Вебинар "Электромагнитная совместимость с молнией. Постановка задачи и основные проблемы". Страница 1

Текст вебинара. Страница 1

Быстрая навигация по слайдам:

Примерное время чтения: 53 минуты.

Электромагнитная совместимость с молнией

— Коллеги, всем  добрый день! Давайте начинать. Как обычно несколько слов по организационным моментам. Сегодня мы открываем серию вебинаров «Электромагнитная совместимость с молнией». Лектор – признанный эксперт в области молниезащиты и заземления, профессор Эдуард Меерович Базелян. Эдуард Меерович, добрый день! Давайте я продолжу, пока Эдуард Меерович подключается. Наш сегодняшний вебинар на тему: «Электромагнитная совместимость с молнией. Постановка задачи и основные проблемы». Следующий вебинар из этой серии состоится 8 августа на тему: «Что нужно рассчитывать для разрешения проблемы электромагнитной совместимости с грозовым электричеством». Ссылку на регистрацию сейчас отправим в чат, если вы еще не зарегистрированы, то обязательно регистрируйтесь, чтобы не пропустить. Напомню, что 8 августа будет проходить этот вебинар, ссылка в чате. Также напомню, что сейчас проходит серия вебинаров по BIM-проектированию и следующий вебинар из этой серии состоится 18 июля. Узнать подробности и зарегистрироваться на этот вебинар вы можете также по ссылке в чате, я отправляю вам ее. Узнавать о новых мероприятиях вы можете не только на нашем сайте, но и в группах социальных сетях, также ссылки отправляю в чат. Добавляйтесь в социальных сетях или регистрируйтесь на сайте и не пропускайте актуальные события. Так несколько слов по организационным моментам: наш сегодняшний вебинар продлится от 60 до 80 минут в зависимости от вашей активности и количества вопросов, отвечать на вопросы мы будем в конце вебинара. Ваши вопросы прошу писать во вкладку «Вопросы» и при написании указывать либо фразу лектора, либо слайды, к которым они относятся. И еще отмечу один момент, что отвечать на вопросы мы будем на те, которые касаются именно темы вебинара, на остальные вопросы мы также ответим, но уже письменно в дальнейшем, чуть позже. На сегодняшний вебинар прошу писать вопросы именно связанные с темой вебинара. Итак, призываю вас быть активными, задавать вопросы и оставлять комментарии в чате, на этом вступительная часть завершена, я передаю слово лектору. Эдуард Меерович, добрый день!

