Вебинар "Ответы на ваши вопросы по заземлению и молниезащите". Страница 1

Примерное время чтения: 1 час 7 минут.

Отвечаем на ваши вопросы

— Добрый день, уважаемые коллеги. Мы довольно долго с вами не виделись. И должен я покаяться – не по нашей вене. Потому что планировали мы встречу с разработчиками активных молниеотводов и хотели устроить прямо вместе с вами дискуссию и с ними тоже. Задали им вопросы, они эти вопросы поживали месяц, а потом сказали, что нет у них свободных людей для того, чтобы участвовать в дискуссиях. Еще мы планировали встречу с составителями стандартов МЭК по молниезащите. И тоже передали им вопросы, которые мы хотели вместе с вами обсудить. Месяц над этими вопросами думали, сейчас их предали специальной профессуре европейской, которая может быть решить, что с этими вопросами делать и как их вместе с вами будем обсуждать. По этой причине мы решили пока ответить на ваши вопросы, которые всегда были и всегда были очень по делу. Сейчас вместе со мной моя помощница добрая Надежда. И она хочет с вами поздороваться.

Железобетонный фундамент в роли заземлителя

— Всем добрый день. Я прошу вас отписаться в чате, как нас слышно, есть ли проблемы с передачей звука и видео. Хочу сказать, что сегодня у нас обзорная экскурсия, как сказал Эдуард Меерович. Он будет отвечать на ваши вопросы, которые мы ему предоставили. Кроме того, вы можете дополнительно задавать их в чат и в течение дискуссии, я также их буду зачитывать. Так, я вижу, что просят сделать погромче, сейчас мы постараемся это выполнить. В любом случае, Эдуард Меерович, вы можете приступать. 

— Хорошо. Я должен вам сказать следующую вещь, что ни один человек не в состоянии ответить на все вопросы по молниезащите. И я тоже себя таковым не в коем случае не считаю. Но то, что я знаю и там где у меня есть опыт, я постараюсь вместе с вами ваши вопросы разобрать. Мне их как бы немножко систематизировали. И начну я с вопроса, который интересует, наверное, многих. Речь идет о железобетонных фундаментах в качестве заземлителей. Вопрос ставится так. А можно ли рассчитывать параметры этого фундамента по тому ГОСТу 12.1.030-81, который нормирует применение железобетонных фундаментов в качестве заземляющих устройств. Вопроса собственно там два. Первый вопрос: приводится формула, она – эта формула находится справа. Вот, я ее показываю. Такая формула приводится в этом самом ГОСТе, формула для расчета сопротивления заземления фундамента. В этой формуле не фигурирует ничего кроме площади фундамента и эффективного удельного сопротивления грунта. А потом дается еще одна эмпирическая формула, при помощи которой можно рассчитать это эффективное заземление грунта. Что я должен на этот счет сказать? Первое – НИИ железобетона в течение многих лет исследовало состояние фундамента и установила следующую вещь. Из-за того, что цемент – это среда гидрофобная. Среда, которая втягивает влагу в себя из почвы. В результате, после того, как фундамент построен, через пару тройку месяцев удельное сопротивление фундамента не будет ничем отличаться от удельного сопротивления грунта, в котором этот фундамент находится. В результате этого металлическая арматура фундамента как бы оказывается в голом грунте. И поэтому считать фундамент, это все равно, что считать заземлитель, сделанный из арматурных стержней. Что это за формула, которая дана в ГОСТе? Вообще говоря, это очень известная формула Оллендорфа – Лорана, из которой убрали малозначащий правый член и округлили 0,444 до 0,5, вот собственно и все. Ничего другого здесь не придумано. Формула Оллендорфа – Лорана годилась для расчета заземлителей в виде плоских сеток. Мы разбирали с вами этот вопрос на том самом семинаре, который был посвящен молниеотводам и заземлителям. И показали там, что погрешность этой формулы не так уж большая, если эту формулу применять для плоских сеток. Только ведь фундамент – это не совсем плоская сетка.

Учет двухслойного грунта по ГОСТ 12.1.030-81

— Вот, что можно сказать по поводу самой формулы. А теперь второй момент. Этот момент связан с тем, что этот ГОСТ 12.1.030-81 претендует на то, чтобы рассчитывать сопротивления заземления фундамента в двуслойном грунте. И дана такая эмпирическая формула, которая здесь наверху написана – это формулы из этого самого ГОСТа. Эта формула врет серьезно, очень серьезно. На самом деле когда отношения корниквадратного и с площадью фундамента в глубине на котором находится второй слой грунта даже составляет 10 – 20, поправка, которую дает формула, она где-нибудь на уровне 3% -6 % от силы. А на самом деле поправка может быть в несколько раз. Использовать формулу для расчета двуслойного грунта я бы вам категорически не советовал. А грубую оценку для формулы Лорана, наверное, сделать это можно, страшного здесь ничего не будет.

