Сопротивление заземлителя молниезащиты: Измерение сопротивления заземляющего устройства

Сопротивление заземления у молниезащиты – как измерить

Заземлять молниеотвод необходимо не только для отведения разряда атмосферного электричества в землю, но и для обеспечения безопасного процесса растекания электрического заряда по грунту. Заземление выполняется и с целью защитить людей от поражения током при возможном повреждении изоляции, и с целью предотвратить искровой пробой по воздуху на металлические элементы и конструкции объекта (что возможно при очень высоком напряжении). Сопротивление заземления молниеотвода регламентируется для снижения высоких напряжений, возникающих при растекании в грунте электрического заряда, который несет удар молнии.

Нормы сопротивления заземления для молниезащиты

Сопротивление заземления у молниезащиты не имеет строгих параметров, в нормативных документах, регламентирующих устройство защитных систем зданий, предельно допустимые значения этого показателя не определены, указывается только тип конструкции заземлителя в зависимости от вида объекта и категории молниезащиты.

Рекомендуемая величина сопротивления заземления системы молниезащиты для отдельно стоящих молниеотводов составляет не более 10 Ом в случае, если рядом с такой конструкцией в период грозы могут находиться люди, и не более 40 Ом в случае, если пребывание людей рядом с молниеотводами во время грозы невозможно и они удалены от жилых строений не менее, чем на 10 м. Отдельно регламентируется данный параметр для опор воздушных линий электропередач, он должен составлять не более 10-30 Ом в зависимости от показателей удельного сопротивления грунта под опорой.

Как измерить сопротивление заземления?

Измерение сопротивления заземления проводится для постоянного тока и переменного тока промышленных частот с помощью специальных приборов, действующих по принципу амперметров-вольтметров. Отдельно оцениваются геометрические параметры заземлителей и удельное сопротивление почвы. Неоднородность грунта является причиной того, что на разной его глубине значения данного показателя заметно отличаются.

Поэтому его измерение обязательно проводится для корректного монтажа заземляющих устройств.

Проводить измерительные и расчетные работы должны специалисты, которые обладают достаточным объемом знаний и опытом в подобном вопросе. Они выполнят наиболее точные замеры и на их основе создадут проект наиболее безопасной и эффективной защитной системы. Именно так работают специалисты компании «Алеф-ЭМ», одного из лидеров на отечественном рынке грозозащитных систем. Высокое качество, большой опыт работы и применение на практике всех появляющихся технологических инноваций, использование наиболее современного оборудования и материалов, а также доступные цены – вот основные плюсы сотрудничества с «Алеф-ЭМ».

​Заземление молниеотводов / Передача, распределение и накопление электроэнергии / Элек.ру

Количество статей на эту тему трудно подсчитать. Заземляющее устройство — необходимый элемент каждого молниеотвода. Именно оно обеспечивает отвод в землю тока молнии.

В любой инструкции по молниезащите написано, что этот процесс должен быть безопасным. Возникает вопрос, о какой безопасности речь? О безопасности людей и животных или о безопасности сложной электронной аппаратуры, которая смонтирована в защищаемом объекте?

На этот счет в нормативных документах нет пояснений. Попытка установить использованный принцип нормирования сопротивления заземления, как правило, кончается ничем. Составители нормативных документов на этот счет не распространяются. Чаще нормируется не сопротивление заземления, а минимально допустимая длина заземляющих шин (стандарт МЭК 62305) и даже полная конструкция заземлителя (отечественная Инструкция по молниезащите РД 34.21.122-87). Неоднозначность подобного “нормирования” достойна удивления. Вот, например, что следует из предписаний МЭК для регионов с различным удельным сопротивлением грунта.

Рис. 1

Зависимость сопротивления заземления от удельного
сопротивления грунта согласно стандарту МЭК 62305 

Для второго уровня защиты допускается линейный рост сопротивления заземления молниеотвода по мере увеличения удельного сопротивления грунта ρ до 800 Ом*м, а в еще более высокоомных грунтах этот параметр должен почему-то снижаться, асимптотически приближаясь к величине около 65 Ом (рис. 1). Трудно придумать хоть какое-то физическое обоснование для такой зависимости, тем более, что ни в лаборатории, ни в полевых условиях не удалось обнаружить связи защитного действия молниеотвода с его сопротивлением заземления, по крайней мере вплоть до 100 Ом. Последнее легко объяснимо. Точка удара молнии определяется конкурирующим развитием встречных лидеров от молниеотвода и от защищаемого объекта. В начальной фазе этого процесса ток встречного лидера не превышает 10 А, а потеря напряжения от этого тока на сопротивлении заземления молниеотвода – приблизительно 1000 В – величина несопоставимо малая, по сравнению с тем перепадом напряжения в электрическом поле атмосферы, что питает встречные лидеры.

Если для защитного действия молниеотвода величина его сопротивления мало значима, при его выборе действительно трудно опираться на что-то иное, кроме требования безопасности. Обсуждая безопасность человека и животных, приходится оперировать величинами напряжений шага и прикосновения. Оба этих параметрах мало пригодны для нормирования в молниезащите, поскольку опасность воздействия напряжения на живой организм в очень сильной степени зависит от времени. К сожалению, в существующих отечественных предписаниях оно не опускается ниже 0,01 с, что на 2 порядка больше длительности тока молнии, а следовательно и напряжений, обусловленных его растеканием в земле. Попытка экстраполировать опасные значения на более кратковременные воздействия, исходя из неизменной выделившейся энергии – это первое, что представляется хоть сколько-нибудь логичным. Тогда вместо предельно допустимого значения 600 В для времени воздействия 0,01 с приходится ориентироваться на величину в 6000 В для 100 мкс. Жаль, что основа такого пересчета не обоснована в физиологическом отношении, хотя и альтернативы ему пока тоже не предвидится.

Важно рассмотреть типовые ситуации, связанные с растеканием тока молнии, чтобы оценить хотя бы на качественном уровне, насколько часто грозовые воздействия создают напряжения шага, реально опасные для человека. Логично начинать с типовых заземляющих устройств, что упомянуты в отечественном нормативе РД 34.21.122-87 и в стандарте МЭК 62305. Результаты таких расчетов представлены на следующем графике (рис. 2).

Рис. 2

Расчет напряжений шага при растекании тока молнии
через заземлители типовых конструкций

Они выполнены для горизонтальной шины длиной 10 м, которая предписана стандартом МЭК для грунтов с удельным сопротивлением до 500 Ом*м (при Iуровне защиты), а с тремя вертикальными стержнями длиной от 3 м — Инструкцией РД 34.21.122-87 для любых отдельно стоящих молниеотводов. Расчетные значения напряжения шага на графике нормированы произведением ρI_М и потому пригодны для оценок в любой линейной среде при произвольном токе молнии I_M. Картина получается не слишком оптимистичной. Даже при удалении от молниеотвода на 10 м нормированное расчетное значение превышает по абсолютной величине 0,0015 м^-1. Это значит, что при токе молнии 100 кА (

IIIуровень защиты) напряжение шага превысит 15 кВ в грунте с ρ = 100 Ом*м, и 150 кВ при ρ = 1000 Ом*м. Остается заметить, что на практике приходится иметь дело и с более высокоомными средами. Это означает, что окрестность любого отдельно стоящего молниеотвода с заземлителем, изготовленным по предписаниям ныне действующих нормативных документов, представляет реальную опасность для населения и обслуживающего персонала защищаемого сооружения.

Теперь о молниеотводах, установленных непосредственно на сооружении. Как правило, роль их заземлителя выполняет фундамент здания. Пусть это будет здание с большой площадью основания 50 х 50 м, свайный фундамент которого заглублен на 10 м. Такое исполнение контура заземления скорее всего типично для высотных многоэтажных зданий. Результаты расчета (рис. 3) показывают, что распределение электрического поля на земле в окрестности здания выровнено в значительно большей степени, чем у основания отдельно стоящего молниеотвода, но и здесь напряжение шага рядом с фундаментом может превысить 30 кВ, если здание построено на участке с удельным сопротивлением грунта выше 1000 Ом*м.

Печальный опыт сотрудников высоковольтных лабораторий говорит, что микросекундное воздействие такого напряжения надолго остается в памяти. Без организации специальной защиты его вряд ли можно считать безопасным для человека. Как минимум, ее надо предусматривать непосредственно у стен здания, где тротуар следует покрывать сплошным изоляционным материалом (например, асфальтом), но никак не керамической плиткой, у которой зазоры заполнены грунтом и пропитаны влагой во время дождя.

Рис. 3. Расчет напряжений шага в случае молниеотводов,
установленных непосредственно на здании

Снова возвращаясь к отдельно стоящим молниеотводам, стоит отметить, что они наиболее опасны при установке на различного рода высоких мачтах и колоннах, размещенных в черте городской застройки, например, на памятных обелисках, у которых вполне возможно скопление людей. Стремление снизить напряжения шага здесь наиболее значимо. В этом отношении заслуживает внимания система изолированной молниезащиты с использованием изолированных токоотводов с высокопрочной изоляцией, подобных тем, что разработала и производит фирма DEHN+ SÖHNE.

Монтаж такой системы позволяет отвести ток молнии в глубинный заземлитель, не загружая им непосредственно арматуру железобетонного фундамента сооружения. В итоге распределение потенциалов по поверхности грунта оказывается существенно выровненным.

Расчетные данные на рис. 4 позволяют оценить эффект в случае использования бетонного основания 30 х 30 м с вмонтированной в него металлической сетки с ячейками 5 х 5 м; стержневой заземлитель длиной 5 м размещен на глубине 30 м. Практически линейный закон изменения потенциала указывает на неизменность напряжения шага в окрестности защищаемого объекта. Значение величины 

U/(ρI_M) ≈ 6×10^-5 м^-1 означает, что при токе молнии 100 кА и удельном сопротивлении грунта 1000 Ом*м напряжение шага будет лежать в пределах 6 кВ, что примерно на порядок меньше, чем в случае традиционного решения.

Рис. 4 Расчет напряжений шага при использовании изолированной системы молниезащиты

В основе изолированной системы молниезащиты лежат токоотводы HVI^® с высоковольтной изоляцией и полупроводниковым покрытием, выравнивающим электрическое поле вдоль наружной поверхности токоотвода и предотвращающим развитие скользящих разрядов. Токоотводы семейства HVI^® (рис. 5) выпускаются трех типов в зависимости от электрической прочности их изоляции и рассчитаны на применение в системах молниезащиты различных уровней. Также возможны варианты токоотводов с дополнительным серым покрытием, обеспечивающим защиту от погодных условий и ультрафиолетового излучения. Кроме того, такие токоотводы могут быть выкрашены в цвет фасада здания, визуально сливаясь с ним, что может быть полезно с дизайнерской точки зрения.

Рис. 5 Семейство изолированных токоотводов HVI^® компании DEHN + SÖHNE

Более высокая стоимость изолированных молниеотводов по сравнению с традиционными не должна препятствовать их использованию, когда речь идет о массовой защите людей. Дело за уточнением нормативных требований действующих стандартов по молниезащите.

методика, периодичность, акт и протокол проверки

Гроза как естественное природное явление сопровождается молниями, которые бьют преимущественно в высокие предметы. Большая энергия, которая присуща грозовым разрядам, при неудачных стечениях обстоятельств может привести к:

• разрушению элементов архитектурного объекта;
• выходу из строя электронной аппаратуры;
• возникновению пожара;
• гибели людей, а также сельскохозяйственных животных.

Единственный способ предотвращения этого — устройство молниезащиты. Назначение молниезащиты состоит в принудительном отводе тока атмосферного разряда прямо на землю по специально создаваемому для этого контуру заземления, что позволяет избежать его прямого воздействия на конструкции здания, животных и людей. Молниезащиту здания выполняют как отдельную инженерную систему. Исправность системы молниезащиты подтверждают регулярными проверками.

Кто проводит проверку?

Выдача заключение на соответствие системы молниезащиты промышленных зданий требованиям норм — технически сложная процедура, которую могут выполнять только специализированные организации.

Необходимые условия выдачи протокола проверки молниезащиты включают следующие положения:

• наличие у проверяющей организации тестирующей лаборатории, что дополнительно подтверждено свидетельством о регистрации;
• профильное образование сотрудников лаборатории;
• применение при тестировании измерительных приборов с действующей поверкой.

Лаборатория — это самостоятельная структурная единица организации с утвержденным штатным расписанием.

Монтажные компании обычно привлекают сертифицирующую лабораторию по субподряду.

Разновидности проверок

Проверки элементов молниезащиты вне зависимости от их исполнения делят на контрольные, внеочередные, разовые.

1. Главные отличительные признаки контрольных проверок молниезащиты — их выполнение по полному циклу с измерением характеристик и по заранее согласованному плану.
2. Внеочередные проверки обычно проводят визуальным осмотром после стихийных бедствий, а также особо сильных гроз. Измерения сопротивления при этом не выполняют.
3. Разовые проверки молниезащиты различной глубины выполняют после:

• завершения монтажа системы;
• внесения в систему любых изменений, в т.ч. ремонта;
• повреждения защищаемого объекта.

Методика выполнения проверки

Система молниезащиты архитектурных сооружений, особенно промышленных объектов, часто имеет высокую сложность. Эта требует разделения процесса контроля ее текущего состояния на ряд этапов, которые выполняют по разнообразным методикам визуального и инструментального тестирования.

Этапы

Обычно в процессе сертификации системы молниезащиты выделяют такие этапы как:

• получение необходимых исходных данных из имеющейся проектной документации;
• контроль фактического соответствия системы проектной документации;
• визуальный осмотр устройств системы. Цель осмотра — контроль целостности сварных соединений (с простукиванием), отсутствия коррозии, состояния контактов;
• измерение сопротивления заземлителя.

В тех ситуациях, когда для защиты объекта применяют несколько молниеотводов, проверку производят отдельно для каждого из них.

Нормируемые параметры

Проверку молниезащиты объектов промышленного назначения (архитектурные сооружения плюс коммуникации) осуществляют на соответствие требованиям ведомственных инструкций РД 34. 21.122-87 и СО 153-34.21.122-2003 Министерства энергетики. Положениями ПТЭЭП (гл. 2.8) нормируются принципы защиты электротехнических устройств от воздействия скачков напряжений.

Нормы фиксируют максимальное переходное сопротивление контактов молниезащиты на уровне 0,03 Ом. Максимальное сопротивление заземляющего устройства установлено равным 10 Ом.

При устройстве электроустановок дополнительно контролируют соответствие нормативным требованиям расстояния до объекта, величины углубления, а также конструктивного исполнения элементов заземляющего устройства в местах с различным сопротивлением грунта. Отдельно проверяют минимальное расстояние заземлителя от металлических коммуникаций.

Методы измерений

При инструментальном контроле молниезащиты выполняют такие разновидности измерения сопротивлений как:

• проверку переходного сопротивления контуров в местах стыка отдельных компонентов;
• определение сопротивления заземлителей защиты.

Достоверность результатов увеличивают тестированием заземляющих устройств на пике сухого сезона или при максимально глубоком промерзании грунта.

При визуальном контроле молниезащиты, который выполняют днем при ясной погоде, проверяют степень коррозии и иных повреждений поверхности и структуры компонентов системы. Если, например, при осмотре молниеприемников обнаружены те из них, у которых повреждено более четверти площади поверхности, они подлежат обязательной замене.

Документирование (акты, протоколы)

По результатам проверки какого-либо конкретного параметра или их комплекса оформляют протокол. Применительно к системе молниезащиты различают протоколы:

• визуального осмотра технического состояния системы и/или отдельных ее узлов;
• измерения переходного сопротивления;
• измерения сопротивления при испытаниях контура заземляющих устройств.

Протокол может составляться в отношении части системы, а также содержать результаты полного цикла обследований без разбиения на отдельные составляющие. В протоколах измерения, которые оформляют по ГОСТ Р 50571.16-99 (гармонизирован с МЭК 60364-6-61-86):

• отмечают условия измерений;
• приводят характеристику объекта;
• описывают тип тестирующего оборудования;
• фиксируют выявленные нарушения;
• отмечают данные лиц, производивших испытания.

Документ должен содержать всю информацию, необходимую для обоснования вывода по результатам испытаний по форме «годен — негоден» применительно к штатной технической эксплуатации.

Протоколы дополняют схемой организации молниезащиты, копиями свидетельств о поверке, актами аттестации сотрудников лаборатории и иными необходимыми документами. Образец формы протокола приведена на рисунке 1.

Рисунок 1. Примерная форма протокола измерения параметров системы молниезащиты

Акт отличается от протокола тем, что всегда составляется коллегиально. Комиссия по сложившейся традиции включает нечетное число (минимум трое) членов. Акт дополнительно утверждает руководитель заказчика или один из его заместителей.

Применительно к молниезащите оформляют акт проверки и акт приемки.

Акты проверки де-факто выполняют по форме протокола.

Акты приемки включают в себя протоколы измерений. Часто такой акт представляет собой обобщающий документ, содержательная часть которого полностью вынесена в приложения.

Необходимое измерительное оборудование и приборы

Качество установки молниеотвода проверяют соответствующей измерительной техникой. Доступны как автоматизированные измерители, так и приборы с ручной настройкой. Ручное оборудование считают устаревшим и постепенно выводят из эксплуатации.

Наибольшее распространение среди автоматизированных устройств проверки молниезащиты получил MRU-101 польского производства. Измеритель MRU-101:

• выполняет измерения сопротивления заземления;
• определяет удельное сопротивление геоподосновы;
• измеряет ток растекания;
• осуществляет выбор диапазона с необходимыми настройками после нажатия клавиши START;
• хранит несколько сотен результатов тестирования.

Сильная сторона MRU-101, интерфейс которого показан на рисунке 2, – постоянный контроль уровня шумов и условий измерений с полной остановкой процесса при обнаружении грубых ошибок. Кроме того, при определении прибором возможности получения недостоверных показаний он генерирует предупреждающее сообщение.

Рисунок 2. Органы управления, разъемы для подключения щупов и индикатор измерителя MRU-101

Для проведения испытаний молниезащиты чаще всего используют трехполюсную схему, структура которой показана на рисунке 3 с подключением рабочих входов H, S, E измерителя к трем разным вбитым в землю в районе электродов заземляющего контура измерительным щупам. Расстояние между щупами выбирают равным не менее 20 м.

Рисунок 3. Трех- и четырехполюсные схемы подключения прибора MRU-101 к измерительным щупам

Реже применяют четырехполюсную схему. Ее отличие от трехполюсной — соединение дополнительным проводом входа ES с тем же электродом, который подключен к входу E (см. рисунок 3).

MRU-101 позволяет измерить также величину тока растекания бесконтактным методом. Для этого к пятому входу так, как показано на рисунке 4, подключают измерительные клещи, которые входят в комплект поставки. Измерения требуют предварительной калибровки клещей, выполняемой в автоматическом режиме.

Рисунок 4. Схема подключения измерительных клещей к прибору MRU-101

Категории помещений и периодичность проверки

Правила эксплуатации электротехнического оборудования ПТЭЭП (гл. 2.8) по уровню защиты от ударов молний делят все архитектурные объекты на три категории.

Категория I включает в себя те объекты промышленного назначения, которые склонны к образованию скоплений пожаро- и взрывоопасных материалов в газообразной, парообразной или пылевидной форме. При том допустимо, что при нештатной ситуации может пострадать не только персонал предприятия, но и расположенные рядом сооружения.

Категория II отличается от предыдущей тем, что действия положений предназначенной для нее методики проверки распространяют на:

• архитектурные объекты, в которых скопление потенциально опасных сред возникает только при нарушениях технологии или неисправностях технологического оборудования;
• разнообразные внешние установки, использующие жидкие или газообразные взрывоопасные и/или пожароопасные материалы.

Прочее оборудование, безопасность которого обеспечивает система молниезащиты, отнесено к категории III. Его поражение молнией не так опасно или наносит меньший ущерб.

Периодичность проверки параметров системы молниезащиты с выдачей протоколов испытаний, которая установлена нормативными актами и относится к группе контрольных измерений, зависит от категории. Для категорий I, II это 1 год, для категории III – интервал периодической проверки составляет один раз в три года. Дополнительно замеры сопротивления годовых проверок следует осуществлять перед началом грозового сезона.

Внеочередные и разовые проверки выполняют по мере возникновения такой необходимости.

Раз в шесть лет оценивают степень коррозии заземлителей.

Какое сопротивление заземления должно быть у отдельно стоящего молниеотвода? | ЭлектроАС

Дата: 6 февраля, 2010 | Рубрика: Вопросы и Ответы, Электромонтажные работы
Метки: Заземление, Замер сопротивления заземления, Молниезащита, Молниеотвод

Этот материал подготовлен специалистами компании «ЭлектроАС».
Нужен электромонтаж или электроизмерения? Звоните нам!

Алексей
Какое сопротивление заземления должно быть у отдельно стоящего молниеотвода?

Ответ:
Если во время грозы вблизи молниеотвода могут находиться люди, то сопротивление заземления отдельно стоящего молниеотвода должно быть не более 10 Ом.

Если же во время грозы вблизи молниеотвода пребывание людей невозможно, то величина сопротивления заземлителя может быть не более 40 Ом.

В.Н. ХАРЕЧКО
РЕКОМЕНДАЦИИ ПО МОЛНИЕЗАЩИТЕ ИНДИВИДУАЛЬНЫХ ЖИЛЫХ ДОМОВ, КОТТЕДЖЕЙ, ДАЧНЫХ (САДОВЫХ) ДОМОВ И ДРУГИХ ЧАСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ
МОСКВА
ЭНЕРГОСЕРВИС
2002

ГЛАВА 4. ЗАЗЕМЛЕНИЕ МОЛНИЕОТВОДОВ
4.1. Общие положения
Величина сопротивления заземлителя молниеотводов, если вблизи них во время грозы могут находиться люди, не должна превышать 10 Ом. Если же во время грозы вблизи молниезащитного устройства пребывание людей невозможно, то величина сопротивления заземлителя может быть не более 40 Ом*.
*Такое сопротивление допускается только для изолированных систем молниезащиты, особенно при использовании искусственных заземлителей молниеотводов, устанавливаемых на естественных несущих конструкциях (деревья, башни, трубы и т.п.), удаленных от домов на расстояние не менее 10 м.
Заземление молниеотводов выполняется с помощью забитых в землю вертикальных стальных стержней, уголков или труб, которые объединяются стальной полосой или прутком.

Так же сообщаем, что «Рекомендации по электроснабжению индивидуальных жилых домов, коттеджей, дачных (садовых) домов и других частных сооружений» отменены приказом Минпромэнерго России № 519 от 27.11.2007 в соответствии с письмом Минюста России от 01.11.2007 № 01/11130-АБ, однако отмена упомянутой инструкции не исключает возможности и целесообразности использования её рекомендаций в части, не противоречащей действующим нормативно-техническим документам.

Прочая и полезная информация

Прочая и полезная информация

Удельное электрическое сопротивление грунта 100 Ом*м, 1 вертикальный очаг

• Граундтех /
• Статьи /
• Удельное электрическое сопротивление грунта 100 Ом*м, 1 вертикальный очаг

Молниезащита объекта III категории

Удельное электрическое сопротивление грунта 100 Ом*м, 1 вертикальный очаг
Общие данные

Устройство молниезащиты предназначено для обеспечения защиты от прямых ударов молнии (ПУМ).
Здание относится к III категории молниезащиты согласно пп.9, таблицы 1 Инструкции по устройству молниезащиты зданий и сооружений РД 34.21.122-87.
Таблица 1

№ пп.	Здания и сооружения	Местоположение	Тип зоны защиты при использова­нии стержне­вых и тросо­вых молние­отводов	Катего­рия молние­защиты
1	2	3	4	5
9	Небольшие строения III-V степеней огнестойкости, расположенные в сельской местности, в которых отсутствуют помещения, относимые по ПУЭ к зонам взрыво — и пожароопасных классов	В местностях со средней про­должительностью гроз 20 ч в год и более для III, IIIa, IIIб, IV, V степеней огнестойкости при N<0,1, для IVа степени огнестойкости при N<0,02	—	III

В случае с данным зданием, молниеприемником являются металлические фермы крыши промышленного здания, токоотводами служат металлические колонны, к колонне приваривается кусок металлической арматуры, выходящий сквозь стену наружу, к которому и крепится зажим соединения тип N с последующим устройством очага заземления.

Заземление объекта

Согласно п.п. 2.13 «В качестве заземлителей защиты от прямых ударов молнии во всех возможных случаях (см. п. 1.8) следует использовать железобетонные фундаменты зданий и сооружений. При невозможности использования фундаментов предусматриваются искусственные заземлители:

• при наличии молниеприемной сетки или металлической кровли по периметру здания или сооружения прокладывается наружный контур следующей конструкции:
• в грунтах с эквивалентным удельным сопротивлением   500 Омм при площади здания более 250 м² выполняется контур из горизонтальных электродов, уложенных в земле на глубине не менее 0,5 м, а при площади здания менее 250 м² к этому контуру в местах присоединения токоотводов приваривается по одному вертикальному или горизонтальному лучевому электроду длиной 2—3 м;»

3.2.3.2. Специально прокладываемые заземляющие электроды СО 153-34.21.122-2003.«Сильно заглубленные заземлители оказываются эффективными, если удельное сопротивление грунта уменьшается с глубиной и на большой глубине оказывается существенно меньше, чем на уровне обычного расположения. Заземлитель в виде наружного контура предпочтительно прокладывать на глубине не менее 0,5 м от поверхности земли и на расстоянии не менее 1 м от стен. Глубина закладки и тип заземляющих электродов выбираются из условия обеспечения минимальной коррозии, а также возможно меньшей сезонной вариации сопротивления заземления в результате высыхания и промерзания грунта.»

Необходимо выполнить траншею глубиной 0,5 м и шириной 0,25 м

Таким образом, согласно таблице 2. 11 РД 34.21.122-87, минимальный диаметр стального вертикального электрода заземления: 10 мм.

Выбираем стержень стальной оцинкованный диаметром 16 мм длиной 1,5 (Z10161).

Конструкция стержня такова, что толщина стержня позволяет заглублять его вертикально при помощи электроинструмента. А резьбовая оснастка позволяет соединять стержня между собой для увеличения глубины залегания. Так достигается наилучшее растекание тока, кроме того на большой глубине, грунт не промерзает и не высыхает.

Стержень оцинкованный длиной 1,5 м – соединяется между собой при помощи муфты (Z10163) и образует вертикальный очаг заземления длиной 3 м.

Стержни заглубляются при помощи кувалды или электроинструмента. Удар должен осуществляться по удароприемной головке (Z10174), которая закручивается в соединительную муфту.

При использовании электроинструмента типа «отбойный молоток» или «перфоратор» необходимо использовать тип патрон SDS-MAX и насадку (Z10105) для передачи удара в головку.

Заглубить вертикальные стержни заземления в местах опусков токоотводов. При установке вертикальных заземлителей необходимо оставить на дне траншеи выпуск стержня длиной 150 мм для подключения горизонтального заземлителя (S10309).

Горизонтальный заземлитель полоса стальная оцинкованная 40х4 мм. П.п. Таблица 3. РД 34.21.122-87.

Таблица 3

Форма токоотвода и заземлителя	Сечение (диаметр) токоотвода и заземлителя, проложенных
	снаружи здания на воздухе	в земле
Круглые токоотводы и перемычки диаметром, мм	6	‑
Круглые вертикальные электроды диаметром, мм	‑	10
Круглые горизонтальные* электроды диаметром, мм	‑	10
Прямоугольные электроды:
сечением, мм	48	160
толщиной, мм	4	4
* Только для выравнивания потенциалов внутри зданий и для прокладки наружных контуров на дне котлована по периметру здания.

Контур прокладывается вокруг здания и соединяется между собой сваркой. Перед сваркой необходимо зачистить слой цинка. После сварки требуется окрасить цинконаполненным составом (M10247). Длина шва 6 см.

 

Выполнить соединение горизонтального и вертикального заземлителя при помощи специального зажима типа N (Z10106). Подключить к зажиму токоотвод.

Очистить соединение «полоса-токоотвод-стержень» от грунта, воды. Обмотать соединение лентой изоляционной (Z10104).

Расчет сопротивления растекания заземляющего устройства

Для сопротивления внешней молниезащиты здания требуется заземляющее устройство с сопротивлением до 10 Ом. Для расчета возьмем усредненную величину удельного сопротивления грунта – 400 Ом/м.

Сопротивление растеканию вертикального заземлителя определяется по формуле:

 

Где:

ρ- удельное сопротивление грунта, Ом/м;

С_ij – безразмерный коэффициент, зависящий от формы заземлителя и условий его заглубления;

l — длина вертикального электрода, м;

d — диаметр глубинного электрода, м;

n — количество электродов, шт;

H — заглубление (расстояние от поверхности земли до середины заземлителя, м).

Как правило, с учетом прокладки заземляющего проводника на глубине 0,5 м, H = L/2 + 0,5;

ρ- 100 Ом/м;

l — 7,5 м;

d – 0,016 м;

n – 1 шт;

H – 2 м.

