Заземляющие устройства высотных сооружений

5. Заземляющие устройства высотных сооружений

Из цикла статей "Молниезащита высотных сооружений".

Ни в одном нормирующем документе по молниезащите требования к заземлителям молниеприёмников не зависят от высоты здания. Скорее всего, они не будут и определяющими. В высотном здании наверняка разместится собственная электрическая подстанция. Требования к её заземлению окажутся более жёсткими, а контур технологического заземления не будет отделяться от заземлителя молниезащиты.

Мощный фундамент высотного сооружения, скорее всего, составит основу заземляющего устройства. Не так уж важно, какой будет конструкция фундамента. Он может быть в виде железобетонной плиты, свайный или ленточный. Всё равно вся площадь основания здания будет участвовать в растекании тока молнии и маловероятно, что заземляющие электроды выйдут далеко за пределы этого фундамента. С учётом этого обстоятельства легко оценить предельные технические возможности территории, отведённой под заземляющее устройство. Достаточно предположить, что площадь грунта под фундаментом будет целиком заполнена металлическими электродами до заданной глубины h. Результаты компьютерного расчёта представлены на рис. 12 для h = 10 и 20 м (большую глубину фундамента предположить трудно и к тому же результат для зданий большой площади от этого параметра зависит не так уж сильно).

Рисунок 12. Зависимость минимально возможного сопротивления заземления
от длины стороны фундамента здания с квадратным основанием

6. Напряжения прикосновения и шага

Вопрос о воздействии этих напряжений приходится поднимать из-за большой частоты поражения молниями высотных сооружений. Тип молнии особого значения не имеет. Хотя предельные токи восходящих молний в несколько раз меньше, чем нисходящих, они всё равно в состоянии поднимать потенциал на поверхности земли до уровня, опасного для людей и животных. Расчётные данные на рис. 13 демонстрируют изменение напряжения шага по мере удаления от фундамента дома размером 40 х 40 м со сваями глубиной 10 м, благодаря которым сопротивление заземления было доведено до 4 Ом. Вычисления выполнены для тока 30 кА (средняя по интенсивности молния).

Рисунок 13. Напряжение шага у фундамента здания с сопротивлением заземления 4 Ом при токе молнии 30 кА

Даже на расстоянии 5 м от фундамента воздействующее напряжение удерживается на уровне 5 кВ, что вряд ли можно считать безопасным для человека, если поверхность земли не имеет изоляционного (например, асфальтового) покрытия.

Обобщённые расчётные кривые распределения напряжения шага у фундамента зданий 20х20 и 80х80 м построены на рис. 14. Они позволяют оценить ожидаемые значения для любого грунта и произвольного тока молнии. Например, при ударе молнии с током 100 кА в случае размещения здания в месте с удельным сопротивлением 1000 Ом м даже на расстоянии 10 м от фундамента напряжение шага не будет меньше 10 кВ.

Э. М. Базелян, д.т.н., профессор
Энергетический институт имени Г.М. Кржижановского, г. Москва

Читайте далее "7. Занос высокого потенциала"

Полезные материалы:

Смотрите также: