Объединение заземления для молниезащиты с заземлением для электрических установок

Необходимость электрически соединять контур заземления молниезащиты, установленной непосредственно на здании, с контуром заземления для электрических установок, прописана в действующих нормативных документах (ПУЭ). Цитируем дословно: «Заземляющие устройства защитного заземления электроустановок зданий и сооружений и молниезащиты 2-й и 3-й категорий этих зданий и сооружений, как правило, должны быть общими». Как раз 2-я и 3-я категории являются наиболее распространёнными, в 1-ю категорию входят взрывоопасные объекты к молниезащите которых предъявляются повышенные требования. Тем не менее, наличие оборота «как правило» подразумевает возможность наличия исключений.

Современные офисные, а теперь и жилые здания содержат множество инженерных систем жизнеобеспечения. Сложно представить отсутствие систем вентиляции, пожаротушения, видеонаблюдения, контроля доступа и т.д. Естественно, у проектировщиков таких систем есть опасения, что в результате действия молнии “нежная” электроника выйдет из строя. При этом некоторые сомнения у специалистов-практиков вызывает целесообразность соединения контуров двух видов заземлений и возникает желание «в рамках закона» запроектировать электрически не связанные заземления. Возможен ли такой подход и повысит ли он на самом деле безопасность эксплуатации электронных устройств?

Зачем нужно объединение контуров заземления?

При попадании молнии в молниеотвод в последнем возникает короткий электрический импульс напряжением до сотен киловольт. При столь высоком напряжении может произойти пробой промежутка между молниеотводом и металлическими конструкциями дома, в том числе и электрическими кабелями. Последствием этого станет возникновение неконтролируемых токов, которые могут привести к пожару, выходу электроники из строя и даже разрушению элементов инфраструктуры (например, пластиковых водопроводных труб). Опытные электрики говорят: «Дайте молнии дорогу, иначе она найдёт её сама». Вот почему электрическое объединение заземлений обязательно.

По этой же причине ПУЭ рекомендует электрически объединять не только заземления, находящиеся в одном здании, но и заземления территориально сближенных объектов. Под данным понятием подразумеваются объекты, заземления которых настолько сближены, что между ними нет зоны нулевого потенциала. Объединение нескольких заземлений в одно осуществляется, согласно нормам ПУЭ-7, п. 1.7.55, путём соединения заземлителей электрическими проводниками в количестве не менее двух штук. Причем проводники могут быть как естественными (например, металлические элементы конструкции здания), так и искусственными (провода, жёсткие шины и т.п.).

Одно общее или отдельные заземляющие устройства?

К заземлителям для электрических установок и молниезащиты предъявляются разные требования, и это обстоятельство может стать источником некоторых проблем. Заземлитель для молниезащиты должен отвести в землю за короткое время большой электрический заряд. При этом согласно «Инструкции по молниезащите РД 34. 21.122-87» нормируется конструктив заземлителя. Для молниеотвода, согласно этой инструкции, требуется не менее двух вертикальных, или лучевых горизонтальных, заземлителей, за исключением 1 категории молниезащиты, когда таких штырей нужно три. Вот почему наиболее распространённый вариант  заземления для молниеотвода — два или три штыря длиной около 3 м каждый, соединённых металлической полосой, заглублённой не менее чем на 50 см в землю. При использовании деталей производства ZANDZ такой заземлитель получается долговечным и простым в монтаже.

Совсем другое дело — заземление для электрических установок. В обычном случае оно не должно превышать 30 Ом, а для ряда применений, описанных в ведомственных инструкциях, например, для аппаратуры сотовой связи — 4 Ом или ещё меньше. Такие заземлители представляют собой штыри длиной более 10 м или даже металлические пластины, помещённые на большую глубину (до 40 м), где даже зимой нет промерзания грунта. Создать такой молниеотвод с заглублением двух и более элементов на десятки метров слишком затратно.

