Семинар «Молниезащита предприятий углеводородного топлива», страница 3

— А теперь я вам хочу показать для примера, что значит увеличивать число токоотводов и к чему это приводит. Посмотрите, верхняя кривая, масштаб логарифмический, значит, от одного деления до другого – это десятка. Одиночный токоотвод – верхняя кривая идет. А вот кривая в этом же самом здании в качестве токоотводов использована арматура стеклопакета размеры этой арматуры, стеклопакета – 2 метра. Смотрите, снижение этой величины в сто с лишним раз. Это логарифмический масштаб. Понимаете, увеличивая число токоотводов, вы облегчаете жизнь тем людям, которые занимаются электромагнитной совместимостью во внутреннем объёме здания. Ваша задача облегчить им жизнь. Отведите ток молнии безопасным образом, и получится именно то, что я вам сейчас показываю.

— На мой взгляд, мы приближаемся к самому непонятному вопросу в молниезащите какой только есть, это к заземлению. Я могу, наверное, считать себя специалистом по заземлителям, потому что всю свою работу я начинал студентом под руководством Еленой Яковлевной Рябковой. Мне очень хочется ее вспомнить. Эта дама, которая занималась заземлителями у нас в России и происходила она из русской электротехнической потомственной семьи. Она была, по-моему, третьем человеком в поколении, кто занимался электротехникой в России. И я отношусь к ней с благодарностью и вот по какой причине. Понимаете, мало того, что она была одержимым человеком во всех этих делах, и что ее ничего не могло остановить. Ее не могло остановить даже тогда, когда по недоразумению разредивши одну половину генератора импульсных токов на 100 кВ, по недоразумению подошла к другой половине, тогда ее интервьюировал корреспондент «Правды». После этого она упала без сознания, она нашла в себе силы подняться и продолжать интервью. Это был такой человек. Так вот почему я говорю самые непонятные заземлители. Смотрите, давайте разбираться. Во-первых, нужно ли заземление для работы молниеотводов? И какое заземление нужно для работы молниеотводов? То есть вопрос, который я задаю, он вот какой. Если я сделаю плохое заземление вместо 10 Ом, например, сделаю 100. Что будет с молниеотводом? Он хуже будет притягивать молнию? Да ничего подобного, ничего подобного. Значит, пытались сколько угодно, пытались и в полевых условиях, и в лаборатории, пытались смотреть, как зависит это самое сопротивление, как оно влияет на эффективность работы от молниеотвода? Результат – до 1000 Ом никакого влияния не нашли. То есть я беру заземлитель паршивейший для молниеотвода, он всё равно продолжает работать и притягивает молнию примерно так же, как с хорошим заземлением. И понятно почему это. Это очень легко понять. Смотрите, когда растёт канала от этого молниеотвода ток, который течет по молниеотводу – это примерно 20 А, 50 А, если вы 50 А помножите на 1000 Ом, у вас получится падение напряжения 50 кВ, а потенциал, который несет средняя молния – это 100 млн. В. Сравните эти две величины. То есть получается, вот, какая вещь. Для эффективности работы молниеотвода и только для этой цели, вообще говоря, какой заземлитель не сделаешь – все равно пойдет. Тем не менее, тем не менее, в РД 34, который здесь в перерыве ругали также активно, как я ругал на рассказе, записано, но не сопротивление заземления, а написаны типовые заземлители, которые можно использовать для устройства молниезащиты. Эти типовые заземлители, один рисуночек я сделал. Три стержня забиваются на глубину от 3-х до 5-ти метров, шаг у них тоже от 3-х до 5-ти метров и между ними горизонтальная полоса. Там на самом деле несколько таких конструкций. И я выписал те сопротивления заземления, которые получаются в этих заземлителях в грунтах с различным удельным сопротивлением ρ. То есть, если у вас удельное сопротивление, например, 100 Ом м, хороший чернозем, значит это 14 Ом, но, если у вас скальный грунт или вечно мерзлая, мерзлота у нас там на севере 5000 Ом м – это вполне реальный грунт, то получается 700 Ом. Оказывается, по РД и то другое годится. Годится. Это нормирование? Нет, это не нормирование. А с каких позиций это вообще все выбиралось?Ответить на этот вопрос я не могу, потому что спросить не у кого, составители этого норматива на этом свете уже не живут. Тогда, а по каким позициям надо выбирать это самое сопротивление? Что взять в основу выбора то?

— Я хочу вам показать пример такого расчёта. Смотрите, значит, речь идёт вот о чём. Это фундамент. Значит, речь идёт о высотном сооружении, который стоит не ленточный фундамент, а фундаментная плита. Фундаментную плиту причем я взял фундаментную плиту толщиной в 5 метров. Это действительно высотное сооружение. И 40 на 40 метров она в плане. И эта плита обеспечила сопротивление заземления в 4 Ом. Отличная величина, если даже по соображениям электротехническим 4 Ом вполне годится для электропитания с изолированной нейтралью, помните, да? А теперь я вам показал этот график, как меняется напряжение шага от по мере удаления от стенки этого здания при молнии со средним током. Молния эта стоком всего в 30 кА. Получается цифра, например, около здания напряжения прикосновения напряжения шага 7,5 кВ. Вопрос: это много или мало? Я могу вам сказать следующую вещь. И-за того, что я 30 лет проработал в высоковольтной лаборатории и попадал под такие напряжения, я могу с полной уверенностью сказать, что я помнил об этом несколько дней. Что?

— Вы живы остались.

