Испытания и проверки систем молниезащиты: периодичность, методики, нормативы, цены,

Проведение электроизмерений при проверке молниезащиты: что это, зачем нужно и как выполняется

Проверка состояния молниеприёмника, связи молниеприёмника с токоотводом и токоотвода с контуром заземления молниезащиты.

Все работы выполняются в сжатые сроки. Желательно проводить проверку молниезащиты с составлением «акта проверки молниезащиты» ежегодно, перед началом грозового периода.

Сервис от компании ТМ-Электро:

• Гибкая ценовая политика
• Гарантия качества выполнения работ
• Помощь в решении нестандартных ситуаций
• Постоянная обратная связь с клиентом
• Оперативный выезд инженеров
• Собственная курьерская служба

Проверка молниезащиты состоит из:

• испытаний контура заземления
• измерения переходного сопротивления молниеотводов

1.Общие положения

Испытания систем молниезащиты зданий и сооружений проводятся с целью проверки их соответствия проектным решениям и требованиям ПУЭ (гл. 4.2), ПТЭЭП (гл. 2.8), инструкции по устройству молниезащиты зданий и сооружений (РД 34.21.122-87).

2. Технические мероприятия

Перечень необходимых технических мероприятий определяет допускающий совместно с производителем работ в соответствии с требованиями СНиП 12-03-99.

При осмотре и проверке состояния молниеприемников и токоотводов на крышах зданий и сооружений необходимо использовать пояса монтерские предохранительные. При недостаточной длине стропа пояса необходимо пользоваться страховочным канатом, предварительно закрепленным за конструкцию здания. При этом одно из лиц, проводящих испытания медленно опускает или натягивает страховочный канат. При проверке сварных соединений наружных токопроводов, конструкции молниеприемников инструмент (молоток) необходимо привязывать во избежание падения. При приближении грозы все работы должны быть прекращены, бригада удалена с рабочего места.

3. Нормируемые величины

Защита от прямых ударов молний зданий и сооружений, относимых по устройству молниезащиты к I категории должна выполняться отдельно стоящими стержневыми или тросовыми молниеотводам

Защита от прямых ударов молний зданий и сооружений, относимых по устройству молниезащиты ко II и III категориям, с неметаллической кровлей должна быть выполннена отдельно стоящими или установленными на защищаемом объекте стержневыми или тросовыми молниеотводами.

При уклоне кровли не более 1:8 в качестве молниеотвода можно использовать молниеприемную сетку, выполненную из стальной проволоки диаметром не менее 6 мм с шагом ячеек для II категории защиты не более 6х6 м и 12х12 м для II Iпроложены к заземлителям не реже, чем через 25 м по периметру здания, располагать их следует не ближе 3 м от входов в здания и в местах недоступных прикосновению людей и животных. категории защиты. Токоотводы от металлической кровли или молниеприемной сетки должны быть

Во всех вышеизложенных случаях дополнительно в качестве естественных заземлителей систем молниезащиты следует использовать железобетонные фундаменты зданий.

Размеры молниеприемников, токоотводов и элементов заземлителей приведены в таблице

*Только для уравнивания потенциалов внутри зданий и для прокладки наружных контуров на дне котлована по периметру здания

Соединения молниеприемников с токоотводами и токоотводов с заземлителями должны выполняться сваркой, а при недопустимости огневых работ — болтовыми соединениями с переходным сопротивлением не более 0,05 Ом. Сварные швы не должны иметь трещин, прожогов, непроваров величиной более 10% длины шва, незаправленных кратеров и подрезов. Поверхность шва должна быть равномерно-чешуйчатой, без наплывов. Длина сварного шва должна быть: для конструкции круглых сечений не менее 6d (d—диаметр молниеприемника, токоотвода, заземли-теля), прямоугольных — 2В, где В — ширина полосовой стали конструкций систем молниезащиты (п. 3.2 ВСН 164-82, ГОСТ 10434-82, СНиП Ш-33-76 раздел II).

Испытания систем молниезащиты производятся:

• перед приемкой их в эксплуатацию
• для зданий и сооружений I и II категории защиты не реже одного раза в год
• для зданий и сооружений III категории защиты не реже одного раза в 3 года

При этом контроль переходного сопротивления болтовых соединений систем молниезащиты должен проводится ежегодно с началом грозового сезона.

Устройства молниезащиты зданий и сооружений должны быть испытаны, приняты и введены в эксплуатацию до начала отделочных работ.

4. Проведение испытаний.

Проведение испытаний систем молниезащиты включает следующие этапы:

• проверка соответствия системы молниезащиты проектной документации, обоснованности зоны защиты и соответствия конструкции системы молниезащиты требованиям РД 34.21.122-87
• проверка визуальным осмотром целостности и защищенности от коррозии доступных обзору частей молниеприемников, токоотводов и контактов между ними
• испытания целостности и механической прочности сварных соединений систем молниезащиты (проводится простукиванием сварных соединений молотком)
• измерение переходных сопротивлений болтовых соединений (по методике измерения сопротивления заземлителей и заземляющих устройств)
• измерение сопротивления заземлителей отдельно стоящих молниеотводов (по методике измерения сопротивления заземлителей и заземляющих устройств). Величина этого сопротивления не должна превышать более чем в пять раз результаты замеров во время приемосдаточных испытаний. Если заземлитель одновременно выполняет функции защитного (рабочего) заземления электроустановок здания (сооружения) и заземления системы молниезащиты дополнительного измерения его сопротивления не требуется

Работоспособность системы молниезащиты – важнейший фактор, определяющий безопасность использования бытовых электроприборов и оборудования. Ее проверка предполагает осуществление визуального осмотра, постукивания сварных соединений и подтягивания болтов при помощи динамометрической отвертки. Еще один важный этап, которым не следует пренебрегать в ходе проверочных мероприятий – проведение измерений.

Законодательная база

Специфика проверки систем молниезащиты описана сразу в нескольких нормативных документах. Чаще всего используется CO153-34.21.122 – 2003, представляющий собой Инструкцию по обустройству систем молниезащиты зданий и промышленных коммуникаций. Согласно этому документу, при испытательных работах в отношении молниезащиты в обязательном порядке должна быть использована установка, которая имитирует удар молнии.

Целью проведения таких испытаний являются:

• определение путей растекания тока поступающей молнии по составным элементам системы молниезащиты;
• измерение значений сопротивления импульсного тока растеканию;
• измерение значений импульсного перенапряжения при ударах молнии в сети электроснабжения;
• измерение значений электромагнитного поля вблизи места расположения системы молниезащиты.

Однако на практике, в реальных условиях стремительно развивающихся технологий, массово положения CO153-34.21.122 – 2003 так и не реализуются. Нормы и рекомендации этих положений не имеют обязательный характер. А потому испытания с применением имитаторов молний на эксплуатируемых объектах не проводятся.

Как исключение, испытательные работы проводятся с новыми моделями систем молниезащиты, для этого используются специализированные полигоны. Как правило, измеряются:

• уровень сопротивления системы заземления;
• уровень сопротивления болтовых соединений (если таковые имеются), когда через них протекает ток при ударе молнии.

Как измеряется сопротивление заземления?

В рамках мероприятий по измерению сопротивления заземления для электрооборудования, как правило, используется высокочастотный ток. Однако при измерении заземления системы молниезащиты используются несколько другие методы, а именно импульсный метод. Результаты, получаемые при таких измерениях, считаются более реальными. Так, в ходе многочисленных лабораторных экспериментов было отмечено, что при повышении силы тока после импульсного воздействия снижается сопротивление почвы. В то же время, следует принимать во внимание тот факт, что никто не может заранее предугадать точную силу удара молнии. А потому в реальных условиях этот удар может быть намного большей силы нежели величина тока. Другими словами, вне лаборатории сила удара тока зависит от длительности фронта импульса.

Таким образом, импульсный метод измерений сопротивления заземления можно применять для тока меньшей величины, чем при ударах молний, происходящих в реальных условиях. Обычно для этого используются импульсы, ток которых не превышает 1А. В то же время важно, чтобы используемые для измерения устройства давали импульс, длительность фронта которого соответствовала параметрам в реальных условиях. Все эти значения указываются в той же Инструкции CO153-34.21.122 – 2003.

Результатом измерений с использованием импульсной методики является увеличенное значение сопротивления – оно определяется меньшим значением тока. А потому, по итогам измерений на меньших токах к системе заземления более жесткие требования в сравнении с методом, предполагающим подключение генератора. Такой агрегат способен полноценно имитировать удар молнии.

 Измерение сопротивления при помощи четырехпроводного метода – схема испытаний

Импульсный метод проведения испытаний на токе сравнительно малой величины позволяет спроектировать прибор для измерений с довольно компактными размерами, удобный для выезда специалистов на заданные объекты. Для проведения измерительных работ с применением импульсного тока используется четырехпроводная схема. Ее преимуществом признано отсутствие какого-либо влияния базовых характеристик электропроводов, которые служат соединением между приборов и щупами для измерения, на итоговые результаты исследования.

В более усовершенствованных и модернизированных версиях измерительного оборудования предусмотрен встроенный GPS-модуль. Эти модели приборов рассчитаны на выполнении автоматической записи во встроенную память полученные в результате работ значения, а также точные координаты объектов, где проводились проверки.

Применяемые нормативы при измерении сопротивления заземления

Как правило, все полученные результаты исследований сравниваются с предельными значениями. Это служит основанием для оценки степени работоспособности системы заземления молниезащиты. Однако, остается неразрешенным вопрос, где указаны максимально допустимые значения уровня сопротивления для определенного строения или здания?

Если пролистать профильную литературу за последние четыре десятилетия, можно отметить следующее: при создании руководствующего документа PД 34. 21.122 – 87 «Инструкция по обустройству молниезащиты зданий» была признана устаревшей методика нормированного расчета уровня сопротивления заземления систем молниезащиты. На смену пришли однотипные схемы модулей заземления – уже для них выполнялось нормирование геометрических размеров составных элементов.

CO153-34.21.122 – 2003 не содержит каких-либо конкретных нормативов относительно значений сопротивления заземления. Преимуществом типовых конструкций заземления признано удобство в проектировании. Однако до сих пор неясно, каким образом проверяется работоспособность уже установленных и эксплуатируемых в зданиях систем заземления.

В то же время специалистами отмечается, что провести исследование все же возможно. Так, в любом современном здании устанавливается и эксплуатируется электрическое оборудование. Согласно требованиям, прописанным в ПУЭ, системы заземления как электроустановок, так и заземления молниезащиты, должны объединяться в один контур. Итоговые значения измерений сопротивления единого контура, по рекомендациям известного специалиста и доктора технических наук, профессора Э. М. Базелян, следует сравнивать с нормативами ПУЭ, относящимися к сопротивлению заземления для электрического оборудования.

Помимо этого, невозможно разделение обоих типов заземлителей для выполнения измерительных мероприятий. Данные значения указываются в ПУЭ – 7, гл. 1.7. При этом на формирование максимально допустимых значений сопротивления полностью определяется установленной системой электроснабжения и подаваемым напряжением для питания электрических установок в здании. Чтобы получить более точные результаты, можно выполнить работу по измерению сопротивления для определенного контура заземления с применением не только импульсного метода, но и переменного тока. Такая функция предусмотрена во всех современных устройствах для проведения измерений.

