МИНИСТЕРСТВО ЭНЕРГЕТИКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МИНИСТЕРСТВО ЭНЕРГЕТИКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций (СО 153-34.21.122-2003) (далее - Инструкция) распространяется на все виды зданий, сооружений и промышленные коммуникации независимо от ведомственной принадлежности и формы собственности.

Инструкция предназначена для использования при разработке проектов, строительстве,

эксплуатации, а также при реконструкции зданий, сооружений и промышленных коммуникаций.

В случае, когда требования отраслевых нормативных документов являются более жесткими,

чем в настоящей Инструкции, при разработке молниезащиты рекомендуется выполнять отраслевые требования. Так же рекомендуется поступать, когда предписания Инструкции нельзя

совместить с технологическими особенностями защищаемого объекта. При этом используемые

средства и методы молниезащиты выбираются исходя из условия обеспечения требуемой надежности.

При разработке проектов зданий, сооружений и промышленных коммуникаций помимо требований Инструкции учитываются дополнительные требования к выполнению молниезащиты

согласно других действующих норм, правил, инструкций, государственных стандартов.

При нормировании молниезащиты за исходное принято положение, что любое ее устройство не может предотвратить развитие молнии.

Применение норматива при выборе молниезащиты существенно снижает риск ущерба от удара молнии.

Тип и размещение устройств молниезащиты выбираются на стадии проектирования нового объекта, чтобы иметь возможность максимально использовать проводящие элементы последнего.

Это облегчит разработку и исполнение устройств молниезащиты, совмещенных с самим зданием,

позволит улучшить его эстетический вид, повысить эффективность молниезащиты,

минимизировать ее стоимость и трудозатраты.

Удар молнии в землю - электрический разряд атмосферного происхождения между грозовым облаком и землей, состоящий из одного или нескольких импульсов тока.

Точка поражения - точка, в которой молния соприкасается с землей, зданием или устройством молниезащиты. Удар молнии может иметь несколько точек поражения.

Защищаемый объект - здание или сооружение, их часть или пространство, для которых выполнена молниезащита, отвечающая требованиям настоящего норматива.

Устройство молниезащиты - система, позволяющая защитить здание или сооружение от воздействий молнии. Она включает в себя внешние и внутренние устройства. В частных случаях молниезащита может содержать только внешние или только внутренние устройства.

Устройства защиты от прямых ударов молнии (молниеотводы) - комплекс, состоящий из молниеприемников, токоотводов и заземлителей.

Устройства защиты от вторичных воздействий молнии -устройства, ограничивающие воздействия электрического и магнитного полей молнии.

Устройства для выравнивания потенциалов -элементы устройств защиты, ограничивающие разность потенциалов, обусловленную растеканием тока молнии.

Молниеприемник - часть молниеотвода, предназначенная для перехвата молний.

Токоотвод (спуск) - часть молниеотвода, предназначенная для отвода тока молнии от молниеприемника к заземлителю.

Заземляющее устройство - совокупность заземлителя и заземляющих проводников.

Заземлитель - проводящая часть или совокупность соединенных между собой проводящих частей, находящихся в электрическом контакте с землей непосредственно или через проводящую

Заземляющий контур - заземляющий проводник в виде замкнутой петли вокруг здания в земле или на ее поверхности.

Сопротивление заземляющего устройства - отношение напряжения на заземляющем устройстве к току, стекающего с заземлителя в землю.

Напряжение на заземляющем устройстве - напряжение, возникающее при стекании тока с заземлителя в землю между точкой ввода тока в заземлитель и зоной нулевого потенциала.

Соединенная между собой металлическая арматура -арматура железобетонных конструкций здания (сооружения), которая обеспечивает электрическую непрерывность.

Опасное искрение - недопустимый электрический разряд внутри защищаемого объекта,

Безопасное расстояние - минимальное расстояние между двумя проводящими элементами вне или внутри защищаемого объекта, при котором между ними не может произойти опасного искрения.

Устройство защиты от перенапряжений -устройство, предназначенное для ограничения перенапряжений между элементами защищаемого объекта (например, разрядник, нелинейный ограничитель перенапряжений или иное защитное устройство).

Отдельно стоящий молниеотвод - молниеотвод, молниеприемники и токоотводы которого расположены таким образом, чтобы путь тока молнии не имел контакта с защищаемым объектом.

