Вебинар "Ответы на ваши вопросы по заземлению и молниезащите". Страница 3

Девятый вебинар из серии "Заземление и молниезащита: вопросы и проблемы, возникающие при проектировании"

Наведенный ток в контуре 50х50 м с ячейками 10х10 м

— Вот, например, показана как меняется доля тока молнии от расстояния между заземлителями, специальным и обычным заземлителем. В зависимости от расстояния вы видите, что расстояние там в 10 – 15 метров еще не спасает от того, чтобы большой ток не попадал в заземлитель специальной аппаратуры. Что можно делать с заземлителем специальной аппаратуры, если он действительно нужен? На мой  взгляд самое правильное, хотя дорогое решение – это устраивать глубинный заземлитель. Но только о каком глубинном заземлителе должна идти речь? Речь должна идти вот о каком глубинном заземлителе. Сверлится скважина на глубину, скажем, в 20 – 30 метров и туда опускается кабель зеземляющего устройства, изолированный от земли. Свободен от изоляции только его нижний конец. И только нижний конец контактирует с грунтом. Если устроить такой заземлитель и правильно выбрать изоляцию, рассчитанную на то напряжение, которое там будет, можно действительно сделать индивидуальный контур заземления. На мой взгляд, в черте городской застройки, а такие специальные устройства в основном в больницах, например, с томографом, ставятся именно в черте городской застройки. Ничего другого, на мой взгляд, сделать нельзя.

Расчёт магнитного тока молнии

— И последний вопрос, на который мне хотелось бы ответить – это вопрос о том, как рассчитывать магнитное поле тока молнии. Вы знаете, какое дело, здесь нет ничего совершенно кроме закона Био-Савара. Любой проводник с током делится на отрезки небольшой длины, размер которых значительно меньше, чем расстояние до точки, в которой вы определяете поле. Записываете выражение по закону Био-Савара  для напряженности магнитного поля и производите векторное суммирование этих самых отрезков, как все это показано. Задача эта по технологии примитивно простая, но из-за того, что в реальной конструкции у вас может быть сотня в буквальном смысле, а то и тысячи таких отрезков, решить эту задачу без компьютера никаким образом не возможно. И все эти задачи, когда в проектных расчетах нам приходится решать, мы именно таким способом и делаем. И ничего другого предложить нельзя.

Как искать токи в токоотводах

— И еще один момент – это для того чтобы рассчитать как токи текут по заземлителю, надо делать тоже самое. Надо записать уравнение для магнитных потоков, решить и эту систему уравнений, но из-за того, что у вас заземляющих устройств или токоотводов может быть, скажем, 2, 3, 4 десятка, то вам приходится решать систему из уравнений в которых неизвестных там 20, 30, 40, 50 и сделать их по-другому. Кроме как помощью компьютерной программы это снова не возможно. Причем решение то примитивное. Это решение обычных алгебраических уравнений линейных, но только их много и поэтому решить их по-другому как с помощью решения большой матрицы – невозможно. Если это кому-то нужно, то единственный способ, который здесь есть – это применение компьютера.