Измерение сопротивления болтовых соединений: приборы, максимальные значения

При измерении переходных сопротивлений в болтовых соединениях используются специализированные приборы – миллиомметры. Для проведения измерительных работ нужны зажимы типа «крокодил». Ими с обоих сторон обхватывается болтовое соединение. В результате между соединяемыми болтами создается шина, сопротивление которой бесконечно мало, если его сравнивать с сопротивлением в том месте, где они соприкасаются.

Следует отметить, что в PД 34.21.122 – 87 максимальное переходное сопротивление указывается значением 0.05 Oм.

Итог

Мероприятия по измерению и проверке работоспособности молниезащиты лишь кажутся простыми. При реальном их выполнении даже специалисты сталкиваются с рядом трудноразрешимых вопросов, разобраться самостоятельно с которыми довольно трудно. Ярким тому примером служит нормирование максимальных значений сопротивления систем заземления.

Однако скрепить уверенность в работоспособности и надежности системы молниезащиты позволит не только своевременное проведение измерительных испытаний, но грамотное интерпретирование (расшифровка) результатов профильными специалистами, знающие все азы нормативной базы и понимающие принципы функционирования данной системы.

Молниезащита и заземление зданий и сооружений, цена от 50 000 руб! Казань, Татарстан

За счет того, что каждое учреждение будь то промышленный объект или жилой дом, обладает своими индивидуальными параметрами, разработан ряд государственных и ведомственных норм, которые регулируют каждый и случаев.

В их основы легли технически проработанные условия, которые основаны на опыте организации систем молниезащиты, которые совершенствуются ежегодно в зависимости от фиксации новых случаев. Они регулируют основные принципы электрической и пожарной безопасности с учетом всех технологических особенностей уже имеющихся зданий и сооружений, которые были введены в эксплуатацию ранее, или новых проектов в строительстве жилых домов, электрических и коммуникационных систем или промышленных объектов.

К основному закону, который регламентирует установку молниезащитного комплекса, можно отнести «Правил устройства электроустановок». При проектировании и строительстве зданий необходимо учитывать основные положения 7 редакции правил и часть глав, оставшихся от 6 редакции. Без соблюдения правил, указанных в нем, вы не сможете сдать объект контролирующим органам, потому что проверяющая комиссия у вас его не примет, в связи с тем что он не отвечает нормам и правилам электрической и пожарной безопасности.

В данном своде правил подробно описаны все требования, которые предъявляются к молнезащитным системам, громоотводами, токоприемникам, их производству и монтажу, а также требования к электрическим и коммуникационным сетям, объектам пожарной безопасности и оборудованию для его обеспечения.

Основные параметры, которые следует учитывать при проектировании промышленных зданий. содержится в главах 2.4, 2.5 – для воздушных линий электропередач с рабочим напряжением меньше и больше 1 кВ, соответственно, включая карту районирования территории России с указанием длительности гроз в году, что необходимо при проектировании систем, устройств молниезащиты. Глава 4.2 – для распределительных устройств, электрических подстанций напряжением больше 1 тыс. В. Глава 4. 3 – для преобразовательных подстанций, установок.

Еще один документ, которые регламентирует этот вопрос -РД 34.21.122-87 «Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений».

Его основное направление понятно сразу и, несмотря на то что он был разработан во времена СССР, он все еще действует. Да некоторые его положения уже не актуальны для современных зданий, в связи с тем что технологии не стоят на месте и постоянно совершенствуются, а материалы изготовления уже применяются совершенно другие, но они все еще регламентируют молниезащиту зданий, которые были выведены в более ранние годы по прежним нормам и параметрам.

Для современных зданий в основном используются российские ГОСТы, идентичные стандартам Международной электротехнической комиссии, а также отечественными инструкциями по молниезащите, вышедшими в свет позднее. К ним можно отнести:

СО 153-34.21.122-2003, разработанный тем же коллективом ученых, регламентирует устройство молниезащиты как строений, так и инфраструктурных коммуникаций.

ГОСТ Р МЭК 62305-1-2010, ГОСТ Р МЭК 62305-2-2010, представляющие собой две части одного национального стандарта о менеджменте рисков при защите объектов от грозовых разрядов.

Первая часть данного документа посвящена основным положениям, а во второй рассматривается потенциальный урон и вред, который может возникнуть вследствие попадания в здание или человека молнии, полного/частичного разрушения объектов, общественных коммуникаций; экономических потерь от попадания молний. Еще один важный момент, на который стоит обратить внимание в данном документе-это основные принципы пожарной безопасности в связи с появлением при ударе молнии паров горючих жидкостей, газов, пыли.

ГОСТ Р МЭК 62561.1-2014. Это первая часть национального стандарта об элементах систем защиты от молний, касающаяся требований к их частям, соединениям.

ГОСТ Р МЭК 62561.2-2014 – к проводникам, электродам заземления.

ГОСТ Р МЭК 62561.3-2014 – к распределительным разрядникам.

ГОСТ Р МЭК 62561. 4-2014 – к элементам крепления.

ГОСТ Р МЭК 62561.5-2014 – к смотровым колодцам, уплотнителям электродов заземления.

Требования к проектированию, устройству заземления, защиты от молний электроустановок, оборудования зданий, линий электропередач в СССР также устанавливал СНиП 3.05.06-85 об электротехнических устройствах. Сегодня действует свод правил, выпущенный как его актуализированная версия – СП 76.13330.2016.

Молниезащита и заземление | Hunter Industries

Надлежащее заземление систем декодера является частью установки, требующей внимания. Правильно заземленные системы декодирования работают очень хорошо даже в регионах с сильным освещением. Плохое заземление часто приводит к ненужным потерям оборудования и простоям орошения.