Сопротивление одного вертикального электрода

Коэффициент использования стержней равен 0,8

Сопротивление всех вертикальных заземлителей

Безразмерный коэффициент вертикального электрода, зависящий от формы заземлителя и условий его заглубления:

Найдем коэффициент по формуле, указанной в п.6 таблицы 8 справочника по молниезащите Р.Н. Карякина

Предусматривая коэффициент использования стержней находим сопротивление всех вертикальных заземлителей по формуле:

Число заземлителей	Отношение расстояний между электродами к их длине
	1	2	3	1		2	3
	Электроды размещены в ряд (рас.1)				Электроды размещены по контуру (рис.2)
2	0,85	0,91	0,94	—		—	—
4	0,73	0,83	0,89	0,69		0,78	0,85
6	0,65	0,77	0,85	0,61		0,73	0,80
10	0,59	0,74	0,81	0,56		0,68	0,76
20	0,48	0,67	0,76	0,47		0,63	0,71
40	—	—	—	0,41		0,58	0,66
60	—	—	—	0,39		0,55	0,64
100	—	—	—	0,36		0,52	0,62

Отношение расстояний между вертикальными электродами к их длине	Число вертикальных электродов
	2	4	6	10	20	40	60	100
Вертикальные электроды размещены в ряд (рис.1 см. выше)
1	0,85	0,77	0,72	0,62	0,42	—	—	—
2	0,94	0,80	0,84	0,75	0,56	—	—	—
3	0,96	0,92	0,88	0,82	0,68	—	—	—
Вертикальные электроды размещены по контуру (рис.2 см. выше)
1	—	0,45	0,40	0,34	0,27	0,22	0,20	0,19
2	—	0,55	0,48	0,40	0,32	0,29	0,27	0,23
3	—	0,70	0,64	0,56	0,45	0,39	0,36	0,33

 

6. Условия эксплуатации

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

Во время осмотра и проверки устройств молниезащиты рекомендуется:

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

Внеочередные осмотры устройств молниезащиты следует производить после стихийных бедствий (ураганный ветер, наводнение, землетрясение, пожар) и гроз чрезвычайной интенсивности.

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

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

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

Результаты осмотров должны заноситься в паспорт заземляющего устройства.

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

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

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

Внеочередные замеры сопротивления заземления устройств молниезащиты следует

производить после выполнения ремонтных работ как на устройствах молниезащиты, так и на самих защищаемых объектах и вблизи них.

Результаты проверок оформляются актами, заносятся в паспорта и журнал учета состоянияустройств молниезащиты.

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

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

Приложения 1 – Схема заземляющего устройства

Добавить комментарий

Сопротивление заземления | для молниезащиты

Сопротивление заземления измеряется в Ом и должно иметь минимально низкое значение. Идеальный случай — нулевая величина, что означает отсутствие какого-либо сопротивления при пропускании «вредных» электротоков, что гарантирует их полное поглощение землей.

Так как идеала достигнуть невозможно, все электрооборудование и электроника создаются исходя из некоторых нормированных величин сопротивления заземления = 60, 30, 15, 10, 8, 4, 2, 1 и 0,5 Ом

Для частных домов, с подключением к электросети 220 Вольт / 380 Вольт необходимо иметь локальное заземление с рекомендованным сопротивлением не более 30 Ом

При подключении локального заземления к нейтрали трансформатора / генератора в системе TN суммарное сопротивление заземления (локального + всех повторных + заземления трансформатора / генератора) должно быть не более 4 Ом (ПУЭ 1.7.101). Данное условие выполняется без каких-либо дополнительных мероприятий при правильном заземлении источника тока (трансформатора либо генератора)

при подключении газопровода к дому должно выполняться стандартное требование для заземления дома. Однако из-за использования опасного оборудования необходимо выполнять локальное заземление с сопротивлением не более 10 Ом
(ПУЭ 1.7.103; для всех повторных заземлений)

для заземления, использующегося для подключения молниеприемников, сопротивление заземления должно быть не более 10 Ом (РД 34.21.122-87, п. 8)

для источника тока (генератора или трансформатора) сопротивление заземления должно быть не более 2, 4 и 8 Ом соответственно при линейных напряжениях 660, 380 и 220 В источника трехфазного тока или 380, 220 и 127 В источника однофазного тока (ПУЭ 1.7.101)

для уверенного срабатывания газовых разрядников в устройствах защиты воздушных линий связи (например, локальная сеть на основе медного кабеля или радиочастотный кабель) сопротивление заземления, к которому они (разрядники) подключаются должно быть не более 2 Ом. Встречаются экземпляры с требованием в 4 Ом.

при подключении телекоммуникационного оборудования, заземление обычно должно иметь сопротивление
не более 2 или 4 Ом

для подстанции 110 кВ сопротивление растеканию токов должно быть не более 0,5 Ом (ПУЭ 1.7.90)

Заземление и молниезащита | Монтажно-Инженерная Группа

Мы предоставляем полный пакет услуг по защите вашего жилого или производственного здания от опасного воздействия электрическим током и возможных неприятностей связанных внештатными аварийными ситуациями в электросети, в том числе и попадании молнии.

Молниезащита и заземление могут быть заказаны, как совместно друг с другом, так и отдельными участками независимыми друг от друга. 

Заземление

Определение и назначение

Любое здание должно быть защищено при помощи заземления для обеспечения безопасности находящихся внутри него людей. Система заземления – это совокупность соединенных между собой проводящих частей, которые имеют непосредственный электрический контакт с грунтом. Она обеспечивает стекание токов различной природы в землю, необходима для безопасной эксплуатации электрического оборудования и для отведения токов молнии от системы молниезащиты. Систему формируют естественные и искусственные заземлители.

Принципы организации заземления

К естественным заземлителям относятся железобетонные фундаменты, металлические коммуникации в грунте, в том числе трубы водоснабжения и канализации. В большинстве случаев необходимо также проложить и соединить между собой в грунте искусственные заземлители – вертикальные и горизонтальные металлические проводники электрического тока. Система заземления может состоять только из горизонтального заземлителя, либо из совокупности горизонтального и вертикального заземлителей.

Основные регламентирующие документы в данной сфере — ПУЭ (Правила устройства электроустановок), ГОСТ Р 50571.5.54-2013, СО 153-34.21.122-2003. ПУЭ предписывает для протяженных зданий и сооружений выполнение заземлителя в виде внешнего замкнутого контура. Также согласно ПУЭ в большинстве случаев рекомендуется выполнять общее (единое) заземляющее устройство. Согласно СО 153-34.21.122-2003 горизонтальные проводники следует прокладывать на глубине не менее 0,5 м от поверхности земли и на расстоянии не менее 1 м от стен и фундамента.

Сопротивление заземления и грунта

Значение сопротивления заземления – это основная характеристика системы, единица измерения — Ом. Она отражает величину напряжения, возникающего на системе заземления при протекании через нее тока 1 А. Чем ниже это значение, тем эффективнее работа заземлителя. Низким считается значение от единиц до десятков Ом, в зависимости от назначения объекта и электрических характеристик грунта. Измерение сопротивления заземления при помощи специальных приборов проводится для контроля состояния и эффективности работы системы.

Значение удельного сопротивления грунта – это характеристика, которая позволяет сравнивать различные типы грунтов по эффективности растекания в них электрических токов. Значение варьируется в зависимости от типа почвы и от времени года. В таблице D.54.1 из ГОСТ Р 50571.5.54-2013 приведены ориентировочные значения сопротивления большинства типов грунтов на территории России. В течение года количество влаги в почве меняется, а в зимний период почва промерзает. Чем больше в грунте влаги, тем ниже его удельное сопротивление и тем ниже сопротивление заземления, соответственно, тем эффективнее работа системы.

Выбор материалов для заземления

Выбор материалов для заземления регламентирует ГОСТ Р 50571.5.54-2013, возможные варианты указаны в таблице 54.1. В их числе сталь горячего цинкования, сталь с гальваническим медным покрытием, нержавеющая сталь и медь. Наиболее часто в качестве горизонтальных проводников применяются полоса, пруток или труба, а вертикальным заземлителем служит стержень (штырь) из круглого металла или уголок. Ключевые факторы при выборе элементов системы заземления – коррозионная стойкость и механическая прочность.

Функции системы заземления

Основное назначение заземления электрической сети — предотвращения поражения людей электрическим током. С этой целью оно решает следующие задачи:

• Заземление электрооборудования. Металлические корпусы и другие токопроводящие части электрических приборов соединяются с системой заземления. Благодаря этому при повреждении изоляции электроприборов на металлических корпусах не возникает опасное напряжение.
• Молниезащитное заземление. Отведение токов молнии от системы молниезащиты здания в землю.
• Обеспечение нормальной работы электрических и энергетических объектов. В их числе электрические станции, линии электропередачи, электроподстанции.

Типы систем заземления

В своей работе мы используем разработои компании EZETEK – модульно-штыревая система заземления и система электролитического заземления. Выбор между ними обусловлен исходными данными и условиями. Обе системы надежно работают в любой сезон в течение всего срока службы.

Модульно-штыревая система позволяет организовать заземление как крупных промышленных объектов, так и частных домов. Ключевые элементы системы – омедненные стержни заземления, стержни из оцинкованной стали или из нержавеющей стали длиной 1,2 м или 1,5 м, диаметром 14 мм или 16 мм. Они стыкуются между собой при помощи муфт и последовательно заглубляются в грунт. Контур заземления формируется при помощи горизонтальных металлических проводников. Для закрепления проводников и их соединения с вертикальными электродами используются зажимы и держатели. Срок службы системы в зависимости от применяемых материалов – до 50 лет. Готовые комплекты заземления разработаны для защиты электрооборудования, молниезащиты и газовых котлов. Преимущества:

• Проводники и их соединения надежно защищены от коррозии
• Монтаж заземления достаточно быстрый – не требуются сварочные работы
• С установкой и дальнейшим обслуживанием системы самостоятельно справится один человек

Электролитическое заземление применяется в песчаных, скальных и мерзлых грунтах с высоким удельным сопротивлением. Срок службы системы – не менее 50 лет. Вертикальный или горизонтальный электрод длиной от 2,5 до 12 метров выполнен из нержавеющей стали с перфорацией и заполнен электролитической смесью. Специальный состав EZACTIV снижает сопротивление грунта вокруг электрода и способствует максимально эффективному функционированию системы. Преимущества:

• Стабильно низкое сопротивление заземления в грунтах с высоким удельным сопротивлением
• Установка заземления в скважине или траншее на минимально возможной площади
• Простота контроля работы системы и дозаправки электролита через инспекционный колодец

Обзор молниезащиты

— Институт молниезащиты

Общая информация по отрасли

Институт молниезащиты — это общенациональная некоммерческая организация, основанная в 1955 году с целью продвижения образования, осведомленности и безопасности в области молниезащиты. Индустрия молниезащиты началась в Соединенных Штатах, когда Бенджамин Франклин постулировал, что молния — это электричество, и что с помощью металлического стержня можно отвести молнию от здания.Молния является прямой причиной более 50 смертей и 400 травм ежегодно, и трудно защитить людей на открытых открытых площадках. Прямые удары молнии причиняют ущерб от пожара, превышающий 200 миллионов долларов в год, и страховые компании прямо или косвенно оплачивают претензии на миллиарды долларов, связанные с молнией. Большая часть этих имущественных потерь может быть минимизирована, если не устранена, путем внедрения надлежащей молниезащиты для конструкций. LPI стремится к тому, чтобы современные системы молниезащиты обеспечивали наилучшее качество как материалов, так и методов установки для максимальной безопасности.

Национальная ассоциация противопожарной защиты . (NFPA) публикует документ № 780 под названием Стандарт для установки систем молниезащиты считается национальным руководством по проектированию полных систем молниезащиты в Соединенных Штатах. NFPA опубликовало свой первый документ по молниезащите в 1904 году. Документы NFPA, такие как Национальный электротехнический кодекс (NEC — NFPA 70), Национальный кодекс по топливному газу (NFPA 54) и Единый пожарный кодекс (NFPA 1), разрабатываются комитетом для проверки. принятие новой информации по безопасности по конкретным вопросам, связанным с пожарами.

Стандарт защиты от молний № 780 пересматривается с трехлетним циклом для обновления. NFPA 780 включает молниезащиту для типовых строительных конструкций в четвертой главе как требования к обычным конструкциям. Документ 780 охватывает многие специальные конструкции от хранилищ опасных материалов до лодок и кораблей, а также открытых сооружений для пикников и дает рекомендации по личной безопасности на открытом воздухе. NFPA 780 предоставляет лучшее, что мы знаем сегодня в теории и технологиях, о системах защиты, протестированных опытными профессионалами в юридически признанном формате.

Испытания компонентов материалов молниезащиты на заводе перед отправкой для включения в список и маркировки проводятся Underwriters Laboratories, Inc. (UL) . Стандарт UL 96 устанавливает минимальные требования к конструкции молниеприемников, кабельных жил, фитингов, соединителей и крепежных деталей, используемых в качественных системах молниезащиты. В UL есть инспекционный персонал, который регулярно посещает производственные предприятия, чтобы проверить соответствие требованиям для дальнейшего использования утвержденных товарных этикеток.

Полевые проверки завершенных установок молниезащиты также могут быть организованы с UL через подрядчиков по установке, перечисленных в их программе. UL уже много лет выпускает продукт «Master Label» для систем, полностью соответствующих их стандарту UL 96A. Стандарт 96A основан на общих требованиях NFPA 780, но UL имеет техническую группу по стандартам (STP) для проверки требований к более удобному для проверки формату, что приводит к некоторым различиям. UL также будет проверять на соответствие некоторым другим национально признанным стандартам (например, NFPA 780) для полностью соответствующих систем.Некоторые частичные конструкции могут быть доступны для полевой инспекции в рамках их программы «Письмо с выводами».

Институт молниезащиты (LPI) принимает последнюю редакцию стандарта NFPA 780 в качестве справочного документа для проектирования систем. LPI выступает за использование UL в качестве стороннего органа по проверке компонентов в соответствии с их документами UL 96. LPI публикует этот документ # 175 , основанный на NFPA 780, с дополнительными пояснительными материалами, полезными для персонала, выполняющего установку, и инспекторов.

LPI предоставляет отраслевую программу самоконтроля для сертификации участников подмастерьем, мастером-установщиком и дизайнером-инспектором. Люди сдают экзамены, которые включают требования перечисленных выше Стандартов молниезащиты и применение этих принципов к примерам проектирования. Продление членства требуется каждый год, при этом дополнительные экзамены сдают примерно каждые три года при обновлении национальных стандартов. Заключение контрактов со специалистами, прошедшими квалификацию в рамках процесса LPI, обеспечивает дополнительный уровень гарантии качества для первоначальной установки системы и ресурс для будущих проверок и обслуживания существующих систем.

LPI внедрила программу проверки для завершенных установок под названием LPI-IP . LPI-IP предоставляет услуги по сертификации более тщательно и полно, чем любая предыдущая программа инспекций LPI или других, доступных в настоящее время на рынке. Благодаря использованию контрольно-пропускных пунктов, проверок и проверок на месте сертификация системы LPI-IP обеспечивает безопасность с привлечением квалифицированного монтажного персонала и независимых инспекторов. LPI-IP предлагает «Главный сертификат установки» для полных конструкций, «Восстановленный мастер-сертификат установки» для ранее сертифицированных конструкций и «Осмотр ограниченного объема» для частичных систем в определенных контрактах.Это важный элемент для специалиста, владельца и страховщика имущества, обеспечивающего проверку качественных установок молниезащиты сторонним независимым источником.