Защита ПС от прямых ударов молнии

— Вот, как бы я ответил на этот первый вопрос, который интересует, в общем,  достаточно большое количество людей. Мне кажется, знаете что? Мне кажется, я бы посоветовал вот что - не заниматься здесь никакими расчетами. Строить здание, начиная с его фундамента. Возьмите, измерьте сопротивление заземления фундамента и посмотрите – оно вам годится или нет? Если годится – не надо больше ничего делать. Если же не годится и надо добавлять какой-то естественный и еще искусственный контур заземления – тогда и решайте, что надо добавлять. Поэтому, в общем, расчеты сопротивления заземления фундамента – предварительные расчеты – не так уж сильно нужно. Теперь второй вопрос – все мои разговоры, они будут вот такие рваные, потому что вопрос один от другого отличается очень сильно. Защита подстанции от прямых ударов молнии. Здесь мне, вообще говоря, говорить ничего не следовало бы, потому что есть ПУЭ, а в ПУЭ есть глава 4.2 и в этой главе 4.2 разобраны все вопросы защиты подстанции напряжением свыше 1кВ. Единственное что сегодня стоит обсудить, это вопрос вот какой. А собственно на что надо в этом самом ПУЭ обращать внимание? И все ли там, безусловно, точно и с чем можно связываться или не связываться, когда вы проектируете? Конкретный вопрос стоял вот о чем. Это о закрытых распредустройствах и подстанциях. И один из самых конкретных вопросов был такой. А как делать молниезащиту зданий закрытых распредустройств, сделанных из сэндвич-панелей. Это был конкретный такой вопрос. Дело в том, что в главе 4.2 все требования к молниезащите никаким образом не связаны с теми материалом, из которого сделано здание подстанции. И если оно сделано из сэндвич-панелей, то защищать эту подстанцию надо так же, как любую закрытую подстанцию по требованиям раздела 4.2. Второй момент, второй момент вот какой. Там написано безо всяких оговорок, что если кровля здания имеет металлическое покрытие, то установка молниеотводов на кровли или около здания не требуется. Кровля может быть использована в качестве молниеприемника при условии, что она заземлена. Тоже самое сказано и о железобетонной кровле.

Эффективность сетки

— А теперь глядите, мы с вами специально занимались сетками. И я еще раз перетаскиваю из одного из веб-семинаров график, который показывает сколько ударов пропускает сетка мимо себя, когда она положена на крышу здания. Получается, что для зданий высотой 10 -15 метров, а это и будет как раз здание распредустройства, где-нибудь в пределах 30 % молнии вообще никак не заметят сетку. Поэтому устраивать сетку на кровле здания, надеясь, что она эту кровлю защитит – это дело совершенно бесполезное. И по возможности здесь требование ПУЭ надо будет обходить. Тем более, что ПУЭ не запрещает ставить дополнительные молниеотводы. А я к этому вопросу еще раз вернусь, когда буду разбирать молниезащиту зданий.

В чем преимущества тросов?

— Теперь дальше вот что. Для защиты подстанции вообще разрешено кроме стержневых молниеотводов использовать тросовые, он если вы посмотрите на наши российские подстанции, то вы практически нигде и никогда не найдете там тросовых молниеотводов. Вся молниезащита подстанций сделана стержневыми молниеотводами. Если вы спросите проектировщиков – «А почему стержневые молниеотводы?» И они вам ответят, ответят очень просто. «Какого же черта я повешу молниеотводы над шинами подстанции? А если эти молниеотводы тросовые оборвутся и упадут на шиноподстанции? То это будет короткое замыкание последствия которого трудно даже предсказать». И по этой причине вопрос о том, чтобы защитить подстанцию тросовыми молниеотводами, этот вопрос заминается. Хотя, если сказать по правде, то в мировой практике использование тросовых молниеотводов для защиты подстанции – это вопрос уже вчерашнего дня. Потому что такие вещи в ряде стран делают. Особенно это делается там, где плохие грунты с высоким удельным сопротивлением и где трудно сделать хорошее заземление на подстанции. Наш Институт энергетический, Институт имени Кржижановского по заказу федеральной сетевой компании специально занимался защитой тросовых молниеотводов подстанции. И что мы определили? Мы определили следующую вещь. Что при всех условиях защита тросами оказывается существенно более надежной, чем защита стержневыми молниеотводами. Добиться надежности защиты в 0,999 всей территории подстанции при тросовых молниеотводах – это совершенно не проблема. Почему? А вот почему. Потому что тросовые молниеотводы в электрическом поле грозового облака создает над собой слой объемного заряда, который экранирует всю территорию подстанции от электрического поля грозового облака. И в результате этого дела, примерно, в 2,5 – 3 раза снижается вообще число ударов на территории подстанции. Более того, из-за того, что опоры тросовых молниеотводов могут стоять вне территории подстанции, ток молнии, который принимают тросы, растекается не по территории, а вне ее. И в результате этого дела еще очень существенно снижаются электромагнитные наводки на автоматике, на любые цепи вторичной коммутации. И это обстоятельство является достаточно серьезным моментом для того, чтобы рекомендовать тросовые молниеотводы для защиты подстанций.