Если параметры грунта и предъявляемые к сопротивлению требования позволяют выполнить единое заземление в здании для молниеотвода и заземления электрических установок, нет никаких препятствий его сделать. В остальных случаях делают различные контуры заземления для молниеотвода и электрических установок, но обязательно соединяют их электрически, желательно, в земле. Исключением является использование некоторого специального оборудования особенно чувствительного к помехам. Например, звукозаписывающая аппаратура. Такое оборудование требует отдельного, так называемого, технологического заземляющего устройства, что прямым образом указывается в инструкциях. В таком случае выполняется отдельное заземляющее устройство, которое соединяется с системой уравнивания потенциалов здания через главную заземляющую шину. А, если такое соединение не предусматривается руководством по эксплуатации аппаратуры, то применяются специальные меры по исключению одновременного прикосновения людей к указанной аппаратуре и металлическим частям здания.

Электрическое соединение заземлений

Схема с несколькими заземлениями, соединёнными электрически, обеспечивает выполнение разных, подчас противоречивых, требований к заземляющим устройствам. Согласно ПУЭ, заземления, как и многие другие металлические элементы здания, а также аппаратуры, установленной в нем, должны быть соединены системой уравнивания потенциалов. Под уравниванием потенциалов подразумевается электрическое соединение проводящих частей для достижения равенства потенциалов. Различают основную и дополнительную системы уравнивания потенциалов. Заземления подключаются к основной системе уравнивания потенциалов, то есть соединяются между собой через главную заземляющую шину. Провода, соединяющие заземления с этой шиной, должны подключаться по радиальному принципу, то есть одно ответвление от указанной шины идет только к одному заземлению.

Для того, чтобы обеспечивалась безопасная работа всей системы, очень важно использовать максимально надежное соединение между заземлениями и главной заземляющей шиной, которое не разрушится под действием молнии. Для этого нужно соблюдать нормы ПУЭ и ГОСТ Р 50571.5.54-2013 “Электроустановки низковольтные. Часть 5-54. Заземляющие устройства, защитные проводники и защитные проводники уравнивания потенциалов” относительно сечения проводов системы уравнивания потенциалов и их соединения между собой.

Тем не менее, даже очень качественная система уравнивания потенциалов не может гарантировать отсутствие всплесков напряжения в сети при ударе молнии в здание. Поэтому, наряду с грамотно спроектированными контурами заземлений, от проблем спасут устройства защиты от импульсных помех (УЗИП). Такая защита является многоступенчатой и носит селективный характер. То есть на объект должен быть установлен комплект УЗИП, подборка элементов которого — непростая задача даже для опытного специалиста. К счастью, выпускаются готовые комплекты УЗИП для типовых случаев применения. 

Выводы

Рекомендация ПУЭ об электрическом соединении всех контуров заземлений в здании является обоснованной и при правильной реализации не только не создает опасность для сложной электронной аппаратуры, а, наоборот, защищает её. В том случае, если аппаратура чувствительна к помехам от молний и требует собственного отдельного заземлителя, можно установить отдельное технологическое заземление в соответствии с прилагаемому к аппаратуре руководству. Система уравнивания потенциалов, объединяющая разрозненные контура заземлений, должна обеспечить надёжное электрическое соединение и во многом определяет общий уровень электробезопасности на объекте, поэтому ей должно быть уделено особое внимание.

Смотрите также:

Молниезащита и заземление | Элкомэлектро

Электролаборатория » Услуги электролаборатории » Молниезащита и заземление

Грозовые разряды, попадая в любые строения или в возвышающиеся объекты, создают перенапряжение и выводят из строя электрические сети и приборы. Наибольший ущерб зданию может принести непосредственное попадание молнии в конкретный объект. Это приведёт не только к пожару, но и частичному разрушению.

Наша электролаборатория успешно справляется с услугой по проверке молниезащиты зданий и сооружений, так как оснащена необходимым набором технических средств. Высококлассные специалисты проверят защищённость ваших объектов и выполнят весь комплекс измерительных работ.

Молниезащита – направлена на обеспечение безопасности граждан, сохранности жилых и производственных зданий. Она гарантированно защищает от возгорания и разрушения объектов.

Проверка молниезащиты — важный элемент любого строительства и будет направлена на обследование и исключение воздействия грозового разряда по трём основным направлениям:

• первое что попадает под удар молнии это крыша любого строения, что может привести не только к возгоранию объекта, но и его разрушению от ударной волны;
• при этом, используя проводку, импульс грозы попадает внутрь здания, выводя из строя всё на своем пути и, может привести к серьезным травмам непосредственно человека;
• попадание разряда в землю возле объекта любым доступным способом может создать напряжение на нулевом проводе и привести к выводу техники и приборов из строя.