Системы молниезащиты для сооружений, как правило, не являются требованием национальных строительных норм и правил, хотя стандарты могут быть приняты властями, имеющими юрисдикцию для общего строительства или определенных помещений. Поскольку молниезащита может рассматриваться как вариант, крайне важно, чтобы разработчик, строительный подрядчик и страховщик имущества были знакомы с национальными стандартами для обеспечения наивысшего уровня безопасности. Системы молниезащиты зарекомендовали себя в плане защиты от физических опасностей для людей, структурных повреждений зданий и отказов внутренних систем и оборудования. Полученная ценность начинается с правильного проектирования, продолжается с помощью методов качественного монтажа и должна включать проверку и сертификацию. Конечная цель — безопасная гавань, безопасность инвестиций и устранение потенциального простоя системы в противовес одному из самых разрушительных природных явлений.

Общая информация о системе

Стандарты США для полных систем молниезащиты включают NFPA 780, UL 96 и 96A и LPI 175 . Эти стандарты основаны на фундаментальном принципе обеспечения разумно прямого металлического пути с низким сопротивлением и низким сопротивлением для прохождения тока молнии, а также принятия мер по предотвращению разрушения, пожара, повреждения, смерти или травмы, когда ток течет с крыши. уровни ниже класса.Стандарты представляют собой консенсус властей в отношении основных требований к конструкции и характеристикам квалифицированных конструкций и продуктов. Ожидается, что полная система защиты, основанная на принципах надежной инженерии, исследованиях, протоколах испытаний и полевом опыте, обеспечит безопасность людей и конструкций от молнии и ее побочных эффектов. Стандарты постоянно пересматриваются в отношении новых продуктов, строительных технологий и подтвержденных научных разработок, направленных на устранение опасности молнии.Хотя материальные компоненты могут казаться очень похожими, конфигурация общей конструкции системы за последние 25 лет кардинально изменилась, чтобы отразить современный образ жизни.

Есть пяти элементов , которые должны быть на месте для обеспечения эффективной системы молниезащиты. Устройства для защиты от ударов должны быть пригодны для прямого попадания молнии и должны иметь рисунок, чтобы принимать удары до того, как они достигнут изоляционных строительных материалов. Кабельные жилы направляют ток молнии через конструкцию без повреждений между заглушками вверху и системой заземляющих электродов внизу.Система заземляющих электродов уровня ниже должна эффективно перемещать молнию к ее конечному пункту назначения вдали от конструкции и ее содержимого. Соединение или соединение системы молниезащиты с другими внутренними заземленными металлическими системами должно быть выполнено таким образом, чтобы исключить возможность попадания молнии в боковую вспышку изнутри. Наконец, устройства защиты от перенапряжения должны быть установлены на каждом служебном входе, чтобы остановить проникновение молнии от инженерных сетей и дополнительно уравнять потенциал между заземленными системами во время грозовых разрядов.Если эти элементы правильно идентифицированы на этапе проектирования, включены в аккуратную рабочую установку и в здании не происходит никаких изменений, система защитит от повреждений молнией. Элементы этой системы пассивного заземления всегда выполняют аналогичную функцию, но общая конструкция индивидуальна для каждой конкретной конструкции.

Компоненты молниезащиты изготовлены из материалов , устойчивых к коррозии, и они должны быть защищены от ускоренного износа.Многие компоненты системы будут подвергаться воздействию атмосферы и климата. Комбинации материалов, образующих электролитические пары в присутствии влаги, не должны использоваться. Компоненты токоведущей системы должны обладать высокой проводимостью. Преобладающие почвенные условия на площадке будут влиять на компоненты подземной системы. Срок службы системы и цикл обслуживания / замены зависят от выбора материала и местных условий. Системные материалы должны быть согласованы с используемыми конструкционными материалами, включая облицовки, колпачки, кожухи вентиляторов, различные кровельные системы, чтобы поддерживать влагозащитную оболочку в течение предполагаемого срока службы здания.

Медь, медные сплавы (включая латунь и бронзу) и алюминий являются основными материалами компонентов системы. Они служат наилучшим сочетанием функций для переноса тока и защиты от атмосферных воздействий. Поскольку алюминиевые материалы имеют немного меньшую токонесущую способность и механическую прочность, чем изделия из меди аналогичного размера, перечисленные и маркированные материалы для молниезащиты включают детали большего физического размера. Например, чтобы считаться эквивалентным, воздушный терминал минимального размера будет иметь диаметр ½ дюйма в алюминии по сравнению с диаметром 3/8 дюйма в меди.

Вода, вытекающая из меди, окисляет алюминий и гальванизированные поверхности, поэтому при согласовании конструкции системы необходимо учитывать гальванические аспекты для устранения возможных проблем с монтажом. Квалифицированные биметаллические фитинги используются для согласования компонентов системы для необходимых переходов от алюминия к меди. Они могут включать перечисленные продукты для этой цели или, в некоторых случаях, компоненты из нержавеющей стали. Алюминий никогда не контактирует с землей или почвой. Алюминий никогда не должен контактировать с лакокрасочными покрытиями на щелочной основе или встраиваться непосредственно в бетон.

Если какое-либо изделие подвергается необычному механическому повреждению или смещению, оно может быть защищено молдингом или покрытием, но необходимо проявлять осторожность, чтобы противоударные устройства и другие компоненты, устанавливаемые на крыше, могли выполнять свою функцию при приемке навесного оборудования. Компоненты молниезащиты под ударными клеммами могут быть скрытыми внутри здания ниже уровня крыши во время строительства или при доступе. Скорость тока молнии и разделение потока между несколькими путями не позволят компонентам нагреться до любой мгновенной температуры возгорания, опасной для типичных строительных материалов.Включение системы в конструкцию позволяет соединять структурный металлический каркас и внутренние заземленные системы и обеспечивает защиту от проблем смещения и обслуживания, которые полезны для продления срока службы системы.

Материалы, подходящие для использования в системах молниезащиты, перечислены в списке , помечены и протестированы как в соответствии со стандартом UL 96. Конструкция проводника включает максимальное увеличение площади поверхности для переноса молнии и гибкость конфигурации для выполнения изгибов и поворотов, необходимых при установке.Основания аэровокзала эффективно передают удар от оконечного устройства к проводнику кабеля и надежно крепятся к различным поверхностям здания в суровых погодных условиях. Фитинги для сращивания должны поддерживать контакт с проводами, длина которых должна быть достаточной для передачи тока и выдерживать воздействие окружающей среды. Заземляющие электроды должны обеспечивать надлежащий контакт с землей для рассеивания заряда и удовлетворять требованиям по пригодности для жизненного цикла в различных составах почвы. Размеры скрепляющих устройств позволяют обеспечить надлежащее соединение систем для выравнивания потенциалов по всей конструкции.Устройства защиты от импульсных перенапряжений соответствуют требованиям более высоких уровней тока для удовлетворения потребностей, связанных с молниеприемниками.

Прекращение забастовки

Устройства защиты от ударов выполняют системную функцию по подключению прямых молниеотводов. Они представляют собой зонтик от проникновения молнии в непроводящие строительные материалы для защиты от пожара или взрыва. Любое металлическое тело толщиной 3/16 дюйма или более, выступающее над конструкцией, выдержит удар молнии, не прожигая.Поэтому в некоторых случаях строительные элементы могут быть включены в качестве прекращения забастовки. Высокие мачты или подвесные заземляющие провода, аналогичные средствам защиты линий электропередач, могут служить в качестве защиты от ударов. В большинстве случаев, однако, малые специальные молниеотводы составляют большинство систем защиты от ударов. Эти ненавязчивые компоненты предпочтительны из-за простоты монтажа и эстетических соображений, и их можно скоординировать в наиболее эффективную конфигурацию для всех типичных строительных конструкций.

Окружающая нас атмосфера электрически заряжена, но свободный воздух поддерживает относительно сбалансированное распределение ионов. Когда мы поднимаем в воздух здание, дерево или даже человека, в меньшей степени, мы меняем этот электрический баланс. Электрическое поле накапливается для изменения точек в геометрии наземных объектов. Такие элементы, как гребни и особенно концы гребней, края зданий с плоской крышей и даже больше, углы становятся точками накопления ионов, которые повышают восприимчивость к ударам молнии.Надлежащая система устройств защиты от ударов учитывает эти реалии за счет использования молний в настроенной схеме, разработанной для использования точек естественного накопления ионов в здании для втягивания молнии в систему защиты. Чем выше конструкция и чем серьезнее плоские изменения (например, от вертикальной стены до горизонтальной плоской крыши), тем больше возможностей для крепления на этих критических стыках. Более чем столетняя практика доказала, что разработка системы воздушных терминалов , выступающих всего на 10 дюймов над этими структурными точками акцента и вдоль гребней и краев, обеспечивает перехват около 95% зарегистрированных вспышек молний, ​​включая большинство жестокий.Некоторые удары молнии с меньшим потенциалом теоретически могут возникать на плоских плоскостях вдали от устройств защиты от ударов, разработанных в соответствии со стандартами, но последствия находятся в допустимых пределах для обычного строительства. Учитывая более низкий уровень энергии, необходимый для байпаса, другие компоненты структурного заземления, включенные в полную систему молниезащиты, и случайную вероятность соединения с компонентом системы в любом случае, этот метод защиты здания считается наиболее эффективным.

Защита самых высоких и выступающих элементов здания с помощью устройств защиты от удара в зависимости от геометрии здания также обеспечивает некоторый уровень защиты для нижних выступов конструкции или элементов, находящихся в «тени» более высоких полностью защищенных областей. Зона защиты существует от любого устройства для защиты от вертикальных ударов и даже больше от вертикального полностью защищенного уровня здания. Зона защиты описана в Стандартах молниезащиты с использованием сферической модели с радиусом 150 футов (46 метров) для определения объектов, находящихся под защитой более высоких элементов системы, или расширения зданий на расстояния, требующие дополнительной защиты с помощью дополнительных ударных клемм.Это похоже на катание мяча диаметром 300 футов (92 метра) с высоты по зданию, а затем по зданию на противоположный уровень во всех мыслимых направлениях. Если мяч касается изолированного строительного материала, то добавляется дополнительная ударная клемма. Зоны, поддерживаемые ударными клеммами, ударными клеммами и уклонами, а также вертикальные стены, тогда находятся под защитой правильно спроектированных элементов системы. Эта геометрическая модель для защиты целых конструкций основана на последнем этапе процесса присоединения молнии и снова покрывает более 90% возможных ударов.На более ответственных конструкциях, таких как те, которые содержат взрывчатые вещества или легковоспламеняющиеся жидкости и пары, модель уменьшается до сферы радиусом 100 футов (30 метров), которая покрывает более 98% зарегистрированных ударов молний.

Система защиты от ударов защищает конструкцию от ударов молнии, обеспечивая предпочтительные точки крепления. В большинстве случаев предпочтительнее использовать медные или алюминиевые молниеотводы из-за их проводимости и устойчивости к погодным условиям.Квалифицированные выступающие металлические строительные элементы также могут выполнять эту функцию. В особых обстоятельствах, когда нельзя допустить проникновения молнии, использование высоких мачт и воздушных заземляющих проводов, используемых в модели с уменьшенной зоной, может обеспечить дополнительную защиту. Защита таких вещей, как стандарты освещения или деревья, может обеспечить некоторую защиту области на основе модели зоны. Конструктивная конфигурация ударно-заглушки — это первый ключевой элемент в обеспечении полной системы молниезащиты.

Проводники

Система проводов . Компонент полной молниезащиты включает в себя кабели основных размеров, конструкционную сталь здания, а также соединительные или соединительные провода с внутренними заземленными системами здания.Основные проводники выполняют токопроводящую функцию от устройств защиты от удара до системы заземления. Основные кабели изготовлены из меди или алюминия с высокой проводимостью, которые хорошо работают во внешних условиях. Молния ищет путь к земле, поэтому даже при использовании очень проводящих материалов кабели должны прокладываться горизонтально или вниз. Это похоже на концепцию самотечного потока воды на наклонных плоских участках в водосточные желоба или в водосточных желобах в водосточные системы.Кабели необходимо прокладывать, используя длинные плавные изгибы не менее 90 градусов. Молния создает значительную механическую нагрузку на кабели, в результате чего могут быть повреждены острые изгибы или углы, а в худшем случае молния может перевернуться. Эту механическую силу можно сравнить с отправкой воды под давлением через пожарный шланг — проводник будет пытаться выпрямиться, вызывая опасность повреждения стыковых фитингов, креплений или самого проводника.

Медные и алюминиевые жилы основных кабелей для молниезащиты спроектированы по стандарту гладкого переплетения или канатной свивки с использованием отдельных проводов меньшего сечения.Такая конструкция обеспечивает максимальную площадь поверхности на единицу веса проводника для размещения молнии, которая быстро распространяется по поверхности. Эта конструкция также позволяет упростить изгиб и формирование системы проводов вдоль, вокруг и над элементами конструкции здания. Открытые проводники крепятся с максимальным интервалом в три фута для удержания системы на месте от ветра и непогоды. Все устройства защиты от удара должны быть подключены к проводникам с минимумом двух путей к системе заземления.Устройства защиты от ударов, покрывающие различные области конструкции, должны быть соединены между собой для образования единой системы либо посредством проводников на крыше, либо через токоотводы, либо путем соединения элементов системы заземления для разных уровней или выступов крыши. Жилы молниеотводов могут быть скрыты под или внутри конструкции — на чердаках и в стенах, или в бетонных насыпях — потому что скорость молнии снижает возможность нагрева проводников до температуры искрового воспламенения строительных материалов, намного ниже опасного уровня.

Нисходящие или токоотводы — это элементы системы основных проводов, которые обычно переносят молнию от системы уровня крыши в систему заземления. Это может быть кабельный провод или сплошной стальной каркас , соответствующий требованиям , толщиной 3/16 дюйма или больше, или их комбинация. Арматурная сталь или арматура неприемлемы в качестве замены проводника кабеля, но каждый нисходящий вывод кабеля должен быть прикреплен к несущему каркасу вверху и внизу каждого вертикального участка.Все устройства защиты от ударов должны иметь как минимум два пути к земле, чтобы разделить молнию по нескольким путям, поэтому в самом маленьком здании должно быть минимум два нисходящих вывода. Нисходящие провода для больших зданий могут быть рассчитаны со средними интервалами 100 футов для периметра здания, хотя системные компоненты для специальных элементов конструкции здания могут потребовать дополнительных токоотводов для удовлетворения требований к нескольким путям. Важно рассчитать площадь защищаемого периметра, чтобы получить правильное распределение нисходящих водопроводов для коньковых крыш, которые включают ударные заделки только вдоль вершины.