Эффект множественных токоотводов

— Я еще раз говорю, что использовать большое количество токоотводов – это очень благоприятная вещь. Если вы разбрасываете ток молнии по большому количеству токоотводов, вы очень резко снижаете магнитное поле внутри этого офисного или промышленного здания. И в результате этого дела очень резко снижаете электромагнитные наводки. Смотрите, я взял здание 50x50 метров, промышленное какое-то здание. Вот, у вас ток идет по одиночному токоотводу. А вот это ток идет по токоотводам, которые идут шагом в 2 метра. Разница между этими самыми цифрами, здесь у края, у самих токоотводов в 100 раз, а здесь, примерно, в 10 000 раз. А откуда взяться токоотводам шагом в 2 метра? Но это, вроде, какой-то абсурд устраивать эти токоотводы. Да их не надо устраивать. Если у вас промышленное или офисное здание, стены, скорее всего, этого промышленного или офисного здания у вас будут – стеклопакет. А если это стеклопакеты, тогда у этих стеклопакетов есть дюралевая арматура. А сечение этой дюралевой арматуры вполне пригодно для того, чтобы отводить ток молнии. Если вы все стеклопакеты свяжете между собой, а они связываются автоматом, потому что стеклопакеты навешиваются при строительстве на закладные детали межэтажных перекрытий, болтовыми соединениями прикручиваются. Если вы все это сделаете, у вас получится система токоотводов на халяву. Система токоотводов, которая отведет ток молнии в землю по многим путям. И этот отвод тока молнии поп многим путям, сморите, это логарифмический масштаб, вот к чему он приводит. Это непосредственно у токоотвода, а это ближе к центру здания. Этот эффект очень широко и очень полезно использовать. Но чтобы его широко и полезно использовать надо уметь рассчитать, как у вас  распределяется токи между токоотводами. Точно – это можно сделать при помощи компьютера. А если вам надо оценить грубо, я думаю, что вы не очень сильно ошибетесь, если вы закроете глаза на компьютер, посчитаете число токоотводов, разделите ток молнии на это число и больше, чем на 25 % вы не ошибетесь. И скажете тогда, что вот у меня в каждом токоотводе такой ток. Теперь от каждого токоотвода создается магнитный поток, который определяется током деленный на 2 Пи x r и сложите эти величины векторно, используя правило направления правого буравчика. Но если у вас хватит терпения просуммировать 20 векторов, я уверяю вас, вы обойдетесь безо всякого компьютера.

Уравнивание потенциалов — основное и дополнительное

— Остался еще вот такой вопрос – уравнивание потенциалов. Вы знаете, на этот счет я ничего не могу добавить, кроме того, что написано в главе 1 ПУЭ. Там написано все подробнейшим образом. И еще был одни вопрос тоже частный – это молниезащита газотурбинных установок. Никаких специальных требований к молниезащите газотурбинных установок нигде я не нашел. Если это установка наружная, ее нужно защищать как обычную наружную установку. Если она внутри здания – это молниезащита здания. В «Газпроме», в стандарте «Газпрома» на этот счет никаких специальных требований нет. А что касается наших стандартов общероссийских – то там тем более. Есть такая установка, есть такое правило безопасности систем газораспределения, газопотребления, но в этом документе, вообще говоря, ничего нового по сравнению с РД 34 не записано, кроме одного только требования. Требование такое – там ужесточены требования к заземлению молниеотводов. Там вместо тех типовых заземлителей, которые написаны в РД 34, там требуется иметь сопротивление заземления не больше чем 10 Ом. А если грунт имеет сопротивление удельное больше чем 500 Ом м, то разрешается увеличивать это сопротивление заземления по эмпирическим формулам, которые приводятся в этом документе. Они в общем такие, что увеличивать это сопротивление можно, грубо говоря, в 2 раза. Собственно все, что я могу сказать на этот счет. Надежда, есть у нас какие вопросы?

Особенности проектирования заземлителей объектов

Блок вопросов и ответов

— Возвращаемся сначала к теме по заземлению различных электроустановок, высоковольтных (секунду, я найду). Первый вопрос был от Крупко Василия. Он спрашивает, что, интересуется по ПУЭ сопротивления заземляющего устройства с изолированной нейтралью типовой подстанции 10/0,4 должно быть 4 Ом, почему МОЭСК требует 0,5 Ом?

— Что, что?

— МОЭСК требует при этом 0,5 Ом. Он спрашивает, почему так происходит.

— Сопротивление заземления установок изолированной нейтралью?

— Да.

— Это. Оно записано в ПУЭ и никто нарушать ПУЭ не требует, не может. Но я еще раз повторяю вот какую вещь. ПУЭ говорит цифру, ниже которой, вернее выше которой быть не может. Если по каким-то соображениям, какое-то ведомство накладывает требования более жесткие, чем ПУЭ – оно имеет право на это сегодня. Другое дело – во что им это обойдется? Это им может обойтись в очень большие деньги. Может быть там искусственные заземлители делать, может быть там грунт насыпной надо делать. Но они имеют право это потребовать. Я еще раз повторяю – любые наши нормативные документы, они сегодня должны трактоваться следующим. Там написано то, что должно быть выполнено обязательно. А если хозяин хочет, чтобы было еще более благоприятно, то есть, к примеру, не 4 Ом, а 01 Ом – ему это надо для чего-то. Он хочет туда вложить деньги, он имеет право.

