструкция е или може да се използва като екран. Такава екранна конструкция се формира например от стоманена армировка на покрива, стени, подове на сградата, както и метални части на покрива, фасади, стоманени рамки, решетки. Тази екранираща конструкция образува електромагнитен щит с отвори (поради прозорци, врати, вентилационни отвори, разстояние между мрежите в арматурата, прорези в метална фасада, отвори за електропроводи и др.). За да се намали влиянието на електромагнитните полета, всички метални елементи на обекта са електрически комбинирани и свързани към мълниезащитната система (фиг. 4.3).

Фигура 4.3 - Пространствен екран от стоманена армировка

Ако кабелите преминават между съседни обекти, заземяващите електроди на последните се свързват, за да се увеличи броят на успоредните проводници и поради това да се намалят токовете в кабелите. Това изискване е добре изпълнено от заземителна система под формата на решетка. За да намалите индуцирания шум, можете да използвате:

външно екраниране;

рационално полагане на кабелни линии;

екраниране на електропроводи и комуникационни линии.

Всички тези дейности могат да се извършват едновременно.

Ако вътре в защитеното пространство има екранирани кабели, техните екрани са свързани към мълниезащитната система в двата края и в границите на зоната.

Кабелите, преминаващи от един обект към друг, се полагат по цялата им дължина в метални тръби, мрежести кутии или стоманобетонни кутии с мрежести фитинги. Металните елементи на тръби, канали и кабелни екрани се свързват към шините на посочения общ обект. Металните канали или тави не могат да се използват, ако екраните на кабелите са в състояние да издържат на очаквания ток на мълния.

4.4. ВРЪЗКИ

Връзките на метални елементи са необходими за намаляване на потенциалната разлика между тях вътре в защитения обект. На границите на зоните се извършват връзки, разположени вътре в защитеното пространство и пресичащи границите на мълниезащитните зони на метални елементи и системи. Връзките трябва да се извършват със специални проводници или скоби и, когато е необходимо, с устройства за защита от пренапрежение.

4.4.1. Връзки в границите на зоната

Всички проводници, влизащи в обекта отвън, са свързани към мълниезащитната система.

Ако външни проводници, захранващи кабели или комуникационни кабели навлизат в обекта в различни точки и поради това има няколко общи шини, последните се свързват по най-краткия път към затворен заземителен контур или конструктивна армировка и метална външна обшивка (ако има такава). Ако няма затворен контур за заземяване, тези общи гуми са свързани към отделни заземяващи електроди и свързани чрез външен пръстенен проводник или счупен пръстен. Ако външните проводници влязат в обект над земята, общите шини се свързват към хоризонтален пръстенен проводник вътре или извън стените. Този проводник от своя страна е свързан към долните проводници и фитинги.

Проводниците и кабелите, влизащи в съоръжението на нивото на земята, се препоръчва да бъдат свързани към мълниезащитната система на същото ниво. Общата шина на мястото на влизане на кабелите в сградата е разположена възможно най-близо до заземяващия електрод и арматурата на конструкцията, с която е свързан.

Пръстеновият проводник е свързан към фитинги или други екраниращи елементи, като метална облицовка, на всеки 5 м. Минималното напречно сечение на медни или поцинковани стоманени електроди е 50 mm 2.

Общите автобуси за обекти с информационни системи, при които се предполага, че въздействието на токове на мълния е сведено до минимум, трябва да бъдат изработени от метални пластини с голям брой връзки към арматура или други екраниращи елементи.

За контактни връзки и устройства за защита от пренапрежение, разположени на границите на зони 0 и 1, текущите параметри, посочени в табл. 2.3. Ако има няколко проводника, трябва да се вземе предвид разпределението на токовете по проводниците.

За проводници и кабели, влизащи в обекта на нивото на земята, се оценява частта от тока на мълния, който те провеждат.

Напречните сечения на свързващите проводници се определят съгласно табл. 4.1 и 4.2. Таблица 4.1 се използва, ако повече от 25% от тока на мълния преминава през проводящия елемент, а таблица 4.2, ако по-малко от 25%.

Таблица 4.1 - Напречни сечения на проводниците, през които протича по-голямата част от линейния ток

Таблица 4.2 - Напречни сечения на проводници, през които протича незначителна част от линейния ток

Устройството за защита от пренапрежения е избрано да издържи част от тока на мълния, да ограничи пренапреженията и да прекъсва последващите токове след главните импулси.

Максимално пренапрежение Ум ах на входа на обекта се координира с издържаното напрежение на системата.

Да оценявам У m ax е сведен до минимум, линиите са свързани към обща шина с проводници с минимална дължина.

Всички проводими елементи, като кабелни линии, пресичащи границите на мълниезащитните зони, са свързани на тези граници. Връзката се осъществява на обща шина, към която също са свързани екраниращи и други метални елементи (например кутии за оборудване).

За клемни скоби и потискащи пренапрежения текущите стойности се оценяват за всеки отделен случай. Максималното пренапрежение на всяка граница е координирано с издържаното напрежение на системата. Устройствата за защита от пренапрежение на границите на различните зони също са координирани по отношение на енергийните характеристики.

4.4.2. Връзки вътре в защитения обем

Всички вътрешни проводими елементи със значителни размери, като асансьорни релси, кранове, метални подове, метални рамки на врати, тръби, кабелни скари, са свързани към най-близката обща шина или друг общ свързващ елемент по най-късия път. Желателни са и допълнителни връзки на проводими елементи.

Напречните сечения на свързващите проводници са посочени в табл. 4.2. Предполага се, че в свързващите проводници преминава само малка част от тока на мълния.

Всички отворени проводими части на информационните системи са свързани в единна мрежа. В специални случаи такава мрежа може да няма връзка със заземителния проводник.

Има два начина за свързване на метални части на информационни системи, като корпуси, черупки или рамки, към системата за заземяващи електроди.

Първата основна конфигурация на връзки, направени под формата на радиална система или под формата на решетка.

Когато се използва радиална система, всички нейни метални части са изолирани от заземителния електрод навсякъде, с изключение на единствената точка на свързване с него. Обикновено такава система се използва за относително малки обекти, където всички елементи и кабели влизат в обекта в една точка.

Радиалната заземителна система е свързана към общата заземителна система само в една точка (фиг. 4.4). В този случай всички линии и кабели между устройствата в оборудването трябва да се прокарат успоредно на звездообразните заземителни проводници, за да се намали индуктивната верига. Поради заземяване в една точка нискочестотните токове, които се появяват при удар на мълния, не влизат в информационната система. Освен това източниците на нискочестотни смущения вътре в информационната система не създават токове в заземителната система. Въвеждането в защитната зона на проводниците се извършва изключително на мястото на централната точка на системата за изравняване на потенциала. Посочената обща точка е и най-добрата точка на свързване за устройства за защита от пренапрежение.

Фигура 4.4 - Схема на свързване на захранващи и комуникационни проводници със система за изравняване на потенциала във формата на звезда

При използване на мрежа металните й части не са изолирани от общата заземителна система (фиг. 4.5). Мрежата се свързва с цялата система в много точки. Обикновено мрежата се използва за разширени отворени системи, където оборудването е свързано с голям брой различни линии и кабели и където те влизат в съоръжението в различни точки. В този случай цялата система има нисък импеданс на всички честоти. В допълнение, голям брой късо съединени контури на мрежата отслабва магнитното поле в близост до информационната система. Устройствата в защитната зона са свързани помежду си на най-къси разстояния чрез няколко проводника, както и с металните части на защитената зона и екрана на зоната. В този случай присъстващите в устройството метални части, като фитинги в пода, стените и покрива, метални решетки, неелектрическо метално оборудване, като тръби, вентилационни и кабелни канали, се използват максимално.

Фигура 4.5 - Мрежова реализация на системата за изравняване на потенциала

И двете конфигурации, радиална и мрежеста, могат да бъдат комбинирани в сложна система, както е показано на фиг. 4.6. Обикновено, въпреки че не е необходимо, свързването на локалната наземна мрежа с общата система се извършва на границата на мълниезащитната зона.

Фигура 4.6 - Интегрирана реализация на системата за изравняване на потенциала

4.5. ЗАЗЕМЯВАНЕ

Основната задача на заземяващото устройство за мълниезащита е да отклони възможно най-много от тока на мълнията (50% или повече) към земята. Останалата част от тока се разпространява по подходящи за сградата комуникации (кабелни обвивки, водопроводи и др.). В този случай опасни напрежения не възникват на самия заземяващ електрод. Тази задача се изпълнява от мрежа под и около сградата. Заземяващите проводници образуват мрежест контур, който свързва бетонната армировка в долната част на основата. Това е често срещан метод за създаване на електромагнитен щит в долната част на сграда. Пръстеновият проводник около сградата и (или) в бетона по периферията на основата е свързан към заземителната система чрез заземяващи проводници, обикновено на всеки 5 м. Към посочените пръстеновидни проводници може да се свърже външен заземителен проводник.

Бетонната армировка в долната част на основата е свързана към заземителната система. Армировката трябва да образува мрежа, свързана със заземената система, обикновено на всеки 5 m.

Възможно е да се използва поцинкована стоманена мрежа с ширина на окото обикновено 5 m, заварена или механично закрепена към арматурните пръти, обикновено на всеки 1 m. На фиг. Фигури 4.7 и 4.8 показват примери за устройство за заземяване на мрежа.

Свързването на заземителния проводник и свързващата система създава заземителна система. Основната задача на заземителната система е да намали потенциалната разлика между всички точки на сградата и оборудването. Този проблем се решава чрез създаване на голям брой успоредни пътища за токове на мълния и индуцирани токове, образуващи мрежа с ниско съпротивление в широк честотен спектър. Множество и паралелни пътища имат различни резонансни честоти. Множество контури с честотно-зависими импеданси създават една мрежа с нисък импеданс за смущения в разглеждания спектър.

1 - мрежа от връзки; 2 - заземяване

Фигура 4.7 - Заземяване на мрежова сграда

1 - сгради; 2 - кула; 3 - оборудване; 4 - кабелна скара

Фигура 4.8 - Мрежово заземяване на промишлени съоръжения

4.6. УСТРОЙСТВА ЗА ЗАЩИТА ОТ ПРЕНАПРЕЖЕНИЕ

Устройствата за защита от пренапрежение (SPD) се монтират на пресечната точка на електрозахранващата, контролната, комуникационната, телекомуникационната линия на границата на две екраниращи зони. SPD са координирани за постигане на приемливо разпределение на натоварването между тях в съответствие с тяхната устойчивост на разрушаване, както и за намаляване на вероятността от разрушаване на защитеното оборудване под въздействието на ток на мълния (фиг. 4.9).

Препоръчително е захранващите и комуникационните линии, влизащи в сградата, да се свържат с една шина и да се поставят техните SPD възможно най-близо един до друг. Това е особено важно при сгради, изработени от неекраниращ материал (дърво, тухла и др.). SPD се избират и монтират така, че токът на мълнията да се отклонява основно към заземителната система на границата на зони 0 и 1.

Фигура 4.9 - Пример за инсталиране на SPD в сграда

Тъй като енергията на тока на мълния се разсейва основно на тази граница, следващите SPD защитават само от останалата енергия и въздействието на електромагнитното поле в зона 1. За най-добра защита срещу пренапрежения, при инсталиране на SPD, къси свързващи проводници, проводници и се използват кабели.

Въз основа на изискванията за координация на изолацията в електроцентралите и устойчивостта на повреди на защитеното оборудване е необходимо да се избере нивото на напрежение на SPD под максималната стойност, така че въздействието върху защитеното оборудване винаги да е под допустимото напрежение. Ако нивото на устойчивост на повреда не е известно, трябва да се използва индикативно или тестово ниво. Броят на SPD в защитената система зависи от устойчивостта на защитеното оборудване към повреда и характеристиките на самите SPD.

4.7. ЗАЩИТА НА ОБОРУДВАНЕТО В СЪЩЕСТВУВАЩИ СГРАДИ

Нарастващото използване на сложно електронно оборудване в съществуващи сгради изисква по-добра защита срещу мълнии и други електромагнитни смущения. Взема се предвид, че в съществуващите сгради необходимите мерки за мълниезащита се избират, като се вземат предвид особеностите на сградата, като конструктивни елементи, съществуващо енергийно и информационно оборудване.

Необходимостта от защитни мерки и техният избор се определя на базата на първоначалните данни, които се събират на етапа на предпроектни проучвания. Приблизителен списък с такива данни е даден в табл. 4.3 - 4.6.

Таблица 4.3 - Изходни данни за сградата и околната среда

	Характеристика
	Строителен материал - зидария, тухла, дърво, стоманобетон, стоманена рамка
	Една сграда или няколко отделни блока с много връзки
	Ниска и плоска или висока сграда (размери на сградата)
	Свързани ли са фитингите в цялата сграда?
	Електрически ли е свързана металната облицовка?
	Размери на прозорците
	Има ли външна мълниезащитна система?
	Вид и качество на външна мълниезащитна система
	Тип на почвата (камък, земя)
	Заземени елементи на съседни сгради (височина, разстояние до тях)

Таблица 4.4 - Изходни данни за оборудването

Таблица 4.5 - Характеристики на оборудването

Таблица 4.6 - Други данни относно избора на концепция за защита

Въз основа на анализа на риска и горната таблица. 4.3 - 4.6 се взема решение за необходимостта от изграждане или реконструкция на мълниезащитна система.

4.7.1. Защитни мерки при използване на външна мълниезащитна система

Основната задача е да се намери оптималното решение за подобряване на външната мълниезащитна система и други мерки.

Подобряване на външната мълниезащитна система се постига:

1) включването на външна метална обшивка и покрива на сградата в системата за мълниезащита;

2) използването на допълнителни проводници, ако фитингите са свързани по цялата височина на сградата - от покрива през стените до заземяването на сградата;

3) намаляване на пролуките между металните спускания и намаляване на стъпката на клетката на гръмоотвода;

4) монтаж на свързващи ленти (гъвкави плоски проводници) на фугите между съседни, но конструктивно разделени блокове; разстоянието между лентите трябва да бъде половината от разстоянието между склоновете;

5) свързване на удължен проводник с отделни блокове на сградата; обикновено са необходими снаждания във всеки ъгъл на кабелната скара и лентите за снаждане се поддържат възможно най-къси;

6) защита чрез отделни гръмоотводи, свързани към обща мълниезащитна система, ако металните части на покрива се нуждаят от защита от пряк удар на мълния; Гръмоотводът трябва да бъде на безопасно разстояние от посочения елемент.

4.7.2. Защитни мерки при използване на кабели

Ефективните мерки за намаляване на пренапреженията са рационалното полагане и екраниране на кабели. Тези мерки са толкова по-важни, колкото по-малко щитове на външната мълниезащитна система.

Големи контури могат да бъдат избегнати, като захранвате кабели и екранирани комуникационни кабели заедно. Щитът е свързан към оборудването от двата края.

Всяко допълнително екраниране, като проводници и кабели в метални тръби или тави между етажите, намалява общия импеданс на цялата система за свързване. Тези мерки са най-важни за високи или разширени сгради или когато оборудването трябва да работи особено надеждно.

Предпочитаните места за монтаж на SPD са границите съответно на зони 0/1 и зони 0/1/2, разположени на входа на сградата.

По правило общата мрежа от връзки не се използва в режим на работа като обратен проводник на захранващата или информационната верига.

4.7.3. Предпазни мерки при използване на антени и друго оборудване

Примери за такова оборудване са различни външни устройства като антени, метеорологични сензори, външни камери, външни сензори в промишлени съоръжения (датчици за налягане, температура, дебит, положение на клапана и др.) и всяко друго електрическо, електронно и радио оборудване, монтирано отвън върху сграда, мачта или промишлен резервоар.

Ако е възможно, гръмоотводът се монтира по такъв начин, че оборудването да е защитено от пряк удар на мълния. Отделните антени са оставени напълно отворени по технологични причини. Някои от тях имат вградена мълниезащитна система и могат да издържат на удар от мълния без повреда. Други, по-малко защитени типове антени може да изискват инсталиране на SPD на захранващия кабел, за да се предотврати преминаването на тока на мълния през кабела на антената към приемника или предавателя. Ако има външна мълниезащитна система, към нея се закрепват антенните стойки.

Индукцията на напрежение в кабелите между сградите може да бъде предотвратена чрез прокарването им в свързани помежду си метални тави или тръби. Всички кабели, водещи до оборудване, свързано с антената, се полагат от тръбата в една точка. Трябва да обърнете максимално внимание на екраниращите свойства на самия обект и да полагате кабели в неговите тръбни елементи. Ако това не е възможно, както при технологичните резервоари, кабелите трябва да се полагат отвън, но възможно най-близо до обекта, като се използват максимално естествени екрани като метални стълби, тръби и др. При мачти с Л-оформени ъглови елементи кабелите са разположени вътре в крехкостта за максимална естествена защита. В краен случай до кабела на антената трябва да се постави проводник за изравняване на потенциала с минимално напречно сечение 6 mm 2. Всички тези мерки намаляват индуцираното напрежение в контура, образуван от кабелите и сградата, и съответно намаляват вероятността от повреда между тях, т.е. възможността за образуване на дъга вътре в оборудването между електрическата мрежа и сградата.

4.7.4. Мерки за защита на захранващите кабели и комуникационните кабели между сградите

Връзките между сграда и сграда се разделят на два основни типа: захранващи кабели с метална обвивка, метални кабели (усукана двойка, вълноводи, коаксиални и многожилни кабели) и оптични кабели. Защитните мерки зависят от вида на кабелите, техния брой и дали мълниезащитните системи на двете сгради са свързани.

Напълно изолиран оптичен кабел (без метална броня, фолио за защита от влага или стоманен вътрешен проводник) може да се използва без допълнителни мерки за защита. Използването на такъв кабел е най-добрият вариант, тъй като осигурява пълна защита срещу електромагнитни влияния. Въпреки това, ако кабелът съдържа удължен метален елемент (с изключение на дистанционните захранващи проводници), последният трябва да бъде свързан към общата система за свързване на входа на сградата и не трябва да влиза директно в оптичния приемник или предавател. Ако сградите са разположени близо една до друга и техните мълниезащитни системи не са свързани, за предпочитане е да се използва оптичен кабел без метални елементи, за да се избегнат високи токове в тези елементи и прегряване. Ако има кабел, свързан към мълниезащитната система, тогава може да се използва оптичен кабел с метални елементи за отклоняване на част от тока от първия кабел.

