В России одновременно действуют 2 нормативных документа, регламентирующих требования к установке молниезащитных систем строительных объектов: первый - « Инструкция по молниезащите зданий и сооружений» РД 34.21.122-87 oт 30.07.1987г. второй - «Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций» CO 153—343.21.122-2003 oт 30.06.2003 г. Изданная в 2003 году инструкция не отменяла действие регламента 1987 года, хотя имела с ним существенные различия. Приказ Минэнерго России от 30.06.03 № 280 также не отменил старую инструкцию, не прояснил сложившуюся ситуацию. Проектные организации сами выбирали, какими правилами руководствоваться. В 2011 году Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии выпустило 2 нормативных документа, соответствующих стандартам МЭК (Международной Электротехнической Комиссии) № 62305: ГОСТ Р МЭК 62305-1-2010 «Менеджмент риска. Защита от молнии. Часть 1. Общие принципы»; ГОСТ Р МЭК 62305-2-2010 «Менеджмент риска. Защита от молнии. Часть 2. Оценка риска ». ГОСТ Р МЭК 62305-4-2016 Защита от молнии 4 часть Защита электрических и электронных систем внутри зданий и сооружений После утверждения данных нормативов, российские требования к молниезащитным мерам начали соответствовать международными стандартам, урегулировав действие ранее выпущенных документов. РД 153-34.3-35.125-99 Руководство по защите электрических сетей 6-1150 кВ ГОСТ Р МЭК 62561. - 2014 КОМПОНЕНТЫ СИСТЕМЫ МОЛНИЕЗАЩИТЫ Части 1-3,6 и 7 ГОСТ Р МЭК 61643-12-2011 устройства защиты от импульсных перенапряжений в низковольтных распред системах Часть 12
Квалификация объектов определяется по опасности ударов молнии для самого объекта и его окружения. В соответствии с нормативными документами все здания и сооружения подразделяются на обычные и специальные. Обычные объекты – это жилые и административные строения, а также здания и сооружения высотой не более 60 м, предназначенные для торговли, промышленного производства, сельского хозяйства. К специальным объектам относятся следующие: представляющие опасность для непосредственного окружения представляющие опасность для социальной и физической окружающей среды потенциально способные при поражении молнией вызвать вредные биологические, химические и радиоактивные выбросы прочие, для которых должна быть предусмотрена специальная молниезащита, например, строения высотой более 60 м, строящиеся объекты, временные сооружения, игровые площадки и т.п. Для специальных объектов минимально допустимый уровень надежности защиты от прямых ударов молнии (ПУМ) обозначен в пределах 0,9-0,999 в зависимости от степени его общественной значимости и тяжести ожидаемых последствий от ПУМ. Владелец здания или заказчик сам по желанию может заложить в проекте более высокий уровень надежности, превышающий расчетный предельно допустимый.
Для обычных объектов предлагается 4-е уровня надежности защиты от ПУМ: Категория молниезащиты Пиковый ток молнии Надежность I 200 кА 0,98 II 150 кА 0,95 III 100 кА 0,90 IV 100 кА 0,80
Оборудование импульсного сопротивления категории I предназначено для соединения c существующими электрическими установками зданий. Защитные средства располагают снаружи оборудования или в существующей установке, или между конкретной установкой и оборудованием, чтобы ограничить кратковременные перенапряжения до заданного уровня. К категории II относится оборудование, которое будет соединяться с существующими электроустановками зданий посредством штепсельных розеток и других аналогичных соединителей. Примечание - Примеры такого оборудования - бытовые приборы, переносной инструмент и аналогичное другое. К категории III относится оборудование, которое составляет часть конкретной электрической установки здания, где обеспечивается повышенная степень доступности. Примечание - Примеры такого оборудования - распределительные щиты, выключатели, системы монтажа (см. МЭК 60050 (826) [IEV 826-06-01 ], включая кабели, распределительные коробки, переключатели, розетки) в существующей установке, и оборудование для промышленного применения, а также другое оборудование, например стационарные двигатели с предварительным присоединением к конкретной установке. Оборудование импульсного сопротивления категории IV предназначено для использования вблизи электрических установок зданий перед главным распределительным щитом. Примечание - Примеры такого оборудования - электрические счетчики, первичные приборы защиты от сверхтока и устройства для управления перенапряжением.