Обеспечение множественных путей для тока молнии имеет большое преимущество в снижении общей энергии на любом проводнике. Это влияет не только на размер проводника, но и удерживает молнию на указанных путях, чтобы свести к минимуму боковой проблесковый разряд во внутренние системы и уменьшить потенциальные проблемы внутренней индукции. Стандарты молниезащиты требуют минимального количества по периметру, но большее количество путей может быть очень полезным для обеспечения клетки защиты для оборудования и людей внутри.Тот факт, что стальная рама , конструкция создает наибольшее количество квалифицированных вертикальных путей, соединенных горизонтально на многоуровневых структурах, делает его использование в качестве нисходящих проводов предпочтительным для обеспечения улучшенной защиты от проникновения побочного эффекта молнии. Несмотря на то, что кабельные жилы необходимы для нисходящих водопроводов в бетонных конструкциях, необходимое соединение арматуры помогает создать аналогичную сеть защиты в проектах высотного строительства.

Заземление

Правильно выполненные заземляющие соединения необходимы для эффективного функционирования системы молниезащиты, так как они служат для распределения молнии по земле.Это не означает, что сопротивление заземляющего соединения должно быть низким, а скорее, что распределение металла в земле или на ее поверхности в крайних случаях должно быть таким, чтобы обеспечить рассеивание разряда молнии без причинения ущерба.

Низкое сопротивление желательно, но не обязательно, что может быть продемонстрировано крайними случаями, с одной стороны, здания, покоящегося во влажной глинистой почве, а с другой стороны, здания, стоящего на голом камне. В первом случае, если грунт имеет нормальное удельное сопротивление, сопротивление надлежащего заземляющего электрода должно быть меньше 50 Ом, и два таких соединения с землей на небольшом прямоугольном здании опытным путем были признаны достаточными.В этих благоприятных условиях просто обеспечить адекватные средства для рассеивания энергии вспышки без возможности серьезного повреждения. Во втором случае было бы невозможно выполнить хорошее заземление в обычном смысле этого слова, потому что большинство видов горных пород являются изолирующими или, по крайней мере, обладают высоким удельным сопротивлением; следовательно, чтобы получить эффективную основу, необходимы более сложные средства. Наиболее эффективные системы представляют собой разветвленную сеть проводов , проложенную на поверхности скалы, окружающей здание, к которой подключены токоотводы.Сопротивление между таким устройством и землей может быть высоким, но в то же время распределение потенциала вокруг здания по существу такое же, как если бы оно покоилось на проводящей земле, и результирующий защитный эффект также по существу такой же. Система заземляющих электродов для защиты от молний служит для отвода молнии в любые существующие слои почвы и отвода ее от конструкции.

Сеть заземляющих электродов будет определяться в основном опытом и суждением лица, планирующего установку, с должным учетом минимальных требований Стандартов, которые предназначены для покрытия обычных случаев, которые могут возникнуть, при соблюдении Имейте в виду, что, как правило, чем шире доступный металл под землей, тем эффективнее система заземления.Схема заземления зависит от характера почвы: от одиночных заземляющих стержней, когда почва глубокая, до использования нескольких электродов, заземляющих пластин, радиальных проводов или подземных проводных сетей, где почва неглубокая, сухая или с плохой проводимостью. Каждый нисходящий кабель должен заканчиваться соединением заземляющего электрода, предназначенным для системы молниезащиты. Электроды или электроды системы связи не должны использоваться вместо электродов заземления молнии. Конечный продукт должен включать соединение отдельных заземляющих электродов разных систем.

По возможности, заземляющие электроды следует подключать снаружи к фундаментной стене или на достаточно большом расстоянии, чтобы избежать заглубленных опор, заглушек труб и т. Д. Заземляющие электроды следует устанавливать ниже линии замерзания, где это возможно. Материалы, используемые для заземляющих электродов, должны подходить к любому щелочному или кислотному составу почв для длительного срока службы.

Во время разряда молнии по системе проводников заземляющие электроды следует рассматривать как точки, через которые протекает сильный ток между системой защиты от удара молнии и землей вокруг конструкции.Следовательно, размещение с целью отвода потока тока от конструкции наиболее выгодным образом является важным. Это будет реализовано путем размещения заземляющих устройств на внешних оконечностях, таких как углы и внешние стены конструкции, и избегая, насколько это возможно, протекания тока под зданием. В некоторых случаях, особенно когда речь идет о пристройках к существующему зданию, может возникнуть необходимость разместить отводы и заземление внутри и под конструкцией.

Заземляющий контур , окружающий конструкцию, соединяющую все нисходящие кабели в их основании и / или устройства заземляющих электродов, является лучшим способом выравнивания потенциала для всей системы молниезащиты. Всегда можно иметь разные значения сопротивления заземляющих электродов даже на одной и той же конструкции.

Поскольку разделение молнии по нескольким путям начинается в точке завершения удара и проходит через систему проводников к земле, разные значения сопротивления электродов могут нарушить эту функцию.Контур заземления решает эту потенциальную проблему и обеспечивает разветвленную сеть проводов для улучшения системы заземления. Контур заземления требуется для каждой конструкции , превышающей 60 футов в высоту. Если соединительный контур нельзя установить в земле, его можно разместить внутри конструкции, чтобы выполнить это требование. Этот контур уровня земли также обеспечивает соединение с другими заземленными системами здания.

Все заземляющие средства в конструкции или на ней должны быть соединены между собой для обеспечения общего потенциала земли с использованием молниеотвода основного размера.Сюда входит система заземляющих электродов молниезащиты, заземления системы электрических, коммуникационных и антенн , а также металлические трубопроводы. Системы , входящие в конструкцию, такие как линии воды, газа и сжиженного нефтяного газа, металлические трубопроводы и т. Д. Подключение к газовым линиям должно производиться заказчиком сторона счетчика, чтобы избежать выхода из строя катодной защиты линий обслуживания. Если все эти системы подключены к непрерывной металлической системе водопровода, требуется только одно соединение между заземлением молниезащиты и водопроводом.Системное соединение может быть выполнено в нескольких точках возле входов в конструкции для систем, или может использоваться одно жесткое соединение на шине заземления. Приведение всех заземленных систем здания к одному и тому же потенциалу на определенном уровне — это первый шаг к защите внутренних компонентов и людей от удара молнии. Он начинает процесс склеивания против боковых ударов от компонентов системы к внутренним системам здания.

Выравнивание потенциалов (соединение)

Основные токоведущие компоненты системы молниезащиты были описаны в их самой ранней форме Бенджамином Франклином.Современные методы изготовления компонентов и конструкции, включающие систему в конструкции и внутри нее, изменили внешний вид системы, но философия, лежащая в основе прекращения удара, проводимости и заземления, остается аналогичной — принять молнию и отправить ее на землю. Наиболее существенные изменения в конструкции системы молниезащиты происходят из-за адаптации того, как мы строим и оснащаем современное здание, или того, что мы могли бы назвать «фактором внутренней сантехники». Современное здание «» включает в себя металлические трубопроводы, такие как водопровод, канализация и газовые системы, а также схемы для электрических и коммуникационных систем, которые обеспечивают внутренние пути для молнии, чтобы повредить компоненты и приблизить людей к опасности.

В начале удара молнии в систему может произойти немедленное повышение до 1 000 000 вольт на основных компонентах, переходящее к 0 вольт на земле. Любая другая независимо заземленная система здания в непосредственной близости от компонентов молниезащиты будет иметь напряжение 0 вольт, поэтому естественная тенденция состоит в том, что некоторые или все молнии покидают нашу токоведущую систему и вспыхивают на альтернативный путь заземления. Если расстояние между потенциальными путями достаточно мало, дуга или боковая вспышка могут возникать через воздух или строительные материалы, что создает опасность возгорания или взрыва.

Поскольку внутренние заземленные системы здания пронизывают конструкцию, этот потенциал существует на уровне крыши, на стенах здания или в них и даже потенциально ниже уровня земли. Молния распространяется от заземляющих электродов системы у поверхности земли и может возвращаться по металлическим трубам или другим основаниям обратно в здание. Альтернативные пути от внутренней заземленной схемы не предназначены для пропускания тока молнии (опасность возгорания), а соединения в металлических трубах не предназначены для использования в качестве токонесущих устройств, приводящих к тепловой деформации или ударам.Оборудование внутри сооружений, от раковины, подключенной как к водопроводной, так и к канализационной линиям, до персонального компьютера, подключенного как к электросети, так и к телефонным или антенным цепям, становится дополнительными точками для дугового разряда молнии между независимо заземленными системами , создавая значительные разрушения.

Полная система молниезащиты решает эту проблему путем соединения или соединения металлических систем здания с системой молниезащиты для создания общего потенциала земли .Когда заземленные системы соединены вместе, у молнии нет причин покинуть наш проектный путь прохождения тока, потому что не существует произвольной дуги по точкам. Требуется соединить каждую заземленную систему здания и систему непрерывных металлических трубопроводов с системой заземляющих электродов молниезащиты вблизи уровня земли. Низкопрофильные конструкции могут нуждаться во взаимном соединении систем только около уровня крыши, когда они находятся в непосредственной близости от компонентов системы молниезащиты.По мере того, как конструкции становятся выше, возникает потребность в соединении верхней части вертикального расширения каждой внутренней заземленной системы с системой крыши с молниезащитой. Наконец, в многоэтажном строительстве системы заземления здания соединяются между собой на уровне земли, на уровне крыши и на промежуточных уровнях, чтобы обеспечить достаточное выравнивание потенциалов между длинными проводниками во избежание возникновения дуги.

Внутренняя дуга между заземленными системами также зависит от количества путей от системы молниезащиты на крыше до системы заземления.Чем больше путей, тем больше мы разделяем молнию на сегменты с более низким напряжением, тем меньше вероятность возникновения дуги через любую среду и альтернативные системы. Включение стальной надстройки в систему молниезащиты обеспечивает наличие колонн, балок и промежуточных соединений для максимального разделения молнии и, таким образом, минимизации разницы потенциальных проблем внутри. Стандарты требуют, чтобы кабельные нисходящие кабели соединялись с арматурной сталью (арматурой) в литых колоннах вверху и внизу каждого участка, создавая аналогичный эффект, хотя эта механическая структурная система не считается подходящей для проведения тока молнии.Арматурная сталь, заземленные внутренние системы и молниезащита также должны быть соединены между собой с интервалом в 200 футов по вертикали для поддержания выравнивания потенциалов.

Соединение вместе заземленных систем обычно выполняется с помощью арматуры меньшего размера и кабелей или проводов , проложенных на крышах конструкций. Соединение для выравнивания потенциалов — это не то же самое, что обеспечение пропускной способности по току. Однако во многих случаях проще использовать полноразмерные компоненты системы, потому что в конструкции они размещаются близко к желаемым точкам соединения.Когда мы склеиваем внутри конструкции или ниже уровня, более типичным является использование полноразмерных компонентов, главным образом для большей механической прочности в соответствии с реалиями строительства.

Расширение системы молниезащиты за счет включения системы заземления соединение для любой конструкции является критическим элементом, основанным на индивидуальном проектировании здания для проживания и процессов, характерных для его предполагаемого использования.

Защита от перенапряжения

Системы молниезащиты спроектированы в первую очередь как системы противопожарной защиты — для предотвращения возгорания здания и потери людей и оборудования внутри.Включение металлических услуг в конструкцию обеспечивает пути, по которым молнии могут следовать из внешней среды и создавать опасности внутри. Мы связываем или соединяем заземления и трубы с системой молниезащиты, чтобы частично избежать этой проблемы. Следующим шагом является обеспечение защиты цепей, связанных с электрическими линиями, линиями связи и / или данных, которые могут передавать молнию в конструкцию. Самые серьезные проблемы связаны с коммуникационными линиями , которые представляют собой разветвленные системы, установленные на столбах или заглубленные, которые могут передавать дополнительные непрямые удары в здание.Полная система молниезащиты в соответствии со стандартами включает устройства защиты от перенапряжения на каждом входе служебных проводов здания, независимо от того, являются ли они коммунальными или, возможно, монтируются в конструкции, как антенная система.

Устройства защиты от перенапряжения для входов в здания предназначены для «плавания» по линии, обнаружения проблем с перенапряжением и передачи избыточной энергии непосредственно на землю. УЗИП, предназначенные для грозовых перенапряжений, должны быстро реагировать на появление резко возрастающей формы волны и быть в состоянии поддерживать соединение с землей во время сильного перенапряжения, а затем возвращаться к своей роли мониторинга.Большинство устройств имеют два или более внутренних элемента для выполнения задачи и реагируют примерно на 150% от стандартного рабочего напряжения системы. Элементы SPD можно рассматривать как самопожертвованные и могут со временем сгореть, защищая от множества небольших скачков (например, стандартных коммутационных скачков при передаче энергии) или нескольких массивных скачков, таких как прямые молнии. Поэтому важно, чтобы SPD был доступен для просмотра или имел световые индикаторы или другие идентификаторы, чтобы знать, что ваша защита работает, как задумано.Поскольку служебные входы для различных систем работают при разном напряжении, компоненты SPD должны иметь индивидуальный размер для каждой системы и обычно упаковываются индивидуально для выполнения определенных функций, но если службы входят в подсобное помещение для распределения по всему зданию в общей зоне, одно SPD может быть спроектированным так, чтобы выполнять несколько функций в одном корпусе. Поскольку добавление длины пути заземления служит только для замедления времени реакции компонентов SPD, устройство SPD следует подключать как можно напрямую к системе заземления всегда с минимальной длиной провода.

Правильно установленные устройства защиты от перенапряжения на всех входах на фидерах проводов цепи защищают массивный вход молнии в конструкцию, сохраняя проводку от возгорания и в целом защищая такие объекты, как большие двигатели, осветительные приборы и другое надежное оборудование. Это конкретное требование Стандартов — защищать здание от разрушения. Внутри каждой современной структуры у нас есть множество устройств, которые работают при низком напряжении, включая печатные платы, действительно не предназначенные для работы на уровне пропускания 150%, только для SPD.

Также возможны индукционные эффекты для внутренней проводки и оборудования даже с хорошо спроектированной системой молниезащиты. Ток массивного прямого удара молнии в конструкцию создает магнитное поле, исходящее от проводников, поэтому в любой ближайшей альтернативной цепи может возникать некоторое добавленное напряжение из-за индукции. Хотя только в Стандартах по молниезащите и Национальном электротехническом кодексе защита от перенапряжения на внутреннем оборудовании рассматривается как дополнительная, это может быть критической необходимостью защиты для владельца.Защита аудио / видео компонентов, систем связи, компьютерного оборудования и / или технологического оборудования может иметь большое значение для качества предприятия, непрерывности бизнеса без перерывов и физической защиты пользователей оборудования. УЗИП, установленные на используемом оборудовании, должны обеспечивать защиту всех цепей, питающих устройство, чтобы обеспечить общую точку заземления. Поскольку системы утилизационного оборудования, как правило, специфичны для объекта, обычно требуется индивидуальная оценка для определения рентабельных решений.

Когда устройства защиты от перенапряжения посылают энергию в систему заземления, это мгновенное соединение всех систем электропроводки обеспечивает выравнивание потенциалов для этих металлических систем, так же как соединение между компонентами системы молниезащиты и альтернативным заземлением системы здания обеспечивает общее соединение. Достижения в области технологий продолжают изменять среду структур, в которых мы живем, работаем и развлекаемся. Применение SPD вместе с токоведущими компонентами и соединением заземленных систем здания обеспечивает полный пакет для полной системы молниезащиты для защиты конструкции, людей и оборудования внутри.