Метални кабели между сгради с изолирани мълниезащитни системи.При това свързване на защитни системи е много вероятно повреда в двата края на кабела поради преминаването на ток на мълния през него. Следователно в двата края на кабела трябва да се монтира SPD и, където е възможно, да се свържат мълниезащитните системи на двете сгради и кабелът да се полага в свързани метални тави.

Метални кабели между сгради със свързани мълниезащитни системи.В зависимост от броя на кабелите между сградите, защитните мерки могат да включват снаждане на кабелни скари с малко кабели (за нови кабели) или с голям брой кабели, както в случай на химически завод, екраниране или използване на гъвкави метални кабели за много- кабели за управление на сърцевината. Свързването на двата края на кабела към свързаните системи за мълниезащита често осигурява достатъчно екраниране, особено ако има много кабели и токът ще бъде разпределен между тях.

1. Разработване на експлоатационна и техническа документация

Във всички организации и предприятия, независимо от формата на собственост, се препоръчва да има комплект от оперативна и техническа документация за мълниезащита на обекти, които изискват мълниезащитно устройство.

Комплектът от експлоатационна и техническа документация за мълниезащита съдържа:

Обяснителна бележка;

Схеми на защитни зони на гръмоотводи;

Работни чертежи на конструкции от гръмоотводи (строителна част), конструктивни елементи за защита от вторични прояви на мълнии, от поноси на високи потенциали през наземни и подземни метални комуникации, от плъзгащи се искрови канали и разряди в земята;

Документация за приемане (актове за приемане в експлоатация на мълниезащитни устройства заедно с приложения: сертификати за скрита работа и удостоверения за изпитване на мълниезащитни устройства и защита от вторични прояви на мълнии и дрейф на високи потенциали).

В обяснителната бележка се посочва:

Изходни данни за разработване на техническа документация;

Приети методи за мълниезащита на обекти;

Изчисления на защитни зони, заземители, проводници и елементи за защита срещу вторични прояви на мълнии.

Обяснителната бележка посочва предприятието - разработчик на комплекта от експлоатационна и техническа документация, основата за нейното разработване, списъка на действащите регулаторни документи и техническата документация, която ръководи работата по проекта, специални изисквания към проектираното устройство.

Първоначалните данни за проектиране на мълниезащита включват:

Генерален план на съоръженията, посочващ разположението на всички съоръжения, подлежащи на мълниезащита, пътища и железопътни линии, наземни и подземни комуникации (топлопроводи, технологични и водопроводни тръбопроводи, електрически кабели и окабеляване за всякакви цели и др.);

Данни за климатичните условия в района, където се намират защитните данни и конструкции (интензивност на гръмотевична дейност, налягане на високоскоростен вятър, дебелина на ледената стена и др.), характеристики на почвата, показващи структурата, агресивността и вида на почвата, нивото на подпочвените води;

Електрическо съпротивление на почвата (Ohm×m) на местата на обекти.

Разделът „Приети методи за мълниезащита на обекти“ описва избраните методи за защита на сгради и конструкции от директен контакт с мълниеносния канал, вторични прояви на мълнии и преноси на високи потенциали през наземни и подземни метални комуникации.

Обектите, изградени (проектирани) по един и същ стандартен или многократен проект, имащи еднакви конструктивни характеристики и геометрични размери и едно и също мълниезащитно устройство, могат да имат една обща схема и изчисление на гръмоотводни защитни зони. Списъкът на тези защитени обекти е даден на схемата на охранителната зона на една от конструкциите.

При проверка на надеждността на защитата с помощта на софтуер, данните от компютърните изчисления се дават под формата на обобщение на опциите за проектиране и се прави заключение за тяхната ефективност.

При разработването на техническа документация се предлага да се използват възможно най-много стандартни проекти на гръмоотводи и заземяващи електроди и стандартни работни чертежи за мълниезащита, ако е невъзможно да се използват стандартни проекти на мълниезащитни устройства, работните чертежи на отделни елементи могат да бъдат разработени: основи, подпори, гръмоотводи, проводници, заземяващи електроди.

За да се намали обемът на техническата документация и да се намали цената на строителството, се препоръчва да се комбинират проекти за мълниезащита с работни чертежи за общи строителни работи и монтаж на водопроводно и електрическо оборудване, за да се използват водопроводни комуникации и заземителни превключватели за електрически устройства за мълния защита.

2. Ред за приемане на мълниезащитни устройства в експлоатация

Устройствата за мълниезащита на завършени по строителство (реконструкция) обекти се приемат в експлоатация от работната комисия и се предават в експлоатация на клиента преди монтаж на технологично оборудване, доставка и товарене на оборудване и ценно имущество в сгради и конструкции.

Приемането на мълниезащитни устройства в експлоатационни съоръжения се извършва от работната комисия.

Съставът на работната комисия се определя от клиента, като съставът на работната комисия обикновено включва представители на:

Лице, отговорно за електрически съоръжения;

Договаряща организация;

Проверки за пожарна безопасност.

Работната комисия се представя със следните документи:

Одобрени проекти на мълниезащитно устройство;

Актове за скрити работи (по подреждането и монтажа на недостъпни за проверка заземители и отвеждащи проводници);

Сертификати за изпитване на мълниезащитни устройства и защита срещу вторични прояви на мълнии и въвеждане на високи потенциали през земни и подземни метални комуникации (данни за съпротивлението на всички заземители, резултатите от проверка и проверка на монтажа на гръмоотводи, наклонни проводници , заземители, техните крепежни елементи, надеждност на електрическите връзки между токопроводящи елементи и др.).

Работната комисия извършва пълна проверка и оглед на извършените СМР за монтаж на мълниезащитни устройства.

Приемането на мълниезащитни устройства на новопостроени съоръжения се документира с актове за приемане на оборудване за мълниезащитни устройства. Пускането на мълниезащитни устройства в експлоатация по правило се формализира с актове-разрешения на съответните органи за държавен контрол и надзор.

След приемане в експлоатация на мълниезащитни устройства се съставят паспорти на мълниезащитни устройства и паспорти на заземителни устройства на мълниезащитни устройства, които се съхраняват от лицето, отговарящо за електрическите съоръжения.

Одобрените от ръководителя на организацията актове, заедно с представените актове за скрита работа и протоколи за измерване, са включени в паспорта на мълниезащитните устройства.

3. Работа на мълниезащитни устройства

Мълниезащитните устройства за сгради, конструкции и външни инсталации на обекти се експлоатират в съответствие с Правилата за техническа експлоатация на потребителските електрически инсталации и инструкциите на тази инструкция. Задачата на работата на мълниезащитните устройства на обекти е да ги поддържа в състояние на необходимата изправност и надеждност.

За осигуряване на постоянна надеждност на работата на мълниезащитните устройства, всяка година преди началото на сезона на гръмотевичните бури се проверяват и инспектират всички мълниезащитни устройства.

Проверки се извършват и след монтажа на мълниезащитната система, след извършване на промени в системата за мълниезащита, след повреда на защитения обект. Всяка проверка се извършва в съответствие с работната програма.

За проверка на състоянието на MZU се посочва причината за проверката и се организират следните:

Комисия за проверка на МЗУ с посочване на функционалните задължения на членовете на комисията за проверка на мълниезащитата;

Работна група за извършване на необходимите измервания;

Моментът на проверката.

При проверката и тестването на мълниезащитните устройства се препоръчва:

Проверете чрез визуална проверка (с помощта на бинокъл) целостта на гръмоотводите и проводниците, надеждността на тяхното свързване и закрепване към мачтите;

Идентифициране на елементи от мълниезащитни устройства, които изискват подмяна или ремонт поради нарушение на тяхната механична якост;

Определете степента на разрушаване от корозия на отделни елементи на мълниезащитните устройства, вземете мерки за антикорозионна защита и укрепване на повредени от корозия елементи;

Проверете надеждността на електрическите връзки между токопроводящите части на всички елементи на мълниезащитните устройства;

Проверява съответствието на мълниезащитните устройства с предназначението на обектите и при строителни или технологични промени за предходния период да очертава мерки за модернизация и реконструкция на мълниезащитата в съответствие с изискванията на тази инструкция;

Прецизиране на изпълнителната схема на мълниезащитните устройства и определяне на начините за разпространение на тока на мълния през неговите елементи по време на разряд на мълния чрез симулация на разряд на мълния в гръмоотвод с помощта на специализиран измервателен комплекс, свързан между гръмоотвода и дистанционен токов електрод;

Измерете стойността на съпротивлението срещу разпространението на импулсния ток по метода "амперметър-волтметър" с помощта на специализиран измервателен комплекс;

Измерване на стойностите на пренапреженията в захранващите мрежи по време на удар от мълния, разпределение на потенциала върху метални конструкции и заземителната система на сградата чрез симулиране на удар на мълния в гръмоотвод с помощта на специализиран измервателен комплекс;

Измерване на стойността на електромагнитните полета в близост до местоположението на мълниезащитното устройство чрез симулиране на удар на мълния в гръмоотвод с помощта на специални антени;

Проверете наличието на необходимата документация за мълниезащитните устройства.

Периодичен контрол с отваряне в продължение на шест години (за обекти от категория I) подлежат на всички изкуствени заземители, заземяващи проводници и местата им за свързване, като ежегодно се извършва проверка до 20% от общия им брой. Корозиралите заземителни електроди и наклонните проводници с намаляване на площта на напречното им сечение с повече от 25% трябва да бъдат заменени с нови.

След природни бедствия (ураганен вятър, наводнение, земетресение, пожар) и гръмотевични бури с изключителна интензивност трябва да се извършват извънредни проверки на мълниезащитните устройства.

Неплановите измервания на съпротивлението на заземяването на мълниезащитните устройства трябва да се извършват след извършване на ремонтни дейности както на мълниезащитните устройства, така и на самите защитени обекти и в близост до тях.

Резултатите от проверките се документират в актове, вписани в паспортите и регистъра на състоянието на мълниезащитните устройства.

Въз основа на получените данни се съставя план за отстраняване и отстраняване на дефекти на мълниезащитни устройства, установени при огледи и прегледи.

Земните работи в защитените сгради и конструкции на обекти, мълниезащитни устройства, както и в близост до тях, по правило се извършват с разрешение на експлоатационната организация, която определя отговорни лица, които следят за безопасността на мълниезащитните устройства.

По време на гръмотевична буря не се извършва работа по мълниезащитни устройства и в близост до тях.

1. Въведение. един 2. Общи положения. 2 2.1. Термини и определения. 2 2.2. Класификация на сгради и конструкции според мълниезащитното устройство .. 3 2.3. Параметри на токове на мълния. 4 2.3.1. Класификация на въздействието на токове на мълния. 5 2.3.2. Параметри на токове на мълния, предложени за стандартизиране на средствата за защита срещу преки удари на мълния. 5 2.3.3. Плътност на ударите на мълния в земята.. 5 2.3.4. Параметри на токове на мълния, предложени за стандартизиране на средствата за защита срещу електромагнитни ефекти на мълнии. 5 3. Защита срещу преки попадения на мълния. 7 3.1. Комплекс за мълниезащита.. 7 3.2. Външна мълниезащитна система. 7 3.2.1. Гръмоотводи. 7 3.2.2. Долни проводници.. 8 3.2.3. Заземяване. десет 3.2.4. Закрепване и свързване на елементи на външния MZS .. 10 3.3. Избор на гръмоотводи. десет 3.3.1. Общи съображения. десет 3.3.2. Типични защитни зони на прътови и телени гръмоотводи. единадесет 3.3.4. Защита на електрически метални кабелни електропроводи на главните и интразоналните комуникационни мрежи. осемнадесет 3.3.5. Защита на оптични кабелни преносни линии на магистрални и интразонални комуникационни мрежи. деветнадесет 3.3.6. Защита от удари на мълнии на електрически и оптични комуникационни кабели, положени в населеното място. 20 3.3.7. Защита на кабели, положени по края на гората, в близост до отделни дървета, подпори, мачти. 20 4. Защита от вторично въздействие на мълнии. 21 4.1. Общи положения. 21 4.2. Мълниезащитни зони. 21 4.3. Екраниране. 22 4.4. Връзки. 23 4.4.1. Връзки в границите на зоната. 23 4.4.2. Връзки вътре в защитения обем. 24 4.5. Заземяване. 26 4.6. Устройства за защита от пренапрежение. 28 4.7. Защита на оборудването в съществуващи сгради. 29 4.7.1. защитни мерки при използване на външна мълниезащитна система.. 30 4.7.2. Защитни мерки при използване на кабели. 31 4.7.3. Предпазни мерки при използване на антени и друго оборудване. 31 4.7.4. Защитни мерки за захранващи кабели и комуникационни кабели между сгради. 32

руската федерация Заповед на Министерството на енергетиката на Русия

SO 153-34.21.122-2003 Инструкции за мълниезащита на сгради, конструкции и промишлени комуникации

задайте отметка

задайте отметка

SO 153-34.21.122-2003

ИНСТРУКЦИИ
ЗА МЪЛКОЗАЩИТА НА СГРАДИ, КОНСТРУКЦИИ И ИНДУСТРИАЛНИ КОМУНИКАЦИИ

СЪСТАВИТЕЛИ: д.т.с. Е. М. Базелян - ЕНИН им. Г.М.Кржижановски, В.И.Поливанов, В.В.Шатров, А.В.Цапенко

1. ВЪВЕДЕНИЕ

Инструкциите за монтаж на мълниезащита на сгради, конструкции и промишлени комуникации (наричани по-долу Инструкция) се прилагат за всички видове сгради, конструкции и промишлени комуникации, независимо от ведомствената принадлежност и формата на собственост.

Тази инструкция е предназначена за използване при разработване на проекти, строителство, експлоатация, както и при реконструкция на сгради, конструкции и промишлени комуникации.

В случай, че изискванията на индустриалните разпоредби са по-строги, отколкото в тази инструкция, при разработване на мълниезащита се препоръчва да се спазват изискванията на индустрията. Препоръчително е да се действа и когато предписанията на тази инструкция не могат да се съчетаят с технологичните характеристики на охранявания обект. В същото време използваните средства и методи за мълниезащита трябва да осигуряват необходимата надеждност.

При разработването на проекти за сгради, конструкции и промишлени комуникации, в допълнение към изискванията на тази инструкция, се вземат предвид допълнителни изисквания за изпълнение на мълниезащита в съответствие с други приложими норми, правила, инструкции, държавни стандарти.

При нормализиране на мълниезащитата се приема, че нито едно от нейните устройства не може да предотврати развитието на мълния.

Прилагането на стандарта при избор на мълниезащита значително намалява риска от повреда от удар на мълния.

Видът и разположението на мълниезащитните устройства трябва да бъдат избрани на етапа на проектиране на ново съоръжение, за да може максимално да се използват проводящите елементи на последното. Това ще улесни разработването и внедряването на мълниезащитни устройства, комбинирани със самата сграда, ще подобри естетическия й вид, ще повиши ефективността на мълниезащитата, ще минимизира нейната цена и труд.

2. ОБЩИ РАЗПОРЕДБИ

2.1. Термини и определения

Удар на мълния в земята - електрически разряд от атмосферен произход между гръмотевичен облак и земята, състоящ се от един или повече токови импулси.

Точка на поражение - точката, в която мълнията контактува със земята, сграда или мълниезащитно устройство. Ударът на мълния може да има множество хит точки.

Защитен обект - сграда или конструкция, тяхна част или пространство, за които е предвидена мълниезащита, отговаряща на изискванията на този стандарт.

Мълниезащитно устройство - система, която ви позволява да защитите сграда или конструкция от въздействието на мълния. Включва външни и вътрешни устройства. В определени случаи мълниезащитата може да съдържа само външни или само вътрешни устройства.

Защитни устройства срещу преки удари на мълния (гръмоотводи) - комплекс, състоящ се от гръмоотводи, наклонни проводници и заземители.

Вторични мълниезащитни устройства - устройства, които ограничават въздействието на електрически и магнитни полета на мълния.

Устройства за изравняване на потенциала - елементи на защитни устройства, които ограничават потенциалната разлика поради разпространението на тока на мълнията.

Гръмоотвод - част от гръмоотвода, предназначена за прихващане на мълнии.

Проводник надолу (спускане) - част от гръмоотвода, предназначена да отклони мълниеносния ток от гръмоотвода към заземяващия електрод.

Устройство за заземяване - комплект заземители и заземители.

заземяващ проводник - проводяща част или набор от взаимосвързани проводими части, които са в електрически контакт със земята директно или чрез междинна проводяща среда.

Заземителен контур - заземителен проводник под формата на затворен контур около сградата в земята или върху нейната повърхност.

Съпротивление на заземяващото устройство - съотношението на напрежението на заземяващото устройство към тока, протичащ от заземителния проводник в земята.

Напрежение на заземяващото устройство - напрежение, което възниква при изтичане на тока от заземяващия електрод в земята между точката на подаване на ток в заземяващия електрод и зоната на нулев потенциал.

Свързани метални фитинги - армировка на стоманобетонни конструкции на сграда (конструкция), която осигурява електрическа непрекъснатост.

опасна искра - неприемлив електрически разряд вътре в защитения обект, причинен от удар на мълния.

Безопасно разстояние - минималното разстояние между два проводими елемента извън или вътре в защитения обект, при което между тях не може да възникне опасно искри.

Устройство за защита от пренапрежение - устройство, предназначено да ограничава пренапреженията между елементите на защитения обект (например отводител от пренапрежение, нелинеен отводител или друго защитно устройство).

Отделен гръмоотвод - гръмоотвод, чиито гръмоотводи и проводници са разположени по такъв начин, че пътят на тока на мълния да няма контакт със защитения обект.

Гръмоотвод, инсталиран на защитения обект - гръмоотвод, чиито гръмоотводи и проводници са разположени по такъв начин, че част от тока на мълния да може да протича през защитения обект или неговия заземяващ електрод.

Гръмоотводна защитна зона - пространство в близост до гръмоотвод с дадена геометрия, характеризиращо се с това, че вероятността от удар на мълния в обект, който е изцяло разположен в неговия обем, не надвишава дадена стойност.

Допустима вероятност за пробив на мълния - максимално допустимата вероятност за попадение на мълния в обект, защитен с гръмоотводи.

Надеждност на защитата дефиниран като 1 - .

Индустриални комуникации - силови и информационни кабели, проводими тръбопроводи, непроводими тръбопроводи с вътрешна проводяща среда.

2.2. Класификация на сгради и конструкции по мълниезащитно устройство

Класификацията на обектите се определя от опасността от удари на мълния за самия обект и заобикалящата го среда.

Преките опасни последици от мълнията са пожари, механични повреди, наранявания на хора и животни, както и повреди на електрическо и електронно оборудване. Последиците от удар на мълния могат да бъдат експлозии и отделяне на опасни продукти - радиоактивни и токсични химикали, както и бактерии и вируси.

Ударите от мълния могат да бъдат особено опасни за информационните системи, системите за управление, управлението и захранването. За електронни устройства, инсталирани в обекти с различни цели, е необходима специална защита.

Разглежданите обекти могат да бъдат разделени на обикновени и специални.

Обикновени обекти - жилищни и административни сгради, както и сгради и постройки с височина не повече от 60 m, предназначени за търговия, промишлено производство, селско стопанство.

Специални обекти:

предмети, които представляват опасност за непосредствената среда;

обекти, които представляват опасност за социалната и физическата среда (обекти, които при удар от мълния могат да причинят вредни биологични, химични и радиоактивни емисии);

други обекти, за които може да се предвиди специална мълниезащита, например сгради с височина над 60 m, детски площадки, временни постройки, строящи се обекти.

Таблица 2.1 дава примери за разделянето на обекти в четири класа.

Таблица 2.1

Примери за класификация на обекти

	Тип обект	Последици от удар от мълния
Обикновени обекти	Къща	Електрическа повреда, пожар и материални щети. Обикновено леки повреди на обекти, разположени на мястото на удар от мълния или засегнати от неговия канал
		Първоначално - пожар и опасен дрейф на напрежението, след това - загуба на захранване с риск от смърт на животните поради повреда на електронната система за управление на вентилация, захранване и др.
	Театър; училище; Универсален магазин; спортно съоръжение	Спиране на захранването (например осветление), което може да причини паника. Неизправност на пожароизвестителната система, което води до забавяне на гасенето на пожара
	Банка; Застрахователно дружество; търговски офис	Спиране на захранването (например осветление), което може да причини паника. Неизправност на пожароизвестителната система, което води до забавяне на гасенето на пожара. Загуба на комуникации, компютърни повреди със загуба на данни
	Болница; Детска градина; старчески дом	Спиране на захранването (например осветление), което може да причини паника. Неизправност на пожароизвестителната система, което води до забавяне на гасенето на пожара. Загуба на комуникации, компютърни повреди със загуба на данни. Наличието на тежко болни пациенти и необходимостта от помощ на неподвижни хора
	Индустриални предприятия	Допълнителни последици в зависимост от условията на производство - от леки повреди до големи повреди поради загуби на продукта
	Музеи и археологически обекти	Непоправима загуба на културни ценности
Специални обекти с ограничена опасност	Средства за комуникация; електроцентрали; пожароопасни индустрии	Недопустимо нарушение на обществените услуги (телекомуникации). Непряка пожарна опасност за съседни обекти
Специални предмети, които представляват опасност за непосредствената среда	Нефтени рафинерии; бензиностанции; производство на петарди и фойерверки	Пожари и експлозии вътре в съоръжението и в непосредствена близост
Специални съоръжения, опасни за околната среда	Химически завод; атомна електроцентрала; биохимични фабрики и лаборатории	Пожар и повреда на оборудването с вредни последици за околната среда

По време на строителството и реконструкцията за всеки клас съоръжения се изисква определяне на необходимите нива на надеждност на защита от преки удари на мълния (DSL). Например, за обикновени предметимогат да се предложат четири нива на надеждност на защитата, посочени в Таблица 2.2.

Таблица 2.2

Нива на защита срещу PIP за обикновени обекти

Ниво на защита	Надеждност на защитата срещу PUM

За специални обектиминималното приемливо ниво на надеждност на защита срещу PIP е определено в диапазона от 0,9-0,999, в зависимост от степента на неговата социална значимост и тежестта на очакваните последици от PIP.

По желание на клиента проектът може да включва ниво на надеждност, което надвишава максимално допустимото.

2.3. Параметри на тока на мълния

Параметрите на токове на мълния са необходими за изчисляване на механични и термични ефекти, както и за стандартизиране на средствата за защита от електромагнитни въздействия.

2.3.1. Класификация на въздействието на токове на мълния

За всяко ниво на мълниезащита се определят максимално допустимите параметри на тока на мълния. Данните, дадени в това ръководство, се отнасят за светкавици надолу и нагоре.

Съотношението на полярността на мълниевите разряди зависи от географското местоположение на района. При липса на местни данни това съотношение се приема за 10% за разряди с положителни токове и 90% за разряди с отрицателни токове.

Механичните и термични ефекти на мълнията се дължат на пиковия ток, общия заряд, заряда на импулс и специфичната енергия. Най-високите стойности на тези параметри се наблюдават при положителни разряди.

Щетите, причинени от индуцирани пренапрежения, се дължат на стръмността на фронта на тока на мълния. Наклонът се оценява в рамките на 30% и 90% нива от най-високата текуща стойност. Най-високата стойност на този параметър се наблюдава при последващи импулси на отрицателни разряди.

2.3.2. Параметри на токове на мълния, предложени за стандартизиране на средствата за защита срещу преки удари на мълния

Стойностите на изчислените параметри за нивата на сигурност, приети в Таблица 2.2 (със съотношение от 10% до 90% между дела на положителните и отрицателните разряди) са дадени в Таблица 2.3.

Таблица 2.3

Съответствие на параметрите на тока на мълния и нивата на защита

2.3.3. Плътност на ударите на мълния в земята

Плътността на ударите на мълнията в земята, изразена чрез броя на ударите на 1 km от земната повърхност годишно, се определя според метеорологичните наблюдения на местоположението на обекта.

Ако плътността на ударите на мълнията в земята 1/(kmyear) е неизвестна, тя може да се изчисли по следната формула:

Къде е средната годишна продължителност на гръмотевичните бури в часове, определена от регионалните карти на интензивността на гръмотевичната дейност.

2.3.4. Параметри на токове на мълния, предложени за стандартизиране на средствата за защита срещу електромагнитни ефекти на мълния

В допълнение към механичните и термични ефекти, токът на мълния създава мощни импулси на електромагнитно излъчване, които могат да причинят увреждане на системи, включително комуникационно, контролно, автоматизирано оборудване, изчислителни и информационни устройства и др. Тези сложни и скъпи системи се използват в много индустрии и бизнеси. Повредата им в резултат на удар от мълния е крайно нежелателна от съображения за безопасност, както и от икономически причини.

Ударът на мълния може или да съдържа единичен токов импулс, или да се състои от поредица от импулси, разделени от интервали от време, по време на които протича слаб следващ ток. Параметрите на токовия импулс на първия компонент се различават значително от характеристиките на импулсите на следващите компоненти. По-долу са дадени данните, характеризиращи изчислените параметри на токовите импулси на първия и следващите импулси (таблици 2.4 и 2.5), както и на дългосрочния ток (таблица 2.6) в паузите между импулсите за обикновени обекти на различни нива на защита.

Таблица 2.4

Параметри на първия импулс на тока на мълния

Текущ параметър	Ниво на защита
Максимален ток, kA
Предна продължителност, µs
Време на полуразпад, µs
Зареждане на импулс *, C
Специфична импулсна енергия **, MJ/Ohm
________________ * Тъй като значителна част от общия заряд е в първия импулс, се приема, че общият заряд на всички къси импулси е равен на дадената стойност. ** Тъй като значителна част от общата специфична енергия се пада на първия импулс, се приема, че общият заряд на всички къси импулси е равен на дадената стойност.

Таблица 2.5

Параметри на последващ импулс на тока на мълния

Таблица 2.6

Параметри на дълготрайния ток на мълния в интервала между импулсите

Средният ток е приблизително равен на . Формата на токовите импулси се определя от следния израз:

Къде е максималният ток;

Времеконстанта за предната част;

Времева константа на разпадане;

Коефициент, който коригира стойността на максималния ток.

Стойностите на параметрите, включени във формулата (2.2), която описва промяната на тока на мълния във времето, са дадени в таблица 2.7.

Таблица 2.7

Стойности на параметрите за изчисляване на формата на импулса на тока на мълния

Параметър	Първи импулс	Последващ импулс
	Ниво на защита	Ниво на защита

Дълъг импулс може да се приеме като правоъгълен със среден ток и продължителност, съответстващи на данните в Таблица 2.6.

3. ЗАЩИТА ОТ ПРЯКА МЛЪНКА

3.1. Комплекс от мълниезащитни средства

Комплексът от мълниезащитни съоръжения на сгради или конструкции включва защитни устройства срещу преки попадения на мълнии [външна мълниезащитна система (СМП)] и устройства за защита от вторични мълниезащита (вътрешна МЛС). В определени случаи мълниезащитата може да съдържа само външни или само вътрешни устройства. Като цяло част от мълниеносните токове протичат през елементите на вътрешната мълниезащита.

Външният LLM може да бъде изолиран от конструкцията (отделно стоящи гръмоотводи или кабели, както и съседни конструкции, които действат като естествени гръмоотводи) или може да се монтира върху защитената конструкция и дори да бъде част от нея.

Вътрешните мълниезащитни устройства са предназначени да ограничат електромагнитните ефекти на тока на мълния и да предотвратят искри вътре в защитения обект.

Токове на мълния, попадащи в гръмоотводи, се отклоняват към заземителния проводник чрез система от спускащи се проводници (спускания) и се разпространяват в земята.

3.2. Външна мълниезащитна система

Външният MLT обикновено се състои от гръмоотводи, проводници и заземяващи електроди. Техният материал и сечения са избрани съгласно таблица 3.1.

Таблица 3.1

Материал и минимални напречни сечения на елементите на външния ISM

Забележка. Посочените стойности могат да бъдат увеличени в зависимост от повишена корозия или механични въздействия.

3.2.1. Гръмоотводи

3.2.1.1. Общи съображения

Гръмоотводите могат да бъдат специално монтирани, включително в съоръжението, или техните функции се изпълняват от конструктивни елементи на защитеното съоръжение; в последния случай те се наричат ​​естествени гръмоотводи.

Гръмоотводите могат да се състоят от произволна комбинация от следните елементи: пръти, опънати проводници (кабели), мрежести проводници (решетки).

3.2.1.2. Естествени гръмоотводи

Следните конструктивни елементи на сгради и конструкции могат да се считат за естествени гръмоотводи:

а) метални покриви на защитени обекти, при условие че:

електрическата непрекъснатост между различните части е осигурена за дълго време;

дебелината на метала на покрива е не по-малка от тази, дадена в таблица 3.2, ако е необходимо да се предпази покрива от повреда или изгаряне;

дебелината на покривния метал е най-малко 0,5 мм, ако не е необходимо да се предпазва от повреда и няма опасност от запалване на горими материали под покрива;

покривът не е изолиран. Въпреки това, малък слой антикорозионна боя, или слой от 0,5 mm асфалтово покритие, или слой от 1 mm пластмасово покритие, не се счита за изолация;

неметалните покрития върху или под метален покрив не се простират извън защитения обект;

б) метални покривни конструкции (ферми, взаимосвързана стоманена армировка);

в) метални елементи като водосточни тръби, декорации, огради по ръба на покрива и др., ако напречното им сечение е не по-малко от стойностите, предписани за конвенционалните гръмоотводи;

г) технологични метални тръби и резервоари, ако са изработени от метал с дебелина най-малко 2,5 мм и проникването или прогарянето на този метал няма да доведе до опасни или неприемливи последици;

д) метални тръби и резервоари, ако са изработени от метал с дебелина най-малко , посочена в таблица 3.2, и ако повишаването на температурата от вътрешната страна на обекта в точката на удар на мълния не представлява опасност.

Таблица 3.2

Дебелината на покрива, тръбата или тялото на резервоара, действащи като естествен гръмоотвод

3.2.2. Долни проводници

3.2.2.1. Общи съображения

За да се намали вероятността от опасно искри, спускащите проводници са разположени по такъв начин, че между точката на унищожаване и земята:

а) токът се разпространява по няколко успоредни пътя;

б) дължината на тези пътища е ограничена до минимум.

3.2.2.2. Разположение на проводници в мълниезащитни устройства, изолирани от защитения обект

Ако гръмоотводът се състои от пръти, монтирани на отделни опори (или една опора), на всяка опора е предвиден поне един наклонен проводник.

Ако гръмоотводът се състои от отделни хоризонтални проводници (кабели) или един кабел, във всеки край на проводника (кабела) се прави поне по един наклонен проводник.

Ако гръмоотводът е мрежеста конструкция, окачена над защитения обект, на всяка негова опора се прави поне един наклонен проводник. Общият брой на спускащите проводници се взема най-малко два.

3.2.2.3. Разположение на проводници за неизолирани мълниезащитни устройства

Долните проводници са разположени по периметъра на защитения обект по такъв начин, че средното разстояние между тях да е не по-малко от стойностите, дадени в таблица 3.3.

Таблица 3.3

Средни разстояния между низходящите проводници в зависимост от нивото на защита

Ниво на защита	Средно разстояние, m

Долните проводници трябва да бъдат свързани с хоризонтални ремъци близо до повърхността на земята и на всеки 20 m по височината на сградата.

3.2.2.4. Инструкции за поставяне на проводници

Желателно е спускащите проводници да са разположени равномерно по периметъра на защитения обект. Ако е възможно, те се полагат близо до ъглите на сградите.

Пуховите проводници, които не са изолирани от защитения обект, се полагат, както следва:

ако стената е направена от незапалим материал, надолу проводниците могат да бъдат фиксирани върху повърхността на стената или да преминат през стената;

ако стената е направена от запалим материал, наклонните проводници могат да бъдат фиксирани директно върху повърхността на стената, така че повишаването на температурата по време на потока на мълниеносния ток да не представлява опасност за материала на стената;

ако стената е направена от запалим материал и повишаването на температурата на отвеждащите проводници е опасно за нея, то проводниците трябва да бъдат разположени по такъв начин, че разстоянието между тях и защитения обект винаги да надвишава 0,1 м. Металните скоби за фиксиране надолу проводниците може да са в контакт със стената.

Пуховодите не трябва да се полагат в водосточни тръби. Препоръчително е да поставите проводници на максимално възможно разстояние от врати и прозорци.

Надолу проводниците се полагат в прави и вертикални линии, така че пътят до земята да е възможно най-кратък. Полагането на проводници под формата на бримки не се препоръчва.

3.2.2.5. Естествени елементи на низходящи проводници

Следните конструктивни елементи на сградите могат да се считат за естествени спускащи проводници:

а) метални конструкции, при условие че:

електрическата непрекъснатост между различните елементи е издръжлива и отговаря на изискванията на точка 3.2.4.2;

те са с не по-малки размери, отколкото се изискват за специално осигурени спускащи проводници.

Забележка. Металните конструкции могат да имат изолационно покритие;

б) металната рамка на сграда или конструкция;

в) взаимосвързана стоманена армировка на сграда или конструкция;

г) части от фасадата, профилирани елементи и носещи метални конструкции на фасадата, при условие че:

размерите им отговарят на указанията за спускащи проводници и дебелината им е най-малко 0,5 mm;

Счита се, че металната армировка на стоманобетонни конструкции осигурява електрическа непрекъснатост, ако отговаря на следните условия:

приблизително 50% от връзките на вертикални и хоризонтални пръти са направени чрез заваряване или имат твърда връзка (закрепване с болтове, плетене на тел);

Осигурена е електрическа непрекъснатост между стоманената армировка на различните сглобяеми бетонни блокове и армировката на бетонните блокове, изготвени на място.

Не е необходимо да се полагат хоризонтални ленти, ако металните рамки на сградата или стоманобетонната стоманобетонна армировка се използват като проводници.

3.2.3. Заземителни превключватели

3.2.3.1. Общи съображения

Във всички случаи, с изключение на използването на самостоятелен гръмоотвод, мълниезащитният заземител се комбинира със заземителите на електрически инсталации и комуникационни съоръжения. Ако тези заземителни превключватели са разделени по някакви технологични причини, те трябва да бъдат комбинирани в обща система, използвайки система за изравняване на потенциала.

3.2.3.2. Специално положени заземяващи електроди

Препоръчително е да използвате следните видове заземяващи проводници: една или повече вериги, вертикални (или наклонени) електроди, радиално отклоняващи се електроди или заземителен контур, положен на дъното на ямата, заземяващи решетки.

Дълбоко заровените земни електроди се оказват ефективни, ако съпротивлението на почвата намалява с дълбочина и на голяма дълбочина се оказва значително по-малко, отколкото на нивото на обичайното местоположение.

Заземяващият проводник под формата на външен контур за предпочитане се полага на дълбочина най-малко 0,5 m от повърхността на земята и на разстояние най-малко 1 m от стените. Заземителните електроди трябва да бъдат разположени на дълбочина най-малко 0,5 m извън защитения обект и да са възможно най-равномерно разпределени; в този случай трябва да се стремим да сведем до минимум взаимното им екраниране.

Дълбочината на полагане и видът на заземяващите електроди трябва да осигуряват минимална корозия, както и евентуално по-малко сезонни колебания в устойчивостта на заземяване в резултат на изсушаване и замръзване на почвата.

3.2.3.3. Естествени заземяващи електроди

Като заземяващи електроди може да се използва взаимосвързана армировка от стоманобетон или други подземни метални конструкции, които отговарят на изискванията на точка 3.2.2.5 от тази инструкция. Ако като заземяващи електроди се използва стоманобетонна армировка, трябва да се наложат повишени изисквания към местата на нейните връзки, за да се изключи механичното разрушаване на бетона. Ако се използва предварително напрегнат бетон, трябва да се вземат предвид възможните последици от преминаването на ток на мълния, който може да причини неприемливи механични натоварвания.