Молниеотвод, установленный на защищаемом объекте -молниеотвод, молниеприемники и токоотводы которого расположены таким образом, что часть тока молнии может растекаться через защищаемый объект или его заземлитель.

Зона защиты молниеотвода - пространство в окрестности молниеотвода заданной геометрии,

отличающееся тем, что вероятность удара молнии в объект, целиком размещенный в его объеме,

Допустимая вероятность прорыва молнии - предельно допустимая вероятность Р удара молнии в объект, защищаемый молниеотводами.

Промышленные коммуникации - силовые и информационные кабели, проводящие трубопроводы, непроводящие трубопроводы с внутренней проводящей средой.

Параметры токов молнии необходимы для расчета механических и термических воздействий, а также для нормирования средств защит от электромагнитных воздействий.

Молниеприемники могут быть специально установленными, в том числе на объекте, либо их функции выполняют конструктивные элементы защищаемого объекта; в последнем случае они называются естественными молниеприемниками.

Молниеприемники могут состоять из произвольной комбинации следующих элементов:

стержней, натянутых проводов (тросов), сетчатых проводников (сеток).

В целях снижения вероятности возникновения опасного искрения токоотводы должны располагаться таким образом, чтобы между точкой поражения и землей:

а) ток растекался по нескольким параллельным путям;

б) длина этих путей была ограничена до минимума.

Во всех случаях, за исключением использования отдельно стоящего молниеотвода, заземлитель молниезащиты следует совместить с заземлителями электроустановок и средств связи. Если эти заземлители должны быть разделены по каким-либо технологическим соображениям, их следует объединить в общую систему с помощью системы уравнивания потенциалов.

Молниеприемники и токоотводы жестко закрепляются так, чтобы исключить любой разрыв или ослабление крепления проводников под действием электродинамических сил или случайных механических воздействий (например, от порыва ветра или падения снежного пласта).

Количество соединений проводника сводится к минимальному. Соединения выполняются сваркой, пайкой, допускается также вставка в зажимной наконечник или болтовое крепление.

Выбор типа и высоты молниеотводов производится исходя из значений требуемой надежности

Рз. Объект считается защищенным, если совокупность всех его молниеотводов обеспечивает

Во всех случаях система защиты от прямых ударов молнии выбирается так, чтобы максимально использовались естественные молниеотводы, а если обеспечиваемая ими защищенность недостаточна - в комбинации со специально установленными молниеотводами.

В общем случае выбор молниеотводов должен производиться при помощи соответствующих компьютерных программ, способных вычислять зоны защиты или вероятность прорыва молнии в

объект (группу объектов) любой конфигурации при произвольном расположении практически

любого числа молниеотводов различных типов.

При прочих равных условиях высоту молниеотводов можно снизить, если вместо стержневых конструкций применять тросовые, особенно при их подвеске по внешнему периметру объекта.

Если защита объекта обеспечивается простейшими молниеотводами (одиночным стержневым,

одиночным тросовым, двойным стержневым, двойным тросовым, замкнутым тросовым), размеры молниеотводов можно определять, пользуясь заданными в настоящем нормативе зонами защиты.

В случае проектирования молниезащиты для обычного объекта, возможно определение зон

защиты по защитному углу или методом катящейся сферы согласно стандарту Международной электротехнической комиссии (IЕС 1024) при условии, что расчетные требования Международной

электротехнической комиссии оказываются более жесткими, чем требования настоящей

Рисунок 3.1 - Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода

Для зоны защиты требуемой надежности (рис. 3.1) радиус горизонтального сечения rx на высоте hх определяется по формуле:

Рисунок 3.2 - Зона защиты одиночного тросового молниеотвода

При необходимости расширить защищаемый объем к торцам зоны защиты собственно тросового молниеотвода могут добавляться зоны защиты несущих опор, которые рассчитываются

по формулам одиночных стержневых молниеотводов, представленным в табл. 3.4. В случае

больших провесов тросов, например, у воздушных линий электропередачи, рекомендуется рассчитывать обеспечиваемую вероятность прорыва молнии программными методами, поскольку

построение зон защиты по минимальной высоте троса в пролете может привести к неоправданным затратам.