Электрические разряды в атмосфере - молнии - производят тепловое, механическое и электромагнитное воздействия на предметы, по которым протекает ток разряда, а также на вблизи расположенные предметы. В результате этих воздействий возможны пожары, разрушения, взрывы, гибель людей и животных. Опасными проявлениями молнии являются: - прямой удар; - электромагнитная и электростатическая индукции; - занос высоких потенциалов через наземные и подземные металлические коммуникации. Здания, сооружения и электроустановки, которые могут быть подвержены опасным воздействиям молнии, должны быть оборудованы молниезащитными устройствами.
Защиту от прямых ударов молнии осуществляют молниеотводами. Защитное действие молниеотводов основано на свойстве молнии поражать наиболее высокие заземленные металлические сооружения. Благодаря этому более низкие здания, находящиеся в зоне защиты, не поражаются молнией. В общем случае молниеотвод представляет собой возвышающееся над защищаемым объектом устройство, воспринимающее прямой удар молнии и отводящее токи молнии в землю. Каждый молниеотвод состоит из следующих основных элементов: молниеприемника, непосредственно воспринимающего прямой удар молнии; несущей конструкции, предназначенной для установки молниеприемника ; токоотвода, обеспечивающего электрическую связь молниеприемника с заземлителем; заземлителя, обеспечивающего контакт с землей. Металлические или железобетонные несущие конструкции могут служить одновременно и токоотводами.
Рис.1. Типы молниеотводов: а - отдельно стоящий стержневой; б - отдельно стоящий тросовый; в - стержневой, изолированный от защищаемого объекта; г - сетчатый, накладываемый на кровлю защищаемого объекта
Требования и рекомендации по выбору молниеприемников для устройства внешней молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций изложены в инструкциях РД 34.21.122-87 и СО 153-34.21.122-2003. Также допускается использование более жестких международных стандартов IEC. В таблице приведены допустимые материалы для изготовления молниеотводов согласно отечественным нормативным документам. Материал Минимальное сечение, кв. мм Сталь 50 Алюминий 70 Медь 35
Технология более эффективна и практична по сравнению с классической молниезащитой. В качестве молниеотвода используется стержни и разрядники, которые ионизируют воздух, срабатывая при достижении определенного порога напряженности электрического поля и провоцируя разряд молнии на себя. Активная молниезащита дает возможность использовать меньшее количество громоотводов, а также уменьшить их высоту. Конструктивно активные молниеприемники могут выглядеть абсолютно по разному.
Шаг ячейки по российским нормам выбирают исходя из категории молниезащиты здания (может быть меньше, но никак не больше ). Молниеприемная сетка монтируется с соблюдением ряда условий: проводники прокладывают наикратчайшими путями при ударе молнии у тока для отвода к заземлению должна быть возможность выбора хотя бы 2-х разных путей при наличии конька и наклоне кровли более, чем 1 к 10, проводник нужно обязательно проложить по нему никакие части и элементы, выполненные из металла, не должны выступать за внешний контур сетки обязателен внешний контур сетки из проводника, смонтированный по краю периметра крыши, а край крыши должен выступать за габариты здания
В качестве материалов, используемых для производства молниеприемного оборудования и токоотводов используются оцинкованная и нержавеющая сталь, медь и алюминий. К ним предъявляются требования коррозионной стойкости и механической прочности, если используется защитное покрытие, то оно должно иметь хорошую адгезию с основным материалом. В таблице указаны требования к профилю проводников и стержней по минимальной площади сечения и диаметра (согласно ГОСТ 62561.2-2014)
Круглые и плоские проводники, тросы Компоненты молниезащиты на плоских кровлях, перемычки и компенсаторы Компоненты молниезащиты на скатных кровлях, кровельные держатели проводника Компоненты молниезащиты на металлических кровлях, кровельные держатели проводника Токоотводы, держатели токоотводов Стержни земляного ввода, соединительные проводники, смотровые колодцы, держатели проводников Клеммы для водосточных желобов, клеммы, соединительные компоненты Молниеприемники, компоненты Изолированная молниезащита