Правила заземления для контроллеров декодера I-CORE такие же, как и для обычных контроллеров I-CORE. Для подключения оголенного медного провода к заземляющему оборудованию предусмотрен большой наконечник заземления.

Ограничители перенапряжения Hunter DUAL-S должны использоваться во всех двухпроводных системах DUAL. Ограничитель перенапряжения DUAL-S подключается непосредственно к двухпроводному тракту, чтобы свести к минимуму ущерб от ударов молнии. Требуемая степень защиты от перенапряжения зависит от того, насколько область подвержена воздействию молнии, и от того, насколько хорошо необходимо защитить установку. Помимо заземления контроллера, минимальный рекомендуемый уровень защиты: один DUAL-S с заземлением в конце каждого двухпроводного тракта и один DUAL-S с заземлением через каждые 1000 футов/300 м или двенадцатый декодер. Для более высокого уровня защиты чаще устанавливайте разрядники для защиты от перенапряжений.

Подобно декодерам DUAL, DUAL-S герметизирован от влаги и должен быть помещен в собственную клапанную коробку. Важно, чтобы и контроллер, и ограничители перенапряжения были заземлены на заземляющие стержни или пластины с сопротивлением менее 10 Ом. Используйте заземляющие электроды, которые внесены в список UL или соответствуют минимальным требованиям Национального электротехнического кодекса (NEC), а также местных норм. Как минимум, цепь заземления для контроллеров будет включать заземляющий стержень из плакированной медью стали или медную заземляющую пластину.

Медные заземляющие стержни должны иметь минимальный диаметр 5/8″/1,5 см и минимальную длину 8 футов/2,5 м. Они должны быть вбиты в землю на расстоянии от 8 до 10 футов/от 2,4 до 3 м от оборудования или проводов, подсоединенных к нему, под прямым углом к ​​двухпроводной трассе.. Все элементы цепи заземления устанавливайте по прямой линии. При необходимости выполнения изгибов не делайте резких поворотов

Сборки пластин медных заземления, предназначенных для Заземляющие устройства имеют минимальные размеры 4 x 36 x 0,0625 дюйма (100 мм x 2,4 м x 1,58 мм). Непрерывный 25-футовый (8 м) сплошной отрезок сплошной неизолированной медной проволоки 6 AWG (сращивание не допускается, если не используется процесс экзотермической сварки) должен быть прикреплен к пластине с использованием утвержденного процесса сварки.

Измеренное сопротивление между землей и землей должно быть не более 10 Ом. Если сопротивление больше 10 Ом, то можно установить дополнительные пластины заземления и PowerSet®. Требуется, чтобы почва, окружающая медные электроды, постоянно поддерживалась на минимальном уровне влажности 15 процентов, для чего в каждом месте расположения контроллера была выделена ирригационная станция.

Установка DUAL-S

Ограничители перенапряжения DUAL-S должны быть установлены в конце каждого двухпроводного тракта и с интервалом в 1000 футов/300 м или через каждый двенадцатый декодер. Последний декодер на любом участке провода должен быть заземлен. Это включает в себя конечные декодеры в каждом из разных плеч «Т», если плечо превышает 500 футов/150 м.

Установка встроенного разрядника перенапряжения

1. Питание контроллера должно быть отключено при установке защиты от перенапряжения на двухпроводном тракте.

2. Выберите место для разрядника защиты от перенапряжений DUAL-S.

3. Найдите двухпроводной путь от контроллера (обычно красный и синий провода). Путь провода должен быть обрезан, чтобы вставить разрядник защиты от перенапряжения, если только вы не заменяете существующий разрядник.

4. Определите пару красных/синих проводов от DUAL-S и соедините один красный провод с другим красным с одной стороны двухпроводного тракта. Скрутите красные провода вместе и загерметизируйте соединение прилагаемыми водонепроницаемыми разъемами. Повторите для синего провода.

5. Подсоедините вторую пару красных/синих проводов от DUAL-S к другой стороне двухпроводного тракта. Загерметизируйте соединения с помощью прилагаемых водонепроницаемых соединителей.

6. Присоедините заземляющее устройство к медному проводу от DUAL-S, используя рекомендации производителя по установке. Провод к заземляющему оборудованию должен проходить под прямым углом к ​​двухпроводной дорожке на расстоянии не менее 8 футов/2,5 м от дорожки проводов. Заземляющее оборудование не должно находиться в той же клапанной коробке, что и ограничитель перенапряжения.

1. Провод заземления декодера
2. Одножильный экранированный медный провод
3. Поместите заземляющую пластину в траншею шириной 6 дюймов (15 см) перпендикулярно экранирующему проводу на расстоянии 8 футов (2,5 м) и на 36 дюймов (1 м) ниже уровня земли. Равномерно окружите пластину материалом PowerSet.

Установка разрядника на конце линии

1. Питание контроллера должно быть отключено при установке защиты от перенапряжения в двухпроводном тракте.

2. Найдите конец двухпроводного пути от контроллера (обычно красный и синий провода).

3. Найдите две пары красно-синих проводов от разрядника перенапряжения DUAL-S. Скрутите вместе три красных провода и надежно вкрутите их в прилагаемую проволочную гайку. Загерметизируйте соединение, вставив проволочную гайку в водостойкую смазку разъема, и защелкните колпачок на провода.

4. Повторите процедуру для синих проводов.

5. Прикрепите заземляющую пластину или заземляющий стержень к неизолированному медному проводу от DUAL-S в соответствии с рекомендациями производителя по установке.

1. Провод заземления декодера
2. Одножильный экранированный медный провод
3. Поместите заземляющую пластину в траншею шириной 6 дюймов (15 см) перпендикулярно экранирующему проводу на расстоянии 8 футов (2,5 м) и на 36 дюймов (1 м) ниже уровня земли. Равномерно окружите пластину материалом PowerSet.