Специалистами будет проведён осмотр молниезащиты внешних и внутренних систем, так как каждая система имеет свои технические параметры и назначения, а их применение носит комплексный характер. Проверка устройств молниезащиты направлена на оценку состояния молниеприёмников, токоотводящей сети и заземления. При оценке внутренних систем защиты будет проверена система уравнивания потенциалов и устройство защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП). Принятые меры позволят исключить поражение объекта грозовым разрядом.

Молниезащита зданий и сооружений

Молниезащита зданий предусматривает монтаж контура заземления, выполненного из стержней 14,2 мм х 1,5 м. Точки входа в землю, находятся под спуском токоотводов по стенам здания. Стержни заземления соединены между собою полосой 40х4 мм. На стенах здания контактные спуски от молниеприёмников крепятся при помощи различных держателей. Крепления применяются в зависимости от материала фасада. Держатель токоотвода не должен подвергаться коррозии, и не терять свойства более 30 лет.

Молниезащита сооружений из железобетона с армированием и имеющим класс опасности требует повышенного внимания при строительстве и эксплуатации. Прямое попадание удара молнии может вызвать частичное или полное механическое разрушение кирпичных зданий, бетонных и железобетонных сооружений. Опыты подтверждают, что импульсные токи полностью разрушают напряжённую арматуру.

На практике используются два основных типа оборудования. Это тросовые неизолированные и стержневые молниеотводы. Исходя из формы и конструкции объекта, молниезащита зданий и сооружений подбирается персонально. При строительстве объектов ввод в здание всех токоподводящих сетей напряжением до 1000 В выполняется кабелем. Каждый молниеотвод соединяется с контуром заземления двумя токоотводами. Показатели импульсного сопротивления элементов заземления должна соответствовать категорийности объекта. При ширине здания более 100 метров укладываются горизонтальные электроды с расчётным сечением.

Значительно повышает безопасность и эффективность работы молниезащиты активный молниеприёмник. При приближении грозы специальные конденсаторы накапливают заряд до 200 000 вольт, образуется напряжённость, которая притягивает разряд молнии. Установка активизирует грозовой потенциал тучи и исключает повторение грозового удара в защищаемое строение. Применение активной молниезащиты обеспечивает безопасность на большой территории.

Молниезащита и заземление проектируется и строится с учетом конструктивных и эксплуатационных особенностей объекта, интенсивности грозовой активности в регионе. В настоящее время все сооружения разделены на 3 категории, в зависимости от предъявляемых требований к защите от опасного воздействия грозовых разрядов в атмосфере.

Молниезащита АЗС 

АЗС относится к объектам повышенной опасности. Нормативы определяют установку молниезащиты II категории, что позволит обезопасить их от воздействия прямых грозовых ударов молнии и от вторичных проявлений.

Молниезащита АЗС выполняется 2 способами – внешней и внутренней системами.

Внешняя молниезащита предусматривает установку стержневых или тросовых молниеотводов, которые обязательно устанавливаются рядом с резервуарами, наливным оборудованием и топливораздаточной аппаратурой. При этом соблюдаются места установки и требования к размерным характеристикам. Внутренняя система обеспечивает защиту электрического оборудования от повышения напряжения в сети, вызванное зарядами молнии. В конструкцию внутренней защиты входят токоотводы и заземление, обеспечивающее отвод и рассеивание статического заряда в земле. К основным требованиям организации систем молниезащиты АЗС относятся:

• все соединения производятся сваркой;
• токоотводы, расположенные на поверхности, окрашивают в черный цвет, кроме контактных соединений;
• проводится экранированная защита оптоволоконных кабелей.

Конструкция и определения элементов молниезащиты

На плоских крышах зданий монтируется молниеприёмная сетка, которую изготавливают из проволоки, как правило оцинкованной, диаметром 10 мм или стальной полосы. Конструкция изготавливается под размер кровли, и процесс относится к разряду трудоёмких. Её можно монтировать и на скатах крыш по периметру. К молниеприёмной сетке присоединяются все элементы кровли, выступающие над плоскостью.

Одним из основных элементов защиты зданий от грозового разряда является молниеприёмники. Они отличаются по конструкции, процессу изготовления и применяемых материалов. Они могут быть стержневые, тросовые и сетчатые. Стержневые и тросовые применяются на двускатных простых и сложных крышах. На плоских крышах применяется сетчатый молниеприёмник, с минимальным шагом 10 метров. Стержневой громоотвод должен быть выше объекта, прочным и одновременно простым в монтаже. Тросовый молниеотвод изготавливается из стального оцинкованного многожильного троса расчётного сечения.

Молниеотвод — это технический элемент, конструктивно соединяющий молниеприёмник с элементами заземления. Он изготавливается из стальной проволоки диаметром 6 – 10 мм.  Может применяться стальная полоса, а также квадратная или круглая труба, расчётного сечения. Важным условием этой цепи элементов является надежное соединение между собой. Для этого применяется сварка или болты.

Устройство защиты от импульсных перенапряжений – УЗИП

Чтобы обезопасить электросети от воздействия любых типов молний и повышенного напряжения применяется УЗИП — устройство защиты от импульсных перенапряжений. Устройство устанавливается на объектах любого назначения и применяется на низкой стороне распределительных систем.

В зависимости от текущей обстановки устанавливают один из типов:

• ограничитель перенапряжения сети – ОПС
• ограничитель импульсного напряжения – ОИН

Работа УЗИП основана на принципе применения резистора полупроводникового сопротивления. Работа устройства основана на двух видах защиты:

• при повышенном напряжении импульс направляется на землю — несимметричный
• при повышенном напряжении ток направляется на один из активных проводников (фаза, ноль) – симметричный

Рекомендуется применять комбинированные УЗИП, которые могут выполнять функции разрядника и ограничителя.

Блог

Электролаборатория в ЖК «Достояние»

Электролаборатория в ЖК «Достояние»узнать больше…

Электролаборатория в ЖК Маяк

Наша электролаборатория работает в ЖК «Маяк»узнать больше…

Электролаборатория в ЖК Наследие

Наша электролаборатория работает в ЖК «Наследие»узнать больше…

Не дозвонились?

Заказать звонок

мы перезвоним!

Только в
10%
позвоните нам

для получения скидки

Новости

ЖК Семеновский парк появилась прописка

Новый ЖК в московском районе Соколиная гора!!! …узнать больше…

В юго-восточных районах Москвы восстановлено электроснабжение

Снабжение электричеством жилых домов на юго-востоке столицы восстановлено …узнать больше…

Освещать Москву начали 289 лет назад

В этот день, 27 ноября, только в 1730 году, началось непрерывное освещение Москвы . ..узнать больше…

Взаимосвязь заземления молниезащиты и заземления электроустановок

Необходимость электрического соединения контура заземления молниезащиты, установленного непосредственно на здании, с контуром заземления электроустановок описана в действующих нормативных документах (нормативах электроустановок). Цитируем дословно: «Заземляющие устройства для защитного заземления электроустановок зданий и сооружений и молниезащиты 2-й и 3-й категорий этих зданий и сооружений, как правило, должны быть объединены». Именно 2-я и 3-я категории являются наиболее распространенными, к 1-й категории относятся взрывоопасные объекты с молниезащитой, к которым предъявляются особые требования. Тем не менее наличие слова «обычно» предполагает возможность исключений.

Современные офисные, а теперь и жилые здания содержат множество инженерных систем. Трудно представить отсутствие систем вентиляции, пожаротушения, видеонаблюдения, контроля доступа и т. д. Естественно, у проектировщиков таких систем есть опасения, что в результате удара молнии «нежная» электроника выйдет из строя. В то же время у инженеров есть некоторые сомнения в целесообразности соединения шлейфов двух видов заземления и есть желание «спроектировать электрически несвязанное заземление «по закону». Возможен ли такой подход и действительно ли он повысит безопасность электронных устройств?

Почему контуры заземления должны быть соединены между собой?