МОНТАЖ МОЛНИЕОТВОДА ДЛЯ ЧАСТНОГО ДОМА И ПРОМЫШЛЕННОГО ЗДАНИЯ Круглые и плоские проводники, тросы Компоненты молниезащиты на плоских кровлях, перемычки и компенсаторы Компоненты молниезащиты на скатных кровлях, кровельные держатели проводника Компоненты молниезащиты на металлических кровлях, кровельные держатели проводника Токоотводы, держатели токоотводов Стержни земляного ввода, соединительные проводники, смотровые колодцы, держатели проводников Клеммы для водосточных желобов, клеммы, соединительные компоненты Молниеприемники, компоненты Изолированная молниезащита
МОНТАЖ МОЛНИЕОТВОДА ДЛЯ ЧАСТНОГО ДОМА И ПРОМЫШЛЕННОГО ЗДАНИЯ Круглые и плоские проводники, тросы Компоненты молниезащиты на плоских кровлях, перемычки и компенсаторы Компоненты молниезащиты на скатных кровлях, кровельные держатели проводника Компоненты молниезащиты на металлических кровлях, кровельные держатели проводника Токоотводы, держатели токоотводов Стержни земляного ввода, соединительные проводники, смотровые колодцы, держатели проводников Клеммы для водосточных желобов, клеммы, соединительные компоненты Молниеприемники, компоненты Изолированная молниезащита
Для каждого заземлителя импульсное сопротивление молниеотвода должно быть не более 20 Ом, а в грунтах с удельным сопротивлением 500 Ом·м выше - не более 40 Ом. Исключением являются строения для крупного рогатого скота и конюшен, для которых импульсное сопротивление каждого заземлителя должно быть не более 10 Ом. Для отдельно стоящего молниеотвода со своим заземлением Во всех возможных случаях заземлитель защиты от прямых ударов молнии должен быть объединен с заземлителем электроустановок. Токоотводы, прокладываемые по наружным стенам зданий, следует располагать не ближе чем в 3м от входов или в местах, не доступных для прикосновения людей. При защите строений для крупного рогатого скота и конюшен отдельно стоящими молниеотводами их опоры и заземлители следует располагать не ближе чем в 5 м от входа в строения.
Небольшие строения (площадью не более 150 м 2, высотой до 7 м), отнесенные по устройству молниезащиты к III категории, в том числе хранилища с вещевым, медицинским, техническим имуществом и т.п., могут иметь упрощенное устройство защиты от прямых ударов молнии. Для этой цели над коньком крыши с помощью деревянных планок, укрепленных по торцам здания, натягивается стальная проволока диаметром 5-6 мм на расстоянии не менее 250 мм от конька (рис.3). По торцам крыши и на трубе для повышения эффективности устанавливают вертикальные молниеприемники длиной 1,5-2 м из отрезков стальных труб, уголка и т.п. В качестве заземлителей применяют 1-2 вертикальных стержня длиной 2-3 м. Рис.3. Молниезащита небольшого строения: 1 - токоотвод; 2 - рейка или доска для натяжки молниеотвода; 3 - молниеприемники ; 4 - заземлитель
УЗИП – активная защита от импульсных перенапряжений, вызванных: - грозовым разрядом - вкл./выкл. трансформатора - сварочными работами - удаленным коротким замыканием и т.д. УЗИП класса I(B) Предназначены для защиты от прямых ударов молнии в систему молниезащиты здания или воздушную линию электропередач. Устанавливаются на вводе в здание во вводно-распределительном устройстве (ВРУ) или главном распределительном щите (ГРЩ). Нормируются импульсным током I imp с формой волны 10/350 мкс. Номинальный разрядный ток 30-60 кА. УЗИП класса II(C) Такие устройства защиты от импульсных перенапряжений предназначены для защиты токораспределительной сети объекта от коммутационных помех или как вторая ступень защиты при ударе молнии. Устанавливаются в распределительные щиты. Нормируются импульсным током с формой волны 8/20 мкс Номинальный разрядный ток 20-40 кА. УЗИП класса III(D) Такие устройства защиты от имупльсных перенапряжений предназначены для защиты потребителей от остаточных бросков напряжений, защиты от дифференциальных (несимметричных) перенапряжений (например, между фазой и нулевым рабочим проводником в системе TN-S), фильтрации высокочастотных помех. Устанавливаются непосредственно возле потребителя. Могут иметь самую разнообразную конструкцию (в виде розеток, сетевых вилок, отдельных модулей для установки на DIN-рейку или навесным монтажом). Нормируются импульсным током с формой волны 8/20 мкс. Номинальный разрядный ток 5-10 кА.
Заземляющие устройства электроустановок подвергают испытаниям в объеме требований ПУЭ. При выполнении испытаний производят следующие измерения и проверки: - проверяют элементы заземляющего устройства в пределах доступности осмотру. Сечение и проводимости элементов заземляющего устройства должны соответствовать требованиям ПУЭ и проектным данным; - проверяют цепь между заземлителями и заземляемыми элементами; сечение, целость и прочность заземляющих и зануляющих проводников, их соединений и присоединений; отсутствие обрывов и видимых дефектов в заземляющих проводниках, соединяющих аппараты с контуром заземления. Надежность сварки проверяется ударом молотка массой 1 кг; - проверяют состояние "пробивных" предохранителей в электроустановках напряжением до 1000 В; "пробивные" предохранители должны быть исправны и соответствовать номинальному напряжению электроустановки; - проверяют цепь фаза-нуль в установках напряжением до 1000 В с глухим заземлением нейтрали. Проверку можно производить непосредственно измерением тока однофазного короткого замыкания на корпус наиболее удаленного и мощного электроприемника или измерением полного сопротивления петли фаза-нуль с последующим расчетом тока однофазного короткого замыкания. Ток однофазного короткого замыкания должен превышать не менее чем в три раза номинальный ток ближайшей плавкой вставки или в 1,5 раза ток отключения максимального расцепителя соответствующего автоматического выключателя; - измеряют сопротивление заземляющего устройства; величина сопротивления должна удовлетворять требованиям ПУЭ. При наличии повторного заземления измеряют сопротивление заземляющего устройства повторного заземления (при отсоединенных проводниках основного заземляющего устройства).
Если в результате проведенных испытаний будет установлено, что заземляющее устройство удовлетворяет требованиям ПУЭ, его передают в эксплуатацию. При этом электромонтажная организация должна представить следующую документацию: - комплект рабочих чертежей; - акты освидетельствования скрытых работ по монтажу заземлителей и на присоединение их к естественным заземлителям; - акты осмотра и проверки состояния открыто проложенных заземляющих проводников; - протоколы измерения сопротивлений основных заземлителей без отсоединения естественных, сопротивлений повторных заземлителей с отсоединением от основных заземлителей; проверки наличия цепи между заземлителями и заземленными элементами; измерения сопротивлений цепи фаза-нуль для наиболее удаленных и мощных электроприемников.
Устройства молниезащиты зданий и сооружений подвергаются испытаниям и проверкам. Объем испытаний заземляющих устройств молниезащиты соответствует требованиям ПУЭ к заземляющим устройствам электроустановок. При приеме в эксплуатацию проверяется качество креплений токоотводов на стенах (выборочно, но не менее 50% мест креплений), крепление отдельно стоящих и стоящих на кровлях молниеотводов; измеряют сопротивления заземляющих устройств молниеотводов и других заземляющих устройств. Кроме того, проверяют устройства защиты от вторичных воздействий молнии. На объектах I категории проверке подлежат все устройства, на объектах II категории - 50% устройств.
При передаче в эксплуатацию устройств молниезащиты электромонтажная организация обязана предъявить следующую документацию: - комплект рабочих чертежей; - акты на скрытые работы; - протоколы измерений сопротивлений заземляющих устройств; - исполнительные чертежи (планы) взаимного расположения защищаемых сооружений, молниеотводов и заземлителей, а для сооружений I категории - также всех коммуникаций, проходящих ближе 10 м от защищаемых сооружений и от заземлителей, с обозначением на плане назначения коммуникаций и глубины их заложения. Прием и ввод в эксплуатацию молниезащитных устройств действующих и вновь строящихся зданий и сооружений специального назначения оформляются актами.