Оцените эту статью: 

Была ли эта статья полезной? Да | №

Радиолюбители с верхним диапазоном — Надлежащее заземление для обеспечения безопасности и защиты от молнии

Надлежащее заземление для обеспечения безопасности и защиты от молнии

Кен Поллок, WB3JOB и Джерри Сильверштейн, K3FKI

5

3 Введение;

            Надлежащие методы заземления используются для решения нескольких потенциальных проблем, обеспечения электробезопасности и защиты оборудования от ударов молнии. Возникает вопрос: «Что подразумевается под наземной системой?» Простой ответ — хорошее соединение с землей, чтобы обеспечить путь с низким импедансом для нежелательных токов или напряжений, которые могут присутствовать. Нормы NEC требуют заземления для защиты от поражения электрическим током и для снижения последствий разряда молнии. В этом документе обсуждаются методы заземления, которые используются в коммерческой сфере, и то, как их может использовать обычный радиолюбитель для эффективной защиты своего оборудования.

Требование к хорошему основанию;

Требование к надежному заземлению важно для безопасности любого, кто использует электрооборудование. Статья 250 Кодекса NEC 2005 (Национальный электротехнический кодекс) требует, чтобы электрическое заземление имело низкий импеданс и менее 25 Ом (раздел 250.56), в то время как Раздел 810.51 Свода правил NEC касается юридических требований для любительских радиостанций . Кодексы NEC сформулированы как минимальные требования, и их можно превзойти. Для стандартных электрических цепей в доме обычно используются два заземляющих стержня. По правилам должно быть не менее двух 8-футовых заземляющих стержней, расположенных на расстоянии не менее 6 футов друг от друга (раздел 250.53 NEC). В некоторых местах это даст сопротивление около 15-20 Ом в нормальных условиях. Это нормально до тех пор, пока не произойдет засуха или какое-либо другое изменение влажности почвы, когда сопротивление резко возрастет. Иногда в уравнение вступает закон нравов: «Если мало — хорошо, больше — лучше, а слишком много — в самый раз». Другими словами, количество заземляющих стержней может быть увеличено для поддержания низкого импеданса.

Хорошая система заземления не только повысит безопасность от поражения электрическим током, но и обеспечит защиту подключенного электрооборудования от неожиданного электрического разряда. Чего НЕ ДОЛЖЕН обеспечить хороший грунт, так это более низкого КСВ или лучшей антенной системы! Но, если все сделано правильно, шум МОЖЕТ быть уменьшен из-за существующей плохой установки с помощью правильно спроектированной и внедренной системы.

Что можно использовать в качестве заземляющих стержней?

Для системы заземления можно использовать несколько устройств, обеспечивающих электрический контакт с землей. Какой тип устройства будет использоваться, будет зависеть от условий в месте, которое должно быть заземлено. Например, если 8-футовый заземляющий стержень не может быть забит в землю из-за того, что коренная порода находится на глубине всего 4 фута, необходимо использовать какое-то другое устройство. Вместо стержня можно использовать пластину или химические стержни. Ниже приведены некоторые из распространенных устройств, которые разрешено использовать в качестве заземляющего устройства.

            Самый простой заземляющий стержень представляет собой 8-футовый стальной стержень с медным покрытием и диаметром не менее 5/8 дюйма, вбитый в землю. Можно заменить твердым медным стержнем или использовать стержень длиной 10 футов, но они стоят дороже. Стержень должен быть вбит в землю вертикально или в пределах 45 градусов от вертикали. Обратите внимание, что разрешены заземляющие стержни из нержавеющей стали, но не из алюминия! (Раздел 250.52, Свод правил NEC, редакция 2005 г.)

            Можно использовать металлические подземные трубы, если они не являются газопроводами, они должны поддерживать прямой контакт с землей на протяжении не менее 10 футов и не иметь изолированных муфт, соединений , или изолированные секции в пределах этих 10 футов. Кроме того, электрическое соединение должно находиться в пределах 5 футов от стены или поверхности, через которую выходит труба, но ни в коем случае не на противоположной стороне в метре от поверхности земли. Можно использовать обсадные трубы скважин, если они имеют длину не менее 10 футов и соединение выполнено ниже поверхности земли.

           Металлическая пластина из стали или железа с площадью поверхности не менее 2 квадратных футов и толщиной не менее ¼ дюйма или пластинчатые электроды из меди и других цветных проводников толщиной не менее 0,06 дюйма могут использоваться вместо электрода. заземляющий стержень. Пластины не могут быть покрыты или защищены каким-либо образом.

           В основном это секции медной трубы диаметром 1 ½ дюйма, которые имеют форму буквы «Г» с отверстиями 1/8 дюйма в горизонтальной части. Трубы заполнены каким-то солевым соединением (например, сульфатом меди), которое выщелачивается из трубы при наличии влаги. Затем соль значительно снижает сопротивление заземления. Проблема с химическими стержнями заключается в том, что они требуют технического обслуживания и периодически пополняются солью.

            Заземляющее кольцо представляет собой петлю оголенного или луженого провода № 2 AWG, закопанную на 30 дюймов ниже поверхности земли. Это даст большую площадь поверхности и обеспечит хорошее заземление системы. Заземляющее кольцо должно состоять из неизолированного медного провода #2 длиной не менее 20 футов.

            Обратите внимание, что Кодекс разрешает использование двух или более заземляющих электродов, но каждое устройство должно быть отделено от других не менее чем на 6 футов.

Как насчет размера заземляющего провода?

