Внешняя и внутренняя системы молниезащиты.. Требования к молниезащите.. ГОСТ Р МЭК 62305-2-2010.. Инструкция CO 153—343.21.122-2003.. Молниеприемник, токоотвод, заземляющее устройство.. Активная молниезащита.. Проект молниезащиты загородного дома.. Оценка необходимости молниезащиты.. Плотность ударов молнии в землю.. Оценка риска.. Выбор мер защиты.. Защита от перенапряжений.. УЗИП.. Вторичные проявления молнии.. Повторное заземление нулевого провода.. Уравнивание потенциалов.
Что понимается под молниезащитой?
Коротко – это комплекс мер для обеспечения безопасности здания, имущества и людей при прямом или косвенном попадании молнии путем отвода тока разряда молнии на заземляющее устройство.
Различают внешнюю и внутреннюю системы молниезащиты. Внешняя молниезащита, в свою очередь, может быть пассивной и активной.
Классическая пассивная система молниезащиты состоит из пассивного молниеприемника, токоотвода, и заземлителяющего устройства.
Внутренняя система молниезащиты представляет собой комплекс электронных устройств (УЗИП) для защиты оборудования и людей от импульсных перенапряжений, поступающим в дом различными путями – через воздушные линии электрической сети, через телефонные кабели, через кабельные системы телевидения, интернета и т.п.
Активные системы молниезащиты появились и продвигаются фирмами-изготовителями в последние 10-15 лет. Их еще называют системами с упреждающей стримерной эмиссией – ESE (Early Streamer Emission). Они отличаются от классических пассивных систем наличием активного молниеприемника.
Принцип действия активного молниеприемника основан на возбуждении навстречу нисходящему разряду-лидеру опережающего восходящего разряда-лидера. Когда лидеры встречаются, образуется токопроводящий канал через активный молниеприемник, по которому и происходит разряд молнии.
Производители активной молниезащиты утверждают, что ESE-системы имеют значительно большую зону защиты, следовательно, они должны быть эффективней пассивных систем. Кроме того, ESE-системы более компактны и не нарушают эстетики объекта.
Продвижение активных систем молниезащиты со стороны фирм-изготовителей/инсталяторов вполне понятно – проектировать их гораздо легче, монтаж проще и быстрее, а окупаемость гораздо выше (ESE-молниеприемники дороже обычных в 30-50 раз).
Вместе с тем нужно иметь ввиду, что вопросы с нормативной базой для применения активной молниезащиты в нашей стране еще не урегулированы, а заявленный положительный эффект пока не подтверждается опытом эксплуатации.
Поэтому, проектируя системы молниезащиты нужно исходить, прежде всего, из требований национальных нормативных документов, а не рекламных инструкций, составленных фирмами-изготовителями.
Требования к молниезащите
Требования к молниезащите в России диктуются двумя нормативными документами. Первый документ – это «Инструкция по молниезащите зданий и сооружений» РД 34.21.122-87 от 30 июля 1987 года.
Второй, более новый документ – это «Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций» CO 153—343.21.122-2003 от 30 июня 2003 года.
Кроме того, существовуют отраслевые Инструкции по устройству молниезащиты, учитывающие особенности молниезащиты объектов в конкретных отраслях и ведомствах.
Иногда даже наличие этих документов не дает проектировщику полной информации и при проектировании приходиться обращаться к международным стандартам МЭК.
В этом случае необходимо обратить внимание на два ГОСТа:
ГОСТ Р МЭК 62305-1-2010 и ГОСТ Р МЭК 62305-2-2010. Они вводят в России стандарт Международной электротехнической комисии - МЭК 62305, посвященный молниезащите.
О проекте молниезащиты
Проект молниезащиты и заземления входит в состав строительной части проекта и в состав проекта электроснабжения. Из-за этого часто возникают недоразумения между монтажниками и строителями.
Как правило, расчет молниезащиты объекта, схема и зоны молниезащиты содержаться в проекте электроснабжения, а заземляющее устройство молниезащиты, молниеприемники, их фундаменты, и инструкция по устройству молниезащиты приводятся в строительной части проекта.
Правильным решением будет совместное проектирование раздела электроснабжения и строительной части проекта молниезащиты.
Особенности проектирования молниезащиты загородных домов
В общем случае необходимость разработки проекта молниезащиты любого объекта предусматривается в ТЗ на проектирование, где, в том числе, указывается нормативный документ, которому должен соответствовать раздел проекта «Молниезащита».