3.2.4. Закрепване и свързване на елементи на външния LSM

3.2.4.1. Закопчаване

Гръмоотводите и проводниците са неподвижно фиксирани, така че да се изключи всяко скъсване или разхлабване на закрепването на проводниците под действието на електродинамични сили или случайни механични въздействия (например от порив на вятър или падащ слой сняг).

3.2.4.2. Връзки

Броят на връзките на проводниците е сведен до минимум. Връзките се извършват чрез заваряване, запояване, разрешено е и вмъкване в затягащия накрайник или закрепване с болт.

3.3. Избор на гръмоотводи

3.3.1. Общи съображения

Изборът на вида и височината на гръмоотводите се извършва въз основа на стойностите на необходимата надеждност. Обектът се счита за защитен, ако съвкупността от всичките му гръмоотводи осигурява надеждност на защитата най-малко .

При всички случаи системата за защита срещу директни попадения на мълнии е избрана така, че естествените гръмоотводи да се използват максимално, като първо се отчитат само тях, а ако защитата, която осигуряват, е недостатъчна, в комбинация със специално монтирани гръмоотводи.

Като цяло, изборът на гръмоотводи трябва да се извършва с помощта на подходящи компютърни програми, които могат да изчислят защитните зони или вероятността за пробив на мълния в обект (група от обекти) от всякаква конфигурация с произволно местоположение на почти произволен брой гръмоотводи от различни видове.

При други равни условия височината на гръмоотводите може да бъде намалена, ако се използват кабелни конструкции вместо конструкции от прътове, особено когато те са окачени по външния периметър на обекта.

Ако защитата на обекта се осигурява от най-простите гръмоотводи (единичен прът, единичен кабел, двоен прът, двоен кабел, затворен кабел), размерите на гръмоотводите могат да се определят с помощта на защитните зони, посочени в този стандарт.

В случай на проектиране на мълниезащита за обикновен обектвъзможно е да се определят защитните зони по защитния ъгъл или по метода на търкалящата се сфера съгласно стандарта на Международната електротехническа комисия (IEC 1024), при условие че изискванията за изчисление на Международната електротехническа комисия се окажат по-строги от изискванията на тази Инструкция.

3.3.2. Типични защитни зони на прътови и телени гръмоотводи

3.3.2.1. Защитни зони на единичен гръмоотвод

Стандартната защитна зона на единичен гръмоотвод с височина е кръгъл конус с височина , чийто връх съвпада с вертикалната ос на гръмоотвода (фиг. 3.1). Размерите на зоната се определят от два параметъра: височината на конуса и радиуса на конуса на нивото на земята.

Фиг.3.1. Защитна зона на единичен гръмоотвод

Формулите за изчисление, дадени по-долу (Таблица 3.4) са подходящи за гръмоотводи с височина до 150 м. За по-високи гръмоотводи трябва да се използва специален метод за изчисление.

Таблица 3.4

Изчисляване на защитната зона на единичен гръмоотвод

Надеждност на защитата	Височина на гръмоотвод, m	Височина на конуса, m	Радиус на конуса, m
	100 до 150
	30 до 100
	100 до 150
	30 до 100
	100 до 150

За защитната зона с необходимата надеждност (фиг. 3.1) радиусът на хоризонталния участък на височина се определя по формулата

3.3.2.2. Защитни зони на едножилен гръмоотвод

Стандартните защитни зони на гръмоотвод с единична контактна мрежа са ограничени от симетрични двунаклонни повърхности, образуващи равнобедрен триъгълник във вертикално сечение с върха на височина и основата на ниво 2 (фиг.3.2).

Фиг.3.2. Защитна зона на едножилен гръмоотвод:

Разстояние между точките на окачване на въжето

Формулите за изчисление, дадени по-долу (Таблица 3.5), са подходящи за гръмоотводи с височина до 150 м. За по-големи височини трябва да се използва специален софтуер. Тук и по-долу под се разбира минималната височина на кабела над нивото на земята (като се вземе предвид провисването).

Таблица 3.5

Изчисляване на защитната зона на едножилен гръмоотвод

Надеждност на защитата	Височина на гръмоотвод, m	Височина на конуса, m	Радиус на конуса, m
	30 до 100
	100 до 150
	30 до 100
	100 до 150

Половината на защитната зона с необходимата надеждност (виж фиг. 3.2) на височина от земната повърхност се определя от израза:

Ако е необходимо да се разшири защитения обем, към краищата на защитната зона на самия телесен гръмоотвод могат да се добавят защитни зони на носещи опори, които се изчисляват по формулите за единични гръмоотводи, представени в таблица 3.4. В случай на големи провисвания на кабела, например при въздушни електропроводи, се препоръчва да се изчисли предоставената вероятност за пробив на мълния чрез софтуерни методи, тъй като изграждането на защитни зони според минималната височина на кабела в обхвата може да доведе до неоправдано разходи.

3.3.2.3. Защитни зони на двоен гръмоотвод

Гръмоотводът се счита за двоен, когато разстоянието между гръмоотводите не надвишава граничната стойност. В противен случай и двата гръмоотвода се считат за единични.

Конфигурацията на вертикални и хоризонтални сечения на стандартни защитни зони на двоен гръмоотвод (височина и разстояние между гръмоотводите) е показана на фиг.3.3. Изграждането на външните зони на зоните на двоен гръмоотвод (полуконуси с размери , ) се извършва по формулите от Таблица 3.4 за единични гръмоотводи. Размерите на вътрешните площи се определят от параметрите и , първият от които задава максималната височина на зоната директно при гръмоотводите, а вторият - минималната височина на зоната в средата между гръмоотводите. При разстояние между гръмоотводите границата на зоната няма провисване (). За разстоянията височината се определя от израза

Фиг.3.3. Защитна зона на двоен гръмоотвод

Включените в него ограничителни разстояния се изчисляват по емпиричните формули на Таблица 3.6, подходящи за гръмоотводи с височина до 150 м. При по-голяма височина на гръмоотводите трябва да се използва специален софтуер.

Таблица 3.6

Изчисляване на параметрите на защитната зона на двупрътов гръмоотвод

Надеждност на защитата	Височина на гръмоотвод, m
	30 до 100
	100 до 150
	30 до 100
	100 до 150
	30 до 100
	100 до 150

* Формулата отговаря на оригинала. - Забележете "КОД".

Размерите на хоризонталните участъци на зоната се изчисляват по следните формули, общи за всички нива на надеждност на защита:

максимална половин ширина на зоната в хоризонтален участък на височина

дължина на хоризонталния участък на височина

и при ;

ширина на хоризонталния участък в центъра между гръмоотводи 2 на височина

3.3.2.4. Защитни зони на двужилен гръмоотвод

Гръмоотводът се счита за двоен, когато разстоянието между кабелите не надвишава граничната стойност. В противен случай и двата гръмоотвода се считат за единични.

Конфигурацията на вертикални и хоризонтални сечения на стандартни защитни зони на двужилен гръмоотвод (височина и разстояние между проводниците) е показана на фиг.3.4. Изграждането на външните зони на зоните (две едностранни повърхности с размери , ) се извършва по формулите от Таблица 3.5 за едножилни гръмоотводи.

Фиг.3.4. Защитна зона на двужилен гръмоотвод

Размерите на вътрешните области се определят от параметрите и , първият от които задава максималната височина на зоната директно при кабелите, а вторият - минималната височина на зоната в средата между кабелите. При разстояние между кабелите границата на зоната няма провисване (). За разстоянията височината се определя от израза

Включените в него ограничителни разстояния се изчисляват по емпиричните формули на Таблица 3.7, подходящи за кабели с височина на окачване до 150 м. При по-голяма височина на гръмоотводите трябва да се използва специален софтуер.

Таблица 3.7

Изчисляване на параметрите на защитната зона на двужилен гръмоотвод

Надеждност на защитата	Височина на гръмоотвод, m
	30 до 100
	100 до 150
	30 до 100
	100 до 150

Дължината на хоризонталния участък на защитната зона на височина се определя по формулите:

За разширяване на защитения обем, зоната на защита на опорите, носещи кабелите, може да се наслагва върху зоната на двужилен гръмоотвод, който е изграден като зона на двужилен гръмоотвод, ако разстоянието между опорите е по-малко отколкото е изчислено по формулите на таблица 3.6. В противен случай подпорите се считат за единични гръмоотводи.

Когато кабелите са неуспоредни или неравномерни по височина или височината им варира по дължината на участъка, трябва да се използва специален софтуер за оценка на надеждността на тяхната защита. Също така се препоръчва да се направи същото с големи провисвания на кабела в обхвата, за да се избегнат прекомерни граници за надеждност на защитата.

3.3.2.5 Защитни зони на затворен тел гръмоотвод

Формулите за изчисление на точка 3.3.2.5 могат да се използват за определяне на височината на окачване на затворен тел гръмоотвод, предназначен да защитава с необходимата надеждност обекти с височина 30 m, разположени върху правоъгълна площ във вътрешния обем на зоната с минимално хоризонтално изместване между гръмоотвода и обекта, равно на (фиг. 3.5). Височината на окачването на кабела означава минималното разстояние от кабела до повърхността на земята, като се вземе предвид възможното провисване през летния сезон.

Фиг.3.5. Защитна зона на затворена тел гръмоотвод

Изразът се използва за изчисляване

В който константите и се определят в зависимост от нивото на надеждност на защитата по следните формули:

а) надеждност на защитата \u003d 0,99

б) надеждност на защитата \u003d 0,999

Изчислените съотношения са валидни при 5 м. Работата с по-малки хоризонтални премествания на кабела не е препоръчителна поради високата вероятност от обратни светкавици от кабела към защитения обект. Затворените гръмоотводи не се препоръчват, когато необходимата надеждност на защитата е по-малка от 0,99.

Ако височината на обекта надвишава 30 m, височината на затворената тел гръмоотвод се определя с помощта на софтуера. Същото трябва да се направи и за затворен контур със сложна форма.

След като изберете височината на гръмоотводите според техните защитни зони, се препоръчва да проверите действителната вероятност за пробив чрез компютър и в случай на голяма граница на безопасност да направите корекция, като зададете по-ниска височина на гръмоотводите .

По-долу са дадени правилата за определяне на защитни зони за обекти с височина до 60 m, определени в стандарта IEC (IEC 1024-1-1). При проектирането може да се избере всеки метод на защита, но практиката показва възможността за използване на отделни методи в следните случаи:

методът на защитния ъгъл се използва за конструкции с проста форма или за малки части от големи конструкции;

метод на фиктивна сфера - за конструкции със сложна форма;

използването на защитна мрежа е препоръчително в общия случай и особено за защита на повърхности.

Таблица 3.8 за нива на защита I-IV дава стойностите на ъглите в горната част на защитната зона, радиусите на фиктивната сфера, както и максимално допустимата стъпка на клетката на мрежата.

Таблица 3.8

Стойностите на ъглите в горната част на защитната зона, радиусите на фиктивната сфера и максимално допустимата стъпка на клетката на мрежата

Ниво на защита	Радиус на фиктивна сфера, m	Ъгъл, градуси, в горната част на гръмоотвода за сгради с различна височина, m	Стъпка на клетката на мрежата, m

________________

* В тези случаи са приложими само решетки или фиктивни сфери.

Гръмоотводите, мачтите и кабелите са разположени така, че всички части на конструкцията да са в защитната зона, оформена под ъгъл спрямо вертикалата. Защитният ъгъл се избира съгласно Таблица 3.8 и е височината на гръмоотвода над повърхността, която трябва да бъде защитена.

Методът на защитния ъгъл не се използва, ако е по-голям от радиуса на фиктивната сфера, определен в таблица 3.8 за съответното ниво на защита.

Методът на фиктивната сфера се използва за определяне на защитната зона за част или зони от конструкция, когато съгласно таблица 3.4 дефиницията на защитната зона по защитния ъгъл е изключена. Обектът се счита за защитен, ако фиктивната сфера, докосваща повърхността на гръмоотвода и равнината, на която е монтиран, няма общи точки със защитения обект.

Мрежата защитава повърхността, ако са изпълнени следните условия:

мрежестите проводници минават по ръба на покрива, покривът се простира извън общите размери на сградата;

мрежестият проводник минава по билото на покрива, ако наклонът на покрива надвишава 1/10;

страничните повърхности на конструкцията на нива, по-високи от радиуса на фиктивната сфера (виж Таблица 3.8) са защитени с гръмоотводи или мрежа;

размерите на клетката на мрежата не са повече от посочените в таблица 3.8;

мрежата е направена по такъв начин, че токът на мълния винаги да има поне два различни пътя към системата на заземяващия електрод; никакви метални части не трябва да излизат извън външните контури на мрежата.

Проводниците на мрежата се полагат възможно най-късо.

3.3.4. Защита на електрически метални кабелни електропроводи на магистрални и интразонални комуникационни мрежи

3.3.4.1. Защита на новопроектирани кабелни линии

На новопроектирани и реконструирани кабелни линии на магистрални и интразонални комуникационни мрежи задължително трябва да се предвидят защитни мерки в тези участъци, където вероятната плътност на повреда (вероятен брой опасни удари на мълния) надвишава допустимата, посочена в таблица 3.9.

Таблица 3.9

Допустим брой опасни удари на мълния на 100 км пътека годишно за електрически комуникационни кабели

3.3.4.2. Защита на нови линии, положени в близост до съществуващи

Ако проектираната кабелна линия е положена в близост до съществуваща кабелна линия и е известен действителният брой на повредите на последната през периода на експлоатация от най-малко 10 години, тогава при проектиране на защитата на кабела от удари на мълния се прилага нормата за допустимите плътността на повреда взема предвид разликата между действителната и изчислената повреда на съществуващата кабелна линия.

В този случай допустимата плътност на повреда на проектираната кабелна линия се намира чрез умножаване на допустимата плътност от Таблица 3.9 по съотношението на изчислената и действителната повреда на съществуващия кабел от удари на мълния на 100 km от трасето годишно:

3.3.4.3. Защита на съществуващи кабелни линии

По съществуващите кабелни линии се извършват защитни мерки в тези райони, където са възникнали удари на мълния, като дължината на защитения участък се определя от условията на терена (дължина на хълм или участък с повишено съпротивление на почвата и др.), но най-малко 100 m се вземат от всяка страна на нараняването. В тези случаи се предвижда полагане на мълниезащитни кабели в земята. Ако кабелна линия, която вече има защита, е повредена, след отстраняване на повредата се проверява състоянието на мълниезащитните средства и едва след това се взема решение за оборудване на допълнителна защита под формата на полагане на кабели или подмяна на съществуващия кабел с по-мълниеустойчив. Работите по защита трябва да се извършат веднага след отстраняването на повредата от мълния.

3.3.5. Защита на оптични кабелни преносни линии на магистрални и интразонални комуникационни мрежи

3.3.5.1. Допустим брой опасни удари на мълния в оптични линии на гръбначни и интразонални комуникационни мрежи

На проектираните оптични кабелни преносни линии на гръбначните и интразоналните комуникационни мрежи са задължителни защитните мерки срещу повреда от удари на мълния в тези зони, където вероятният брой на опасни удари на мълния (вероятна плътност на повреда) в кабелите надвишава допустимия брой, посочен в табл. 3.10.

Таблица 3.10

Допустим брой опасни удари на мълния на 100 км пътека годишно за оптични комуникационни кабели

При проектиране на оптични кабелни преносни линии се предвижда използването на кабели с категория мълниеустойчивост не по-ниска от посочените в таблица 3.11, в зависимост от предназначението на кабелите и условията на полагане. В този случай, при полагане на кабели на открити площи, защитни мерки могат да се изискват изключително рядко, само в райони с високо съпротивление на почвата и повишена мълниеносна активност.

Таблица 3.11

3.3.5.3. Защита на съществуващи оптични кабелни линии

По съществуващите оптични кабелни електропроводи се предприемат защитни мерки в тези зони, където са възникнали удари на мълния, като дължината на защитения участък се определя от условията на терена (дължина на хълм или участък с повишено съпротивление на почвата и др.) , но трябва да бъде на най-малко 100 м във всяка посока от мястото на повредата. В тези случаи е необходимо да се предвиди полагане на защитни проводници.

Работата по оборудването на защитните мерки се извършва непосредствено след отстраняване на щетите от мълния.

3.3.6. Защита от удари на мълнии на електрически и оптични комуникационни кабели, положени в населеното място

При полагане на кабели в населено място, с изключение на случаите на пресичане и приближаване на ВЛ с напрежение 110 kV и повече, не се осигурява защита от удари на мълнии.

3.3.7. Защита на кабели, положени по края на гората, в близост до отделни дървета, подпори, мачти

Предвидена е защита на комуникационни кабели, положени по края на гората, както и в близост до обекти с височина над 6 m (единично стоящи дървета, опори за комуникационни линии, електропроводи, гръмоотводни мачти и др.), ако разстоянието между кабела и обекта (или неговата подземна част) по-малко от разстоянията, дадени в таблица 3.12 за различни стойности на земното съпротивление.

Таблица 3.12

Допустими разстояния между кабела и заземяващия контур (подпора)

4. ЗАЩИТА ОТ ВТОРИЧНО ВЪЗДЕЙСТВИЕ НА МЪЛНИЯ

4.1. Общи положения

Раздел 4 очертава основните принципи на защита срещу вторични мълниеносни ефекти на електрически и електронни системи, като се вземат предвид препоръката на IEC (стандарти IEC 61312). Тези системи се използват в много индустрии, които използват доста сложно и скъпо оборудване. Те са по-чувствителни към мълнии от предишните поколения и се вземат специални мерки за защитата им от опасното въздействие на мълнията.

4.2. Мълниезащитни зони

Пространството, в което се намират електрически и електронни системи, трябва да бъде разделено на зони с различна степен на защита. Зоните се характеризират със значителна промяна в електромагнитните параметри по границите. Като цяло, колкото по-висок е номерът на зоната, толкова по-ниски са стойностите на параметрите на електромагнитните полета, токове на напрежение в зоновото пространство.