— Ясно. И вопрос от Захарова Григория. Видимо, речь идет тоже об электроустановки. На мачте освещения помимо прожекторов установлено оборудование связи. Молниеприемник, я полагаю так он там же, установлен, соединяется с контуром заземления собственным непосредственно через тело мачты. Допустимо ли использование тросовых несущих подвесов для фидерных устройств для спуска на кабельную эстакаду при условии применения изоляторов (метсвязь контуров заземления эстакады и мачты разорвана)

— Это тот вопрос, на который я ответить не могу вот по какой причине. Когда сегодня предлагается устройство молниеприемника  на мачте, где расположены какие-то другие коммуникации, например, электрические или связи. Универсальное решение, которое не накладывает никаких требований на оборудование – это решения, связанные с изолированной молниезащитой. То есть у вас молниеприемник должен быть изолирован от мачты, а токоотвод изолирован от всей аппаратуры и  ток этот уведен туда, где он не представляет опасности. При таком решении можно ни о чем не думать и ставить по существу любую электронную начинку на мачту. Но если вы этого не делаете, то вы должны исходить из того, а какие требования к наводкам делает изготовитель той аппаратуры, которую вы ставите. Я этих требований не знаю, и вы их не скажите. Поэтому этот проект надо разрабатывать совершенно индивидуально. Вот, почему я и привел пример с антенной. Это пример такой – это лекарство, которое годится на все случаи жизни. Его применил и не думай не о чем. А если вы его применять не хотите, вы делаете по-другому, вы должны рассчитать те наводки, которые у вас будут на входе аппаратуры и спросить разработчика аппаратуры – ему это годится? Если это ему не годится, то следующий шаг, который вы можете сделать – это попытаться подобрать УЗИПы, которые вы защитите эту аппаратуру.

— Так, еще вопрос относительно ОРУ. Часто на обследовании заземляющих устройств в подстанции на ОРУ 35, 110, 220, 500 кВ большое растекание происходит по металлическим кабельным лоткам, имеющим металлическую связь между металлическими опорами оборудования, а также КРУН и ОПУ, а не по заземляющим устройствам. Фарид интересуется допустимо ли это и что можно порекомендовать для уменьшения растекания?

— Это замечательный вопрос. Вы знаете, очень хороший. Спасибо за этот вопрос, потому что меня все время самого этот вопрос очень сильно занимает, и я вам могу привести вот какой пример. Значит, можно, если вы знаете контур заземления подстанции, вы его чертеж имеете полный, и вы имеете чертежи и расположение всех лотков кабельных какие у вас есть. А кроме лотков кабельных там есть еще воздухопроводы, которые подают сжатый газ к воздушным выключателям, там есть маслопровод, там много всякого железа. Если у вас все это железо документально разнесено на плане подстанций, вы, вообще говоря, можете сделать вот какую вещь. Вы можете рассчитать, куда и в каком количестве у вас пойдет ток молнии и это можно сделать. Можно сделать и вторую вещь – вы можете пригласить фирму, которая в состоянии у вас замерить куда и в какую цепь идет такой ток. Я думаю, что в России этим вопросом, я точно знаю, занимается фирма Руслана Борисова, которая эта фирма «ЭЛНАП», которая занимается… Это не реклама, просто подсказываю куда надо обратиться. У меня нет никаких связей с этой фирмой, но я ее заказывал сам себе, когда надо было сделать эту работу на территории пропускного пункта автомобильного на границе с Финляндией. И мы там такую работу делали и убедились, что через те коммуникации, о которых вы говорите, может течь большая доля тока молнии. Вплоть до десятка процентов. Теперь, если вы это все узнаете, что у вас, где и как течет, то встанет второй вопрос – а можете ли вы избежать этого дела? Если у вас система подземных коммуникаций – избежать вы этого не сможете. Вы не сможете переделать всю систему трассировки на подстанции для того, чтобы избежать такой ситуации. Но может быть в каких то локальных случаях вы можете перетащить кабели, например, от заземлителя молниеотвода, но иногда это удается  несколько сделать более в благоприятной ситуации. Но, вообще говоря, избежать этого практически не удается. И единственное, что надо делать – это экранировать кабели, которые идут внутри лотков, вставить УЗИПы по ограничению напряжений. Потому что перетрасссировать – это слишком дорого и слишком хлопотно. Хотя мне известны индивидуальные случаи, когда такую перетрассировку делали.