Строительство загородных домов нередко выполняется без проекта молниезащиты. Это порождает две распространенные ошибки:
1. Необходимость молниезащиты изначально не рассматривается.
А ведь именно удар молнии может нести серьезную угрозу жизни и имуществу, поскольку атмосферные разряды являются одним из самых опасных природных явлений.
2. Принимаются предложения по установке молниезащиты от неспециализированных организаций без детальных расчетов и проектирования.
Нередко, можно встретить дома, где используется кустарным образом изготовленная система молниезащиты. Подобный вариант может оказать непредсказуемые последствия при попадании молнии. В таком важном деле, когда цена вопроса - это жизнь и здоровье людей, сохранность имущества и целостность строения, такой риск абсолютно неоправдан. Ведь масштабы негативных последствий не идут ни в какое сравнение с теми затратами, которые необходимы для расчетов и монтажа надежной системы молниезащиты.
Проектирование молниезащиты загородных домов должно вестись одновременно с архитектурным проектированием, когда предусматриваются будущие работы по монтажу системы еще во время разработки проектной документации. В этом случае гораздо удобнее и легче интегрировать ее в структуру дома и увязать с различными инженерными коммуникациями. Она в этом случае будет наиболее гармонично вписываться в архитектуру строения.
Например, надежное заземление дома на этапе строительства можно выполнить при изготовлении бетонного фундамента, если своевременно вывести наружу элементы арматуры для того, чтобы можно было в дальнейшем подсоединить к ним токоотводы. Это значительно упростит систему заземления, избавит от лишних трат и сэкономит время монтажа.
Поскольку система молниезащиты конструктивно увязана с элементами кровли и стен дома, то выполнение молниезащиты после проведения архитектурного проектирования, тем более после постройки дома, часто бывает не эффективным или просто невозможным.
Проработка потребности в защите объекта от молнии на этапе архитектурного проектирования поможет избежать досадных ошибок и сэкономить на переделках и устранениях негативных последствий от попадания молнии.
Оценка необходимости молниезащиты
Теперь зададимся вопросом:
А так ли необходима молниезащита коттеджей и загородных домов, как нам пытаются внушить многочисленные компании, которые выполняют эту работу?
А если необходима, то каковы должны быть ее параметры: молниезащита здания от прямых попаданий молнии (внешняя молниезащита) или защита от вторичных проявлений молнии (внутренняя молниезащита)? А может быть необходима комплексная молниезащита?
Очевидно, что ответы на эти вопросы желательно получить еще до начала проектирования объекта. Также очевидно, что заниматься этими вопросами должен профессиональный проектировщик, ведь цена вопроса – ваша безопасность!
Особенностью проектирования молниезащиты загородных домов, коттеджей, дач, других подобных объектов является то обстоятельство, что ни РД 34.21.122-87, ни CO 153-343.21.122-2003 не дают однозначных ответов на поставленные выше вопросы.
А ведь проектировщика, как и заказчика, в первую очередь интересует, насколько молниезащита объекта целесообразна и реально необходима. Не зная степени риска, трудно понять, стоит ли вкладывать деньги в устройство молниеотводов или в установку в электрических щитах устройств защиты от импульсных перенапряжений.
Необходимость внедрения тех или иных мер защиты от молнии может быть определена на основе оценки риска в соответствии с национальным стандартом РФ ГОСТ Р МЭК 62305-2-2010 «ЗАЩИТА ОТ МОЛНИИ. Часть 2. Оценка риска».
Оценка рисков
Рассмотрим оценки рисков и выбор мер защиты объекта в соответствии с ГОСТ Р МЭК 62305-2-2010 на примере одноэтажного жилого дома, расположенного в сельской местности .
При проектировании молниезащиты дома принимаются в расчет параметры территории, размеры и конструктивные особенности дома: его площадь, высота, наличие печной или каминной трубы и других выступающих элементов над уровнем крыши, материал кровли и т. д. Учитываются находящиеся рядом здания или деревья и их высота, состав грунта на территории и его удельное сопротивление, глубина промерзания, уровень грунтовых вод и другие параметры территории и строения.
Для оценки потребности в защите от молнии проводится анализ риска R повреждений здания, нанесения ущерба здоровью или гибели людей.
Порядок расчета:
В соответствии с ГОСТ Р МЭК 62305-2-2010 полный риск R рассчитывается как сумма компонентов:
R = RА + RВ + RU + RV, где
RА, RU – компоненты риска поражения людей при ударе молнии в здание и в телекоммуникации соответственно;
RВ, RV – компоненты риска повреждений имущества при ударе молнии в здание и в телекоммуникации соответственно.
Расчетный риск R сопоставляется со значением приемлемого риска RТ
Если R ≤ RТ,
то необходимость в защите от молнии отсутствует.
Если R ≥ RТ,
то должны быть предприняты меры защиты для снижения риска R до приемлемого значения.
Исходные данные, результаты расчетов и ссылки на формулы и таблицы ГОСТ Р МЭК 62305-2-2010 приведены в табл. 1 – табл. 7.
Таблица 1. Исходные данные о жилом доме и окружающей его среды
Плотность ударов молнии в землю, выраженная через число поражений 1 км2 земной поверхности за год, определяется по данным метеорологических наблюдений в месте размещения объекта. Если же плотность ударов молнии в землю Ng неизвестна, ее можно рассчитать по следующей формуле, 1/(км2год):
Таблица 4. Расчет основных параметров для областей защиты
Определение потребности в защите
Будем рассматривать компоненты риска, связанные:
- с нанесением ущерба здоровью людей (RА) и повреждением здания (RВ) при ударе молнии в жилой дом;
- с нанесением ущерба здоровью людей (RU) и повреждением здания (RV) при ударе молнии в линии коммуникации.
Компонент RA (риск нанесения ущерба здоровью при ударе молнии в жилой дом):
RA = ND*PA*LA = 0 (для территории внутри здания)
Компонент RB (риск повреждения здания при ударе молнии в жилой дом):
RВ = ND*PB*LВ = 10-4*1*1.03*10-2 = 1.03*10-6 = 0.103*10-5
Компонент RU (риск нанесения ущерба здоровью при ударе молнии в телекоммуникации):
RU= NL*PU*LU = RU/P + RU/T = NL/P* PLD *LU + NL/Т* PLD *LU = 8*10-2 *1*10-7 + 1,6*10-1*1* 10-7 = 8* 10-9+16* 10-9 = 24*10-9 = 0,0024 *10-5
Компонент RV (риск повреждения здания при ударе молнии в телекоммуникации):
RV =NL*PV*LV=RV/P + RV/T =NL/P*PLV*LV + NL/Т*PLD *LV =8*10-2*1*10-4 +1,6*10-1 *1*10-4 =8*10-6 + 1,6*10-5 =24*10-6 = 2,4*10-5
Таблица 6. Значения компонентов и полная оценка риска (х10-5)
Выводы: для данного жилого дома защита от молнии необходима, поскольку R = 2,51∙ 10-5, это выше приемлемого риска RТ = 10-5
(МЭК 62305-2-2010, раздел 5.3, табл.4).
.
Выбор мер защиты
Основной вклад в полный риск (таблица 6) дает компонент риска RV – удар молнии в линии коммуникаций (≈ 96%).
Компонент риска RВ (удар молнии в жилой дом) дает оставшиеся 4%.
Для снижения риска R до приемлемого значения рассмотрим меры защиты, позволяющие снизить компоненты RV и RВ.
1. Монтаж системы молниезащиты (включая обязательное уравнивание потенциалов).
Это дает снижение вероятности повреждения жилого дома при ударе в него молнии PB – с 1 до 0,2 (прилож. В, табл. В2 для IV категории молниезащиты).
2. Монтаж устройств защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) на вводе электросети 230В, 50Гц и вводе телефонной линии.
Это дает снижение вероятности повреждения жилого дома при ударе молнии в коммуникации PV – с 1 до 0,03 (табл. В3 для УЗИП типа 3), с 1 до 0,02 (для УЗИП типа 2), или с 1 до 0,01 (для УЗИП типа 1).
Подставляя новые значения вероятностей повреждения в соответствующие уравнения, получаем значения компонентов риска (см. табл.7).
Таблица 7. Значения компонентов риска, соответствующих риску R
В соответствие с МЭК 62305-2-2010, разд. 5.4 - если (RA + RB) < RТ, то в этом случае отсутствует необходимость в полной системе молниезащиты (LPS), следовательно, можно ограничиться использованием внутренней системы молниезащиты.
(RA + RB) = 0,103 < 1 (табл. 6).
С учетом данных табл.6 и табл.7 принимается второй вариант защиты жилого дома от молнии, т. е. внутренняя защита от перенапряжений при помощи УЗИП.
При этом полный риск R = 0,223∙10-5 < RТ = 10-5 – остается ниже приемлемого риска.
Выводы: оценив риски, мы выяснили, что для конкретного жилого дома нет необходимости проектировать внешнюю систему молниезащиты - достаточно запроектировать внутреннюю защиту от перенапряжений при помощи УЗИП.
Защита от перенапряжений
Для эффективной защиты оборудования от грозовых и коммутационных перенапряжений по цепям питания применяются устройства защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП). Места установки УЗИП и их типы выбраны в соответствии с ГОСТ Р МЭК 62305-2-2010.
Для защиты групповых сетей, электрических приборов и оборудования на воздушном вводе 0,23кВ, в щите учета предусмотрена установка УЗИП типа I (разрядник). Внутри дома в распределительном щите ЩР запроектирована установка УЗИП типа I+II (разрядник плюс варистор).
Для питания сложных микропроцессорных устройств - персональные компьютеры и т. п. - предусмотрены специальные помехоподавляющие сетевые фильтры с защитой типа III.
Защита от вторичных воздействий молнии
Для защиты от вторичных воздействий молнии металлические трубы водопровода, отопления, газовые трубы на вводе в здание присоединяются к контуру заземления отдельными заземляющими проводниками.
Кроме того, для защиты от вторичных проявлений молнии предусмотрено повторное заземление нулевого провода на вводе в здание и уравнивание потенциалов.
Если у вас дома нет никакой защиты, можно воспользоваться самым простым способом – просто отключайте все электроприборы в доме при приближении грозового фронта на расстояние менее 3 км. Разница во времени между громом и молнией должна составлять меньше 10 секунд.
Внимание!
Всех интересующихся практической электротехникой приглашаю на страницы своего нового сайта «Электрика для дома». Он посвящен основам электротехники и электричества с акцентом на домашние электрические установки и процессы, в них происходящие.
Что понимается под молниезащитой?Коротко – это комплекс мер для обеспечения безопасности здания, имущества и людей при прямом или косвенном попадании молнии путем отвода тока разряда молнии на заземляющее устройство.
Различают внешнюю и внутреннюю системы молниезащиты. Внешняя молниезащита, в свою очередь, может быть пассивной и активной.
Классическая пассивная система молниезащиты состоит из пассивного молниеприемника, токоотвода, и заземлителяющего устройства.
Внутренняя система молниезащиты представляет собой комплекс электронных устройств (УЗИП) для защиты оборудования и людей от импульсных перенапряжений, поступающим в дом различными путями – через воздушные линии электрической сети, через телефонные кабели, через кабельные системы телевидения, интернета и т.п.
Активные системы молниезащиты появились и продвигаются фирмами-изготовителями в последние 10-15 лет. Их еще называют системами с упреждающей стримерной эмиссией – ESE (Early Streamer Emission). Они отличаются от классических пассивных систем наличием активного молниеприемника.
Принцип действия активного молниеприемника основан на возбуждении навстречу нисходящему разряду-лидеру опережающего восходящего разряда-лидера. Когда лидеры встречаются, образуется токопроводящий канал через активный молниеприемник, по которому и происходит разряд молнии.
Производители активной молниезащиты утверждают, что ESE-системы имеют значительно большую зону защиты, следовательно, они должны быть эффективней пассивных систем. Кроме того, ESE-системы более компактны и не нарушают эстетики объекта.
Продвижение активных систем молниезащиты со стороны фирм-изготовителей/инсталяторов вполне понятно – проектировать их гораздо легче, монтаж проще и быстрее, а окупаемость гораздо выше (ESE-молниеприемники дороже обычных в 30-50 раз).
Вместе с тем нужно иметь ввиду, что вопросы с нормативной базой для применения активной молниезащиты в нашей стране еще не урегулированы, а заявленный положительный эффект пока не подтверждается опытом эксплуатации.
Поэтому, проектируя системы молниезащиты нужно исходить, прежде всего, из требований национальных нормативных документов, а не рекламных инструкций, составленных фирмами-изготовителями.
Требования к молниезащите
Требования к молниезащите в России диктуются двумя нормативными документами. Первый документ – это «Инструкция по молниезащите зданий и сооружений» РД 34.21.122-87 от 30 июля 1987 года.
Второй, более новый документ – это «Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций» CO 153—343.21.122-2003 от 30 июня 2003 года.
Кроме того, существовуют отраслевые Инструкции по устройству молниезащиты, учитывающие особенности молниезащиты объектов в конкретных отраслях и ведомствах.
Иногда даже наличие этих документов не дает проектировщику полной информации и при проектировании приходиться обращаться к международным стандартам МЭК.
В этом случае необходимо обратить внимание на два ГОСТа:
ГОСТ Р МЭК 62305-1-2010 и ГОСТ Р МЭК 62305-2-2010. Они вводят в России стандарт Международной электротехнической комисии - МЭК 62305, посвященный молниезащите.
О проекте молниезащиты
Проект молниезащиты и заземления входит в состав строительной части проекта и в состав проекта электроснабжения. Из-за этого часто возникают недоразумения между монтажниками и строителями.
Как правило, расчет молниезащиты объекта, схема и зоны молниезащиты содержаться в проекте электроснабжения, а заземляющее устройство молниезащиты, молниеприемники, их фундаменты, и инструкция по устройству молниезащиты приводятся в строительной части проекта.
Правильным решением будет совместное проектирование раздела электроснабжения и строительной части проекта молниезащиты.
Особенности проектирования молниезащиты загородных домов
В общем случае необходимость разработки проекта молниезащиты любого объекта предусматривается в ТЗ на проектирование, где, в том числе, указывается нормативный документ, которому должен соответствовать раздел проекта «Молниезащита».
Строительство загородных домов нередко выполняется без проекта молниезащиты. Это порождает две распространенные ошибки:
1. Необходимость молниезащиты изначально не рассматривается.
А ведь именно удар молнии может нести серьезную угрозу жизни и имуществу, поскольку атмосферные разряды являются одним из самых опасных природных явлений.
2. Принимаются предложения по установке молниезащиты от неспециализированных организаций без детальных расчетов и проектирования.
Нередко, можно встретить дома, где используется кустарным образом изготовленная система молниезащиты. Подобный вариант может оказать непредсказуемые последствия при попадании молнии. В таком важном деле, когда цена вопроса - это жизнь и здоровье людей, сохранность имущества и целостность строения, такой риск абсолютно неоправдан. Ведь масштабы негативных последствий не идут ни в какое сравнение с теми затратами, которые необходимы для расчетов и монтажа надежной системы молниезащиты.
Проектирование молниезащиты загородных домов должно вестись одновременно с архитектурным проектированием, когда предусматриваются будущие работы по монтажу системы еще во время разработки проектной документации. В этом случае гораздо удобнее и легче интегрировать ее в структуру дома и увязать с различными инженерными коммуникациями. Она в этом случае будет наиболее гармонично вписываться в архитектуру строения.
Например, надежное заземление дома на этапе строительства можно выполнить при изготовлении бетонного фундамента, если своевременно вывести наружу элементы арматуры для того, чтобы можно было в дальнейшем подсоединить к ним токоотводы. Это значительно упростит систему заземления, избавит от лишних трат и сэкономит время монтажа.
Поскольку система молниезащиты конструктивно увязана с элементами кровли и стен дома, то выполнение молниезащиты после проведения архитектурного проектирования, тем более после постройки дома, часто бывает не эффективным или просто невозможным.
Проработка потребности в защите объекта от молнии на этапе архитектурного проектирования поможет избежать досадных ошибок и сэкономить на переделках и устранениях негативных последствий от попадания молнии.
Оценка необходимости молниезащиты
Теперь зададимся вопросом:
А так ли необходима молниезащита коттеджей и загородных домов, как нам пытаются внушить многочисленные компании, которые выполняют эту работу?
А если необходима, то каковы должны быть ее параметры: молниезащита здания от прямых попаданий молнии (внешняя молниезащита) или защита от вторичных проявлений молнии (внутренняя молниезащита)? А может быть необходима комплексная молниезащита?
Очевидно, что ответы на эти вопросы желательно получить еще до начала проектирования объекта. Также очевидно, что заниматься этими вопросами должен профессиональный проектировщик, ведь цена вопроса – ваша безопасность!
Особенностью проектирования молниезащиты загородных домов, коттеджей, дач, других подобных объектов является то обстоятельство, что ни РД 34.21.122-87, ни CO 153-343.21.122-2003 не дают однозначных ответов на поставленные выше вопросы.
А ведь проектировщика, как и заказчика, в первую очередь интересует, насколько молниезащита объекта целесообразна и реально необходима. Не зная степени риска, трудно понять, стоит ли вкладывать деньги в устройство молниеотводов или в установку в электрических щитах устройств защиты от импульсных перенапряжений.
Необходимость внедрения тех или иных мер защиты от молнии может быть определена на основе оценки риска в соответствии с национальным стандартом РФ ГОСТ Р МЭК 62305-2-2010 «ЗАЩИТА ОТ МОЛНИИ. Часть 2. Оценка риска».
Оценка рисков
Рассмотрим оценки рисков и выбор мер защиты объекта в соответствии с ГОСТ Р МЭК 62305-2-2010 на примере одноэтажного жилого дома, расположенного в сельской местности .
При проектировании молниезащиты дома принимаются в расчет параметры территории, размеры и конструктивные особенности дома: его площадь, высота, наличие печной или каминной трубы и других выступающих элементов над уровнем крыши, материал кровли и т. д. Учитываются находящиеся рядом здания или деревья и их высота, состав грунта на территории и его удельное сопротивление, глубина промерзания, уровень грунтовых вод и другие параметры территории и строения.
Для оценки потребности в защите от молнии проводится анализ риска R повреждений здания, нанесения ущерба здоровью или гибели людей.
Порядок расчета:
В соответствии с ГОСТ Р МЭК 62305-2-2010 полный риск R рассчитывается как сумма компонентов:
R = RА + RВ + RU + RV, где
RА, RU – компоненты риска поражения людей при ударе молнии в здание и в телекоммуникации соответственно;
RВ, RV – компоненты риска повреждений имущества при ударе молнии в здание и в телекоммуникации соответственно.
Расчетный риск R сопоставляется со значением приемлемого риска RТ
Если R ≤ RТ,
то необходимость в защите от молнии отсутствует.
Если R ≥ RТ,
то должны быть предприняты меры защиты для снижения риска R до приемлемого значения.
Исходные данные, результаты расчетов и ссылки на формулы и таблицы ГОСТ Р МЭК 62305-2-2010 приведены в табл. 1 – табл. 7.
Таблица 1. Исходные данные о жилом доме и окружающей его среды
Хар-ка зоны защиты
|
комментарии
|
обозначение
|
значение
|
ссылки
|
Плотность
ударов молнии в
землю
1/км2 в год
|
NG
|
4 |
||
Размеры здания, м
|
L * W *H
|
7* 8* 6
|
||
|
Рельеф местности
|
Дом окружен
высокими объектами
|
CD
|
0,25
|
табл. А.1
|
Защита от молнии (LPS)
|
отсутствует
|
PB
|
1
|
табл. В .2
|
Уравнивание потенциалов
|
отсутствует
|
PЕВ
|
1
|
табл. В.7
|
Плотность ударов молнии в землю, выраженная через число поражений 1 км2 земной поверхности за год, определяется по данным метеорологических наблюдений в месте размещения объекта. Если же плотность ударов молнии в землю Ng неизвестна, ее можно рассчитать по следующей формуле, 1/(км2год):
Ng = 6.7*Td /100 (2.1)
где Td - среднегодовая продолжительность гроз в часах, определенная по региональным картам интенсивности грозовой деятельности.
Таблица 2. Данные для входящих линий коммуникаций
Хар-ка зоны защиты
|
комментарии
|
обозначение
|
значение
|
ссылки
|
Длина, м*
|
LL
|
1000
|
||
Тип прокладки
|
Воздушная
линия
|
CI
|
1
|
табл. А.2
|
Тип линий
|
Низковольтная линия
|
CТ
|
1
|
табл. А.3
|
Тип местоположения
|
Сельский
|
CЕ
|
1
|
табл. А .4
|
Выдерживаемое импульсное
напряжение внутренней
системы, кВ
|
UW
|
2,5
|
для ЛЭП
|
|
1,5
|
для теле-
коммуник.
|
*) Длина LL линий коммуникаций точно неизвестна, поэтому LL принимается равной 1000м (в соотв. с МЭК 62305-2-2010, приложение А).
Таблица 3. Значения коэффициентов для зоны Z2 (внутри здания)
Хар-ка зоны защиты
|
комментарии
|
обозначение
|
значение
|
ссылки
|
|
Тип
поверхности пола
|
линолеум
|
rt
|
10-5
|
табл. С3
|
|
Защита от поражения электри- ческим током при ударе
молнии в здание
|
Нет
|
РТА
|
1
|
табл. В.1
|
|
Защита от поражения электри- ческим током при
ударе
молнии в коммуникации
|
Нет
|
РТU
|
1
|
табл. В.6
|
|
Опасность
пожара
|
Низкая
|
rf
|
10-3
|
табл. С5
|
|
Противопожарная защита
|
Нет
|
rР
|
1
|
табл. С.4
|
|
Линия электро- передачи
|
Внутренняя
проводка
|
Не
экранирована
|
KS3
|
0,2
|
табл. В.5
|
УЗИП
|
Нет
|
РSРD
|
1
|
табл. В.3
|
|
Линии
теле-
коммуникаций
|
Внутренняя
проводка
|
Не
экранирована
|
KS3
|
1
|
табл.
В.5
|
УЗИП
|
Нет
|
РSРD
|
1
|
табл. В.3
|
|
L1: потери, связанные с трав- мированием людей в здании
|
Особых опасностей
нет
|
hZ
|
1
|
табл. С.6
|
|
D1: поражение
эл. током вследствие скачка напряжения
|
LТ
|
10-2
|
табл. С.2
|
||
D2: физическое
повреждение здания
|
LF
|
10-1
|
|||
Коэффициент, характеризую-
щий нахождение людей
в зоне
|
nz/nt * tz/8760
|
1
|
|||
Итоговые
параметры
|
LA
|
10-7
|
формула(С.1)
|
||
LU
|
10-7
|
форм.
(С.2)
|
|||
LB
|
10-4
|
форм.
(С.3)
|
|||
LV
|
10-4
|
форм.
(С.3)
|
|||
Таблица 4. Расчет основных параметров для областей защиты
Объект
|
Обозначе-
ние
|
Значение, м2
|
Номер
формулы
|
Формула
|
Здание
|
АD
|
2,58∙103
|
(А.2)
|
АD= L∙W+6H∙(L+W)+π(3H)2
|
Линия
электропередачи
|
АL/P
|
4,00∙104
|
(А.9)
|
АL/P = 40 ∙ LL
|
Линии
теле-
коммуникаций
|
АL/T
|
4,00∙104
|
(А.9)
|
АL/T = 40 ∙ LL
|
Таблица 5. Расчет ожидаемого количества опасных событий в год
Объект
|
Обозначе-
ние
|
Значение
|
Номер
формулы
|
Формула
|
Здание
|
ND
|
1,03∙10-1
|
(А.4)
|
ND= NG∙AD∙CD∙10-6
|
Линия
электропередачи
|
NL/P
|
8,00∙10-2
|
(А.8)
|
NL/P = NG∙AL/P∙CI/P∙CE/P∙CT/P∙10-6
|
Линии
теле-
коммуникаций
|
NL/T
|
1,60∙10-1
|
(А.8)
|
NL/T = NG∙AL/T∙CI/T∙CE/T∙CT/T∙10-6
|
Определение потребности в защите
Будем рассматривать компоненты риска, связанные:
- с нанесением ущерба здоровью людей (RА) и повреждением здания (RВ) при ударе молнии в жилой дом;
- с нанесением ущерба здоровью людей (RU) и повреждением здания (RV) при ударе молнии в линии коммуникации.
Компонент RA (риск нанесения ущерба здоровью при ударе молнии в жилой дом):
RA = ND*PA*LA = 0 (для территории внутри здания)
Компонент RB (риск повреждения здания при ударе молнии в жилой дом):
RВ = ND*PB*LВ = 10-4*1*1.03*10-2 = 1.03*10-6 = 0.103*10-5
Компонент RU (риск нанесения ущерба здоровью при ударе молнии в телекоммуникации):
RU= NL*PU*LU = RU/P + RU/T = NL/P* PLD *LU + NL/Т* PLD *LU = 8*10-2 *1*10-7 + 1,6*10-1*1* 10-7 = 8* 10-9+16* 10-9 = 24*10-9 = 0,0024 *10-5
Компонент RV (риск повреждения здания при ударе молнии в телекоммуникации):
RV =NL*PV*LV=RV/P + RV/T =NL/P*PLV*LV + NL/Т*PLD *LV =8*10-2*1*10-4 +1,6*10-1 *1*10-4 =8*10-6 + 1,6*10-5 =24*10-6 = 2,4*10-5
Таблица 6. Значения компонентов и полная оценка риска (х10-5)
Тип
повреждения
|
Обозначение
|
Z1
|
Z2
|
Структура
|
Ущерб
здоровью людей
от
поражения электрическим
током
|
RA
|
-
|
≈ 0
|
≈
0
|
RU
= RU/P + RU/T
|
-
|
0,002
|
0,002
|
|
Физическое повреждение
здания
(сооружения)
|
RB
|
-
|
0,103
|
0,103
|
RV
= RV/P + RV/T
|
-
|
2,40
|
2,40
|
|
Полный
риск
|
-
|
2,51
|
R = 2,51
|
|
Приемлемый риск
|
R > RT ,
требуется защита
от молнии
|
RT = 1
|
||
Выводы: для данного жилого дома защита от молнии необходима, поскольку R = 2,51∙ 10-5, это выше приемлемого риска RТ = 10-5
(МЭК 62305-2-2010, раздел 5.3, табл.4).