Осмотр и обслуживание

Открытые компоненты для системы молниезащиты — это медь, алюминий или другой металл, предназначенный для проведения тока, обеспечения контактных соединений и сохранения работоспособности в открытой погодной среде. Как и в случае с любым другим строительным элементом, изготовленным из аналогичных материалов, окисление или коррозия компонентов не ожидается при нормальных условиях в течение длительного периода или обычного «срока службы» конструкции .Компоненты системы, скрытые внутри конструкции между крышей и перекрытием, защищены от атмосферных воздействий и неправильного обращения. Система заземляющих электродов может быть защищена от атмосферных воздействий погодных условий, но подвержена потенциальной деградации из-за состава почвы и влаги. Можно ожидать, что правильная первоначальная установка обеспечит защиту навсегда или, по крайней мере, в течение разумного срока службы конкретного здания.

Существуют дополнительные реалии строительства, использования нами зданий и даже неизвестные в местных условиях, которые требуют рассмотрения технического обслуживания для системы молниезащиты.Пассивную систему заземления, такую ​​как молниезащита, нелегко оценить неспециалистам — вы не можете щелкнуть выключателем или включить кран, чтобы проверить, находится ли он в рабочем состоянии.

Есть очевидные моменты, когда изменения в структуре вызывают необходимость в обслуживании или расширении исходной системы. Замена кровли здания, внесение дополнений в конструкцию здания или добавление вентиляционных труб или антенн для новых внутренних процессов — очевидные области, требующие пересмотра и обработки.Не так очевидно, но, как сообщается, главной причиной для обязательной проверки систем является привычка рабочих из других профессий удалять и не переустанавливать компоненты системы, потому что они не понимают важности общей конструкции системы молниезащиты . Также возможно, что соседний технологический стек будет выделять вещество, переносимое ветром к компонентам вашей системы, которое разрушает материалы намного быстрее, чем ожидалось. Любой из этих элементов требует периодических проверок и технического обслуживания, чтобы гарантировать работоспособность системы в условиях удара молнии, но это, безусловно, может быть проигнорировано с серьезными непредвиденными последствиями.

Программа осмотра и возможного технического обслуживания должна быть реализована, чтобы гарантировать постоянную эффективность системы на конструкции. Визуальный осмотр может выполняться ежегодно с использованием контрольного списка и скромного обучения вашего поставщика молниезащиты, чтобы учесть любой мелкий ремонт, такой как незакрепленная арматура, неправильное крепление, повреждение оголенных кабелей, замена снятого оборудования или повреждение устройств защиты от перенапряжения. Это может сделать обычный специалист по обслуживанию здания или даже владелец здания под руководством.Если специалист по молниезащите не привлекается для каждой ежегодной проверки, то с интервалом в пять лет будет важно проводить «тестовую» проверку с привлечением знающего человека — инспектора или установщика — для более тщательной проверки.

Полная испытательная проверка будет включать визуальные проверки вместе с проверкой целостности для проверки эффективности системы от крыши до уровня и наземные испытания для проверки функции скрытых подземных электродов.Программа обеспечения качества, разработанная для обслуживания вашей системы молниезащиты, устранит неожиданности, которые могут привести к катастрофическим последствиям.

Реализация системы молниезащиты включает в себя искусство, науку, мастерство и технологическую интуицию. Это специализированная отрасль со своими собственными стандартами, разработанными специально для борьбы с великим случайным разрушителем природы. Как и в любом другом начинании, подготовка, обучение и сертификация лиц, участвующих в проектировании, установке и проверке полной системы молниезащиты, определяют высшее качество. Lightning Protection Institute фокусирует наши усилия на обучении профессионалов, владельцев, пользователей и широкой общественности безопасной и эффективной молниезащите и предоставляет качественные ресурсы через наше членство для выполнения этой важной услуги для всей строительной отрасли.

ICP — Инспекции | Воздушные терминалы, токоотводы, непрерывность, сопротивление заземления, защита от перенапряжения

ICP — Проверки | Воздушные клеммы, токоотводы, непрерывность, сопротивление заземления, защита от перенапряжения

Почему осмотр системы молнии снижает риск:

Основным принципом молниезащиты является обеспечение пути, по которому энергия молнии может проникать в землю, не вызывая человеческих жертв или материального ущерба.Правильно функционирующая система молниезащиты обеспечит путь к земле с низким сопротивлением, где энергия молнии может безопасно рассеиваться в земле.

Проводящий путь, предлагаемый системой молниезащиты, должен быть предпочтительным для тока молнии, чем все другие альтернативные пути, представленные строительными материалами и мебелью. Это помогает ограничить энергию разряда молнии в компонентах молниезащиты, которые не подвержены воздействию тепла и механических сил, создаваемых разрядом.

Процесс старения

Все компоненты системы молниезащиты со временем изнашиваются. Это особенно верно для тех компонентов, которые закопаны в землю, таких как заземляющие стержни и другие элементы системы заземления. В конце концов, влажность почвы, соль и температура вместе приведут к ухудшению состояния подземных стержней и их соединений. Это ухудшение приведет к увеличению сопротивления заземления между системой молниезащиты и землей.Когда сопротивление заземления становится слишком большим, токи молнии найдут альтернативный путь к земле, что подвергнет здание риску повреждения.

Измерения необходимы

Некоторые компоненты системы молниезащиты скрыты за стенами или закопаны в землю. Эти компоненты нельзя визуально проверить на предмет старения, ухудшения или износа. Эти скрытые элементы необходимо измерить, чтобы определить их состояние. Затем данные измерений необходимо отслеживать с течением времени, чтобы знать, когда подошел конец срока службы, и произвести замену.

Проверка + исправление = Защита

Свяжитесь с нами:

4364 Western Center Blvd. # 117
Форт-Уэрт, Техас 76137
817-564-4892

Член: Институт молниезащиты
Сертифицированный дизайнер / инспектор LPI

Связаться

Предоставление услуг по проектированию и проверке коммерческих систем молниезащиты.

© 2021 ICP Lightning Protection, LLC.Все права защищены.

Заземление Заземляющий стержень | Система молниезащиты

Заземляющий стержень

Заземление

Заземляющий стержень

Для успешного внедрения системы молниезащиты заземляющие электроды играют важную роль. Правильное заземление является важной мерой безопасности и обеспечивает бесперебойную работу. Система заземления помогает безопасно отводить электричество от молнии на землю. Заземляющие провода обычно представляют собой медные провода и могут быть неизолированными или изолированными.
Для успешной реализации системы молниезащиты заземляющие электроды играют значительную роль. Правильное заземление является важной мерой безопасности и обеспечивает бесперебойную работу. Система заземления помогает безопасно отводить электричество от молнии на землю. Заземляющие провода обычно представляют собой медные провода и могут быть неизолированными или изолированными.

Назначение заземляющих стержней
Заземляющие стержни предназначены для стабилизации избыточного напряжения и передачи его на землю от сети заземляющих стержней.Мало того, эти стержни также помогают сбрасывать статический заряд (обычно от молнии) на землю. Избыток статического электричества в электронном оборудовании, таком как домашние компьютеры, может вызвать проблемы в работе. Провода заземления также помогают защитить оборудование.

Где заканчивается система заземления?
Основная цель системы заземления — обеспечить подачу электричества на землю. Это достигается путем соединения заземляющего провода заземления с заземляющими электродами в земле.Сделать это можно с помощью металлических водопроводных труб или с помощью металлических стержней, вбитых в землю.

На протяжении более 45 лет команда экспертов Lightning Eliminators помогает корпорациям по всему миру повышать свою безопасность и надежность, используя множество передовых услуг по тестированию и высококачественные заземляющие устройства, разработанные с учетом защиты от молний. Некоторые из этих продуктов включают:

1. Уравнитель потенциала в резервуаре (IPE) разработан специально для борьбы с проблемой внутренних электрических разрядов и последующего возгорания паров внутри резервуаров.
2. Выдвижной узел заземления (RGA® 750) для резервуаров с плавающей крышей
3. Заземляющий электрод с химическим стержнем для достижения заданного сопротивления с использованием меньшего количества электродов и меньшего количества площади.
4. Smart Ground Testing Service — это усовершенствованная система наземного аудита.
5. Заливка для увеличения заземления
Дополнительные компоненты
Помимо стандартного продукта компания также предлагает дополнительные компоненты:
Эти компоненты необходимы для установки или обслуживания многих заземляющих устройств.
Компоненты для экзотермической сварки: рекомендуется использовать при установке и обслуживании стержней Chem-Rod и других заземляющих стержней.
Проволока и трубки: необходимы для различного технического обслуживания.

В дополнение к превосходным продуктам и услугам Lightning Eliminators также предлагают стандартные услуги наземных испытаний. Для заказа продуктов или любого вопроса обращайтесь к Lightning Eliminators прямо сейчас!

Электрическое заземление, защита от перенапряжения и молнии

Обзор

Электрическое заземление — это часто неправильно понимаемый и неправильно реализованный компонент систем экологического мониторинга.Системы, в которых не используются компоненты электрического заземления, могут испытывать либо полный отказ системы, либо периодические проблемы, которые трудно диагностировать. Однако просто использовать заземляющие устройства недостаточно. Неправильная установка компонентов электрического заземления может вывести их из строя. Установка системы с надлежащим заземляющим оборудованием и соблюдение надлежащих инструкций по установке может сократить возможное время простоя, а также дорогостоящий ремонт системной электроники.

Зачем нужна защита от заземления?

Большинство регистраторов данных и датчиков сделаны из тонких кремниевых чипов, таких как микропроцессоры и другие интегральные схемы.Это оборудование может быть легко повреждено переходными напряжениями, такими как скачки напряжения и скачки напряжения. Эти скачки и всплески могут привести к необратимым повреждениям, например, как удар молнии поблизости может сжечь электронику и провода. Они также могут вызывать небольшие скрытые отказы, которые разрушают оборудование и со временем вызывают необратимые повреждения. Эти небольшие скрытые сбои являются наиболее проблематичными для диагностики, потому что кажется, что электроника просто вышла из строя в один прекрасный день, когда на самом деле система была склонна к непрерывным периодическим скачкам и скачкам напряжения, постоянно ухудшающим ее производительность.

Применение надлежащих методов заземления не только защищает от разрушительных скачков и скачков напряжения, но, что более важно, предохраняет систему от негативных последствий скрытых системных сбоев.

Что вызывает скачки и скачки напряжения?

Скачки и скачки напряжения, которые повреждают схемы регистраторов данных и датчиков, проходят через самую простую точку доступа: кабели, которые входят в регистратор данных и выходят из него. Эти кабели могут быть проводами, передающими сигналы датчиков, или коаксиальным радиочастотным кабелем, или телефонными проводами, обеспечивающими телеметрическую связь.Эти скачки и скачки напряжения чаще всего вызываются следующими причинами:

1. Молния
2. Другие электрические системы
3. Электростатический разряд (ESD)

Молния

Молния — это наиболее часто встречающийся скачок или скачок напряжения, приводящий к повреждению. электронные устройства.

Молния может повредить систему двумя способами: прямым ударом или переходными скачками напряжения, которые распространяются от прямого удара в близлежащие области. Ничто не может предотвратить повреждение от прямого удара молнии.При установке систем в местах, подверженных ударам молнии, или там, где телеметрические столбы или антенны расположены на более высоких отметках, чем их окружение, следует устанавливать громоотводы. Громоотводы не притягивают молнию; они просто отводят удары молнии от прямого повреждения близлежащих участков. Тогда устройства защиты от перенапряжения могут защитить от разрушительных скачков напряжения, возникающих при прямом ударе. Как и все устройства защиты от перенапряжения, молниеотводы должны быть правильно заземлены, чтобы быть эффективными. Более подробная информация представлена ​​ниже в разделе «Установка».

Удар молнии может показаться редкостью, но он встречается чаще, чем можно было бы подумать. Повреждения от ударов молнии, проходящих по телефонным линиям или коаксиальным радиочастотным кабелям, возникают часто и разрушают регистраторы данных, датчики и телеметрические модемы. Кроме того, скачки напряжения могут вызвать скрытые неожиданные сбои, которые впоследствии выйдут из строя.

Другие электрические системы

Скачки могут исходить изнутри здания или объекта от таких вещей, как факсы, копировальные аппараты, кондиционеры, лифты и / или двигатели / насосы, и это лишь некоторые из них.Эти устройства обычно работают от высоких напряжений переменного тока. Лучше всего держать оборудование для регистрации данных об окружающей среде, включая кабели датчиков, подальше от таких устройств, поскольку сигналы, генерируемые электродвигателями, вызывают большие шумы в сигнале.

Электростатический разряд (ESD)

Электростатический разряд, называемый ESD, возникает в результате трения двух непроводящих материалов друг о друга. Это заставляет электроны переходить от одного непроводящего материала к другому. Электростатический разряд — это шок, вызванный прикосновением к дверной ручке после перемещения по ковру.Этот электростатический разряд обычно превышает 10 кВ (10 000 вольт) и может серьезно повредить чувствительную электронику. Большинство, если не все, регистраторы данных и датчики, представленные сегодня на рынке, имеют встроенную защиту от электростатического разряда для защиты при обращении с ними. Кроме того, редко приходится обращаться с печатной платой напрямую при установке и обслуживании системы регистрации данных об окружающей среде. Однако всегда следует проявлять осторожность при обращении с электронными схемами, чтобы избежать разряда. Этого можно достичь, используя заземляющий браслет, прикоснувшись к металлическому объекту, чтобы разрядить накопившиеся электроны перед работой со схемами, и избегая работы на ковре при работе с печатными платами.

Как работают устройства защиты от перенапряжения (SPD)

Устройства защиты от молний и перенапряжений работают, направляя скачки и скачки напряжения от электрических компонентов, которые они защищают, и рассеивая их на поверхность заземления, такую ​​как земля или медная труба внутри здания. Таким образом, каждая система заземления состоит из двух основных компонентов: устройства защиты, которое направляет повреждающие сигналы, и заземляющего соединения, на которое направляются сигналы. Важно, чтобы оба компонента были на месте и использовались надлежащим образом.Одно без другого или одно правильно реализованное с неправильным выполнением другого — это то же самое, что полное отсутствие системы защиты от перенапряжения.

Типы устройств защиты

Существует несколько областей защиты устройств мониторинга окружающей среды, таких как:

— Входящая мощность от батареи или источника постоянного напряжения
— Защита от перенапряжения переменного тока
— Кабели беспроводной передачи, такие как коаксиальные кабели, используемые для радио-, сотовой или спутниковой телеметрии
— Телефонные линии при использовании стационарной телефонной телеметрии
— Защита входа датчика

Защита линии электропередач

Предохранители обычно представляют собой одноразовые устройства, которые защищают от напряжения или токовые перегрузки, а также короткие замыкания от источника питания системы экологического мониторинга.Предохранители состоят из корпуса, содержащего металлическую проволоку, которая плавится при нагревании заданным электрическим током, называемым отключающей способностью. Это предотвращает попадание скачка напряжения на чувствительную электронику, к которой подключен предохранитель.