Зона 0 е зоната, в която всеки обект е обект на директен удар от мълния и следователно пълният ток на мълния може да протича през него. В този регион електромагнитното поле има максимална стойност.

Зона 0 - зона, в която обектите не са обект на директен удар от мълния, но електромагнитното поле не е отслабено и също има максимална стойност.

Зона 1 - зона, в която обектите не са обект на директен удар на мълния и токът във всички проводими елементи вътре в зоната е по-малък от този в зона 0; в тази област електромагнитното поле може да бъде отслабено чрез екраниране.

Други зони - тези зони се задават, ако е необходимо допълнително намаляване на тока и (или) отслабване на електромагнитното поле; изискванията за параметрите на зоните се определят в съответствие с изискванията за защита на различни зони на обекта.

Общите принципи за разделяне на защитеното пространство на мълниезащитни зони са показани на Фигура 4.1.

Фиг.4.1. Мълниезащитни зони

На границите на зоните се вземат мерки за екраниране и свързване на всички метални елементи и комуникации, преминаващи границата.

Две пространствено разделени зони 1 могат да образуват обща зона с помощта на екранирана връзка (фиг. 4.2).

Фиг.4.2. Комбиниране на две зони

4.3. Екраниране

Екранирането е основният начин за намаляване на електромагнитните смущения.

Металната конструкция на строителна конструкция е или може да се използва като екран. Такава екранна конструкция се формира например от стоманена армировка на покрива, стени, подове на сградата, както и метални части на покрива, фасади, стоманени рамки, решетки. Тази екранираща конструкция образува електромагнитен щит с отвори (поради прозорци, врати, вентилационни отвори, разстояние между мрежите в арматурата, прорези в метална фасада, отвори за електропроводи и др.). За да се намали влиянието на електромагнитните полета, всички метални елементи на обекта са електрически комбинирани и свързани към мълниезащитната система (фиг. 4.3).

Фиг.4.3. Пространствен екран от стоманена армировка

Ако кабелите преминават между съседни обекти, заземяващите електроди на последните се свързват, за да се увеличи броят на успоредните проводници и по този начин да се намалят токовете в кабелите. Това изискване е добре изпълнено от заземителна система под формата на решетка. За да намалите индуцирания шум, можете да използвате:

външно екраниране;

рационално полагане на кабелни линии;

екраниране на електропроводи и комуникационни линии.

Всички тези дейности могат да се извършват едновременно.

Ако вътре в защитеното пространство има екранирани кабели, техните екрани са свързани към мълниезащитната система в двата края и в границите на зоната.

Кабелите, преминаващи от един обект към друг, се полагат по цялата им дължина в метални тръби, мрежести кутии или стоманобетонни кутии с мрежести фитинги. Металните елементи на тръби, канали и кабелни екрани се свързват към шините на посочения общ обект. Металните канали или тави не могат да се използват, ако екраните на кабелите са в състояние да издържат на очаквания ток на мълния.

4.4. Изисквания за свързване

Връзките на метални елементи са необходими за намаляване на потенциалната разлика между тях вътре в защитения обект. На границите на зоните се извършват връзки, разположени вътре в защитеното пространство и пресичащи границите на мълниезащитните зони на метални елементи и системи. Връзките трябва да се извършват със специални проводници или скоби и, където е необходимо, с устройства за защита от пренапрежение.

4.4.1. Връзки в границите на зоната

Всички проводници, влизащи в обекта отвън, са свързани към мълниезащитната система.

Ако външни проводници, захранващи кабели или комуникационни кабели навлизат в обекта в различни точки и следователно има няколко общи шини, последните се свързват по най-краткия път към затворен контур за заземяване, конструктивна армировка и метална външна обшивка (ако има такава). Ако няма затворен заземителен контур, тези общи шини са свързани към отделни заземяващи електроди и свързани чрез външен пръстенен проводник или счупен пръстен. Ако външните проводници влизат в съоръжението над земята, общите шини трябва да бъдат свързани към хоризонтален пръстеновиден проводник вътре или извън стените. Този проводник от своя страна е свързан към долните проводници и фитинги.

Проводниците и кабелите, влизащи в съоръжението на нивото на земята, се препоръчва да бъдат свързани към мълниезащитната система на същото ниво. Общата шина на мястото на влизане на кабелите в сградата е разположена възможно най-близо до заземяващия електрод и арматурата на конструкцията, с която е свързан.

Пръстеновият проводник се свързва към фитинги или други екраниращи елементи като метална облицовка на всеки 5 м. Минималното напречно сечение на медни или поцинковани стоманени електроди е 50 mm.

Общите автобуси за обекти с информационни системи, при които се предполага, че въздействието на токове на мълния е сведено до минимум, трябва да бъдат изработени от метални пластини с голям брой връзки към арматура или други екраниращи елементи.

За контактни връзки и устройства за защита от пренапрежение, разположени на границите на зони 0 и 1, се приемат параметрите на тока, посочени в таблица 2.3. Ако има няколко проводника, се взема предвид разпределението на токовете по проводниците.

За проводници и кабели, влизащи в обект на нивото на земята, се оценява частта от тока на мълния, който те провеждат.

Напречните сечения на свързващите проводници се определят съгласно таблици 4.1 и 4.2. Таблица 4.1 се използва, ако повече от 25% от тока на мълния преминава през проводящия елемент, а таблица 4.2, ако по-малко от 25%.

Таблица 4.1

Секции от проводници, през които протича по-голямата част от линейния ток

Таблица 4.2

Напречни сечения на проводници, през които протича незначителна част от линейния ток

Устройството за защита от пренапрежения е избрано да издържи част от тока на мълния, да ограничи пренапреженията и да прекъсва последващите токове след главните импулси.

Максималното пренапрежение на входа на обекта е координирано с издържаното напрежение на системата.

За да се запази стойността до минимум, линиите са свързани към обща шина с проводници с минимална дължина.

Всички проводими елементи, като кабелни линии, пресичащи границите на мълниезащитните зони, са свързани на тези граници. Връзката се осъществява на обща шина, към която също са свързани екраниращи и други метални елементи (например кутии за оборудване).

За клемни скоби и потискащи пренапрежения текущите стойности се оценяват за всеки отделен случай. Максималното пренапрежение на всяка граница е координирано с издържаното напрежение на системата. Устройствата за защита от пренапрежение на границите на различните зони също са координирани по отношение на енергийните характеристики.

4.4.2. Връзки вътре в защитения обем

Всички вътрешни проводими елементи със значителни размери, като асансьорни релси, кранове, метални подове, метални рамки на врати, тръби, кабелни скари, са свързани към най-близката обща шина или друг общ свързващ елемент по най-късия път. Желателни са и допълнителни връзки на проводими елементи.

Напречните сечения на свързващите проводници са показани в Таблица 4.2. Предполага се, че в свързващите проводници преминава само малка част от тока на мълния.

Всички отворени проводими части на информационните системи са свързани в единна мрежа. В специални случаи такава мрежа може да няма връзка със заземителния проводник.

Има два начина за свързване на метални части на информационни системи, като корпуси, черупки или рамки, към заземяващия проводник.

Първата основна конфигурация на връзки, направени под формата на радиална система или под формата на решетка.

Когато се използва радиална система, всички нейни метални части са изолирани от заземителния електрод навсякъде, с изключение на единствената точка на свързване с него. Обикновено такава система се използва за относително малки обекти, където всички елементи и кабели влизат в обекта в една точка.

Радиалната заземителна система е свързана към общата заземителна система само в една точка (фиг. 4.4). В този случай всички линии и кабели между устройствата на оборудването се полагат успоредно с образуващите звезда заземяващи проводници, за да се намали индуктивната верига. Поради заземяване в една точка нискочестотните токове, които се появяват при удар на мълния, не влизат в информационната система. Освен това източниците на нискочестотни смущения вътре в информационната система не създават токове в заземителната система. Въвеждането в защитната зона на проводниците се извършва изключително на мястото на централната точка на системата за изравняване на потенциала. Посочената обща точка е и най-добрата точка на свързване за устройства за защита от пренапрежение.

Фиг.4.4. Схема на свързване на захранващи и комуникационни проводници
със система за изравняване на потенциала във формата на звезда

При използване на мрежа металните й части не са изолирани от общата заземителна система (фиг. 4.5). Мрежата се свързва с цялата система в много точки. Обикновено мрежата се използва за разширени отворени системи, където оборудването е свързано с голям брой различни линии и кабели и където те влизат в съоръжението в различни точки. В този случай цялата система има нисък импеданс на всички честоти. В допълнение, голям брой късо съединени контури на мрежата отслабва магнитното поле в близост до информационната система. Устройствата в защитната зона са свързани помежду си на най-къси разстояния чрез няколко проводника, както и с металните части на защитената зона и екрана на зоната. В този случай присъстващите в устройството метални части, като фитинги в пода, стените и покрива, метални решетки, неелектрическо метално оборудване, като тръби, вентилационни и кабелни канали, се използват максимално.

Фиг.4.5. Мрежова реализация на системата за изравняване на потенциала

И двете конфигурации, радиална и мрежеста, могат да бъдат комбинирани в сложна система, както е показано на Фигура 4.6. Обикновено, въпреки че не е необходимо, свързването на локалната наземна мрежа с общата система се извършва на границата на мълниезащитната зона.

Фиг.4.6. Интегрирана реализация на системата за изравняване на потенциала

4.5. заземяване

Основната задача на заземяващото устройство за мълниезащита е да отклони възможно най-много от тока на мълнията (50% или повече) към земята. Останалата част от тока се разпространява по подходящи за сградата комуникации (кабелни обвивки, водопроводи и др.). В този случай опасни напрежения не възникват на самия заземяващ електрод. Тази задача се изпълнява от мрежа под и около сградата. Заземяващите проводници образуват мрежест контур, който свързва бетонната армировка в долната част на основата. Това е често срещан метод за създаване на електромагнитен щит в долната част на сграда. Пръстеновият проводник около сградата и/или в бетона по периферията на фундамента е свързан към заземителната система чрез заземителни проводници, обикновено на всеки 5 м. Към споменатите пръстеновидни проводници може да бъде свързан външен заземителен проводник.

Бетонната армировка в долната част на основата е свързана към заземителната система. Армировката трябва да образува мрежа, свързана със заземената система, обикновено на всеки 5 m.

Възможно е да се използва поцинкована стоманена мрежа с ширина на окото обикновено 5 m, заварена или механично закрепена към арматурните пръти, обикновено на всеки 1 m. Фигури 4.7 и 4.8 показват примери за устройство за заземяване на мрежа.

Фиг.4.7. Мрежово заземително устройство на сградата:

1 - мрежа от връзки; 2 - заземяване

Фиг.4.8. Мрежово заземително устройство на производствените съоръжения:

1 - сгради; 2 - кула; 3 - оборудване; 4 - кабелна скара

Свързването на заземителния проводник и свързващата система създава заземителна система. Основната задача на заземителната система е да намали потенциалната разлика между всички точки на сградата и оборудването. Този проблем се решава чрез създаване на голям брой успоредни пътища за токове на мълния и индуцирани токове, образуващи мрежа с ниско съпротивление в широк честотен спектър. Множество и паралелни пътища имат различни резонансни честоти. Множество контури с честотно-зависими импеданси създават една мрежа с нисък импеданс за смущения в разглеждания спектър.

4.6. Устройства за защита от пренапрежение

Устройствата за защита от пренапрежение (SPD) се монтират на пресечната точка на електрозахранващата, контролната, комуникационната, телекомуникационната линия на границата на две екраниращи зони. SPD са координирани за постигане на приемливо разпределение на натоварването между тях в съответствие с тяхната устойчивост на разрушаване, както и за намаляване на вероятността от разрушаване на защитеното оборудване под въздействието на ток на мълния (фиг. 4.9).

Фиг.4.9. Пример за инсталиране на SPD в сграда

Препоръчително е захранващите и комуникационните линии, влизащи в сградата, да се свържат с една шина и да се поставят техните SPD възможно най-близо един до друг. Това е особено важно при сгради, изработени от неекраниращ материал (дърво, тухла и др.). SPD се избират и монтират така, че токът на мълнията да се отклонява основно към заземителната система на границата на зони 0 и 1.

Тъй като енергията на тока на мълния се разсейва основно на тази граница, следващите SPD защитават само от останалата енергия и въздействието на електромагнитното поле в зона 1. За най-добра защита срещу пренапрежения, при инсталиране на SPD, къси свързващи проводници, проводници и се използват кабели.

Въз основа на изискванията за координация на изолацията в електроцентралите и устойчивостта на повреди на защитеното оборудване, нивото на напрежение SPL се избира под максималната стойност на напрежението, така че въздействието върху защитеното оборудване винаги да е под допустимото ниво. Ако нивото на устойчивост на повреда не е известно, използвайте примерен или тестов резултат. Броят на SPD в защитената система зависи от устойчивостта на защитеното оборудване към повреда и характеристиките на самите SPD.

4.7. Защита на оборудването в съществуващи сгради

Нарастващото използване на сложно електронно оборудване в съществуващи сгради изисква по-добра защита срещу мълнии и други електромагнитни смущения. Взема се предвид, че в съществуващите сгради необходимите мерки за мълниезащита се избират, като се вземат предвид особеностите на сградата, като конструктивни елементи, съществуващо енергийно и информационно оборудване.

Необходимостта от защитни мерки и техният избор се определя на базата на първоначалните данни, които се събират на етапа на предпроектни проучвания. Приблизителен списък с такива данни е даден в таблици 4.3-4.6.

Таблица 4.3

Първоначални данни за сградата и околната среда

Таблица 4.4

Първоначални данни за оборудването

Таблица 4.5

Характеристики на оборудването

Таблица 4.6

Други данни относно избора на концепция за защита

Въз основа на анализа на риска и данните, дадени в таблици 4.3-4.6, се взема решение за необходимостта от изграждане или реконструкция на мълниезащитна система.

4.7.1 Защитни мерки при използване на външна мълниезащитна система

Основната задача е да се намери оптималното решение за подобряване на външната мълниезащитна система и други мерки.

Подобряване на външната мълниезащитна система се постига:

1) включването на външна метална обшивка и покрива на сградата в системата за мълниезащита;

2) използването на допълнителни проводници, ако фитингите са свързани по цялата височина на сградата - от покрива през стените до заземяването на сградата;

3) намаляване на пролуките между металните спускания и намаляване на стъпката на клетката на гръмоотвода;

4) монтаж на свързващи ленти (гъвкави плоски проводници) на фугите между съседни, но конструктивно разделени блокове; разстоянието между лентите трябва да бъде половината от разстоянието между склоновете;

5) свързване на удължен проводник с отделни блокове на сградата; обикновено са необходими снаждания във всеки ъгъл на кабелната тава и лентите за снаждане се поддържат възможно най-къси;

6) защита чрез отделни гръмоотводи, свързани към обща мълниезащитна система, ако металните части на покрива се нуждаят от защита от пряк удар на мълния; Гръмоотводът се намира на безопасно разстояние от посочения елемент.

4.7.2. Защитни мерки при използване на кабели

Ефективните мерки за намаляване на пренапреженията са рационалното полагане и екраниране на кабели. Тези мерки са толкова по-важни, колкото е по-малко екраниране от външната мълниезащитна система.

Големи контури могат да бъдат избегнати, като захранвате кабели и екранирани комуникационни кабели заедно. Щитът е свързан към оборудването от двата края.

Всяко допълнително екраниране, като проводници и кабели в метални тръби или тави между етажите, намалява общия импеданс на цялата система за свързване. Тези мерки са най-важни за високи или разширени сгради или когато оборудването трябва да работи особено надеждно.

Предпочитаните места за монтаж на SPD са границите съответно на зони 0/1 и зони 0/1/2, разположени на входа на сградата.

По правило общата мрежа от връзки не се използва в режим на работа като обратен проводник на захранващата или информационната верига.

4.7.3. Предпазни мерки при използване на антени и друго оборудване

Примери за такова оборудване са различни външни устройства като антени, метеорологични сензори, външни камери, външни сензори в промишлени съоръжения (датчици за налягане, температура, дебит, положение на клапана и др.) и всяко друго електрическо, електронно и радио оборудване, монтирано отвън върху сграда, мачта или промишлен резервоар.

Ако е възможно, гръмоотводът се монтира по такъв начин, че оборудването да е защитено от пряк удар на мълния. Отделните антени са оставени напълно отворени по технологични причини. Някои от тях имат вградена мълниезащитна система и могат да издържат на удар от мълния без повреда. Други, по-малко защитени типове антени може да изискват инсталиране на SPD на захранващия кабел, за да се предотврати преминаването на тока на мълния през кабела на антената към приемника или предавателя. Ако има външна мълниезащитна система, към нея се закрепват антенните стойки.

Индукцията на напрежение в кабелите между сградите може да бъде предотвратена чрез прокарването им в свързани метални тави или тръби. Всички кабели, водещи до оборудване, свързано с антената, се полагат от тръбата в една точка. Трябва да обърнете максимално внимание на екраниращите свойства на самия обект и да полагате кабели в неговите тръбни елементи. Ако това не е възможно, както при технологичните резервоари, кабелите се полагат отвън, но възможно най-близо до обекта, като се използват максимално естествени екрани като метални стълби, тръби и др. При мачти с -форм. ъглови елементи, кабелите са разположени вътре в ъгъла за максимална естествена защита. В краен случай до кабела на антената трябва да се постави проводник за еквипотенциално свързване с минимално напречно сечение от 6 mm. Всички тези мерки намаляват индуцираното напрежение в контура, образуван от кабелите и сградата, и съответно намаляват вероятността от проблясък между тях, тоест вероятността от възникване на дъга вътре в оборудването между мрежата и сградата.

4.7.4. Мерки за защита на захранващите кабели и комуникационните кабели между сградите

Връзките между сграда и сграда се разделят на два основни типа: захранващи кабели с метална обвивка, метални кабели (усукана двойка, вълноводи, коаксиални и многожилни кабели) и оптични кабели. Защитните мерки зависят от вида на кабелите, техния брой и дали мълниезащитните системи на двете сгради са свързани.