Рисунок 3.3 - Зона защиты двойного стержневого молниеотвода

Размеры внутренних областей определяются параметрами h 0и h с, первый из которых задает максимальную высоту зоны непосредственно у молниеотводов, а второй - минимальную высоту зоны по середине между молниеотводами. При расстоянии между молниеотводами L £ L cграница зоны не имеет провеса (h с= h 0). Для расстояний L с£ L ³ L mахвысота h сопределяется по выражению

Входящие в него предельные расстояния L mахи L cвычисляются по эмпирическим формулам табл. 3.6, пригодным для молниеотводов высотой до 150 м. При большей высоте молниеотводов следует пользоваться специальным программным обеспечением.

Размеры горизонтальных сечений зоны вычисляются по следующим формулам, общим для всех уровней надежности защиты:

длина горизонтального сечения lхна высоте hx ³ h с:

ширина горизонтального сечения в центре между молниеотводами 2 rсх на высоте hx £ h с:

Рисунок 3.4 - Зона защиты двойного тросового молниеотвода

Входящие в него предельные расстояния L mахи L cвычисляются по эмпирическим формулам табл. 3.7, пригодным для тросов с высотой подвеса до 150 м. При большей высоте молниеотводов следует пользоваться специальным программным обеспечением.

Длина горизонтального сечения зоны защиты на высоте hх определяется по формулам:

Для расширения защищаемого объема на зону двойного тросового молниеотвода может быть наложена зона защиты опор, несущих тросы, которая строится как зона двойного стержневого молниеотвода, если расстояние L между опорами меньше L mах, вычисленного по формулам табл.

3.6. В противном случае опоры должны рассматриваться как одиночные стержневые молниеотводы.

Когда тросы непараллельны или разновысоки, либо их высота изменяется по длине пролета,

для оценки надежности их защиты следует воспользоваться специальным программным обеспечением. Так же рекомендуется поступать при больших провесах тросов в пролете, чтобы

избежать излишних запасов по надежности защиты.

Рисунок 3.5 - Зона защиты замкнутого тросового молниеотвода

в котором константы А и В определяются в зависимости от уровня надежности защиты по следующим формулам:

Расчетные соотношения справедливы, когда D > 5 м. Работа с меньшими горизонтальными смещениями троса не целесообразна из-за высокой вероятности обратных перекрытий молнии с троса на защищаемый объект. По экономическим соображениям замкнутые тросовые молниеотводы не рекомендуются, когда требуемая надежность защиты меньше 0,99.

Если высота объекта превышает 30 м, высота замкнутого тросового молниеотвода определяется

с помощью программного обеспечения. Так же следует поступать для замкнутого контура сложной формы.

После выбора высоты молниеотводов по их зонам защиты рекомендуется проверить фактическую вероятность прорыва компьютерными средствами, а в случае большого запаса по

надежности провести корректировку, задавая меньшую высоту молниеотводов.

При прокладке кабелей в населенном пункте, кроме случая пересечения и сближения с ВЛ

напряжением 110 кВ и выше, защита от ударов молнии не предусматривается.

В разделе 4 изложены основные принципы защиты от вторичных воздействий молнии электрических и электронных систем с учетом рекомендации МЭК (стандарты МЭК 61312). Эти системы используются во многих отраслях производства, применяющих достаточно сложное и дорогостоящее оборудование. Они более чувствительны к воздействию молнии, чем устройства предыдущих поколений, поэтому необходимо применять специальные меры по защите их от опасных воздействий молнии.

Рисунок 4.1 - Зоны защиты от воздействия молнии

На границах зон должны осуществляться меры по экранированию и соединению всех пересекающих границу металлических элементов и коммуникаций.

Две пространственно разделенные зоны 1 с помощью экранированного соединения могут

Экранирование является основным способом уменьшения электромагнитных помех.

Металлическая конструкция строительного сооружения используется или может быть использована в качестве экрана. Подобная экранная структура образуется, например, стальной

арматурой крыши, стен, полов здания, а также металлическими деталями крыши, фасадов,

стальными каркасами, решетками. Эта экранирующая структура образует электромагнитный экран с отверстиями (за счет окон, дверей, вентиляционных отверстий, шага сетки в арматуре,

щелей в металлическом фасаде, отверстий для линий электроснабжения и т.п.). Для уменьшения

влияния электромагнитных полей все металлические элементы объекта электрически объединяются и соединяются с системой молниезащиты (рис. 4.3).