Предохранители следует выбирать на основе:

— Номинальная отключающая способность, которую для любого предохранителя следует выбирать чуть выше максимального ожидаемого тока системы
— Уровень напряжения системы и номинальное напряжение предохранителя
— Упаковка предохранителей.Предохранители бывают разных стандартных размеров и типов, например, стеклянные картриджи, вставные и т. Д. Выберите упаковку, которая поддерживается вашим оборудованием.

Существуют и другие предохранители, такие как автоматические выключатели или сбрасываемые предохранители, но они обычно не используются. Автоматические выключатели лучше подходят для больших токов, как в сети переменного тока, в отличие от напряжений постоянного тока в системах окружающей среды. Восстанавливаемые предохранители в несколько раз дороже стандартных предохранителей, которые широко используются в системах мониторинга окружающей среды.

Устройства защиты от перенапряжения переменного тока

Устройство защиты от перенапряжения переменного тока ограничит влияние скачков напряжения в линиях питания переменного тока на дорогостоящее оборудование для мониторинга. Устройство защиты от перенапряжения переменного тока может быть таким же простым, как приобретенное в универмагах для использования в домашних условиях. Обратите внимание, что блоки питания намного шире, чем простой кабель питания переменного тока, и могут покрывать более одного слота на типичном сетевом фильтре.

Защита также может быть получена от источников питания переменного тока в постоянный или зарядных устройств переменного тока.Источники питания переменного тока в постоянный бывают двух видов: импульсные и преобразующие. Импульсные источники питания небольшие, легкие и недорогие, поскольку в них используются интегральные схемы для преобразования переменного тока в постоянный. Преобразовательные источники питания обычно более громоздкие, тяжелые и более дорогие, чем импульсные источники питания, поскольку они используют большую катушку провода, называемую трансформатором, для преобразования переменного тока в постоянный ток. Однако блоки питания-трансформеры обычно более прочные и обеспечивают хорошую защиту систем мониторинга.Если мощность переменного тока резко возрастет, это приведет к повреждению подключенного к нему оборудования, но преобразующий источник питания выйдет из строя и повредит только себя, защищая оборудование, которое он питает. С другой стороны, импульсный источник питания, если он не указан в спецификации, может посылать повреждающее напряжение на систему, которую он питает.

Примечание. При покупке устройства защиты от перенапряжения переменного тока оно должно соответствовать стандарту UL 1449. Этот рейтинг присваивается лабораторией андеррайтеров и означает, что устройство было протестировано на защиту от перенапряжения.Это также указывает на то, что устройство соответствует стандартам термического предохранителя 1998 года, что означает, что оно будет отключать питание во время сильных скачков напряжения, в конечном итоге не давая ему загореться.

Защита беспроводной телеметрии

Существует несколько видов устройств для защиты беспроводной телеметрии от радио, сотовых или спутниковых сигналов. К ним относятся:

— Ограничители воздушного зазора
— Газоразрядные трубки
— Изоляторы питания

Примечание. При выборе любого устройства беспроводной защиты убедитесь, что устройство рассчитано на диапазон частот, в котором работает ваше беспроводное устройство.Например, безлицензионное радио с расширенным спектром может работать в диапазоне от 902 МГц до 928 МГц. Следовательно, с этой системой следует использовать устройство беспроводной защиты, используемое с этой телеметрией.

Грозовые разрядники с воздушным зазором являются наименее дорогими и наименее защищенными из устройств беспроводной телеметрической защиты. Первоначально разработанные для защиты старых ламповых телевизоров, эти устройства не обеспечивают достаточной защиты для устройств на базе микропроцессоров, используемых сегодня. Они лучше, чем отсутствие защиты вообще, но не так надежны и не так хорошо спроектированы для защиты от скачков и скачков напряжения, как другие средства защиты беспроводной телеметрии.

Газоразрядные трубки обычно являются следующими наименее дорогими. Они защищают оборудование от скачков напряжения в высокочастотных диапазонах и являются наиболее распространенной защитой оборудования беспроводной передачи.

Изоляторы питания намного дороже, но обеспечивают наиболее эффективную защиту. В изоляторах питания используется особый вид феррита для передачи высокочастотных беспроводных сигналов через магнитное поле вместо физического соединения.

Защита телефонной линии

В соответствии с Национальным электротехническим кодексом (статья 800-32) все устройства защиты от перенапряжения, подключенные к линиям стационарной телефонной связи, должны быть протестированы и внесены в списки UL.Установка определенных защитных устройств, не включенных в перечень, может противоречить местным, государственным и / или национальным строительным нормам. Установка устройства защиты стационарного телефона, не включенного в список UL, может повлечь за собой ответственность установщика в случае пожара.

Защита телефонной линии от перенапряжения необходима для любой системы мониторинга телефонной телеметрии. Хотя это может показаться ненужным, поскольку телефоны обычно не имеют внешней защиты от перенапряжения, модемы более подвержены скачкам напряжения, чем телефоны. В модемах более тонкая электроника, и они обычно подключаются к дорогостоящему оборудованию.Разрушительный скачок напряжения через модем может и потенциально может повредить электронику, к которой он подключен.

Установка

Как упоминалось ранее, подключение к заземляющей пластине так же важно, как и само устройство защиты от перенапряжения. Для работоспособной системы электрического заземления требуется соблюдение надлежащих методов установки и подключение к соответствующим плоскостям заземления.

Выбор материала заземления

Любая система заземления после защитного устройства состоит из трех основных частей: плоскости заземления, заземляющего провода и соединения между ними.

Плоскость заземления:

1. Лучшие плоскости заземления:
a. Вбитые в землю стержни заземления с медным или медным покрытием
b. Медные водопроводные трубы или другие строительные площадки, такие как металлический каркас
c. Металлические корпуса и корпуса (которые, в свою очередь, должны быть заземлены)

2. Заземляющие стержни должны быть из меди или оцинкованной стали и иметь минимальный диаметр 5/8 дюйма.

3. Алюминий не следует использовать при непосредственном закапывании почвы в качестве заземляющего стержня, так как щелочность почвы вытравливает металл.Это вызывает отключение и увеличение сопротивления между системой заземления и заземлением.

Заземляющий провод:

1. Для прокладки заземляющего провода используйте провода большого сечения (10 AWG или больше). Это важно, поскольку более толстый сечение провода вместе с коротким кабелем обеспечивает меньшее сопротивление заземляющего провода, сводя к минимуму падение напряжения во время скачков напряжения.

2. Кабель может быть одножильным или многожильным (при условии, что он достаточно толстого сечения).Провод может быть как неизолированным, так и изолированным.

Связь между ними:

1. Следует избегать использования разнородных металлов для подключения устройства защиты от перенапряжения к плоскости заземления. Со временем соединение может изнашиваться и вызывать нежелательные эффекты в системе заземления, так как соединение будет ухудшаться из-за окисленных слоев, которые образуются между ними.

2. Заземляющие провода должны быть прикреплены к заземляющей плоскости (например, заземляющему стержню или медным водопроводным трубам) с помощью заземляющих зажимов.Обязательно выберите зажим, соответствующий размеру стержня или трубы.

3. И медь, и алюминий одобрены UL для использования в системах защиты заземления. Однако медь является лучшим проводником электричества и может использоваться в меньших калибрах.

Рекомендации по правильной установке:

1. Не перегибайте провода защиты от перенапряжения во время заделки. Предложите прямой путь к земле.
2. Делайте провода защиты от перенапряжения как можно короче, чтобы повысить эффективность и время отклика.
3. Держите устройство защиты от перенапряжения на расстоянии нескольких футов от защищаемого оборудования, чтобы обеспечить время срабатывания, достаточное для подавления переходного напряжения.
4. Убедитесь, что все системы подключаются к одной и той же точке заземления только один раз. Несколько путей к плану заземления создают в системе разные потенциалы напряжения, которые могут привести к переходным скачкам напряжения. Это просто означает, что для заземления вбейте в землю только один медный стержень.

Ссылки

http://www.ul.com/consumers/surge.html
http://www.isa.org/
http://www.littelfuse.com/data/en/Product_Catalogs/EC101-J_V052505.pdf
http://www.ul.com/lightning/

REV : 13G18

Знайте свои передовые методы заземления и молниезащиты

Рекомендуемое изображение: Stock

Фундаментальные передовые методы не изменились, поскольку принципы все еще остаются в силе: «Избегайте молнии, отводя ее от объектов, которые необходимо защитить». Именно знания добавляют ценность передовым методам, и они значительно улучшились благодаря молниеносным эмпирическим данным.

Эта статья впервые появилась в ESI Africa Edition 4, 2018. Вы можете прочитать полный цифровой журнал здесь или подписаться здесь, чтобы получить печатную копию.

Риск, которым мы подвергаемся при чрезмерном упрощении задачи молниезащиты, состоит в том, что мы пытаемся ее чрезмерно усложнить. Чрезмерно усложняя задачу, мы решаем, что проблема одновременно сложна и колеблется до такой степени, что на самом деле все упражнение бессмысленно. Самая распространенная ошибка — это непроведение квалифицированного анализа рисков, а затем и непроведение тщательного анализа неисправностей при выходе из строя систем.

До 2017 года в отрасли не было преимуществ карты GFD с высоким разрешением, чтобы указать уровень долгосрочной угрозы молнии, для которой необходимо смягчение. До января 2006 года отрасль не имела возможности проверять наличие молнии на каком-либо конкретном участке, чтобы определить степень угрозы молнии.

Теперь, в 2018 году, южноафриканцы могут квалифицировать долгосрочную угрозу до четырех квадратных километров (4 км2) и могут проверять свои модели риска с фактическими данными о молниях в конкретном месте за определенный период времени.Таким образом, клиенты могут определить, адекватны ли молниезащита и заземление, установленные на их объектах. В идеале риск не должен обнаруживаться после серьезного поражения молнией.

Таким образом, вторая наиболее частая ошибка — оценка работы молниезащиты и заземления без понимания воздействия. Постепенное воздействие молнии с течением времени невидимо до тех пор, пока она не повредит или не убьет людей, либо не вызовет поломку оборудования и системы. Мы не видим основного ухудшения ситуации, пока не станет слишком поздно.Во многих случаях в энергетике и энергетике окончательный катастрофический отказ вызывается даже не молнией, а просто повышением температуры окружающей среды в условиях нагрузки или повторным включением выключателя и возникновением коммутационного перенапряжения.

Третья наиболее распространенная ошибка — реализация схемы молниезащиты без учета вторичных последствий, таких как наведенные токи и напряжения, а также химическая стабильность материала. Наведенные токи и напряжение вызывают вторичные повреждения, которые обычно совершенно не ожидаются.Химическая стабильность материалов включает в себя как коррозию материала, так и разложение с течением времени, а также воздействие различных материалов, соединенных вместе или в последовательной электрической цепи.

В своем стратегическом бизнес-плане Международная электротехническая комиссия TC81 отметила, что «в последнее время на многих рынках (особенно в Северной Америке и Европе) наблюдается тенденция к тому, чтобы системы предупреждения о грозе стали эффективным инструментом для снижения воздействия молний». Важно отметить, что в Южной Африке Eskom развивает этот потенциал с 2005 года, направляя Южноафриканскую метеорологическую службу (SAWS) во внедрении и эксплуатации Южноафриканской сети обнаружения молний (SALDN).На приведенных ниже картах показано изменение плотности наземных ударов молний (GFD) от результатов счетчиков вспышек низкого разрешения в 1986 году до результатов дистанционного зондирования высокого разрешения SALDN за 2017 год.

Влияние на измерения напряжения и работу подстанции

В переходных условиях молнии прямой удар по линии электропередачи или конструкции подстанции приведет к немедленному повышению напряжения по мере прохождения тока молнии через энергосистему. Чтобы объяснить это, подумайте о том, как вода, текущая по трубам, создает давление на воду, и чем меньше трубы (выше сопротивление), тем выше давление (выше напряжение) при той же скорости потока воды (перенос электрического заряда).

Процесс разряда молнии идет от (a) облака к (b) земле, и энергосистема между ними мало влияет на завершение процесса. Следовательно, протекающий ток — это управляющий параметр. Хорошее заземление (низкие значения сопротивления) обеспечивает «трубу» больших размеров, позволяющую току молнии протекать с очень небольшим сопротивлением и управляемым увеличением напряжения. Два фактора имеют решающее значение для работы подстанции:

1. Хорошее заземление мата подстанции по уже описанным причинам; и
2. Непрерывность связи между установкой на подстанции — жизненно важно, чтобы все компоненты подстанции имели одинаковый потенциал.Это похоже на лодку на волне, которая будет подниматься и опускаться вместе с волной. Любая часть подстанции, не эквипотенциальная по отношению к остальной части подстанции, будет испытывать колебания напряжения и тем самым нарушить применяемую схему изоляции.

Каждый конкурент на рынке, оказывающий услуги по электроснабжению подстанции в той или иной форме, должен уделять особое внимание двум указанным выше факторам, чтобы всегда обеспечивать безопасность людей на этих объектах.

Общие методы заземления и молниезащиты

Это вопрос обеспечения альтернативного пути прохождения тока молнии на землю и обеспечения того, чтобы: 1.Ток молнии, протекающий в системе молниезащиты (LPS), не вызывает опасных токов в любых параллельных металлических системах рядом с LPS, и

2. Между любыми токопроводящими частями защищаемых систем и LPS не должно возникать опасного напряжения.

Во многих случаях защищаемая система сама включается в LPS. То есть часть структур используется для передачи заряда молнии в точку, где он затем рассеивается с помощью отдельного компонента LPS.

Примером может служить здание, содержащее стальные арматурные стержни (арматуру) в фундаменте, колоннах и перекрытиях многоэтажного здания. Приклеивая молниеприемники наверху здания к арматурному стержню, склеивая каждый стык арматурного стержня и, наконец, прикрепляя к арматуре в фундаменте и / или сваях, где это применимо, ток молнии может передаваться с использованием существующих материалов. В этом случае любая электрическая проводка в непосредственной близости от арматуры по всему зданию будет испытывать повышение напряжения и требует соответствующей защиты от перенапряжения.

Кроме того, этот метод требует подходящего измерения общей непрерывности пути сверху вниз, чтобы гарантировать отсутствие увеличения «размера трубы», так что ток молнии может искать альтернативный путь к земле через близлежащие электрические цепи. Если удельное сопротивление почвы достаточно низкое, дополнительный заземляющий электрод не требуется.

Альтернативой использованию арматуры и фундаментов / свай в приведенном выше примере является выделенный отдельный электрический провод подходящих размеров от молниеприемников наверху до отдельного заземляющего электрода в земле.Стоимость дополнительного материала может компенсировать необходимость тщательных испытаний и склеивания на этапе строительства проекта.