Напълно изолиран оптичен кабел (без метална броня, фолио за защита от влага или стоманен вътрешен проводник) може да се използва без допълнителни мерки за защита. Използването на такъв кабел е най-добрият вариант, тъй като осигурява пълна защита срещу електромагнитни влияния. Ако обаче кабелът съдържа удължен метален елемент (с изключение на дистанционни захранващи проводници), последният на входа на сградата е свързан към общата система за изравняване на потенциала и не трябва да влиза директно в оптичния приемник или предавател. Ако сградите са разположени близо една до друга и техните мълниезащитни системи не са свързани, за предпочитане е да се използва оптичен кабел без метални елементи, за да се избегнат високи токове в тези елементи и прегряване. Ако има кабел, свързан към мълниезащитната система, тогава може да се използва оптичен кабел с метални елементи за отклоняване на част от тока от първия кабел.

Метални кабели между сгради с изолирани мълниезащитни системи. При това свързване на защитни системи е много вероятно повреда в двата края на кабела поради преминаването на ток на мълния през него. Следователно в двата края на кабела трябва да се монтира SPD и, където е възможно, да се свържат мълниезащитните системи на двете сгради и кабелът да се полага в свързани метални тави.

Метални кабели между сгради със свързани мълниезащитни системи.В зависимост от броя на кабелите между сградите, защитните мерки могат да включват снаждане на кабелни скари (ако има няколко кабела), екраниране или използване на гъвкави метални кабели за многожилни контролни кабели (ако има много кабели). Свързването на двата края на кабела към свързаните системи за мълниезащита често осигурява достатъчно екраниране, особено ако има много кабели и токът ще бъде разпределен между тях.

Референтно допълнение
към Инструкцията за монтаж на мълниезащита на сгради, конструкции и
промишлени комуникации (SO 153-34.21.122-2003)

Оперативна и техническа документация, процедура за приемане
въвеждане в експлоатация и експлоатация на мълниезащитни устройства

1. Разработване на експлоатационна и техническа документация

Във всички организации и предприятия, независимо от формата на собственост, трябва да се разработи комплект от оперативна и техническа документация за мълниезащита на обекти, които изискват мълниезащитно устройство.

Комплект оперативна и техническа документация за мълниезащита трябва да съдържа:

обяснителна бележка;

схеми на защитни зони на гръмоотводи;

работни чертежи на конструкции от гръмоотводи (строителна част), конструктивни елементи за защита от вторични прояви на мълнии, от отклонения на високи потенциали през наземни и подземни метални комуникации, от плъзгащи се искрови канали и разряди в земята;

документация за приемане (актове за приемане в експлоатация на мълниезащитни устройства заедно с приложения: актове за скрита работа, актове за изпитване на мълниезащитни устройства и защита от вторични прояви на мълнии и висок потенциален дрейф).

Обяснителната бележка трябва да съдържа:

изходни данни за разработване на оперативна и техническа документация;

приети методи за мълниезащита на обекти;

изчисления на защитни зони, заземители, проводници и елементи за защита срещу вторични прояви на мълнии.

В Обяснителната бележка се посочва: предприятието-разработчик на комплект оперативна и техническа документация; основата за неговото разработване, списък на действащите регулаторни документи и техническа документация, която ръководи работата по проекта, специални изисквания към проектираното устройство.

Изходните данни за проектиране на мълниезащита на обекти се съставят от клиента с участието, ако е необходимо, на проектантската организация. Те трябва да включват:

генерален план на съоръженията, посочващ местоположението на всички съоръжения, подлежащи на мълниезащита, пътища и железопътни линии, наземни и подземни комуникации (топлопроводи, технологични и санитарни тръбопроводи, електрически кабели и окабеляване за всякакви цели и др.);

данни за климатичните условия в района, където са разположени защитните устройства и конструкции (интензивност на гръмотевична активност, налягане на високоскоростен вятър, дебелина на ледената стена и др.), характеристики на почвата, показващи структурата, агресивността и вида на почвата, нивото на подпочвените води;

електрическо съпротивление на почвата (Ohm m) на местата на обекти.

Разделът „Приети методи за мълниезащита на обекти“ описва избраните методи за защита на сгради и конструкции от директен контакт с мълниеносния канал, вторични прояви на мълнии и преноси на високи потенциали през наземни и подземни метални комуникации.

Обектите, изградени (проектирани) по един и същ стандартен или многократен проект, имащи еднакви конструктивни характеристики и геометрични размери и едно и също мълниезащитно устройство, могат да имат една обща схема и изчисление на гръмоотводни защитни зони. Списъкът на тези защитени обекти е даден на схемата на охранителната зона на една от конструкциите.

При проверка на надеждността на защитата с помощта на софтуер, данните от компютърните изчисления се дават под формата на обобщение на опциите за проектиране и се прави заключение за тяхната ефективност.

При разработването на техническа документация е необходимо да се използват възможно най-много типични проекти на гръмоотводи и заземители и стандартни работни чертежи за мълниезащита, разработени от съответните проектантски организации.

При липса на възможност за използване на стандартни конструкции на мълниезащитни устройства могат да се разработят работни чертежи на отделни елементи: основи, опори, гръмоотводи, проводници, заземяващи електроди.

За да се намали обемът на техническата документация и да се намали цената на строителството, се препоръчва да се комбинират проекти за мълниезащита с работни чертежи за общи строителни работи и монтаж на водопроводно и електрическо оборудване, за да се използват водопроводни комуникации и заземителни превключватели за електрически устройства за мълния защита.

2. Ред за приемане на мълниезащитни устройства в експлоатация

Устройствата за мълниезащита на завършени по строителство (реконструкция) обекти се приемат в експлоатация от работната комисия и се предават в експлоатация на клиента преди монтаж на технологично оборудване, доставка и товарене на оборудване и ценно имущество в сгради и конструкции.

Приемането на мълниезащитни устройства в експлоатационни съоръжения се извършва с акт на работната комисия.

Съставът на работната комисия се определя от клиента, като съставът на работната комисия обикновено включва представители на:

лицето, отговорно за електрически съоръжения;

възложителна организация;

служби за пожарна инспекция.

Работната комисия се представя със следните документи:

одобрени проекти на мълниезащитни устройства;

актове за скрита работа (за подреждане и монтаж на недостъпни за проверка заземяващи електроди и низходящи проводници);

сертификати за изпитване на мълниезащитни устройства и защита от вторични прояви на мълнии и въвеждане на високи потенциали през наземни и подземни метални комуникации (данни за съпротивлението на всички заземители, резултатите от проверка и проверка на монтажа на гръмоотводи, наклонни проводници , заземители, техните крепежни елементи, надеждност на електрическите връзки между токопроводящи елементи и др.).

Работната комисия извършва пълна проверка и оглед на извършените СМР за монтаж на мълниезащитни устройства.

Приемането на мълниезащитни устройства на новопостроени съоръжения се документира с актове за приемане на оборудване за мълниезащитни устройства.

След приемане в експлоатация на мълниезащитни устройства се съставят паспорти на мълниезащитни устройства и паспорти на заземителни устройства на мълниезащитни устройства, които се съхраняват от лицето, отговарящо за електрическите съоръжения.

Одобрените от ръководителя на организацията актове, заедно с представените актове за скрита работа и протоколи за измерване, са включени в паспорта на мълниезащитните устройства.

3. Работа на мълниезащитни устройства

Мълниезащитните устройства за сгради, конструкции и външни инсталации на обекти се експлоатират в съответствие с Правилата за техническа експлоатация на потребителските електрически инсталации и инструкциите на тази инструкция. Задачата на работата на мълниезащитните устройства на обекти е да ги поддържа в състояние на необходимата изправност и надеждност.

Редовната и извънредна поддръжка на мълниезащитните устройства се извършва по програма за поддръжка, съставена от експерт по мълниезащитни устройства, представител на проектантската организация и одобрена от техническия ръководител на организацията.

За да се осигури постоянна надеждност на работата на мълниезащитните устройства, всяка година преди началото на гръмотевичния сезон се проверяват и инспектират всички мълниезащитни устройства.

Проверки се извършват и след монтажа на мълниезащитната система, след извършване на промени в системата за мълниезащита, след повреда на защитения обект. Всяка проверка се извършва в съответствие с работната програма.

За извършване на проверка на състоянието на MZU, ръководителят на организацията посочва причината за проверката и организира:

комисията за проверка на МЗУ с посочване на функционалните задължения на членовете на комисията по изследване на мълниезащитата;

работна група за извършване на необходимите измервания;

времето на проверката.

При проверката и тестването на мълниезащитните устройства се препоръчва:

проверете чрез визуална проверка (с помощта на бинокъл) целостта на гръмоотводите и проводниците, надеждността на тяхното свързване и закрепване към мачтите;

идентифициране на елементи от мълниезащитни устройства, които изискват подмяна или ремонт поради нарушение на тяхната механична якост;

определя степента на разрушаване от корозия на отделни елементи на мълниезащитните устройства, взема мерки за антикорозионна защита и укрепване на повредени от корозия елементи;

проверка на надеждността на електрическите връзки между токопроводящите части на всички елементи на мълниезащитните устройства;

проверява съответствието на мълниезащитните устройства с предназначението на обектите и при строителни или технологични промени за предходния период да очертава мерки за модернизация и реконструкция на мълниезащитната защита в съответствие с изискванията на тази инструкция;

изясняване на изпълнителната схема на мълниезащитните устройства и определяне на начините за разпространение на тока на мълния през неговите елементи по време на разряд на мълния чрез симулиране на разряд на мълния в гръмоотвод с помощта на специализиран измервателен комплекс, свързан между гръмоотвода и отдалечен токов електрод;

измерване на стойността на съпротивлението на разпространението на импулсния ток с помощта на метода "амперметър-волтметър" с помощта на специализиран измервателен комплекс;

измерване на стойностите на пренапреженията в захранващите мрежи по време на удар на мълния, разпределение на потенциала върху метални конструкции и заземителна система на сградата чрез симулиране на удар на мълния в гръмоотвод с помощта на специализиран измервателен комплекс;

измерване на стойността на електромагнитните полета в близост до местоположението на мълниезащитното устройство чрез симулиране на удар на мълния в гръмоотвод с помощта на специални антени;

проверете наличието на необходимата документация за мълниезащитни устройства.

Периодичен контрол с отваряне в продължение на 6 години (за обекти от категория I) подлежат на всички изкуствени заземители, заземяващи проводници и техните свързващи точки, като ежегодно се извършва проверка до 20% от общия им брой. Корозиралите заземителни електроди и наклонните проводници с намаляване на площта на напречното им сечение с повече от 25% трябва да бъдат заменени с нови.

След природни бедствия (ураганен вятър, наводнение, земетресение, пожар) и гръмотевични бури с изключителна интензивност трябва да се извършват извънредни проверки на мълниезащитните устройства.

Неплановите измервания на съпротивлението на заземяването на мълниезащитните устройства трябва да се извършват след приключване на всички ремонтни дейности както на мълниезащитните устройства, така и на самите защитени обекти и в близост до тях.

Резултатите от проверките се документират в актове, вписани в паспортите и регистъра на състоянието на мълниезащитните устройства. Въз основа на получените данни се съставя план за отстраняване и отстраняване на дефекти на мълниезащитни устройства, установени при огледи и прегледи.

Земните работи в защитените сгради и конструкции на обекти, мълниезащитни устройства, както и в близост до тях, се извършват с разрешение на експлоатационната организация, която определя отговорни лица, които следят за безопасността на мълниезащитните устройства.

Не се допуска по време на гръмотевична буря да се извършват всички видове работи по мълниезащитни устройства и в близост до тях.

Текстът на документа се проверява от:
официална публикация
Епизод 17
в енергетиката. Брой 27. -
М.: АД "НТЦ "Индустриална безопасност", 2006 г

Министерство на енергетиката на Руската федерация

ИНСТРУКЦИИ

за мълниезащита на сгради, конструкции и промишлени комуникации

SO 153-34.21.122-2003

2004 г

Одобрен
заповед на Министерството на енергетиката на Русия
30.06.2003 г. бр.280

УДК 621.316.98(083.133)
BBKZ 1.247-5
и 724

Инструкцията е разработена от: д-р техн. Науки E.M. Базелян, Н.С. Берлин, д-р. технология Науки Р.К. Борисов, доктор по технически науки Науки E.S. Колечицки, доктор по инженерни науки. науки Б.К. Максимов, доктор по инженерни науки Науки E.L. Портнов, доктор по технически науки. Sciences S.A. Соколов, д.м.н. технология Научен А. В. Хлапов

Тази „Инструкция...“ е включена в регистъра на НТД, действащи в електроенергийната индустрия, в съответствие със заповедта на АО РАО „БЕС на Русия“ № 422 от 14 август 2003 г. под номер SO 153-34.21. 122-2003 вместо „Инструкция за монтаж на мълниезащита на сгради и конструкции” (РД.34.21.122-87).

Инструкцията установява необходимия набор от мерки и устройства, предназначени да гарантират безопасността на хората и селскостопанските животни, защитата и защитата на сгради, конструкции, промишлени комуникации, технологично оборудване и материали от експлозии, пожари, разрушаване и въздействие на електромагнитно поле. , възможно при удари от мълния.

Предназначен е за специалисти, които проектират и експлоатират сгради, конструкции и промишлени комуникации, независимо от ведомствената принадлежност.

ПРЕДГОВОР

„Инструкция за организиране на мълниезащита на сгради, конструкции и индустриални комуникации“ е разработена, за да замени „Инструкцията за организиране на мълниезащита на сгради и конструкции“ (РД 34.21.122-87), която е в сила от 1987 г., но през съвременни условия се нуждаеше от значителна ревизия.

В представения вид Инструкцията съдържа основните разпоредби за мълниезащита от преки попадения на мълнии и защита от вторични прояви на мълнии.

При разработването на тази инструкция са използвани стандартите на Международната електротехническа комисия (IEC), общоруските стандарти (GOST) и ведомствените документи (PUE, RD). Това направи възможно хармонизирането на вътрешните стандарти с международните.

За първи път Инструкцията включва редица нови разпоредби, включително защита от вторични въздействия на мълния, защита на електрически и оптични комуникационни кабели от удари на мълния, мълниезащитни зони на обекти с надеждност 0,999, нормализирани параметри на токове на мълния, защитни зони според изискванията на IEC.

Тази "Инструкция за инсталиране на мълниезащита на сгради, конструкции и промишлени комуникации" е одобрена със заповед на Министерството на енергетиката на Русия № 280 от 30.06.2003 г.

Като справочно допълнение тази публикация включва раздел, който препоръчва процедурата за поддържане на експлоатационна и техническа документация, приемане в експлоатация и въпроси за експлоатация на мълниезащитни устройства.

В бъдеще също се планира издаването на специални референтни допълнения, които ще съдържат подробни препоръки за отделни раздели на Инструкцията, референтни материали, типични примери за използване на методи.

Инструкцията и справочното допълнение към нея са разработени от специалисти: E.M. Базелян, Н.С. Берлина (ENIN на името на G.M. Krzhizhanovsky), R.K. Борисов (SPF ELNAP, Москва), E.S. Колечицки, Б.К. Максимов (MPEI (TU)), E.L. Портнов, С.А. Соколов (МТУСИ), А.В. Хлапов (ANO OUUMITTS, Санкт Петербург).

1. Въведение

2. Общи положения.

2.1. Термини и определения.

2.2. Класификация на сгради и конструкции според мълниезащитното устройство.

2.3. Параметри на токове на мълния.

2.3.1. Класификация на въздействието на токове на мълния.

2.3.2. Параметри на токове на мълния, предложени за стандартизиране на средствата за защита срещу преки удари на мълния.

2.3.3. Плътност на ударите на мълния в земята.

2.3.4. Параметри на токове на мълния, предложени за стандартизиране на средствата за защита срещу електромагнитни ефекти на мълнии.

3. Защита срещу преки попадения на мълния.

3.1. Мълниезащитен комплекс.

3.2. Външна мълниезащитна система.

3.2.1. Гръмоотводи.

3.2.1.1. Общи съображения.

3.2.1.2. Естествени гръмоотводи.

3.2.2. Долни проводници.

3.2.2.1. Общи съображения.

3.2.2.2. Разположение на проводници в мълниезащитни устройства, изолирани от защитения обект.

3.2.2.3. Разположение на проводници за неизолирани мълниезащитни устройства.

3.2.2.4. Инструкции за поставяне на проводници.

3.2.2.5. Естествени елементи на низходящи проводници.

3.2.3. Заземяване.

3.2.3.1. Общи съображения.

3.2.3.2. Специално положени заземяващи електроди.

3.2.3.3. Естествени заземяващи електроди.

3.2.4. Закрепване и свързване на елементи на външния MLT.

3.2.4.1. Закопчаване.

3.2.4.2. Връзки.

3.3. Избор на гръмоотводи.

3.3.1. Общи съображения.

3.3.2. Типични защитни зони на прътови и телени гръмоотводи.

3.3.2.1. Защитни зони на единичен гръмоотвод.

3.3.2.2. Защитни зони на едножилен гръмоотвод.

3.3.2.3. Защитни зони на двоен гръмоотвод.

3.3.2.4. Защитни зони на двужилен гръмоотвод.

3.3.2.5. Защитни зони на затворен тел гръмоотвод.

3.3.4. Защита на електрически метални кабелни електропроводи на главните и интразоналните комуникационни мрежи.

3.3.4.1. Защита на новопроектирани кабелни линии.

3.3.4.2. Защита на нови линии, положени в близост до съществуващи.

3.3.4.3. Защита на съществуващи кабелни линии.

3.3.5. Защита на оптични кабелни преносни линии на магистрални и интразонални комуникационни мрежи.

3.3.5.1. Допустим брой опасни удари на мълния в оптичните линии на гръбначните и интразоналните комуникационни мрежи.

3.3.6. Защита от удари на мълнии на електрически и оптични комуникационни кабели, положени в населеното място.

3.3.7. Защита на кабели, положени по края на гората, в близост до отделни дървета, подпори, мачти.

4. Защита от вторично въздействие на мълнии.

4.1. Общи положения.

4.2. Мълниезащитни зони.