— Так, это по моему все, что касалось заземления электроустановок высоковольтных. Дальше идут вопросы по другим темам, например, по поводу сеток. Геннадий Гончаров интересуется, можно ли выполнить сетку менее, чем 6 x 6 м, например, если конструктив крыши не позволяет ее сделать более, чем 5 x 5 м?

— Вы можете даже сделать сетку 1 x 1 м. Этого вам, во-первых, никто не запрещает, потому что те самые размеры, которые указаны 12 x 12 м для третьей категории и 6 x 6 м для второй категории – это минимальные размеры, максимальные размеры, а минимальные – вы можете делать какие хотите. Но только имейте в виду вот какую вещь. Сетка 5 x 5м, 6 x 6 м и даже 1 x 1 м одинаково малоэффективны и пользы от них не слишком много.

— И вопрос от Дмитрия относительно заглубленного заземлителя, про который вы рассказывали в предыдущем ответе. Если заземление заглублено, например, на 1 м, его нужно подключать изолированным заземлителем для большей эффективности или открытым проводником?

— Если на 1 м – это не имеет ровным счетом ни малейшего значения, если он заглублен заземлитель на 1 м. Потому что заглубленный заземлитель на 1 м – это по существу заземлитель на поверхности. А если вы делаете глубинный заземлитель и вы уходите от контура заземления подстанции вглубь – тут уж точно надо делать изолированным. И таким изолированным, который выдерживает, то напряжение, которое может быть между верхними слоями земли и глубинным слоем. Тут безусловно изолированным, а на 1 м – это не имеет ни малейшего значения, это все равно, что на поверхности.

— Так, и вопрос от Александра Игоревича. У него есть расчет вертикальных и горизонтальных заземлителей каждого в отдельности. Как рассчитать общее сопротивление заземлителя, состоящего из вертикальных электродов, соединенных горизонтальными.

— Вы знаете, вот какое дело. У нас был семинар специальный, где мы разбирали как считать заземлители. Когда вы имеете контур заземления, состоящий из какого то набора вертикальных, горизонтальных, продольных, поперечных, каких хотите заземляющих устройств. Знать сопротивление заземления каждого в отдельности – это абсолютно бесполезное занятие. Потому что в старых наставлениях, когда не была развита вычислительная техника, делалась следующая вещь. Говорили – я возьму, например, у меня есть 10 стержней. Я знаю сопротивление заземления каждого в отдельности. Как мне найти сопротивление заземления их вместе? И говорят – они работают параллельно, и значит сопротивление заземления, если у меня 10 одинаковых – надо уменьшить в 10 раз. Но если я уменьшу в 10 раз – это будет неправильно. Неправильно из-за того, что каждый заземлитель растекаясь, мешает другому. Поэтому надо ввести некий коэффициент использования, поправочный коэффициент, который давался неизвестно откуда взятыми таблицами. Так построены те руководства, которые никак не ориентировались на вычислительную технику. Сегодня существуют совершенно точная, строгая методика таких расчетов, которая определяется следующим образом. Определяется на каждом из элементов на заземляющем устройстве его потенциал, исходя из влияния всех токов, всех элементов, которые находятся в его окрестностях. Для каждого элемента составляется такая система уравнений, в которой будет столько членов, сколько элементов. А количество уравнений будет тоже столько сколько этих элементов. Если эту систему решить, вы найдете напряжение, которое будет на всей этой системе. А если напряжение разделите на ток – получите сопротивление.

— И у нас остался один вопрос из не зачитанных. Он касается заземления электроустановок в условиях вечной мерзлоты.