— Видите, правда, я не знаю, как это на меня это подействовало, потому что один из крупнейших наших специалистов по всяким радиавоздействиям, имеется в виду радиационной безопасности на мой вопрос, что со мной будет из-за того, что я много лет сидел под излучением 200-киловольтных кенотронов, он сказал: «Ты сейчас живой, на ногах? На ногах. Видишь, полезно значит». Так вот что делать с этим напряжением то? Это много или мало? Нужно в какой то норматив лезть.

— См. слайд 22. Я лезу в этот норматив и вижу, есть норма по электробезопасности. Эти нормы по электробезопасности предельную цифру предельных напряжений называют в 600 В, но при времени воздействия 0,01 с. А у меня не 0,01 с, у меня 100 мкс – время воздействия примерно. Что мне делать? Как мне от этой величины перейти к той? Я не знаю, как это делать и никто из высоковольтников не знает, как это делать. Единственное что мы можем предложить сейчас – давай считать по энергии. Раз ток один и тот же или напряжение одно и то же, а время там в 100 раз меньше, значит, напряжение будет в корне в 100 раз, то есть в 10 раз больше допустимое. Но это я считаю, как электротехник, а кто мне сказал, что физиологи будут считать не так? Кто сказал, что действие на организм этих кратковременных импульсов физиологически совсем другое? Неэнергетическое?

— См. слайд 23. Но этого абсолютно никто не знает, и что делать с этой цифрой тоже никто не знает и поэтому как проектировать напряжение шага и прикосновения и как делать заземляющее устройство молниеотводов? Этого никто не знает. А ведь о чем идет речь? Стоит высотное здание, а вы просто около, мимо этого высотного здания идете, оно 10 раз в году будет ударять молния. А?

— На одной ноге надо ходить.

— Это правильно. Это я читал стихотворение «У сороконожки народились крошки». Это я помню.

Мать сказала плача:
«Аистам удача –
Вот какой ребенок
Нужен был бы мне!»
На одной ноге стоял.

— Они получаются настолько длиннющими, что я хочу вам показать фотографию эксперимента, который делался в Институте Экспериментальной Физике в городе Сарове.

— И вообще говоря, сегодня можно заранее знать, что будет у вас на площадке, потому что пару лет тому назад завершилось создание специального комплекса, который мы назвали «МИК ГИН». «МИК» – это мобильный испытательный комплекс на основе генератора импульсных напряжений. Этот контур представляет собой следующую вещь. Это две машины, два КАМАЗа. Один из них здесь показан, он тащит прицеп лабораторию измерительную, на которых смонтирована, вернее лежит оборудование для двух таких генераторов. Каждый из этих генераторов на миллион вольт и на 4 МДж по энергии – это колоссальная совершенно энергия. Такой генератор смонтированной на любой строительной площадке примерно за 4 – 5 часов, здесь как раз он и монтируется на такой строительной площадке, дает возможность сформировать импульс амплитудой тока молнии до 100 кА, то есть это очень добротная молния. С временными параметрами, вот он этот импульс, с временными параметрами, соответствующими молнии и в прямую испытать, что здесь будет с грунтом и как он себя поведет при воздействии таких мощнейших импульсов тока. Никаких установок такого типа до настоящего времени не было ни у нас в России, да и, кстати сказать, если не знаю, может быть секретная у американцев есть, но в открытой литературе о таких установках ничего не сказано. Что дала эта установка, когда мы проводили испытания? Понимаете какое дело, было такое убеждение у всех, в том числе и у людей, которые всю жизнь этим занимались, у меня в частности. Я считал, если грунт плохой проводимости: скальные там, вечномерзлые, то в этих грунтах развиваются такие длинные каналы, о которых я вам толковал. Снижается у них сопротивление заземления и вся динамика изменения этого сопротивления заземления занимает десятки микросекунд. Но если у вас грунт хороший, скажем, чернозём. В чернозёме ничего такого нет и думать об этом нечего, и беспокоится об этом нечего. Всё там нормально. И когда мы испытывали эти генераторы, мы затащили их на площадку, где удельное сопротивление грунта чуть ниже, чем 100 Ом м, то есть это блестящий грунт. И смотрите, вот так в зависимости от тока изменяется их сопротивление заземления. При токе в 85 кА, сопротивление заземления снизилось в 5 раз за счет того, что по поверхности грунта сформировались искровые каналы длиной за 20 метров. Понимаете, то есть получается такая штука, что все эти гадости с искровыми каналами – это привилегия не только высоковольтных грунтов, не только высоковольтных грунтов, а грунтов и самых обыкновенных тех, что типичны для средней полосы России. Вот что у нас пока получилось. Такую установку можно притащить куда угодно, например, не так давно возник вопрос о том, хороша ли сделана выравнивающая сетка, о которой вы толкуете. В Нижнем Новгороде на стадионе, где будет в 2018 году чемпионат по футболу. Мы им предложили, давайте притащим, а она своим ходом туда до Нижнего доедет, и проведем там испытания, и все будет ясно. А что делать с расчетами заземления заземляющих устройств – это для проектировщиков даже в стационарном режиме, даже без учета всех этих самых нелинейных процессов, о которых я толкую. Вот просто вы проектируете заземлитель, вы проектируете такую выравнивающую сетку. Вы можете сосчитать её сопротивление заземления, понять потенциал?

— Кусками.

— Кусками нельзя, она целая.

— Нет, но она целая, если кусок там допустим 10 Ом растекания, он соединяется со следующим куском, значит, общее сопротивление уже будет.

— Будет параллельное сопротивление этих двух. В таких случаях, в старинных романах говорили – накося выкуси.

— Да, мы кусками считаем.

— Это неправильно. Причем это очень жестко неправильно.