При ударе молнии в молниеотвод в последнем возникает кратковременный электрический импульс напряжением до сотен киловольт. При таком высоком напряжении может произойти пробой разрыва между молниеотводом и металлическими конструкциями дома, в том числе и электрическими кабелями. Следствием этого станет появление неуправляемых токов, которые могут привести к пожарам, поломкам электроники и даже разрушению элементов инфраструктуры (например, пластиковых водопроводных труб). Опытные электрики говорят: «Дайте молнии дорогу, иначе она сама ее найдет». Вот почему электрическое заземление является обязательным.

По этой же причине ПУЭ рекомендует электрически совмещать не только заземления, находящиеся в одном здании, но и заземления территориально близких объектов. Это понятие относится к объектам, заземление которых расположено настолько близко, что между ними нет зоны нулевого потенциала. Объединение нескольких заземлителей в одно осуществляется по нормам ПУЭ 7-го издания п. 1.7.55 путем соединения заземлителей с электрическими проводниками не менее чем в двух точках. Причем проводники могут быть как естественными (например, металлические элементы конструкции здания), так и искусственными (провода, жесткие шины и т.п.).

Одно общее или отдельное заземляющее устройство?

К заземлителям электроустановок и молниезащиты предъявляются разные требования, и это обстоятельство может стать источником некоторых проблем. Заземлитель для молниезащиты должен за короткое время отводить на землю большой электрический заряд. При этом согласно «Инструкции по молниезащите РД 34.21.122-87» конструкция системы заземлителей является нормативной. Для молниеотвода согласно настоящей инструкции требуется не менее двух вертикальных, либо горизонтальных балочных заземлителей, за исключением молниезащиты 1 категории, когда стержней три. Именно поэтому наиболее распространенным вариантом заземления молниеотвода являются два-три стержня длиной около 3 м, каждый из которых соединен металлической полосой, заглубленной в землю не менее чем на 50 см. Используя детали производства ZANDZ, такой заземлитель долговечен и прост в установке.

Заземление электроустановок — совсем другое дело. В обычном случае оно не должно превышать 30 Ом, а для ряда применений, описанных в ведомственных инструкциях, например, для аппаратуры сотовой связи — 4 Ом и даже меньше. Такие заземлители представляют собой стержни длиной более 10 м или даже металлические пластины, уложенные на большую глубину (до 40 м), где даже зимой не происходит промерзания грунта. Создавать такой молниеотвод с заглублением двух и более элементов на десятки метров слишком дорого.

Если параметры грунта и требования по сопротивлению позволяют выполнить унифицированное заземление в здании для молниезащиты и заземления электроустановок, то для этого нет препятствий. В других случаях вы делаете различные контуры заземления для молниеотводов и электроустановок, но обязательно соединяете их электрически, желательно в земле. Исключением является использование некоторого специального оборудования, особо чувствительного к помехам. Например, звукозаписывающее оборудование. Такое оборудование требует отдельного, так называемого, технологического заземляющего устройства, что прямо указано в инструкции. В этом случае изготавливается отдельное заземляющее устройство, подключаемое к системе уравнивания потенциалов здания через главную заземляющую шину. И, если такое соединение не предусмотрено инструкцией по эксплуатации оборудования, то применяются специальные меры, исключающие одновременный контакт людей с указанным оборудованием и металлическими частями здания.

Электрическое соединение заземления

Схема с несколькими заземлениями, соединенными электрически, обеспечивает выполнение различных, иногда противоречивых, требований к заземляющим устройствам. Согласно ПУЭ, заземление, как и многие другие металлические элементы здания, а также установленное в нем оборудование, должно быть соединено системой уравнивания потенциалов. Выравнивание потенциалов означает электрическое соединение проводящих частей для достижения равных потенциалов. Существуют первичные и вторичные системы уравнивания потенциалов. Заземления подключаются к основной системе уравнивания потенциалов, т.е. соединяются друг с другом через главную заземляющую шину. Провода, соединяющие заземление с этой шиной, должны быть присоединены по радиальному принципу, т. е. одна ветвь от указанной шины идет только к одному заземлению.

Для обеспечения безопасной работы всей системы очень важно использовать максимально надежную связь между заземлением и главной заземляющей шиной, которая не будет разрушена ударом молнии. Для этого необходимо соблюдать правила ПУЭ и ГОСТ Р 50571.5.54-2013 «Электроустановки низковольтные. Часть 5-54. Заземляющие устройства, защитные проводники и защитные проводники для уравнивания потенциалов» в отношении сечения проводов системы уравнивания потенциалов и их соединения между собой.