— Вы знаете, заземление установок в условиях вечной мерзлоты ничем не отличается от заземления установок, которые прописаны в разделе 1.7 ПУЭ. Там, в зависимости от удельного сопротивления грунта делается упрощающая поправка, которая разрешает увеличить сопротивление заземления. В общем – это все. Потому что ничего другого здесь нет и ,вообще говоря, быть не может. Правда, вас может смущать такой вопрос: а почему в черноземе вы добиваетесь сопротивления, к примеру, 0,5 Ом, а в вечной мерзлоте вы пойдете на сопротивление в 10 Ом? От этого ведь и людям и оборудованию сладко не будет. Тут же вопрос второй. Но ПУЭ разрешает увеличивать допустимое сопротивление заземления, если грунт очень высокоомный. Например, если говорить о линиях электропередачи, об опорах линий электропередачи, то минимальное сопротивление заземления одноцепной опоры – это 15 Ом разрешается. А если у вас сопротивление заземления, если удельное сопротивление грунта увеличивается до 5000 Ом, то разрешается 30 Ом. А если оно увеличивается еще больше, а в вечной мерзлоте оно увеличивается еще больше, вводится формула, которая связывает удельное сопротивление конкретное с допустимым сопротивлением заземления и это написано в ПУЭ в главе, посвященной заземлению линий электропередач. Там целая таблица дана. И мы на семинаре по сопротивлению заземления эту таблицу показывали.

— Тогда получается, уважаемые слушатели, у вас есть шанс успеть что-нибудь в заключении спросить, пока вопросы новые не поступали.

— Вы знаете, все-таки я понимаю, как сложно, особенно людям старшего поколения себя переломать и уйти от логарифмической линейки и даже от калькулятора инженерного. Я понимаю, что это трудно. Но ведь сегодня существуют целые промышленные программы, которые позволяют решать на компьютере нужные системы уравнений, например, программа МатЛаб. Освоить эту программу не так уж сложно. Молодое поколение приходит на работу из Института, наверняка, освоившие эту программу. Понимаете сегодня настолько изменились требования к технике, что обойтись без компьютера невозможно сегодня, никак нельзя. Что делать? Переломайте себя. Сядьте, возьмите элементарный учебник и освойте это дело. Уверяю вас, это стоит того, чтобы это сделать.

— И судя по всему, вопросы на сегодняшний день остались у наших участников. Я попрошу всех прослушавших вебинар заполнить… Появился вопрос, секундочку. Смирнов Рамиль спрашивает как поступать, если на ограждении подстанции 110, 220 кВ, которое не связано с контуром подстанции установлено оборудование освещения и видеонаблюдения. Тем самым через нулевые проводники потенциал выносится на ограждение. Выполнить разделительные трансформаторы или уложить выравнивающую сетку за ограждением на глубине 1 м.

— Вы знаете какое дело. Наверное, на этот вопрос я ответить сейчас не возьмусь, потому что мне надо посмотреть, что при этом получится. Давайте, мы договоримся так. Я уверен, что следующий то семинар у нас будет. И мы попросим Надежду, чтобы она напомнила мне – от меня ждут такого ответа. Еще вариант следующий, сформулируйте этот вопрос, отослав на электронный адрес и указав свою электронную почту. Я обещаю вам, что в течение 10 дней я вам дам на него ответ. Но сегодня я не рискну дать этот ответ.

— Уважаемые участники, сейчас в чате появится ссылка на анкетку. Мы всех просим ее заполнить. Там вы может оставшиеся вопросы сформулировать и также указать свои пожелания относительно мероприятия.

— Я благодарю всех слушателей, которые удержались до конца семинара. И вы знаете, все-таки я прошу понять такую вещь. Нету ни одного специалиста, который в состоянии ответить на все вопросы по молниезащите. Я себя к таким специалистам тоже причисляю. Поэтому может быть кто-то, выслушав мои ответы, будет не вполне доволен. Вы знаете какое дело? Все-таки на ряд вопросов отвечать в общем невозможно. Нужно разбирать конкретную ситуацию даже, если ты очень хороший специалист . А идеальных  специалистов в молниезащите нет. И еще раз большое спасибо за внимание.

— Всем спасибо, всего доброго и до встречи на следующем мероприятии.

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 1 Вебинар "Ответы на ваши вопросы по заземлению и молниезащите". Страница 2 Анализ нормативного документа ФЕДЕРАЛЬНЫЕ НОРМЫ И ПРАВИЛА В ОБЛАСТИ ПРОМЫШЛЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ "ПРАВИЛА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ВЗРЫВНЫХ РАБОТАХ"