4.3. Екраниране.

4.4. Връзки.

4.4.1. Връзки в границите на зоната.

4.4.2. Връзки вътре в защитения обем.

4.5. Заземяване.

4.6. Устройства за защита от пренапрежение.

4.7. Защита на оборудването в съществуващи сгради.

4.7.1. Защитни мерки при използване на външна мълниезащитна система.

4.7.2. Защитни мерки при използване на кабели.

4.7.3. Предпазни мерки при използване на антени и друго оборудване.

4.7.4. Защитни мерки за захранващи кабели и комуникационни кабели между сгради.

Референтно допълнение към инструкциите.

1. ВЪВЕДЕНИЕ

Инструкциите за монтаж на мълниезащита на сгради, конструкции и промишлени комуникации (наричани по-долу Инструкция) се прилагат за всички видове сгради, конструкции и промишлени комуникации, независимо от ведомствената принадлежност и формата на собственост.

Инструкцията е предназначена за използване при разработване на проекти, строителство, експлоатация, както и при реконструкция на сгради, конструкции и промишлени комуникации.

В случай, че изискванията на индустриалните разпоредби са по-строги, отколкото в тази инструкция, при разработване на мълниезащита се препоръчва да се спазват изискванията на индустрията. Препоръчително е да се действа и когато инструкциите на Инструкцията не могат да се съчетаят с технологичните характеристики на охранявания обект. В този случай средствата и методите за мълниезащита се избират въз основа на условието за осигуряване на необходимата надеждност.

При разработването на проекти за сгради, конструкции и промишлени комуникации, в допълнение към изискванията на Инструкцията, се вземат предвид допълнителни изисквания за изпълнение на мълниезащита в съответствие с други приложими норми, правила, инструкции, държавни стандарти.

При нормализиране на мълниезащитата се приема, че нито едно от нейните устройства не може да предотврати развитието на мълния.

Прилагането на стандарта при избор на мълниезащита значително намалява риска от повреда от удар на мълния.

Видът и разположението на мълниезащитните устройства се избират на етапа на проектиране на ново съоръжение, за да може максимално да се използват проводящите елементи на последното. Това ще улесни разработването и внедряването на мълниезащитни устройства, комбинирани със самата сграда, ще подобри естетическия й вид, ще повиши ефективността на мълниезащитата, ще минимизира нейната цена и труд.

2. ОБЩИ РАЗПОРЕДБИ

2.1. Термини и определения

Удар на мълния в земята- електрически разряд от атмосферен произход между гръмотевичен облак и земята, състоящ се от един или повече токови импулси.

Точка на поражение- точката, в която мълнията контактува със земята, сграда или мълниезащитно устройство. Ударът на мълния може да има множество хит точки.

Защитен обект- сграда или конструкция, тяхна част или пространство, за които е предвидена мълниезащита, отговаряща на изискванията на този стандарт.

Мълниезащитно устройство- система, която ви позволява да защитите сграда или конструкция от въздействието на мълния. Включва външни (извън сграда или конструкция) и вътрешни (вътре в сграда или конструкция) устройства. В определени случаи мълниезащитата може да съдържа само външни или само вътрешни устройства.

Защитни устройства срещу преки удари на мълния (гръмоотводи)- комплекс, състоящ се от гръмоотводи, наклонни проводници и заземители.

Вторични мълниезащитни устройства- устройства, които ограничават въздействието на електрически и магнитни полета на мълния.

Устройства за изравняване на потенциала- елементи на защитни устройства, които ограничават потенциалната разлика поради разпространението на тока на мълнията.

Гръмоотвод- част от гръмоотвода, предназначена за прихващане на мълнии.

Проводник надолу (спускане)- част от гръмоотвода, предназначена да отклони мълниеносния ток от гръмоотвода към заземяващия електрод.

Заземително устройство - комбинация от заземяващ електрод и заземяващи проводници.

заземяващ проводник- проводяща част или набор от взаимосвързани проводими части, които са в електрически контакт със земята директно или чрез междинна проводяща среда.

Заземителен контур- заземителен проводник под формата на затворен контур около сградата в земята или върху нейната повърхност.

Съпротивление на заземяващото устройство- съотношението на напрежението на заземяващото устройство към тока, протичащ от заземителния проводник в земята.

Напрежение на заземяващото устройство- напрежението, което възниква, когато токът тече от заземяващия електрод към земята между точката на подаване на тока в заземяващия електрод и зоната на нулев потенциал.

Свързани метални фитинги- армировка на стоманобетонни конструкции на сграда (конструкция), която осигурява електрическата непрекъснатост на веригата.

опасна искра- неприемливо електрическо разреждане вътре в защитения обект, причинено от удар на мълния.

Безопасно разстояние- минималното разстояние между два проводими елемента извън или вътре в защитения обект, при което между тях не може да възникне опасно искри.

Устройство за защита от пренапрежение– устройство, предназначено да ограничава пренапреженията на защитения обект (например отводител от пренапрежения, нелинеен отводител или друго защитно устройство).

Отделен гръмоотвод- гръмоотвод, чиито гръмоотводи и проводници са разположени по такъв начин, че пътят на тока на мълния да няма контакт със защитения обект.

Гръмоотвод, инсталиран на защитения обект- гръмоотвод, чиито гръмоотводи и проводници са разположени по такъв начин, че част от тока на мълния да може да протича през защитения обект или неговия заземител.

Гръмоотводна защитна зона- пространство в близост до гръмоотвод с определена геометрия, характеризиращо се с това, че вероятността от удар на мълния в обект, изцяло разположен в неговия обем, не надвишава дадена стойност.

Допустима вероятност за пробив на мълния- максимално допустимата вероятност P за попадение на мълния в обект, защитен с гръмоотводи.

Надеждност на защитатадефиниран като 1 - R.

Индустриални комуникации- кабелни линии (силови, информационни, измервателни, контролни, комуникационни и сигнални), проводими тръбопроводи, непроводими тръбопроводи с вътрешна проводяща среда.

2.2. Класификация на сгради и конструкции по мълниезащитно устройство

Класификацията на обектите се определя от опасността от удари на мълния за самия обект и заобикалящата го среда.

Преките опасни последици от мълнията са пожари, механични повреди, наранявания на хора и животни и повреди на електрическо и електронно оборудване. Последиците от удар на мълния могат да бъдат експлозии на твърди, течни и газообразни материали и вещества и отделяне на опасни продукти - радиоактивни и токсични химикали, както и бактерии и вируси.

Ударите от мълния могат да бъдат особено опасни за информационните системи, системите за управление, управлението и захранването. За електронни устройства, инсталирани в обекти с различни цели, е необходима специална защита.

Разглежданите обекти могат да бъдат разделени на обикновени и специални.

Обикновени обекти- жилищни и административни сгради, както и сгради и конструкции с височина не повече от 60 m, предназначени за търговия, промишлено производство, селско стопанство.

Специални обекти:

предмети, които представляват опасност за непосредствената среда;

обекти, които представляват опасност за социалната и физическата среда (обекти, които при удар от мълния могат да причинят вредни биологични, химични и радиоактивни емисии);

други обекти, за които може да се предвиди специална мълниезащита, например сгради с височина над 60 m, детски площадки, временни постройки, строящи се обекти.

В табл. 2.1 дава примери за разделяне на обекти в четири класа.

Таблица 2.1

Примери за класификация на обекти

Предмет	Тип обект	Последици от удар от мълния
Обикновени обекти	Къща	Електрическа повреда, пожар и материални щети. Обикновено леки повреди на обекти, разположени на мястото на удар от мълния или засегнати от неговия канал
Обикновени обекти	Ферма	Първоначално пожар и опасен дрейф на напрежението, след това загуба на захранване с риск от смърт на животните поради повреда на електронната система за управление на вентилация, захранване и др.
	Театър; училище; Универсален магазин; спортно съоръжение	Спиране на захранването (например осветление), което може да причини паника. Неизправност на пожароизвестителната система, което води до забавяне на гасенето на пожара
	Банка; Застрахователно дружество; търговски офис	Спиране на захранването (например осветление), което може да причини паника. Неизправност на пожароизвестителната система, което води до забавяне на гасенето на пожара. Загуба на комуникации, компютърни повреди със загуба на данни
	Болница; Детска градина; старчески дом	Спиране на захранването (например осветление), което може да причини паника. Неизправност на пожароизвестителната система, което води до забавяне на гасенето на пожара. Загуба на комуникации, компютърни повреди със загуба на данни. Наличието на тежко болни хора и необходимостта от помощ на неподвижни хора
	Индустриални предприятия	Допълнителни последици в зависимост от условията на производство - от леки повреди до големи повреди поради загуби на продукта
	Музеи и археологически обекти	Непоправима загуба на културни ценности
Специални обекти с ограничена опасност	Средства за комуникация; електроцентрали; пожароопасни индустрии	Недопустимо нарушение на обществените услуги (телекомуникации). Непряка пожарна опасност за съседни обекти
Специални предмети, които представляват опасност за непосредствената среда	Нефтени рафинерии; бензиностанции; производство на петарди и фойерверки	Пожари и експлозии вътре в съоръжението и в непосредствена близост
Специални съоръжения, опасни за околната среда	Химически завод; атомна електроцентрала; биохимични фабрики и лаборатории	Пожар и повреда на оборудването с вредни последици за околната среда

По време на строителството и реконструкцията за всеки клас съоръжения се изисква определяне на необходимите нива на надеждност на защита от преки удари на мълния (DSL). Например, за обикновени предметимогат да се предложат четири нива на надеждност на защитата, посочени в табл. 2.2.

3.1. Комплекс от мълниезащитни средства

Комплексът от мълниезащитни съоръжения на сгради или конструкции включва защитни устройства срещу преки попадения на мълнии (външна мълниезащитна система - MZS) и устройства за защита от вторични мълниезащита (вътрешни LZS). В определени случаи мълниезащитата може да съдържа само външни или само вътрешни устройства. Като цяло част от мълниеносните токове протичат през елементите на вътрешната мълниезащита.

Външният LLM може да бъде изолиран от конструкцията (отделно стоящи гръмоотводи или кабели, както и съседни конструкции, които действат като естествени гръмоотводи) или може да се монтира върху защитената конструкция и дори да бъде част от нея.

Вътрешните мълниезащитни устройства са предназначени да ограничат електромагнитните ефекти на тока на мълния и да предотвратят искри вътре в защитения обект

Токове на мълния, попадащи в гръмоотводи, се отклоняват към заземителния проводник чрез система от надолу проводници (спускания) и се разпространяват в земята

3.2. Външна мълниезащитна система

Външният MLT обикновено се състои от гръмоотводи, проводници и заземяващи електроди. В случай на специално производство, техният материал и напречни сечения трябва да отговарят на изискванията на табл. 3.1.

Таблица 3.1

Материал и минимални напречни сечения на елементите на външния ISM

Забележка. Посочените стойности могат да бъдат увеличени в зависимост от повишена корозия или механични въздействия.

3.2.1. Гръмоотводи

3.2.1.1. Общи съображения

Гръмоотводите могат да бъдат специално монтирани, включително в съоръжението, или техните функции се изпълняват от конструктивни елементи на защитеното съоръжение; в последния случай те се наричат ​​естествени гръмоотводи.

Гръмоотводите могат да се състоят от произволна комбинация от следните елементи: пръти, опънати проводници (кабели), мрежести проводници (решетки).

3.2.1.2. Естествени гръмоотводи

Следните конструктивни елементи на сгради и конструкции могат да се считат за естествени гръмоотводи:

а) метални покриви на защитени обекти, при условие че:

електрическата непрекъснатост между различните части е осигурена за дълго време;

дебелината на покривния метал е не по-малка от тдадени в табл. 3.2, ако е необходимо да се защити покрива от повреда или изгаряне

дебелината на покривния метал е най-малко 0,5 ммако не е необходимо да се предпази от повреда и няма опасност от запалване на горими материали под покрива;

покривът не е изолиран. В същото време, малък слой антикорозионна боя или слой от 0,5 ммасфалтова настилка или слой 1 ммпластмасовото покритие не се счита за изолация;

неметалните покрития върху или под метален покрив не се простират извън защитения обект;

б) метални покривни конструкции (ферми, взаимосвързана стоманена армировка);

в) метални елементи като водосточни тръби, декорации, огради по ръба на покрива и др., ако напречното им сечение е не по-малко от стойностите, предписани за обикновените гръмоотводи;

г) технологични метални тръби и резервоари, ако са изработени от метал с дебелина най-малко 2,5 мми топенето или изгарянето на този метал няма да доведе до опасни или неприемливи последици;

д) метални тръби и резервоари, ако са изработени от метал с дебелина най-малко тдадени в табл. 3.2 и ако повишаването на температурата от вътрешната страна на обекта в точката на удар на мълния не представлява опасност.

Таблица 3.2

Дебелината на покрива, тръбата или тялото на резервоара, действащи като естествен гръмоотвод

3.2.2. Долни проводници

3.2.2.1. Общи съображения

За да се намали вероятността от опасно искри, спускащите проводници трябва да бъдат разположени по такъв начин, че между точката на унищожаване и земята:

а) токът се разпространява по няколко успоредни пътя;

б) дължината на тези пътища е ограничена до минимум.

3.2.2.2. Разположение на проводници в мълниезащитни устройства, изолирани от защитения обект

Ако гръмоотводът се състои от пръти, монтирани на отделни опори (или една опора), за всяка опора трябва да се предвиди поне един наклонен проводник.

Ако гръмоотводът се състои от отделни хоризонтални проводници (кабели) или един проводник (кабел), за всеки край на кабела е необходим поне един надолу проводник.

Ако гръмоотводът е мрежеста конструкция, окачена над защитения обект, е необходим поне един наклонен проводник за всяка негова опора. Общият брой на спускащите проводници трябва да бъде най-малко два.

3.2.2.3. Разположение на проводници за неизолирани мълниезащитни устройства

Долните проводници са разположени по периметъра на защитения обект по такъв начин, че средното разстояние между тях да е не по-малко от стойностите, дадени в табл. 3.3.

Долните проводници са свързани с хоризонтални ремъци близо до повърхността на земята и на всеки 20 мот височината на сградата.

Таблица 3.3

Средни разстояния между низходящите проводници в зависимост от нивото на защита

Ниво на защита	средно разстояние, м
аз	10
II	15
III	20
IV	25

3.2.2.4. Инструкции за поставяне на проводници

Желателно е спускащите проводници да са разположени равномерно по периметъра на защитения обект. Ако е възможно, те се полагат близо до ъглите на сградите.

Пуховите проводници, които не са изолирани от защитения обект, се полагат, както следва:

ако стената е направена от незапалим материал, надолу проводниците могат да бъдат фиксирани върху повърхността на стената или да преминат през стената;

ако стената е направена от запалим материал, наклонните проводници могат да се фиксират директно върху повърхността на стената, така че повишаването на температурата по време на потока на мълния да не представлява опасност за материала на стената;

ако стената е направена от запалим материал и повишаването на температурата на спускащите проводници е опасно за нея, изходящите проводници трябва да бъдат разположени по такъв начин, че разстоянието между тях и защитения обект винаги да надвишава 0,1 м. Металните скоби за фиксиране на проводници може да са в контакт със стената.

Пуховодите не трябва да се полагат в водосточни тръби. Препоръчително е да поставите проводници на максимално възможно разстояние от врати и прозорци.

Надолу проводниците се полагат в прави и вертикални линии, така че пътят до земята да е възможно най-кратък. Полагането на проводници под формата на бримки не се препоръчва.

3.2.2.5. Естествени елементи на низходящи проводници

Следните конструктивни елементи на сградите могат да се считат за естествени спускащи проводници:

а) метални конструкции, при условие че:

електрическата непрекъснатост между различните елементи е издръжлива и отговаря на изискванията на точка 3.2.4.2;

те са с не по-малки размери, отколкото се изискват за специално осигурени спускащи проводници. Металните конструкции могат да имат изолационно покритие;

б) металната рамка на сграда или конструкция;

в) взаимосвързана стоманена армировка на сграда или конструкция;

г) части от фасадата, профилни елементи и носещи метални конструкции на фасадата, при условие че размерите им отговарят на указанията за проводници и дебелината им е най-малко 0,5 мм.

Счита се, че металната армировка на стоманобетонни конструкции осигурява електрическа непрекъснатост, ако отговаря на следните условия:

приблизително 50% от връзките на вертикални и хоризонтални пръти са направени чрез заваряване или имат твърда връзка (закрепване с болтове, плетене на тел);

Осигурена е електрическа непрекъснатост между стоманената армировка на различните сглобяеми бетонни блокове и армировката на бетонните блокове, изготвени на място.

Не е необходимо да се полагат хоризонтални ленти, ако металните рамки на сградата или стоманобетонната стоманобетонна армировка се използват като проводници.

3.2.3. Заземителни превключватели

3.2.3.1. Общи съображения

Във всички случаи, с изключение на използването на самостоятелен гръмоотвод, мълниезащитният заземяващ електрод трябва да се комбинира със заземителни електроди на електрически инсталации и комуникационни съоръжения. Ако тези заземителни превключватели трябва да бъдат разделени поради някакви технологични причини, те трябва да бъдат комбинирани в обща система, използвайки система за изравняване на потенциала.

3.2.3.2. Специално положени заземяващи електроди

Препоръчително е да използвате следните видове заземяващи проводници: една или повече вериги, вертикални (или наклонени) електроди, радиално отклоняващи се електроди или заземителен контур, положен на дъното на ямата, заземяващи решетки.

Дълбоко заровените земни електроди се оказват ефективни, ако съпротивлението на почвата намалява с дълбочина и на голяма дълбочина се оказва значително по-малко, отколкото на нивото на обичайното местоположение.

Заземителният електрод под формата на външен контур за предпочитане се полага на дълбочина най-малко 0,5 мот земята и на разстояние най-малко 1 мот стените. Заземяващите електроди трябва да бъдат разположени на дълбочина най-малко 0,5 мизвън защитения обект и да бъде възможно най-равномерно разпределен; в този случай трябва да се стремим да сведем до минимум взаимното им екраниране.