            Провод, используемый для заземления электродов, должен быть как можно большего сечения. Минимально допустимый размер составляет 6 AWG (с исключениями) и должен прокладываться между всеми электродами в непрерывном режиме. Если должны быть какие-либо разрывы, они должны быть соединены методом «кад-сварки». Проволока может быть соединена с заземляющими электродами посредством сварки кадмием или зажимом. Провод большего размера используется по нескольким причинам, во-первых, чем больше размер провода, тем ниже его сопротивление и ниже ущерб в случае удара молнии. Далее, провод большего диаметра имеет намного меньшую индуктивность, и это действительно важно для молнии, так как изменение тока во времени (dV/dT) очень велико, и в течение небольшого периода времени кажется, что земля даже не подключена! Катушка индуктивности противодействует изменению тока, и на катушке индуктивности будет появляться большое напряжение, пока ток не начнет течь из-за собственной индуктивности. По всем правильным причинам лучше иметь самую низкую индуктивность.

            По возможности используйте многожильный провод с тонкими жилами. Хорошим примером является сварочная проволока. Он довольно дорогой, но рассчитан на большой ток с малыми потерями и малой индуктивностью. Луженый входной провод тоже подойдет, но он не такой гибкий, зато дешевле и доступнее. Этот провод доступен даже в магазинах Lowe’s и Home Depot.

            Провод, который соединяет заземляющие стержни вместе, обычно называется соединительным проводником и должен быть не менее №6 или больше, алюминий допускается, но должен иметь калибр не менее №4. Соединения с медным заземляющим устройством должны быть защищены с помощью ингибитора коррозии, такого как «NoAlOx» или аналогичного вещества.

Установка заземляющего слоя

           Стержни заземления и соединительный провод образуют так называемое «заземляющее основание» и представляют собой фактическую систему заземления для шунтирования нежелательных токов на землю. Первое, на что следует обратить внимание, — где физически расположены защищаемые устройства. Например, для защиты Ham Shack заземляющий провод от комнаты к заземляющей кровати должен быть как можно короче и прямее. Заземляющий слой должен обеспечивать защиту радиооборудования, мачты или опорной конструкции антенны, электрической системы и зданий, в которых находится система. Обратитесь к рисунку 1 для объяснения системы.

               Вокруг здания, в котором находится радиооборудование, должно быть установлено заземляющее кольцо, а вокруг башни – второе кольцо. Ряд заземляющих стержней должен быть установлен на расстоянии от 8 до 10 футов в заземляющем кольце. Заземляющее кольцо будет расположено примерно в 3 футах от здания и в 6 футах от башни. Заземляющее кольцо вокруг башни будет соединено с заземляющим кольцом, окружающим здание, с помощью выравнивающих проводов. Целью такого устройства является выравнивание напряжений, которые будут присутствовать в земле из-за поверхностного сопротивления, если поблизости произойдет удар молнии. Хотя этот план кажется «чрезмерным», следует понимать, что это идеальный проект, поскольку он выполняет следующие функции:

1. Уравнивает напряжения в земле, окружающей оборудование (так называемый Градиент Земли).
2. Гарантирует, что сопротивление заземляющего слоя будет меньше 25 Ом.
3. Это обеспечит удобную систему, позволяющую соединить все различные основания вместе (раздел 250.50 и раздел 250.53 NEC).

Эта система эффективно решает все эти проблемы и обеспечивает надежную наземную систему для необходимых услуг.

            Теперь, с практической точки зрения, большинство радиолюбителей не могут установить такую ​​хорошую систему из-за подъездных путей, деревьев и кустарников и т. д., мешающих. Вместо того, чтобы заземляющее кольцо окружало дом, можно было бы выбрать только часть заземляющего кольца, пересекающую заднюю часть дома или здания, или, может быть, заднюю часть и только одну сторону. Это нормально, так как это определенно лучше, чем заземление, установленное большинством электриков, для электробезопасности силовой сети и для проверки. Кольцо вокруг мачты является обязательным, и от каждой опоры мачты к заземляющему кольцу должны идти два кабеля заземления. Сделайте все изгибы заземляющего провода широкими изгибами, чтобы свести к минимуму индуктивность, и расположите провода так, чтобы при подключении к заземляющему кольцу они были направлены в разные стороны.

            Заземляющие стержни должны иметь длину целых 8 футов и быть полностью вбитыми в землю так, чтобы их вершины находились на 4–8 дюймов ниже верхней части земли или напочвенного покрова. Соединительный провод можно закрепить на заземляющих стержнях с помощью бронзовых зажимов. Соединительные провода должны быть закопаны не менее чем на 18 дюймов ниже уровня грунтового покрытия.

            См. рисунок 2. в следующем объяснении. Обратите внимание, что верхние части заземляющих стержней находятся ниже поверхности земли, а заземляющий провод закреплен на заземляющем стержне 9.0115 но не разрезанный и не сломанный . В противном случае соединение будет выполняться с помощью кадмовой сварки, чтобы максимально снизить сопротивление и обеспечить надежное соединение. Также обратите внимание, что соединительный провод не изолирован, так как поверхность провода, находящаяся в контакте с почвой, способствует снижению сопротивления системы заземления. Поэтому кабель должен быть из луженой меди и т. д.

            Одно предостережение; если бы для соединительного кабеля использовался алюминиевый провод, произошла бы химическая реакция с медным стержнем, и соединение очень быстро подверглось бы коррозии. Потребуется некоторый тип защиты, такой как использование «NoAlOx» или какой-либо другой формы предотвращения коррозии, смазки или покрытия. Кроме того, необходимо проводить периодические или ежегодные проверки для обеспечения целостности соединения.

Для этого потребуется выкопать верхнюю часть заземляющего стержня или установить смотровые отверстия, чтобы можно было проверить соединение соединительного провода с заземляющим стержнем и при необходимости подтянуть его.