Искусственное разобщение молниезащиты и ЭМС

— Добрый день, уважаемые коллеги! Вы знаете для меня удивительно, что во время чемпионата по футболу набралось около 100 человек, которые будут заниматься электромагнитной совместимостью. Мне это очень приятно и прежде чем перейти к фактическому содержанию семинара, я хочу сказать, из-за чего он собственно появился. Наша лаборатория получила заказ на разработку отраслевого нормативного документа по использованию УЗИП и собственно для того чтобы понять какой документ нужно делать, надо было познакомиться с документами, которые существуют. И я стал смотреть эти документы и мне, вообще говоря, стало не очень хорошо, потому что те методические указания, которые в тех документах были, они давали возможность получить ошибку в расчетах где-нибудь на уровне 100%. Тогда мы решили на той конференции, которая состоялась в этом году в Санкт-Петербурге, будет доклад про электромагнитную совместимость с молнией. Я стал готовиться к этому докладу, но для того, чтобы не говорить всяких банальностей, стал смотреть ту самую научную литературу по электромагнитной совместимости, которая есть. Я не могу себя считать очень хорошим теоретиком, но все-таки какие-то теоретические работы у меня есть. Тем не менее, добраться даже до середины этих монографий по электромагнитной совместимости я не мог, сил моих не хватало. И тогда я понял, что надо попробовать сделать книгу, в которой рассказывалось бы об электромагнитной совместимости словами – в первую очередь, потому что физика, как это не удивительно – это наука, которая излагается словами, а формулы в физике нужны для того, чтобы определить числа. Так вот мне хотелось сделать маленькую книгу об электромагнитной совместимости, я то понимал, что книга должна быть обязательно маленькой, и вот по какой причине. А что такое электромагнитное воздействие молнии на объекты? Физика там элементарно простая. По сопротивлению течет ток молнии и создает падение напряжение на этом сопротивлении – это первый момент. А второй момент – есть электромагнитная индукция, и есть электростатическая индукция, которая тоже создает перенапряжение. В общем, физическая сторона этого дела достаточно элементарна, и зачем ее одевают в совершенно сумасшедшую и ни на что не похожую форму, я понять не мог. Второе дело, которое я понимал, оно вот какое: электромагнитная совместимость касается низковольтной техники, а с низковольтной техникой нужно вести себя особо. Потому что, например, если электромагнитное воздействие длительностью в наносекунды для высоковольтной техники опасности не представляет, то для электронных блоков это смертельная опасность. И эти моменты надо обязательно учитывать, и это я понимал, что это должно быть вложено в эту самую книгу. И когда над такой книгой началась работа, мы задумали эту самую серию вебинаров, первый из которых проходит сегодня. Я хочу сказать вот еще какую вещь, очень важную: а нужна ли эта тема сегодня? Совершеннейшая актуальность вопросов электромагнитной совместимости связана с этим самым проклятым словом «smart». Смартфон, я включаю телевизор, и у меня появляется надпись «smart», ездят smart автомобили, которые успели задавить какую-то женщину, то есть все стремятся к абсолютнейшей автоматизации. А эта абсолютнейшая автоматизация, она сводится к одному, любая smart система содержит в себе единый управляющий блок. Этот единый управляющий блок собирает команды от кучи датчиков, сравнивает поступающую информацию с той, что была до того и вырабатывает очередную команду. Совершенно понятно, что такая система должна быть высоконадежной и надежность такой системы в первую очередь хочется обеспечить простым делом – сделать горячее резервирование, сделать еще один блок. Но дело то заключается в том, что этот резерв должен быть обязательно горячим, он должен работать параллельно с основным, потому что если он не будет работать параллельно с основным, вся предыстория ему будет не известна. А если не будет известна предыстория то, как же будет выработана правильная команда? И резервный блок надо включать одновременно с основным, но тогда электромагнитное воздействие от молнии, выводя из строя основной блок, точно также спокойно выведет резервный. И высокая надежность защиты здесь она получается совершенно необходимой. Вот именно с этим и связаны все основные вещи, которые нам приходится делать, вот в чем главная ситуация.

Перехват молнии молниеотводом

— Теперь что самое главное? У нас есть молниезащита, есть молниеотвод, молниеотвод перехватывает на себя разряды молний. Перехватывая на себя разряд молнии, молниеотвод никаким образом не исключает электромагнитного воздействия тока. Потому что ток молнии, протекая по молниеотводу, создает точно такое же магнитное поле, как если бы он тек по каналу молнии. И поэтому установка молниеотвода не решает проблемы электромагнитной совместимости. Решать, она ее не решает, но занимаясь молниеотводами можно либо облегчить ситуацию с электромагнитной совместимостью, либо наоборот безнадежно усилить положение. Потому что, например, если я сделаю молниеотвод очень высоким, то я потащу на себя разряды молнии в очень большом количестве, и в окрестностях этого молниеотвода будет создаваться крайнее неблагоприятная электромагнитная обстановка. Второе дело – если я правильно отпускаю ток молнии в землю, я могу очень сильно изменить электромагнитную обстановку в каком-то помещении. И благодаря этому я могу достаточно сильно уменьшить электромагнитные наводки. Зная эти положения и умея ими воспользоваться, можно ввести достаточно благоприятную ситуацию в ту обстановку, которая будет на вашем объекте и при этом, это самое главное – постараться обойтись без УЗИП. Если вы обратитесь в Интернет и почитаете рекламные файлы, то многие производители УЗИП вам будут говорить такие слова: «Ребята, зачем вы себе морочите голову? Купите у нас УЗИП, поставьте эти УЗИП во все цепи, которые есть и они защитят все то оборудование, которое у вас есть». И это сущая правда, они действительно защитят все оборудование. И я видел своими собственными глазами шкафы, в которых стояли многие сотни, если не несколько тысяч УЗИП стоимостью каждого примерно в несколько сотен долларов, и все это дело было сделано для того, чтобы защитить оборудование. Защищают то они, защищают, но даже и Бог с ними, с деньгами, но дело вот в чем: УЗИП – это достаточно сложное устройство. УЗИП может сбиваться, УЗИП может деградировать, УЗИП может просто повреждаться, и у вас ваша электрическая цепь вашего объекта набита сотнями такими абсолютно ненадежными устройствами.