Однако даже качественная система уравнивания потенциалов не может гарантировать отсутствие скачков напряжения в сети при ударе молнии в здание. Поэтому, наряду с хорошо спроектированными контурами заземления, устройства защиты от перенапряжения (УЗП) избавят вас от проблем. Такая защита является многоступенчатой ​​и избирательной. То есть на объект должен быть установлен комплект УЗИП, подбор элементов которого является сложной задачей даже для опытного специалиста. К счастью, для типичных применений доступны готовые комплекты SPD.

Выводы

Рекомендация ПУЭ по электрическому соединению всех контуров заземления в здании обоснована и при правильном выполнении не только не создает опасности для сложного электронного оборудования, но, наоборот, защищает это. В случае, если оборудование чувствительно к помехам от молнии и требует собственного отдельного заземления, возможна установка отдельного технологического заземления в соответствии с инструкцией, прилагаемой к оборудованию. Система уравнивания потенциалов, объединяющая отдельные контуры заземления, должна обеспечивать надежное электрическое соединение и во многом определяет общий уровень электробезопасности на объекте, поэтому ей следует уделить особое внимание.

См. также:

• Принципы подбора ОПН в низковольтных электрических сетях на примере приборов
• Руководство по выбору УЗИП для защиты различных систем и сетей
• Заземление для молниезащиты

Статьи по Теме:

Лучшая молниезащита в зданиях

Компоненты коммерческой системы молниезащиты

Ресурсы по промышленной и коммерческой молниезащите от экспертов в Трентоне

Это основные компоненты системы молниезащиты, которые работают вместе, чтобы предотвратить повреждение вашей конструкции молнией:

• Воздушные молниеприемники (стержни)

• Проводник (кабель)

• Связи

• Заземление

• УЗИП

Большинство людей не осознают ущерб, который может нанести удар молнии, пока не испытают на себе его последствия. Это особенно актуально для промышленных установок. Неспособность инвестировать в промышленную и коммерческую молниезащиту оставляет ваше здание уязвимым для повреждений, ваших сотрудников уязвимыми для травм, а ваша прибыль остается незначительной. B & B Lightning Protection предлагает молниезащиту промышленного уровня для заводов, производственных предприятий и других промышленных помещений в Нью-Джерси, где может произойти удар молнии.

Наш подход использует несколько технологий, в том числе громоотводы, технологии заземления и подавление перенапряжений. Эта комбинация может эффективно отвести ударную силу от здания и предотвратить катастрофу. Есть несколько причин, по которым промышленные клиенты должны учитывать это, в том числе:

• Молния может уничтожить запасы на складе

• Травмы могут привести к возмещению ущерба работнику

• Простои могут серьезно повлиять на вашу прибыль

• Пожар может полностью уничтожить ваше здание

Это лишь некоторые из причин, по которым наши клиенты выбрали молниезащиту коммерческих зданий в Нью-Джерси и тем самым предотвратили катастрофу. Вы можете обеспечить безопасность своего производственного помещения, позвонив нам для установки системы.

Обеспечение безопасности складов, фабрик и других зданий

Если вы управляете промышленным помещением в Нью-Джерси, вы знаете, насколько дорогостоящим может быть простой. Отключение, которое длится час, может привести к тысячам упущенной выгоды, поэтому представьте, какой риск вы принимаете, если не защитите от молнии. Действительно, инвестиции в молниезащиту промышленных зданий  необходимы для заводов, складов и других зданий. B & B Lightning Protection специализируется на промышленной и военной молниезащите, поэтому вы можете рассчитывать на профессионализм и опыт от нас. Мы обслуживаем рынки округа Колумбия, Мэриленда, Массачусетса, Нью-Йорка, Мэна, Делавэра, Пенсильвании, Нью-Гемпшира, Род-Айленда и Коннектикута.

Как работает система

Системы молниезащиты предназначены для защиты конструкции и обеспечения заданного пути для улавливания и безопасного заземления повышенного тока разряда молнии.