            Хитрость заключается в том, чтобы спроектировать наземную систему не просто адекватно, если ожидается, что она будет надежной, когда возникнет необходимость. Если рассматривать ситуацию в перспективе, спроектируйте заземление так, как если бы вы ожидали удара молнии или должны были бы справиться с большим током на землю, например, когда трансформатор закорачивает свою первичную обмотку на землю! Если следовать этому совету, все будет готово на случай, если вы все-таки попадете, и урон будет минимальным. Плохие наземные системы могут нанести больше вреда, чем предотвратить!

Одноточечное заземление

            Целью одноточечного заземления является предотвращение протекания электрических разрядов или токов от одного элемента оборудования к другому и причинения ущерба. Проще говоря, это сведение всех заземляющих соединений в одну общую точку, которая заземлена. Токи, вызванные молнией, будут течь от части оборудования к заземленной точке, а затем к земле.

            Промышленные и коммерческие пользователи тратят много денег на пластины заземления. Одна такая пластина сделана из твердой меди толщиной ¼ дюйма, имеет высоту около 5 дюймов и длину 20 дюймов. Эта пластина имеет ряд отверстий, просверленных в ней для болтов 3/8 дюйма или ½ дюйма, чтобы можно было прикрепить различные провода заземления с помощью обжимных соединителей. Пластина изолирована от здания и т. д. и используется для всех заземлений только электронного оборудования. Электрическое оборудование заземляется через электрическую сервисную панель на землю, которая соединена с заземляющей пластиной, но не через эту пластину. Это образует так называемую тихую землю.

            Более дешевым вариантом будет установка 1-дюймового куска медной водопроводной трубы сзади скамейки. Убедитесь, что труба изолирована от скамейки и доступна. В коммерческом применении обычно есть два провода № 2 AWG, которые соединяют заземляющую пластину с заземляющей пластиной. Для большинства любительских работ достаточно одного провода заземления № 6 AWG или больше.

            Просверлите отверстия в трубе и используйте обжимные соединители на проводах, идущих от подключаемого оборудования. Не подключайте заземление от одного устройства к другому! Проложите отдельное заземление для каждой единицы оборудования и надежно прикрутите каждый провод к одноточечной шине заземления. Используйте одно отверстие для одной клеммы и одной части оборудования, и оборудование будет заземлено, но в то же время разделено, чтобы никакие токи не протекали от одной части к другой. Делайте заземляющие провода, идущие от каждого элемента оборудования, как можно короче и избегайте любых изгибов под прямым углом, которые могут увеличить индуктивность провода.

            См. рис. 3 на следующей странице. Вот как будет организована типичная одноточечная заземляющая планка. Вы заметите, что провод заземления поставляется для каждой единицы оборудования. Используйте провод как можно большего сечения и достаточно короткий, чтобы просто выполнить соединение с помощью гибкого провода, чтобы провод можно было перемещать. Обычно для этой цели используется зеленая сварочная проволока #2.

            НЕ ДОВЕРЯЙТЕ ВНЕШНЕМУ ЭКРАНУ СОЕДИНИТЕЛЬНОГО КОАКСИАЛЬНОГО КАБЕЛЯ ДЛЯ ПОДКЛЮЧЕНИЯ ЗАЗЕМЛЕНИЯ, ТАК КАК ЛЮБОЙ ТОК, ПРОТЕКАЮЩИЙ ПО ЭКРАНУ, МОЖЕТ ПРИВЕСТИ НАПРЯЖЕНИЕ НА ЦЕНТРАЛЬНЫЙ ПРОВОД И ПОВРЕДИТЬ ЧУВСТВИТЕЛЬНЫЕ ЦЕПИ ИЗ-ЗА МАГНИТНОЙ СВЯЗИ! К сожалению, это основная причина повреждения радиооборудования. Используйте коаксиальный кабель для передачи РЧ-сигналов и провода заземления для защиты оборудования.

Заземление коаксиальных кабелей

           Коаксиальные кабели должны быть заземлены как минимум в одной точке; что находится в месте до того, как коаксиальный кабель входит в радиолюбительскую лачугу. Неразумно вводить молнию в здание, остановите ее до того, как она войдет в здание. Простой способ сделать это — установить разъемы с двойной розеткой на листе металла (алюминий, медь, даже кусок печатной платы для этого подойдет), который затем заземляется на заземляющий слой. В этом случае заземляющий провод будет проходить от металлической пластины непосредственно к заземляющему основанию… а не к заземлению в одной точке.

            Это также позволяет устанавливать устройства молниезащиты, такие как «Transi-Traps», «Trans-Sorbs» или любые другие коммерческие устройства, доступные сегодня на рынке. Есть ряд производителей, которые предлагают широкий ассортимент продукции.

            Еще один способ заземления коаксиальных кабелей – осторожно срезать внешнее покрытие и обнажить экран под ним. Затем заземляющий провод соединяется с экраном либо зажимом, либо путем припайки заземляющего провода непосредственно к экрану. Заземления от каждого из коаксиальных проводов затем будут подключены ко второй шине заземления в одной точке (не к шине заземления в радиолюбительской лачуге), а шина заземления напрямую заземлена на круглую кровать. Если используется башня, такое же заземляющее устройство будет выполнено путем заземления экрана с помощью заземляющих проводов к шине заземления, установленной на башне, но изолированной от нее. Эта шина заземления затем заземляется на кольцо заземления, которое проходит вокруг основания башни.

            Несмотря на то, что этот тип заземления требует больших усилий, его преимущества того стоят. Есть что сказать о наличии надежной наземной системы, которая не даст вам знать, что вас ударила молния, а оборудование, кажется, продолжает работать!

Разное

            Есть пара небольших, но важных моментов, на которые следует обратить внимание, чтобы предотвратить повреждение из-за «крайних путей». Прежде всего, эти скрытые пути исходят от таких проводов, как источник питания, аудиокабели, проводка периферийных устройств и так далее. Чтобы предотвратить повреждение от молнии из-за этих соединений, все провода между двумя устройствами должны быть защищены путем пропускания проводов через ферритовый тороидальный сердечник с примерно 3-5 витками в катушке. Это повысит индуктивность в проводке, так что любой статический разряд сначала пойдет на шину заземления через заземляющий провод и будет сброшен, вместо того, чтобы течь между двумя устройствами, такими как источник питания трансивера. Каждый кабель или провод должен иметь собственную жилу для защиты.

            Материал сердечника должен быть ферритовым, а размер сердечника должен быть достаточно большим, чтобы провода легко проходили через него. Практически любой из доступных на hamfests подойдет для наших целей. Точное значение индуктивности, которое получится при намотке выводов через сердечник, не имеет значения. Важно то, что катушка и сердечник вносят некоторую индуктивность, чтобы кабели имели достаточно высокий импеданс, чтобы эффективно блокировать внезапное и быстрое повышение напряжения или изменение тока, тем самым предотвращая протекание тока.

            Еще одна вещь, которую нужно сделать, это изолировать все от земли и полагаться на заземляющие провода для обеспечения заземления. Это означает, что металлические столы должны быть изолированы от бетонного пола и т. д. Это устраняет еще один возможный путь, который может привести к повреждению.

            Наконец, когда станция не используется, заземлите центральные клеммы антенны, чтобы ВЧ-соединения с радиостанциями были закорочены. Большинство радиолюбителей уже делают это, но важно закрепить этот совет.

Резюме

            Работают ли эти меры? В Уилкинсбурге есть микроволновая печь, где были приняты эти меры. Этот участок обычно подвергается прямым ударам молнии примерно 4 раза в год. До того, как были приняты эти меры, можно было ожидать, что при каждой забастовке будет выноситься около 4 или 5 плат, два или три модема, коммунальный электросчетчик и другие устройства. В прошлом году (2005) было 5 различных забастовок, и единственный ущерб состоял в том, что компьютер нужно было сбросить и перезагрузить.

Фотографии

            Ниже приведены фотографии, сделанные на станции микроволновой печи, чтобы проиллюстрировать то, что только что обсуждалось. Прежде всего, как бы мы защитили следующий громоотвод?

 Это изображение самонесущей башни высотой 250 футов, расположенной в Уилкинсбурге. Самый высокий предмет на башне находится наверху и представляет собой громоотвод длиной 4 фута. Ниже находится блок маяка, а затем различные антенны. Обратите внимание, что есть двусторонние антенны, а также микроволновые тарелки.

К чему подключены антенны?

Это небольшая часть оборудования в основании башни. Показаны микроволновые передатчики, банки каналов, рации и другое радиооборудование. Хотя это плохо видно на этом изображении, присмотритесь, и вы сможете найти заземляющие провода 4/0 (они зеленого цвета и находятся в левом верхнем углу изображения). Обратите внимание, что провода питания (красный и черный провода в правой части рисунка) изготовлены из сварочного кабеля 2/0 и проложены отдельно от сигнальных проводов. Волноводный и коаксиальный кабели для ввода в приемники проложены отдельно и пересекаются под прямым углом к ​​сигнальным проводам. Это удерживает любой статический разряд на стороне антенны и вне пути прохождения сигнала.

Желтые провода на самом деле являются оптоволоконными кабелями, поскольку они не являются электропроводными и способны обрабатывать высокоскоростные сигналы, которые обрабатываются. Эта станция обрабатывает нагрузку трафика, состоящую из трех сигналов OS3 в каждом направлении, что соответствует полосе пропускания сигнала более 45 МГц. Если вы думаете, что видели высокоскоростной Интернет, значит, вы еще ничего не видели! Этот «узел» одновременно обрабатывает 1024 телефонных звонка, 128 различных интернет-линий T1, сигнализацию и управление 512 контрольными точками для системы SCADA, а также измерения, проводимые вдоль 428 миль межгосударственного трубопровода.0003

На следующем рисунке показано, что одноточечное заземление используется с каждой стойкой оборудования, имеющей собственный заземляющий кабель #4/0, идущий к общему заземлению.

            К этому блоку заземления прикручены все кабели, и все они направлены в сторону заземления. Это снижает любую индуктивность и высокое сопротивление статического разряда. При расположении точки заземления вдали от оборудования, как показано, электрический разряд, который обычно протекал бы от одного элемента оборудования к другому, теперь должен был бы течь к заземляющему блоку, а затем обратно к другому элементу оборудования. Поскольку это путь с высоким импедансом (по сравнению с землей), разряд течет на землю. Провода между стойками оборудования имеют соединительные кабели, пропущенные через ферритовый сердечник, чтобы предотвратить проводимость по этому маршруту.

            Затем все кабели от башни заземляются с помощью изолированного заземляющего блока снаружи здания. Здесь мы можем видеть отдельные волноводы и коаксиальные кабели по мере их заземления.

Толстый провод, идущий от центра медного заземляющего блока, подводится непосредственно к заземлению и соединяется в той же точке, что и заземление внутри здания.

            Да, вы правильно видите, заземляющий провод представляет собой посеребренный провод с покрытием, и все изгибы сделаны с плавными изгибами, чтобы максимально снизить индуктивность. Два провода Heliax имеют петлю, которая служит двойному назначению. Прежде всего, петли действуют как капли дождя. Во-вторых, дополнительная индуктивность, возникающая из-за этого контура, препятствует попаданию молнии в здание.