Природа грозовых перенапряжений в низковольтных сетях

— А теперь давайте говорить о природе перенапряжений. Элементарно простая природа. Вот у вас молния, которая ударяет в молниеотвод, ток молнии протекает по стойке молниеотвода и через его сопротивление заземления попадает в землю. В результате этого в точке заземляющей шины появляется потенциал по закону Ома. И что появляется? А появляется вот какая вещь. Сколько у вас может быть сопротивления заземления? Представьте себе, что у вас очень хорошее заземление, представьте себе, что оно равно 1 Ом. Тогда ток в 1 кА создаст здесь падение напряжения в 1кВ, а ток в 2,5 кА создаст напряжение в 2,5 кВ, а 2,5 кВ – это электрическая прочность изоляции в 220 В обычного исполнения. То есть получается, что молния с любым током, а средний ток молнии – 30 кА, выведет из строя вашу цепь, если она будет без защиты или вы каким-то образом не снизите это напряжение. Я понимаю, что я сейчас сказал достаточно банальную вещь, она совершенно всем понятна.

Ввод тока через кондуктивную связь

— Но вот что для меня важно. Для меня важна вот какая штука. Если такие маленькие токи в состоянии выводить из строя низковольтное оборудование и проблема электромагнитной совместимости оказывается проваленной, то совершено не обязательно ждать, пока у вас произойдет прямой удар молнии в объект. Достаточно маленькие токи молнии могут подтекать к объекту различным способом. Например, у вас стоит молниеотвод, рядом, скажем, на расстоянии десятка метров у вас проходит какая-то кабельная подземная линия. Между этим молниеотводом и этой кабельной линией по грунту есть проводящая связь, а она есть обязательно, потому что никак иначе, земля – проводник. И посмотрите, что получается, если у меня есть, например, кабельная подземная линия длиной метров в сто или метров в двести, то на расстоянии десятка метров от молниеотвода в эту линию попадает 10% – 15% тока молнии, а то и 20% тока молнии. Что это значит? При среднем токе в 30 кА у вас попадает никак не меньше чем 3 кА, а это значит, что на заземлителе объекта у вас появится наводка, величина которой превышает электрическую прочность изоляции.

Ввод тока от стержневого молниеотвода

— Понятно, что роль такой линии, о которой я сейчас говорю, может выполнять и заземлитель здания, потому что если у вас есть здание, то по нашим правильным российским законам его контур заземления образует железобетонный фундамент. И вот я сейчас беру такой пример: у меня здание площадью 50 х 20 м – это обычной офисный или жилой дом, и от заземлителя молниеотвода в этот фундамент здания в зависимости от расстояния отводится ток молнии. Смотрите, на расстоянии 10 метров в заземлитель здания попадает примерно 20% тока молнии. Эти 20% тока молнии даже от средней молнии – это 6 кА. Эти 6 кА создадут заземлители этого здания очень приличное падение напряжения. Я вначале оперировал сопротивлением заземления в 1 Ом, но вообще говоря, это липа-люкс. Почему это липа-люкс?

Длина скользящего канала

— Вот по какой причине, смотрите. Сопротивление заземления в стационарном режиме, оно действительно может быть низким, а в импульсном режиме это сопротивление существенно увеличивается, потому что для распространения тока молния в земле нужно время. И это время, оно исчисляется долями микросекунды. Эти доли микросекунды, в течение которых сопротивление еще большое для высоковольтной техники не важно. Воздействием долей микросекунды в высоковольтную технику вы не повредите, а для того чтобы повредить изоляцию толщиной в миллиметр, то этих микросекунд вполне достаточно. И по этой причине на самом деле опасность воздействия напряжения через сопротивление заземления на низковольтную технику оказывается очень большим. Есть еще одна «гадость», эта «гадость» вот какого сорта. Смотрите, если вы откроете нормативные документы, на которые я уже катил баллоны, то вы найдете такую вещь: для того чтобы пробить изоляционный промежуток в грунте нужно 300 кВ/м, а для того чтобы пробить этот промежуток на поверхности грунта нужно примерно 100 кВ/м. Это написано в наших российских нормативных документах. Что же получается на самом деле? А на самом деле получается вот какая вещь: прямые эксперименты, подчеркиваю, что прямые показывают, что для того чтобы пробить расстояние примерно в 30 метров достаточно напряжения всего в 300 кВ. То есть получается, что для пробоя нужно не 100 кВ/м, а для пробоя нужно 10 кВ/м. Такие скользящие разряды вдоль поверхности грунта в таких условиях, о которых я говорю, они напрямую фиксировались. И для того чтобы убрать эти самые разряды, нужны очень низкие сопротивления заземления молниеотвода где-то на уровне 1 Ом.

Совместные полевые испытания

— Пару лет тому назад мы, под словом «мы» я подразумеваю большую команду, состоящую из нескольких научно-исследовательских институтов: Объединенный Институт Высоких температур РАН, ТРИНИТИ Центр, и в том числе наш ЭНИН. Была сделана система, представляющая собой источник, который транспортировался на КамАЗах, собирался за несколько часов в любом месте и позволял давать токи почти до 100 кА с параметрами тока молнии. И вот когда такие вещи были сделаны, то выяснилось, что благодаря таким токам примерно в 5 – 6 раз уменьшается сопротивление заземления за счёт формирования протяженных искровых каналов в высокопроводящих грунтах. Речь идёт о грунтах с удельным сопротивлением 100 и даже 70 Ом*м - это чернозёмы, болотистые грунты. Как говорится, ниже не бывает. Поэтому опасность искровых каналов существует практически везде и всегда.

Деформация импульса тока молнии

— И ещё об одной вещи я должен сказать. Когда ток молнии попадает в подземную коммуникацию и доходит до объекта, то…если вы откроете РД 34, вы прочитаете следующую вещь: «Для того чтобы устранить опасность заноса высокого потенциала по подземным коммуникациям, их нужно присоединить к контуру заземления объекта». Передо мной сейчас график следующей вещи: обычный средний грунт для России, 200 Ом*м удельное сопротивление, сопротивление заземление объекта очень хорошее – 1 Ом. И теперь посмотрите, что приходит по коммуникации длиной в 200 метров к этому самому заземлителю объекта. Оказывается, что до заземлителя объекта добирается примерно 30% – 35% тока молнии, которые ударило в землю или в молниеотвод. Если это средний ток молнии, то от 30 кА наберется 10 кА. 10 кА сопротивлением в 1 Ом – это 10 кВ, 10 кВ – это смертельная опасность для любого оборудования 220 В – 380 В. Но это еще не все «гадости». Я прошу запомнить этот факт, посмотрите, пожалуйста. Когда я вел этот расчет, я вел расчет для нормированного тока молнии с фронтом 10 мкс, а до объекта дошел импульс, длительность фронта которого из 10 мкс выросла до 100 мкс. В таких условиях в некоторых режимах начинает работать отвратительнейшим образом УЗИП. Они просто не справляются со своими функциями. Я не буду разбирать этот вопрос сегодня, это тема следующих наших семинаров, но обратить на это внимание я вас очень сильно прошу.

Защита низковольтного оборудования

— Какой итог я должен сделать? Итог я должен сделать следующий: в большинстве ситуаций резистивная составляющая наводки от тока молнии, который протекает по сопротивлению заземления, как правило, почти всегда опасно для низковольтного оборудования. И скорее всего здесь обойтись без УЗИП не удастся. А те рекомендации, которые были в РД 34, на которые я ссылался, это вот какого сорта рекомендации: если вы сделаете такое заземление, то у вас люди не пострадают, у вас не будет электрического травматизма, а что касается электромагнитных наводок, то они здесь проявятся в абсолютно полной степени. Вот каков, к сожалению, не очень хороший вывод.

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" Вебинар "Программное обеспечение для расчёта надёжности молниезащиты любого объекта за 30 минут." Страница 3 Вебинар "Молниезащита больших территорий: парки, площадки, территории заводов." Страница 1 Вебинар "Молниезащита больших территорий: парки, площадки, территории заводов." Страница 2 Вебинар "Молниезащита больших территорий: парки, площадки, территории заводов." Страница 3