Мультитросовая молниезащита ОРУ ПС

— А вот когда специалистов по механике спрашивают - «А можете ли вы сделать крепление тросов таким, чтобы эти тросы без обрыва висели на территории подстанции, скажем, в течение ста лет? (Хотя срок службы подстанции намного меньше). Ответ элементарный. Если это нужно сделать для десятка тросов длиной по 200 – 300 метров, никакой проблемы в этом деле нет вообще. А насколько эффективней тросы, чем стержни – я вам покажу. Смотрите, что здесь сделано. Это эффективность защиты тросов. Высота объектов показана на оси абсцисс, а трос подвешен на высоте 40 метров. Видите? Это стержни, число которых равно числу опоротросовых молниеотводов. Надежность защиты, о которых здесь речь, они идут, примерно, на уровне 0,9. А это – тросовые молниеотводы, которые подвешены на тех опорах, которые были бы стержнями. Здесь надежность защиты – у самой маленькой, какая есть, она все равно меньше чем 0,9. А в практически значимых условиях она находится на уровне меньше чем 0,9999, то есть это очень высокое качество защиты. К сожалению, в России практического опыта использования тросовых молниеотводов пока нет.

Использование сэндвич-панелей для отвода тока молнии

— Но перспектива очень хорошая, еще раз говорю – очень хорошая. Теперь я хочу обратить внимание и еще раз вернуться к сэндвич-панелям и к металлопрофелю на кровле. ПУЭ разрешает это делать. ПУЭ разрешает, чтобы молния ударяла прямо в металлопрофель и в сэндвич-панели. Какие вопросы здесь возникают для проектировщика? Вопросов несколько и эти вопросы пока не решены и в ПУЭ эти вопросы пока не разобраны. Первый вопрос – это как сэндвич-панели металлически будут связаны с кровлей. То есть что это будут за элементы связи? Сколько их надо делать? Через какое количество метров? И каким способом? Ясно одно - сварка здесь категорически не годится, потому что ни сэндвич-панели, ни металлопрофель варить не удастся. Значит, речь идет о болтовых зажимах. Требования к этим болтовым зажимам пока в России в отличии от многих других стран не сформулированы, а их надо формулировать. Теперь, второе. Это вопрос такой. А в каких точках сэндвич-панели должны связываться с заземляющим устройством. Через сколько метров? Пока это тоже не известно. И наконец, требования к переходному сопротивлению в местах соединения сэндвич-панелей с металлопрофельной кровлей. Тоже этих вопросов нет. Что делать сегодня проектировщикам? Сегодня проектировщики могут поступить вот каким образом. В РД 34 сказано, что в том случае, когда невозможно осуществлять соединение сваркой, разрешается делать болтовое соединение с сопротивлением не больше чем 0,05 Ом. Это требование из РД 34 никто не отменял.

Проектирование заземления и молниезащиты ПС 110 - 330 кВ

— Теперь еще один вопрос, касающийся молниезащиты подстанции. Почему то вопрос относится к 110 - 330 кВ. Но я бы сказал, что я бы отнес эти вопросы не к 110 – 330 кВ, а я бы отнес эти вопросы к 110 – 500 кВ, потому что линии 750 кВ у нас в России практически не осталось. Здесь опять надо следовать предписаниям ПУЭ. Есть глава, вернее раздел 1.7 о заземляющих устройствах. Есть раздел 4.2 на который я уже ссылался и вообще говоря там все уже написано. Там все написано, но трудно реализуемо, вот по какой причине. Там написана вот какая вещь. Вы можете проектировать заземляющие устройства подстанции исходя их двух соображений. Первое соображение – сопротивление заземления контура заземления подстанции должно быть не выше чем 0,5 Ом. Здесь все ясно и понятно. Второе. Допустимые значения напряжения прикосновения должно обеспечивать требования стандарта. Какого? Здесь начинается большой вопрос. Большой вопрос вот по какой причине. Требования такие есть. Эти требования помечены на графике, которые внизу на этом слайде. Они зависят эти требования от того, сколько времени действует напряжения прикосновения. И самое маленькое время, которое здесь есть – это 0,01 секунды. График доведен до нуля, но на самом деле минимальное время – это 0,01 секунда. А грозовые перенапряжения – это не 0,01 секунда, а это 100 микросекунд. Это в 100 раз меньше. Так вот, если вы задумали проектировать молниезащиту подстанции по допустимым значениям напряжения прикосновения, то чем вы будете пользоваться? У вас нет данных. Этих данных нет ни в одном нормативном документе, который существует в России. И поэтому, это желание спроектировать по напряжению прикосновения контура заземления, оно оказывается, в общем, только на бумаге.

УЗИП и его плавкая вставка Молниезащита объектов в районах вечной мерзлоты Молниезащита и заземление для базовых станций стандарта 5G Семинар "Молниезащита предприятий углеводородного топлива", страница 1 Вебинар "Ответы на ваши вопросы по заземлению и молниезащите". Страница 2 Вебинар "Ответы на ваши вопросы по заземлению и молниезащите". Страница 3 Анализ нормативного документа ФЕДЕРАЛЬНЫЕ НОРМЫ И ПРАВИЛА В ОБЛАСТИ ПРОМЫШЛЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ "ПРАВИЛА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ВЗРЫВНЫХ РАБОТАХ"