Рисунок 4.3 - Пространственный экран из стальной арматуры

Если кабели проходят между соседними объектами, заземлители последних соединяются для увеличения числа параллельных проводников и уменьшения, благодаря этому, токов в кабелях. Такому требованию хорошо удовлетворяет система заземления в виде сетки. Для уменьшения индуцированных помех можно использовать:

Все эти мероприятия могут быть выполнены одновременно.

Если внутри защищаемого пространства имеются экранированные кабели, их экраны соединяются с системой молниезащиты на обоих концах и на границах зон.

Кабели, идущие от одного объекта к другому, по всей длине укладываются в металлические трубы, сетчатые короба или железобетонные короба с сетчатой арматурой. Металлические

элементы труб, коробов и экраны кабелей соединяются с указанными общими шинами объектов.

Можно не использовать металлические коробы или лотки, если экраны кабелей способны выдержать предполагаемый ток молнии.

Соединения металлических элементов необходимы для уменьшения разности потенциалов между ними внутри защищаемого объекта. Соединения, находящихся внутри защищаемого пространства и пересекающих границы зон молниезащиты металлических элементов и систем, выполняются на границах зон. Осуществлять соединения следует с помощью специальных проводников, или зажимов и, когда это необходимо, с помощью устройств защиты от перенапряжений.

Все входящие снаружи в объект проводники соединяются с системой молниезащиты.

Если внешние проводники, силовые кабели или кабели связи входят в объект в различных точках и поэтому имеется несколько общих шин, последние присоединяются по кратчайшему

пути к замкнутому контуру заземления или арматуре конструкции и металлической внешней

облицовке (при ее наличии). Если замкнутого контура заземления нет, указанные общие шины присоединяются к отдельным заземляющим электродам и соединяются внешним кольцевым

проводником, или разорванным кольцом. Если внешние проводники входят в объект над землей,

общие шины присоединяются к горизонтальному кольцевому проводнику внутри или снаружи стен. Этот проводник, в свою очередь, соединяется с нижними проводниками и арматурой.

Проводники и кабели, входящие в объект на уровне земли, рекомендуется соединять с

системой молниезащиты на этом же уровне. Общая шина в точке входа кабелей в здание располагается как можно ближе к заземлителю и арматуре конструкции, с которыми она соединена.

Кольцевой проводник соединяется с арматурой или другими экранирующими элементами,

такими как металлическая облицовка, через каждые 5 м. Минимальное поперечное сечение

медных или стальных оцинкованных электродов - 50 мм2.

Общие шины для объектов, имеющих информационные системы, где влияние токов молнии предполагается свести к минимуму, следует изготавливать из металлических пластин с большим

числом присоединений к арматуре или другим экранирующим элементам.

Для контактных соединений и устройств защиты от перенапряжений, расположенных на границах зон 0 и 1, принимаются параметры токов, указанные в табл. 2.3. При наличии нескольких проводников, необходимо учитывать распределение токов по проводникам.

Для проводников и кабелей, входящих в объект на уровне земли, оценивают проводимую ими

Сечения соединительных проводников определяются согласно табл. 4.1 и 4.2. Таблица 4.1

используется, если через проводящий элемент протекает более 25 % тока молнии, а таблица 4.2 -

Рисунок 4.4 - Схема соединения проводов электропитания и связи при звездообразной системе выравнивания потенциалов

При использовании сетки ее металлические части не изолируются от общей системы заземления (рис. 4.5). Сетка соединяется с общей системой во многих точках. Обычно сетка используется для протяженных открытых систем, где оборудование связано большим числом различных линий и кабелей и где они входят в объект в различных точках. В этом случае вся система обладает низким сопротивлением на всех частотах. Кроме того, большое число короткозамкнутых контуров сетки ослабляет магнитное поле вблизи информационной системы. Приборы в защитной зоне соединяются друг с другом по кратчайшим расстояниям несколькими проводниками, а также с металлическими частями защищенной зоны и экраном зоны. При этом максимально используются имеющиеся в устройстве металлические части, такие как арматура в полу, стенах и на крыше, металлические решетки, металлическое оборудование неэлектрического назначения, такое, как трубы, вентиляционные и кабельные короба.

Рисунок 4.5 - Сетчатое выполнение системы выравнивания потенциалов

Обе конфигурации, радиальная и сетка, могут быть объединены в комплексную систему, как показано на рис. 4.6. Обычно, хотя это и необязательно, соединение локальной сети заземления с общей системой осуществляется на границе зоны молниезащиты.

Рисунок 4.6 - Комплексное выполнение системы выравнивания потенциалов

Основная задача заземляющего устройства молниезащиты - отвести как можно большую часть тока молнии (50 % и более) в землю. Остальная часть тока растекается по подходящим к зданию коммуникациям (оболочкам кабелей, трубам водоснабжения и т.п.). При этом не возникают опасные напряжения на самом заземлителе. Эта задача выполняется сетчатой системой под зданием и вокруг него. Заземляющие проводники образуют сетчатый контур, объединяющий арматуру бетона внизу фундамента. Это обычный метод создания электромагнитного экрана внизу здания. Кольцевой проводник вокруг здания и (или) в бетоне на периферии фундамента соединяется с системой заземления заземляющими проводниками обычно через каждые 5 м. Внешний заземлитель проводник может быть соединен с указанными кольцевыми проводниками.

Арматура бетона внизу фундамента соединяется с системой заземления. Арматура должна образовывать сетку, соединенную с системой заземления обычно через каждые 5 м.

Можно использовать сетку из оцинкованной стали с шириной ячейки обычно 5 м, приваренную или механически прикрепленную к прутьям арматуры обычно через каждый 1 м. Концы

проводников сетки могут служить заземляющими проводниками для соединительных полос. На

рис. 4.7 и 4.8 показаны примеры сетчатого заземляющего устройства.

Связь заземлителя и системы соединений создает систему заземления. Основная задача системы заземления - уменьшать разность потенциалов между любыми точками здания и

оборудования. Эта задача решается созданием большого количества параллельных путей для

токов молнии и наведенных токов, образующих сеть с низким сопротивлением в широком спектре частот. Множественные и параллельные пути имеют различные резонансные частоты. Множество

контуров с частотно-зависимыми сопротивлениями создают единую сеть с низким сопротивлением для помех рассматриваемого спектра.

1 - здания; 2 - башня; 3 - оборудование; 4 - кабельный лоток

Рисунок 4.8 - Сетчатый заземлитель производственных сооружений

Так как энергия тока молнии в основном рассеивается на указанной границе, последующие УЗП защищают лишь от оставшейся энергии и воздействия электромагнитного поля в зоне 1. Для наилучшей защиты от перенапряжений, при установке УЗП используют короткие соединительные проводники, выводы и кабели.

Исходя из требований координации изоляции в силовых установках и устойчивости к повреждениям защищаемого оборудования, необходимо выбирать уровень УЗП по напряжению

ниже максимального значения, чтобы воздействие на защищаемое оборудование всегда было

ниже допустимого напряжения. Если уровень устойчивости к повреждениям не известен, следует использовать ориентировочный или полученный в результате испытаний уровень. Количество

УЗП в защищаемой системе зависит от устойчивости защищаемого оборудования к повреждениям

2.2. Классификация зданий и сооружений по устройству молниезащиты

2.3.1. Классификация воздействий токов молнии

2.3.2. Параметры токов молнии, предлагаемые для нормирования средств защиты

2.3.4. Параметры токов молнии, предлагаемые для нормирования средств защиты

3.2.4. Крепление и соединения элементов внешней МЗС

3.3.2. Типовые зоны защиты стержневых и тросовых молниеотводов

3.3.3. Определение зон защиты по рекомендациям МЭК

3.3.4. Защита электрических металлических кабельных линий передачимагистральной и внутризоновых сетей связи

3.3.5. Защита оптических кабельных линий передачи магистральной и

3.3.6. Защита от ударов молнии электрических и оптических кабелей связи,

3.3.7. Защита кабелей, проложенных вдоль опушки леса, вблизи отдельностоящих деревьев, опор, мачт

4.7. Защита оборудования в существующих зданиях

4.7.1. Меры защиты при использовании внешней системы молниезащиты

4.7.3. Меры защиты при использовании антенн и другого оборудования

4.7.4. Меры защиты силовых кабелей и кабелей связи между зданиями

5. Рекомендации по эксплуатационно - технической документации, порядку приемки вэксплуатацию и эксплуатации устройств молниезащиты

МИНИСТЕРСТВО ЭНЕРГЕТИКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычислить, когда этот...

ЧТО ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры...

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: