Визуальный осмотр, постукивание сварных соединений и подтягивание болтов динамометрической отверткой - все это, безусловно, необходимо делать при проверке работоспособности системы молниезащиты. Тем не менее, важнейшим этапом проверки является проведение измерений. Может сложиться представление, что проведение измерений позволяет быть уверенным наверняка в работоспособности системы. Но так ли это на самом деле?
Проверка системы молниезащиты описывается в нескольких нормативных документах. В их числе - СО 153-34.21.122-2003 «Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций». Если буквально следовать его положениям, то в первую очередь должны проводиться испытания работы молниезащиты с помощью установки, имитирующей удар молнии. Во время этих испытаний нужно определить пути растекания тока молнии по элементам молниезащиты, измерить значение сопротивления растеканию импульсного тока, значения импульсных перенапряжений в сетях электроснабжения при ударе молнии и значение электромагнитных полей в окрестности расположения устройства молниезащиты.
Но массовая реализация положений СО 153-34.21.122-2003 на реальных объектах при современном уровне развития технологий так и не стала возможной. Впрочем, нормы СО 153-34.21.122-2003 не носят обязательного характера, поэтому на практике испытание с помощью имитатора молнии, как правило, не применяется. Исключением являются испытания новых моделей систем молниезащиты, производимые на специализированных полигонах. При проверке молниезащиты осуществляются два основных вида измерений. Во-первых, измеряется сопротивление заземления. Во-вторых, определяется сопротивление болтовых соединений (при их наличии), через которые протекает ток в случае удара молнии.
Сопротивление заземления
При измерении сопротивления заземления для электроустановок обычно используют ток промышленной частоты. Но при проведении измерений для заземления молниезащиты ситуация принципиально иная. Измерение сопротивления для короткого мощного импульса дает результаты, отличающиеся от измерения на переменном токе. При этом импульсный метод ближе к реальной ситуации, складывающейся при ударе молнии. Многочисленные эксперименты показали, что, чем выше сила тока при импульсном воздействии, тем ниже сопротивление почвы. В свою очередь, мы не можем заранее спрогнозировать, какой именно силы будет удар молнии. Кроме этого, на точность имитации реальных условий при ударе молнии большее влияние, чем величина тока, оказывает длительность фронта импульса.
Можно сделать вывод, что измерения сопротивления заземления импульсным методом допустимо проводить на токе, значительно меньшей величины, чем имеет место быть при реальном ударе молнии. На практике используются импульсы с током до 1 А. Но измерительное устройство обязательно должно давать импульс с длительностью фронта, лежащей в пределах данного параметра для реальных условий. Соответствующие значения длительности фронта импульса приведены в СО 153-34.21.122-2003. В результате проведения измерений по такой методике мы получаем несколько большее значение сопротивления заземления, чем при реальном ударе молнии, из-за меньшего тока. То есть измерение на меньшем токе фактически предъявляет к заземлению более жесткие требования по сравнению с испытанием генератором, полноценно имитирующим удар молнии.
Схема измерений сопротивления четырехпроводным методом
Испытания импульсным методом на токе относительно небольшой величины позволяют создать компактный измерительный прибор, с которым можно выезжать на объекты. Измерения импульсным током осуществляются обычно по четырехпроводной схеме. Данная схема предпочтительна потому, что позволяет избежать существенного влияния параметров проводов, соединяющих прибор с измерительными щупами, на результаты измерений.
Современной тенденцией является оснащение приборов для измерения сопротивления заземления встроенным GPS-модулем. Такие приборы автоматически записывают в память результаты измерений вместе с координатами проверяемого объекта.
Где искать нормы на сопротивление заземления?
Результаты измерений сопротивления заземления сравнивают с неким предельным значением. На основании этого сравнения делают вывод о работоспособности заземления молниезащиты. Но встает вопрос - где найти максимально допустимое значение сопротивления для данного здания?
Еще в 80-е годы, когда создавался руководящий документ РД 34.21.122-87 «Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений», нормирование сопротивления заземления для системы молниезащиты было признано устаревшим подходом, вместо нее ввели типовые конструкции заземлителей, для которых нормировались геометрические размеры элементов. В СО 153-34.21.122-2003 также нет конкретных норм по сопротивлению заземления. Типовые конструкции заземлителей удобны при проектировании, но как проверить работоспособность уже имеющихся заземлителей? Вопрос и по сей день “повис в воздухе”.
Тем не менее, выход есть. Практически любое современное здание имеет электрооборудование. Согласно нормам ПУЭ, заземления молниезащиты и электрооборудования должны быть объединены в единый контур. Известный специалист по молниезащите, д.т.н., проф. Э.М.Базелян рекомендует сравнивать сопротивление этого контура с нормами ПУЭ на сопротивление заземления для электрооборудования. Тем более, что разделить оба типа заземлителей при проведении измерений, как правило, не представляется возможным. Соответствующие данные приведены в ПУЭ-7, гл. 1.7, максимально допустимые значения сопротивления зависят в общем случае от системы электроснабжения и напряжения питания электроустановок. Для большей надежности можно провести измерения сопротивления для одного и того же контура заземления как импульсным методом, так и на переменном токе. Соответствующая функция имеет в современных измерительных приборах для данного применения.
Переходное сопротивление болтовых соединений
Для измерения переходного сопротивления болтовых соединений применяются приборы, именуемые миллиомметрами. При проведении измерений соединение в обоих сторон обхватывается зажимами типа «крокодил». Сопротивление шин, соединяемых болтами, предполагается бесконечно малым по сравнению с сопротивлением в месте их соприкосновения.
РД 34.21.122-87 устанавливает максимальное значение переходного сопротивления на уровне 0,05 Ом.
Выводы
При кажущейся простоте проведения измерений для проверки молниезащиты, в реальности вы столкнетесь с множеством вопросов, если захотите разобраться с этим самостоятельно. Наиболее яркий пример, который мы рассмотрели в статье - проблема нормирования максимального значения сопротивления заземления. Чтобы быть уверенным в работоспособности молниезащиты наверняка, недостаточно только провести измерения. Нужно, чтобы результаты были грамотно интерпретированы опытными специалистами, которые не просто знают нормативную базу, а еще глубоко понимают принципы работы молниезащиты.
Смотрите также:
УЗИП и его плавкая вставка
Молниезащита объектов в районах вечной мерзлоты
Молниезащита и заземление для базовых станций стандарта 5G
Анализ нормативного документа ФЕДЕРАЛЬНЫЕ НОРМЫ И ПРАВИЛА В ОБЛАСТИ ПРОМЫШЛЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ "ПРАВИЛА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ВЗРЫВНЫХ РАБОТАХ"