Последним элементом, определяющим наиболее распространенный метод заземления, является удельное сопротивление почвы. Это показатель того, насколько хорошо почва, на которой построена площадка, будет рассеивать ток молнии, направляемый в нее. Чем выше удельное сопротивление почвы, тем выше будет сопротивление «заземления».

В фундаменте с арматурой на участке с очень низким удельным сопротивлением грунта желаемые целевые значения сопротивления земли обычно могут быть достигнуты без дополнительных заземляющих электродов, кроме уже упомянутого соединения между арматурой фундамента и стальными конструкциями конструкции.

Если удельное сопротивление грунта будет обеспечивать более высокое сопротивление, чем требуется, необходимо использовать дополнительные вертикальные заземляющие стержни и траншейные электроды. Для определения необходимого количества материала можно использовать несколько аналитических компьютерных моделей — в Южной Африке основа для таких расчетов приведена в стандарте SANS 10199, в котором рассматривается конструкция и установка заземляющих электродов, опубликованном SABS TC067.

При отсутствии фундамента и арматуры, например, деревянных опор, типичных для сетей среднего напряжения, необходимо использовать один или несколько вертикальных заземляющих стержней и траншейных электродов там, где требуется контролируемое сопротивление заземления.Конструкция будет такой же, как указано выше, с использованием SANS 10199 и полезных приложений компьютерного моделирования.

Подходящие методы для сетей T&D и генерирующих установок

В электроэнергетике и энергетическом секторе сети от подстанции к подстанции обычно экранированы, то есть в них используются молниеприемники (воздушные экранирующие провода) и соединяются их с землей через опоры линий электропередач — либо через стальные конструкции, либо с одной или несколькими специальные заземляющие провода на деревянных опорах.Воздушные экранирующие провода перехватывают любой нисходящий удар молнии между облаками и землей.

Эта система требует тщательного управления подключением опоры и заземляющими электродами каждого полюса или опоры, к которой прикреплен экранный провод. Необходимо провести измерения для проверки полученных значений сопротивления заземления с учетом условий удельного сопротивления грунта на каждой опоре. Не менее важно техническое обслуживание посредством визуального осмотра и повторных измерений в случае обратного пробоя молнии в конкретном месте.

Для сетей среднего напряжения они обычно имеют множество точек подключения потребителей, где среднее напряжение понижается до низкого. Постоянного подключения к другой подстанции нет. Эти системы имеют низкий базовый уровень изоляции (BIL), и поэтому решениями для экранированных сетей при таких напряжениях невозможно управлять с минимальными затратами.

На каждом из участков понижающего напряжения СН / НН ограничитель перенапряжения на каждой фазе понижающих трансформаторов распределительного класса служит высокоскоростным переключателем для рассеивания энергии молнии со скоростью переходного процесса.Таким образом, ключевым моментом здесь являются исправные ограничители перенапряжения и хорошее заземление в каждой из точек обслуживания потребителей СН / НН.

То есть часть существующей схемы, а именно фазные проводники, используется как цепь рассеивания. Во многом так же, как должно быть обеспечено соединение арматуры, состояние разрядника для защиты от перенапряжения и его соединение с заземляющими электродами в сетях среднего напряжения должны быть проверены посредством измерений.

Если сети широко распространены с очень большими расстояниями между точками обслуживания, дополнительные локализованные местоположения ограничителей перенапряжения могут служить для управления скачками бегущей волны.В энергосистеме, такой как Eskom, каждый полюс имеет подводящий провод с управляемым зазором, чтобы:

• Разрядить прямые удары по фазным проводам, а
• Увеличьте BIL, чтобы ограничить воздействие непрямых ударов (удары молнии, оканчивающиеся рядом с линиями электропередач).

НИОКР и тенденции, влияющие на заземление и молниезащиту

Текущие изменения в секторе увеличивают количество игроков на рынке, нуждающихся в молниезащите и, следовательно, потребность в дополнительной поддержке в отношении применения соответствующих стандартов.Там, где Eskom и AMEU согласовали правила NRS и т. Д., Новые игроки сталкиваются с другими проблемами.

• В качестве примера требования к фотоэлектрическим элементам рассматриваются отдельно от требований ветряных электростанций. Фотоэлектрическая промышленность особенно осознает необходимость обучения и надлежащей сертификации персонала для установки LPS.
• Лопасти ветряной турбины требуют особого внимания, учитывая материал лопастей, увеличенную высоту лопастей, характер вращения системы и отсутствие выделенного пути «сверху вниз».Многочисленные научные круги и специалисты увеличили свое участие в этой сфере специально для поддержки операторов ветряных электростанций.

Это может быть преждевременным, но я считаю, что южноафриканцы в значительной степени проявляют слабость в реализации правильных решений молниезащиты, как это требуется. Мы слишком долго довольствовались вторым лучшим и впадали в чувство самоуспокоенности.

Wits University — признанный центр передового опыта в области исследований молний и молний.Я хотел бы, чтобы Wits был уполномочен взять на себя роль наставничества для всех высших учебных заведений с целью выявления тех учреждений, которые хотят развивать знания студентов в этой области и создавать собственные навыки.

Такие усилия позволят создать синергию между учеными, которые либо работают вместе над общими задачами, либо исследуют нишевые области с практическими результатами в Южной Африке и, что еще более важно, в экономике Африки, с особым упором на социально-экономические обязанности в каждой стране.

В вышеупомянутом сотрудничестве SAWS играет важную роль, если он готов принять вызов. Нам необходимо поддерживать SAWS, создавая базу знаний и интегрируя его усилия с усилиями академических институтов, с взаимной ответственностью перед страной и развитием навыков в этой области.

Наша обязанность — помочь правительству с ресурсами для саморегулирования, чтобы министерство каждого ведомства могло сконцентрироваться на том, что критически необходимо. Гибель людей из-за удара молнии чрезвычайно высока и недопустима.Благодаря обмену знаниями ELPA сыграет свою роль в снижении этого бремени. ESI

Эта статья впервые появилась в ESI Africa Edition 4, 2018. Вы можете прочитать полный цифровой журнал здесь или подписаться здесь, чтобы получить печатную копию.

---

Об авторе

Ричард Эверт — национальный директор Ассоциации заземления и защиты от молний (ELPA), которая поддерживается различными учреждениями, такими как Университет Уитса, Ассоциация электрических подрядчиков Южной Африки (ECA) и Министерство труда.www.elpasa.org.za

---

Заземление: ключ к молниезащите

По самой своей природе ветряные турбины устанавливаются в суровых условиях, где повреждения от нестабильной погоды делают их уязвимыми.

Фактически, ветряные турбины могут быть наиболее уязвимыми из всех типов генераторов, подключенных к электрическим сетям. Дорогостоящее повреждение, связанное с молнией, чаще всего вызвано недостаточной защитой от прямого удара, несоответствующими или несоответствующими ограничителями перенапряжения переходных процессов или неудовлетворительным соединением и / или заземлением.Повреждение молнией приводит к дорогостоящим затратам на ремонт или замену оборудования и является основной причиной незапланированных простоев ветряных турбин, приводящих к потере бесчисленных мегаватт электроэнергии. Сообщается, что до 80 процентов выплаченных страховых случаев за повреждение ветряных турбин было вызвано ударами молнии.

Реальная угроза

Высокие изолированные башни, состоящие из чувствительной электроники, ветряные турбины постоянно сталкиваются с реальной угрозой молний.Достижения в технологии ветряных турбин сделали их более сложными и уязвимыми, но правильно спроектированная система молниезащиты предотвратит физическое повреждение турбины, перенаправляя токи молнии на Землю.

Стоимость этих систем молниезащиты составляет небольшую часть общих капитальных затрат проекта, но приводит к значительному повышению надежности.

Плотность ударов молний в Соединенных Штатах за 10-летний период с 2005 по 2014 год варьировалась от минимума менее одного удара на квадратный километр в год на Дальнем Западе до более 32 ударов на квадратный километр в год в некоторых областях. южной части юга и Флориды, согласно данным Vaisala National Lightning Detection Network.

В первые годы своего существования в США промышленность ветряных электростанций была сконцентрирована в областях с низкой частотой молний в Калифорнии, но по мере ее распространения на другие регионы воздействие молний резко возросло.

Интегрированная система молниезащиты объединяет несколько компонентов для минимизации риска. Лопасти ветряных турбин, гондола, конструктивные элементы, трансмиссия, низковольтные системы управления и высоковольтные энергосистемы должны быть защищены. Также необходимо соблюдать меры по обеспечению безопасности персонала.

Один элемент имеет решающее значение для всех систем молниезащиты ветряных турбин: путь к Земле с низким сопротивлением. Лучшие доступные устройства защиты от перенапряжения (SPD) не смогут обеспечить защиту при высоком сопротивлении заземления.

Разработка эффективной системы заземления для отдельных турбин или целых ветряных электростанций в среде с высоким удельным сопротивлением представляет собой серьезную проблему.

Решение проблемы

Проводящий цемент

San-Earth предлагает безопасное, экономичное долгосрочное решение проблемы заземления ветряных электростанций.Он был специально разработан для мест с высоким удельным сопротивлением и затрудненным доступом. Рекомендуемая конструкция системы токопроводящих цементных электродов для одиночной ветряной турбины показана на рис. Он состоит из заземления по периметру общей длиной 60 метров (197 футов) в сочетании с четырьмя радиальными электродами длиной 30 метров (98 футов) каждый и дает значение сопротивления 2,5 Ом в 300 Ом-метровом грунте. Электропроводящие цементные электроды имеют ширину 0,25 метра (10 дюймов) и устанавливаются на глубине 1 метр (39 дюймов).

В средах с более высоким удельным сопротивлением, часто связанных с установками ветряных электростанций, аналогичные значения низкого сопротивления могут быть достигнуты путем простого увеличения длины радиалов. Четыре радиальных радиатора длиной 75 метров (246 футов) дают сопротивление 2,4 Ом в среде с удельным сопротивлением 500 Ом-метров.

Установка проста. Сначала выкапываются траншеи шириной 0,25 метра (10 дюймов) на подходящую глубину, в примере 1 метр. Продукт можно укладывать в виде сухого порошка или смешивать с водой и наносить в виде строительного раствора.В траншею помещается противовес, так что материал окружает ее. Со временем цемент затвердевает и становится проводящим твердым телом. Таким образом, площадь поверхности заземляющего электрода значительно увеличивается, и достигаются более низкие значения сопротивления. Предотвращается коррозия противовесного троса, и кража проводника становится намного труднее.

Присоединительные турбины

Заземленные таким образом ветряные турбины можно соединять вместе для достижения еще более впечатляющих результатов.В, системы заземляющих электродов для трех турбин соединены вместе с использованием конструкции San-Earth. Вертикальные заземляющие стержни, которые часто трудно установить на ветряных электростанциях, не нужны для обеспечения постоянного низкоомного соединения с землей.

Сопротивление заземления и удельное сопротивление грунта по определению пропорциональны. Система должна дать значение сопротивления 1,32 Ом в среде с удельным сопротивлением 1000 Ом-метров. Даже если удельное сопротивление достигнет 3000 Ом-метров, эта конструкция даст значение сопротивления ниже 4 Ом.

Системы заземления ветряных турбин должны быть спроектированы таким образом, чтобы исключить чрезмерные перенапряжения и устранить потенциальные градиенты, которые могут вызвать повреждение оборудования или угрожать жизни людей. С San-Earth эта цель может быть достигнута легко и экономично.

San-Earth производится в США и идеально подходит для использования в районах с высоким удельным сопротивлением почвы. Это снижает затраты на строительство и дает долгосрочные стабильные результаты. Он экологически безопасен и соответствует стандарту IEC 62561-7.

Заземление и соединение | Институт защиты от перенапряжения NEMA

Краткое введение в системы заземления приведено в стандарте IEEE 142-2007, определение «земля» — это «проводящее соединение, намеренное или случайное, между электрической цепью или оборудованием и землей, или какое-то другое тело, которое служит вместо земли ». Тот же стандарт также дает следующее определение заземленной системы: «Система, в которой по крайней мере один провод или точка (обычно средний провод или нейтральная точка обмоток трансформатора или генератора) намеренно заземлены либо жестко, либо через полное сопротивление.«Соединение, данное NEC от 2014 года, звучит так:« Соединение для обеспечения непрерывности и электропроводности ». Соединение и заземление являются основой для обеспечения безопасной электрической системы, в которой человек защищен от поражения электрическим током и угроз безопасности.

В отношении эксплуатации и установки SPD разработчик и установщик должны учитывать следующую информацию, касающуюся заземления и соединения в распределительной сети или электрической системе.

Из IEEE 62.72:

«Необходимо понимать важность обеспечения того, чтобы система заземления обеспечивала низкое сопротивление заземления, а не просто низкое сопротивление заземления. Спектральное исследование типичных форм сигналов, связанных с переходными импульсами, таких как характерные для грозовых разрядов и коммутационных скачков, выявляет как высокочастотные, так и низкочастотные компоненты. Высокочастотная составляющая связана с чрезвычайно быстрым нарастанием «фронта» переходного процесса (обычно менее 10 мкс до пикового тока), тогда как низкочастотная составляющая находится в длинном «хвосте» или последующем токе затухающего импульс.Высокочастотные компоненты важны для индуктивных эффектов (индуцированные напряжения в цепях), тогда как низкочастотные компоненты важны для энергетических эффектов (накопленная энергия в резистивных элементах) ».

Если SPD подключен к земле и предполагается, что земля будет частью его рассеивающего пути, необходимо учитывать систему заземления. Это также означает, что система заземления должна быть проверена как тракт с низким сопротивлением и низким сопротивлением.

Провод заземления SPD должен быть как можно более коротким и устанавливаться прямым и прямым способом, насколько это возможно.Путь самоиндукции этого вывода и целостность системы заземления будут доминирующим фактором импеданса во время выброса тока, такого как молния, из-за относительно короткого времени нарастания формы волны тока молнии.

Что касается установки SPD, необходимо проверить состояние системы заземления для сети с общим заземлением, чтобы обеспечить соответствие применимым электротехническим нормам и требованиям к системе молниезащиты.

Уменьшение сопротивления или импеданса системы заземления в зоне служебного входа может уменьшить величину импульсного тока относительно земли, который проникает в объект.Однако после постройки объекта снизить этот параметр сложно. Следовательно, импульсное сопротивление служебного входа и проводки PDS используется для ограничения импульсных токов, достигающих SPD внутри объекта.

Следовательно, так же важно, как и абсолютное значение сопротивления заземления или импеданса, гарантировать, что все оборудование в объекте привязано к общей сети. Как минимум, локальные / региональные области в сети повышаются / понижаются до одного и того же относительного потенциала во время падающего скачка тока независимо от системы заземления.

Для получения более подробной информации о заземлении см. Ссылки ниже.
Ссылки:

IEEE Std 142 IEEE Рекомендуемая практика для заземления промышленных и коммерческих систем питания

IEEE Std 1100 IEEE Рекомендуемая практика для питания и заземления электронного оборудования

IEEE Std C62.

No related posts.