Дълбочината на полагане и видът на заземяващите електроди се избират от условието за осигуряване на минимална корозия, както и възможно най-малка сезонна промяна в устойчивостта на заземяване в резултат на изсушаване и замръзване на почвата.

3.2.3.3. Естествени заземяващи електроди

Като заземяващи електроди може да се използва взаимосвързана стоманобетонна армировка или други подземни метални конструкции, които отговарят на изискванията на точка 3.2.2.5. Ако като заземяващи електроди се използва стоманобетонна армировка, към местата на нейните връзки се поставят повишени изисквания, за да се изключи механичното разрушаване на бетона. Ако се използва предварително напрегнат бетон, трябва да се вземат предвид възможните последици от преминаването на ток на мълния, който може да причини неприемливи механични натоварвания.

3.2.4. Закрепване и свързване на елементи на външния LSM

3.2.4.1. Закопчаване

Гръмоотводите и проводниците са здраво закрепени, така че да се изключи всяко разкъсване или разхлабване на закрепването на проводниците под действието на електродинамични сили или случайни механични влияния (например от порив на вятър или падащ слой сняг).

3.2.4.2. Връзки

Броят на връзките на проводниците е сведен до минимум. Връзките се извършват чрез заваряване, запояване, също така е възможно вмъкване в затягащия накрайник или завинтване

3.3. Избор на гръмоотводи

3.3.1. Общи съображения

Изборът на вида и височината на гръмоотводите се извършва въз основа на стойностите на необходимата надеждност R s. Обектът се счита за защитен, ако съвкупността от всичките му гръмоотводи осигурява надеждност на защитата най-малко R s.

При всички случаи системата за защита срещу преки попадения на мълнии е избрана така, че естествените гръмоотводи да се използват максимално, а ако осигурената от тях защита е недостатъчна - в комбинация със специално монтирани гръмоотводи.

Като цяло, изборът на гръмоотводи трябва да се извършва с помощта на подходящи компютърни програми, които могат да изчислят защитните зони или вероятността за пробив на мълния в обект (група от обекти) от всякаква конфигурация с произволно местоположение на почти произволен брой гръмоотводи от различни видове.

При други равни условия височината на гръмоотводите може да бъде намалена, ако се използват кабелни конструкции вместо конструкции от прътове, особено когато те са окачени по външния периметър на обекта.

Ако защитата на обекта се осигурява от най-простите гръмоотводи (единичен прът, единичен кабел, двоен прът, двоен кабел, затворен кабел), размерите на гръмоотводите могат да се определят с помощта на защитните зони, посочени в този стандарт.

В случай на проектиране на мълниезащита за конвенционален обект е възможно да се определят защитните зони по защитния ъгъл или по метода на търкалящата се сфера в съответствие със стандарта на Международната електротехническа комисия (IEC 1024), при условие че изискванията за проектиране на Международната Електротехническата комисия се оказва по-строга от изискванията на тази инструкция

3.3.2. Типични защитни зони на прътови и телени гръмоотводи

3.3.2.1. Защитни зони на единичен гръмоотвод

Стандартната защитна зона на единичен гръмоотвод с височина зе височина на кръгъл конус ч 0 h 0 и радиус на конуса на нивото на земята r0.

Формулите за изчисление, дадени по-долу (Таблица 3.4), са подходящи за гръмоотводи до 150 м. За по-високи гръмоотводи трябва да се използва специален метод за изчисление.

Ориз. 3.1. Защитна зона на единичен гръмоотвод

За защитната зона на необходимата надеждност (фиг. 3.1), радиусът на хоризонталната секция r xна високо h xсе определя по формулата:

(3.1)

Таблица 3.4

Изчисляване на защитната зона на единичен гръмоотвод

Надеждност на защитата R s	Височина на гръмоотвод ч, м	Височина на конуса h 0 , m	Радиус на конуса r 0 , m
0,9	0 до 100	0,85з	1,2з
	100 до 150	0,85з	з
0,99	0 до 30	0,8з	0,8з
	30 до 100	0,8з	з
	100 до 150	з	0,7з
0,999	0 до 30	0,7з	0,6з
	30 до 100	з	з
	100 до 150	з	з

3.3.2.2. Защитни зони на едножилен гръмоотвод

Стандартните защитни зони на гръмоотвод с единична контактна мрежа с височина h са ограничени от симетрични фронтонни повърхности, които образуват равнобедрен триъгълник във вертикално сечение с връх на височина ч 0 r 0 (фиг. 3.2).

Формулите за изчисление, дадени по-долу (Таблица 3.5), са подходящи за гръмоотводи до 150 м. За по-високи височини трябва да се използва специален софтуер. Тук и по-долу зсе разбира като минималната височина на кабела над нивото на земята (като се вземе предвид провисването).

Ориз. 3.2. Защитна зона на едножилен гръмоотвод: Л- разстояние между точките на окачване на кабела

половин ширина r xзащитни зони с необходимата надеждност (фиг. 3.2) на височина h xот повърхността на земята се определя от израза:

(3.2)

Ако е необходимо да се разшири защитения обем, към краищата на защитната зона на самия телесен гръмоотвод могат да се добавят защитни зони на носещи опори, които се изчисляват по формулите за единични гръмоотводи, представени в табл. 3.4. В случай на големи провисвания на кабела, например при въздушни електропроводи, се препоръчва да се изчисли предоставената вероятност за пробив на мълния чрез софтуерни методи, тъй като изграждането на защитни зони според минималната височина на кабела в обхвата може да доведе до неоправдано разходи.

Таблица 3.5

Изчисляване на защитната зона на едножилен гръмоотвод

Надеждност на защитата R s	Височина на гръмоотвод ч, м	Височина на конуса ч 0, m	Радиус на конуса r0, m
0,9	0 до 150	0,87з	1,5з
0,99	0 до 30	0,8з	0,95з
	30 до 100	0,8з	з
	100 до 150	0,8з	з
0,999	0 до 30	0,75з	0,7з
	30 до 100	з	з
	100 до 150	з	з

3.3.2.3. Защитни зони на двоен гръмоотвод

Гръмоотводът се счита за двоен, когато разстоянието между гръмоотводите Лне надвишава граничната стойност Lмакс.В противен случай и двата гръмоотвода се считат за единични.

Конфигурацията на вертикални и хоризонтални секции на стандартни защитни зони на двоен гръмоотвод (вис зи разстояние Лмежду гръмоотводи) е показано на фиг. 3.3. Изграждане на външните зони на зоните на двоен гръмоотвод (полуконуси с размери ч 0, r0) се произвежда по формулите на табл. 3.4 за единични гръмоотводи. Размерите на вътрешните области се определят от параметрите ч 0и hc, първият от които задава максималната височина на зоната директно при гръмоотводите, а вторият - минималната височина на зоната в средата между гръмоотводите. С разстояние между гръмоотводите L ≤ L c h c = h 0). За разстояния Lc ≤ L ≥ Lмаксвисочина hcсе определя от израза

(3.3)

Lмакси Lcсе изчисляват по емпиричните формули на табл. 3.6, подходящ за гръмоотводи до 150 м

Размерите на хоризонталните участъци на зоната се изчисляват по следните формули, общи за всички нива на надеждност на защита:

максимална половин ширина на зоната r xв хоризонтален разрез на височина h x:

(3.4)

Ориз. 3.3. Защитна зона на двоен гръмоотвод

дължина на хоризонталната част L xна високо h x ≥ h c:

(3.5)

и при h x h c L x = Л / 2;

ширина на хоризонталния участък в центъра между гръмоотводите 2r cxна високо h x ≤ hc:

(3.6)

Таблица 3.6

Изчисляване на параметрите на защитната зона на двупрътов гръмоотвод

3.3.2.4. Защитни зони на двужилен гръмоотвод

Гръмоотводът се счита за двоен, когато разстоянието между кабелите L не надвишава граничната стойност Lмакс. В противен случай и двата гръмоотвода се считат за единични.

Конфигурацията на вертикални и хоризонтални секции на стандартни защитни зони на двужилен гръмоотвод (вис зи разстояние между кабелите Л) е показано на фиг. 3.4. Конструкцията на външните зони на зоните (две навесни повърхности с размери ч 0, r0) се произвежда по формулите на табл. 3.5 за едножилни гръмоотводи.

Ориз. 3.4. Защитна зона на двужилен гръмоотвод

Размерите на вътрешните области се определят от параметрите ч 0и hc, първият от които задава максималната височина на зоната директно при кабелите, а вторият - минималната височина на зоната в средата между кабелите. С разстояние между кабелите L ≤ hcграницата на зоната няма провисване ( hc = ч 0). За разстояния hc Л ≤ Lмаксвисочина hcсе определя от израза

(3.7)

Включените разстояния Lмакси Lcсе изчисляват по емпиричните формули на табл. 3.7, подходящ за въжета с височина на окачване до 150 м. При по-голяма височина на гръмоотводите трябва да се използва специален софтуер.

Дължината на хоризонталния участък на защитната зона на височина h xопределя се по формулите:

(3.8)

За разширяване на защитения обем, зоната на защита на опори, носещи кабели, може да се наслагва върху зоната на двужилен гръмоотвод, който е изграден като зона на двоен гръмоотвод, ако разстоянието Лпо-малко между опорите Lмакс, изчислено по формулите на табл. 3.6. В противен случай подпорите трябва да се разглеждат като единични гръмоотводи.

Когато кабелите не са успоредни или с различна височина, или тяхната височина варира по дължината на участъка, трябва да се използва специален софтуер за оценка на надеждността на тяхната защита. Препоръчва се също да се продължи с големи провисвания на кабела в обхвата, за да се избегнат прекомерни граници на безопасност.

Таблица 3.7

Изчисляване на параметрите на защитната зона на двужилен гръмоотвод

3.3.2.5 Защитни зони на затворен тел гръмоотвод

Формулите за изчисление на клауза 3.3.2.5 могат да се използват за определяне на височината на окачването на гръмоотвод от затворен тел, предназначен да защитава обекти с необходимата надеждност с височина ч 0м, разположен на правоъгълен обект с площ от S0във вътрешния обем на зоната с минимално хоризонтално преместване между гръмоотвода и обекта, равно на д(фиг. 3.5). Височината на окачването на кабела означава минималното разстояние от кабела до повърхността на земята, като се вземе предвид възможното провисване през летния сезон.

Ориз. 3.5. Защитна зона на затворена тел гръмоотвод

За изчисление зизползва се израз:

(3.9)

в която константите НОи ATсе определят в зависимост от нивото на надеждност на защитата по следните формули:

а) надеждност на защитата R s = 0,99

б) надеждност на защитата R s = 0,999

Изчислените съотношения са валидни, когато д > 5 м. Работата с по-малки хоризонтални премествания на кабела е непрактична поради високата вероятност от обратни светкавици от кабела към защитения обект. По икономически причини не се препоръчват гръмоотводи от затворена тел, когато необходимата надеждност на защитата е по-малка от 0,99.

Ако височината на обекта е по-голяма от 30 м, височината на затворената тел гръмоотвод се определя с помощта на софтуер. Същото трябва да се направи и за затворен контур със сложна форма.

След като изберете височината на гръмоотводите според техните защитни зони, се препоръчва да проверите действителната вероятност за пробив чрез компютър и в случай на голяма граница на безопасност да направите корекция, като зададете по-ниска височина на гръмоотводите .

По-долу са дадени правилата за определяне на защитни зони за обекти до 60 мопределени в стандарта IEC (IEC 1024-1-1). При проектирането може да се избере всеки метод на защита, но практиката показва възможността за използване на отделни методи в следните случаи:

методът на защитния ъгъл се използва за конструкции с проста форма или за малки части от големи конструкции;

методът на фиктивната сфера е подходящ за конструкции със сложна форма;

използването на защитна мрежа е препоръчително в общия случай и особено за защита на повърхности.

В табл. 3.8 за нива на защита I - IV са дадени стойностите на ъглите в горната част на защитната зона, радиусите на фиктивната сфера, както и максимално допустимата стъпка на клетката на мрежата.

Таблица 3.8

Параметри за изчисляване на гръмоотводи според препоръките на IEC

* В тези случаи са приложими само решетки или фиктивни сфери.

Гръмоотводите, мачтите и кабелите са разположени така, че всички части на конструкцията да са в защитната зона, оформена под ъгъл α спрямо вертикалата. Защитният ъгъл се избира според таблицата. 3.8 и зе височината на гръмоотвода над повърхността, която трябва да бъде защитена

Методът на защитния ъгъл не се използва, ако зпо-голям от радиуса на фиктивната сфера, дефинирана в табл. 3.8 за подходящо ниво на защита.

Методът на фиктивната сфера се използва за определяне на защитната зона за част или зони от конструкция, когато съгласно табл. 3.4, определянето на защитната зона чрез защитния ъгъл е изключено. Обектът се счита за защитен, ако фиктивната сфера, докосваща повърхността на гръмоотвода и равнината, на която е монтиран, няма общи точки със защитения обект.

Мрежата защитава повърхността, ако са изпълнени следните условия:

мрежестите проводници минават по ръба на покрива, ако покривът се простира извън общите размери на сградата;

мрежестият проводник минава по билото на покрива, ако наклонът на покрива надвишава 1/10;

странични повърхности на конструкцията на нива, по-високи от радиуса на фиктивната сфера (виж Таблица 3.8), защитени от гръмоотводи или мрежа

размерите на клетката на мрежата не са повече от посочените в табл. 3.8;

мрежата е направена по такъв начин, че токът на мълния винаги има поне два различни пътя към заземяващия електрод; никакви метални части не трябва да излизат извън външните контури на мрежата.

Мрежестите проводници трябва да се поставят възможно най-късо.

3.3.4. Защита на електрически метални кабелни електропроводи на магистрални и интразонални комуникационни мрежи

3.3.4.1. Защита на новопроектирани кабелни линии

На новопроектирани и реконструирани кабелни линии на главните и интразоналните комуникационни мрежи 1 трябва да се предвидят непременно защитни мерки в онези участъци, където вероятната плътност на повреда (вероятния брой на опасните удари на мълния) надвишава допустимата, посочена в табл. 3.9.

1 Гръбначни мрежи - мрежи за предаване на информация на големи разстояния; интразонални мрежи - мрежи за предаване на информация между областни и областни центрове.

Таблица 3.9

кммаршрути годишно за електрически комуникационни кабели

3.3.4.2. Защита на нови линии, положени в близост до съществуващи

Ако проектираната кабелна линия е положена в близост до съществуваща кабелна линия и е известен действителният брой на повредите на последната по време на нейната експлоатация за период от най-малко 10 години, тогава при проектиране на кабелна защита от удари на мълния се прилага нормата за допустимите плътността на повреда трябва да вземе предвид разликата между действителната и изчислената повреда на съществуващата кабелна линия.

В този случай допустимата плътност n 0повреда на проектираната кабелна линия се установява чрез умножаване на допустимата плътност от табл. 3.9 върху съотношението на изчислените n стри действително n еповреда на съществуващ кабел от удари на мълния със 100 кммаршрути на година:

n 0 = n 0 (n стр / n е).

3.3.4.3. Защита на съществуващи кабелни линии

По съществуващите кабелни линии се извършват защитни мерки в тези райони, където са възникнали удари на мълния, като дължината на защитения участък се определя от условията на терена (дължина на хълм или участък с повишено съпротивление на почвата и др.), но не по-малко от 100 мот всяка страна на нараняването. В тези случаи се предвижда полагане на мълниезащитни кабели в земята. Ако кабелна линия, която вече има защита, е повредена, след отстраняване на повредата се проверява състоянието на мълниезащитното оборудване и едва след това се взема решение за оборудване на допълнителна защита под формата на полагане на кабели или подмяна на съществуващия кабел с по-устойчив на мълниеносни разряди. Работите по защита трябва да се извършат веднага след отстраняването на повредата от мълния.

3.3.5. Защита на оптични кабелни преносни линии на магистрални и интразонални комуникационни мрежи

3.3.5.1. Допустим брой опасни удари на мълния в оптични линии на гръбначни и интразонални комуникационни мрежи

На проектираните оптични кабелни преносни линии на гръбначните и интразоналните комуникационни мрежи са задължителни защитните мерки срещу повреда от удари на мълния в онези зони, където вероятният брой на опасни удари на мълния (вероятна плътност на повреда) в кабелите надвишава допустимия брой, посочен в табл. . 3.10.

Таблица 3.10

Допустим брой опасни удари на мълния на 100 кммаршрути годишно за оптични комуникационни кабели

При проектиране на оптични кабелни преносни линии се предвижда използването на кабели с категория мълниеустойчивост не по-ниска от посочените в табл. 3.11, в зависимост от предназначението на кабелите и условията на полагане. В този случай, при полагане на кабели на открити площи, защитни мерки могат да се изискват изключително рядко, само в райони с високо съпротивление на почвата и повишена мълниеносна активност.

Таблица 3.11

3.3.5.3. Защита на съществуващи оптични кабелни линии

По съществуващите оптични кабелни електропроводи се вземат защитни мерки в тези зони, където са възникнали удари на мълния, като дължината на защитения участък се определя от условията на терена (дължина на хълм или участък с повишено съпротивление на почвата и др.) , но трябва да бъде най-малко 100 мот всяка страна на нараняването. В тези случаи е необходимо да се предвиди полагане на защитни проводници.

Работата по оборудването за защитни мерки трябва да се извърши веднага след отстраняването на щетите от мълния.

3.3.6. Защита от удари на мълнии на електрически и оптични комуникационни кабели, положени в населеното място

При полагане на кабели в населено място, с изключение на случаите на пресичане и приближаване на ВЛ с напрежение 110 kVи по-горе, не е осигурена защита срещу удари на мълния.

3.3.7. Защита на кабели, положени по края на гората, в близост до отделни дървета, подпори, мачти

Защита на комуникационни кабели, положени по края на гората, както и в близост до обекти с височина над 6 м(свободно стоящи дървета, опори за комуникационни линии, електропроводи, гръмоотводни мачти и др.) се осигурява, ако разстоянието между кабела и обекта (или подземната му част) е по-малко от разстоянията, дадени в табл. 3.12 за различни стойности на земното съпротивление.

Таблица 3.12

Допустими разстояния между кабела и заземяващия контур (подпора)