.
Выбор мер защиты
Основной вклад в полный риск (таблица 6) дает компонент риска RV – удар молнии в линии коммуникаций (≈ 96%).
Компонент риска RВ (удар молнии в жилой дом) дает оставшиеся 4%.
Для снижения риска R до приемлемого значения рассмотрим меры защиты, позволяющие снизить компоненты RV и RВ.
1. Монтаж системы молниезащиты (включая обязательное уравнивание потенциалов).
Это дает снижение вероятности повреждения жилого дома при ударе в него молнии PB – с 1 до 0,2 (прилож. В, табл. В2 для IV категории молниезащиты).
2. Монтаж устройств защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) на вводе электросети 230В, 50Гц и вводе телефонной линии.
Это дает снижение вероятности повреждения жилого дома при ударе молнии в коммуникации PV – с 1 до 0,03 (табл. В3 для УЗИП типа 3), с 1 до 0,02 (для УЗИП типа 2), или с 1 до 0,01 (для УЗИП типа 1).
Подставляя новые значения вероятностей повреждения в соответствующие уравнения, получаем значения компонентов риска (см. табл.7).
Таблица 7. Значения компонентов риска, соответствующих риску R
Тип
повреждения
|
Обозначение
|
Вариант 1
∙10-5
|
Вариант
2
∙10-5
|
|
Ущерб
здоровью людей от
поражения электрическим
током
|
RA
|
≈ 0
|
≈ 0
|
|
RU
= RU/P + RU/T
|
≈ 0
|
≈ 0
|
||
Физическое
повреждение
здания
(сооружения)
|
RB
|
0,021
|
0,103
|
|
RV
= RV/P + RV/T
|
0,12
|
0,12
|
||
Общий
|
R
|
0,141
|
0,223
|
|
В соответствие с МЭК 62305-2-2010, разд. 5.4 - если (RA + RB) < RТ, то в этом случае отсутствует необходимость в полной системе молниезащиты (LPS), следовательно, можно ограничиться использованием внутренней системы молниезащиты.
(RA + RB) = 0,103 < 1 (табл. 6).
С учетом данных табл.6 и табл.7 принимается второй вариант защиты жилого дома от молнии, т. е. внутренняя защита от перенапряжений при помощи УЗИП.
При этом полный риск R = 0,223∙10-5 < RТ = 10-5 – остается ниже приемлемого риска.
Выводы: оценив риски, мы выяснили, что для конкретного жилого дома нет необходимости проектировать внешнюю систему молниезащиты - достаточно запроектировать внутреннюю защиту от перенапряжений при помощи УЗИП.
Защита от перенапряжений
Для эффективной защиты оборудования от грозовых и коммутационных перенапряжений по цепям питания применяются устройства защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП). Места установки УЗИП и их типы выбраны в соответствии с ГОСТ Р МЭК 62305-2-2010.
Для защиты групповых сетей, электрических приборов и оборудования на воздушном вводе 0,23кВ, в щите учета предусмотрена установка УЗИП типа I (разрядник). Внутри дома в распределительном щите ЩР запроектирована установка УЗИП типа I+II (разрядник плюс варистор).
Для питания сложных микропроцессорных устройств - персональные компьютеры и т. п. - предусмотрены специальные помехоподавляющие сетевые фильтры с защитой типа III.
Защита от вторичных воздействий молнии
Для защиты от вторичных воздействий молнии металлические трубы водопровода, отопления, газовые трубы на вводе в здание присоединяются к контуру заземления отдельными заземляющими проводниками.
Кроме того, для защиты от вторичных проявлений молнии предусмотрено повторное заземление нулевого провода на вводе в здание и уравнивание потенциалов.
Если у вас дома нет никакой защиты, можно воспользоваться самым простым способом – просто отключайте все электроприборы в доме при приближении грозового фронта на расстояние менее 3 км. Разница во времени между громом и молнией должна составлять меньше 10 секунд.
Внимание!
Всех интересующихся практической электротехникой приглашаю на страницы своего нового сайта «Электрика для дома». Он посвящен основам электротехники и электричества с акцентом на домашние электрические установки и процессы, в них происходящие.
Комментариев нет:
Отправить комментарий