Внимание!

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

Текст вебинара. Страница 3

Быстрая навигация по слайдам:

 

Искусственное старение

Искусственное старение

 

— После этого такое соединение, прежде чем поступить в продажу поступает в следующие испытания, его испытывают жидкостью активной, которая имитирует кислотный дождь и паровыми соединениями, которые имитируют очень сильные загрязнения серой. То есть по существу речь идёт о серной кислоте, которая образуется за счёт этих соединений. После такого испытания в солевом тумане и в жидкой среде в течение трёх дней – это снова всё проверяется на переходное сопротивление. И если это переходное сопротивление не уменьшилось, считается, что такая продукция может поступать в продажу. А что делать нам?

 

И такое решение мне кажется вполне приемлемым до тех пор, пока тот молодой человек, которому я навязывал тему по молниезащите крыши, не найдёт решения более конструктивного.

 

Транспортировка тока молнии

Транспортировка тока молнии

 

— Теперь речь о транспортировке тока молнии с кровлей. Вопрос этот совершенно небезразличен для тех, кто живёт или работает в здании. Дело заключается в том, что сегодня для жилого здания или для офисного здания, или даже для производственного здания удар молнии сам по себе не представляет особой опасности. Опасность представляет магнитное поле тока молнии, которое создает ЭДС магнитной индукции во внутреннем объёме здания. Я не так давно знакомился с нормами Министерства Энергетики России, и там написано, что если у вас напряжённость магнитного поля внутри помещения выше, чем 300 А/м, то в этом здании электронную технику, микропроцессорную технику монтировать не разрешается. Иными словами, Министерство Энергетики озабочено, что та электроника, которую они поставят внутрь здания, выйдет из строя из-за электромагнитных наводок. А о вашей офисной технике или жилой технике на этот счет не беспокоится никто и требований таких нет. А что такое 300 А/м? Для того, чтобы на расстоянии от токоотвода, который проложен по стенке здания, если от него отойти на расстояние 1 метр, то есть грубо говоря на толщину плиты стены, то для того чтобы там было не больше чем 300 А/м, нужно ток разбросать по полсотни токоотводам. 50 штук надо иметь этих токоотводов, чтобы такое совершилось. О чем говорят нам сегодняшние нормы? Они идут этому навстречу, потому что в СО -153 написано: если у вас первый уровень защиты, токоотводы должны прокладываться по периметру стен шагом не большим чем 10 метров, если это третья категория – 20 метров, если вторая – 15 метров. Для самой слабой категории, для четвертой, токоотводы можно прокладывать шагом 25 метров.

Арматура стеклопакетов в роли токоотводов

Арматура стеклопакетов в роли токоотводов

 

— К чему это приведёт? Я вам показываю на этом плакате. Эта расчётная напряжённость поля внутри здания площадью 50 х 50 метров. При одиночном токоотводе что получается? И что получается, если вы токоотводы положите шагом в 2 метра? Масштаб здесь логарифмический, поэтому у вас напряженность магнитного поля внутри здания даже у самой стены снизится на 2 порядка величины. Откуда взять токоотводы шагом 2 метра? Кто их будет делать? Конечно, их не надо делать. А что надо использовать?

 

 

Экранирование коммуникаций

Экранирование коммуникаций

 

— Но сегодня по сути дела хороший УЗИП обходится почти на уровне 1000$. Дорого. А второе – это использовать по возможности экранировку электрических цепей, связанных с микроэлектроникой. Я вам показал зависимость коэффициента экранирования от частоты сигнала для разных материалов. Это кабель с медной оплеткой. Это телевизионный кабель с алюминиевой оплеткой. Это стальная лента. Смотрите, что здесь все время получается. Какую частоту брать? Для последующих компонентов тока молнии эквивалентная частота сигнала находится на уровне примерно 1 млн Гц и это значит, что коэффициент экранирования любой оплетки становится очень небольшим. Он находится на уровне 10 – 15, то есть в 10 – 15 раз у вас ослабляется сигнал. Ослабляется ли он стенами? Ослабляется. Смотрите, внизу я привёл табличку. Вот кирпичные здания, коэффициент ослабления – 3, здание с металлическим каркасом – 10, а у здания из сборного железобетона коэффициент даже доходит до 20 на частоте в 1 млн Гц. Коэффициенты экранирования перемножаются, и это значит, что если вы учтете коэффициенты экранирования стены 20 и коэффициент экранирования оплетки еще 10, у вас сигнал ослабнет в 200 раз и с этим вполне можно жить. Но имейте в виду, что всё, что я вам показал – это здание без окон. Если у вас есть окна, то никакой экранировки за счёт стен не получится, потому что электромагнитное излучение проникнет сквозь большие окна современного здания.

Обстановка около здания

Обстановка около здания

 

— Есть ещё один момент, с которым приходится считаться. Я довел более или менее благополучно ток молнии до земли. Теперь этот ток молнии будет растекаться в земле. И мне снова нужно, чтобы этот ток растекался безопасно. Здесь в первую очередь придется говорить о другой безопасности, о безопасности людей и этот вопрос снова у нас оставлен без особого внимания. Смотрите, что у нас есть по поводу заземления в СО-153, ровным счетом ничего не сказано. В РД 34 есть типовые заземлители, состоящие из двух или трех стержней с горизонтальной шиной. Я выписал расчётные формулы, которые дают сопротивление заземления таких вот шин в том случае, когда они находятся в грунте удельном сопротивлении ρ. Если у вас есть три стержня, которые прописаны в РД 34, то у вас сопротивление заземления получается 0,14, его надо умножить на удельное сопротивление грунта. Хороший грунт, чернозем – 100 Ом*м.

 

 

Напряжение шага при токе молнии 30 кА

Напряжение шага при токе молнии 30 кА

 

— Это приводит к тому, что люди, которые находятся около этого здания снаружи на тротуаре, попадают под напряжение шага или под напряжение прикосновения, если они схватятся за токоотвод. И это напряжение и есть главная причина гибели людей и животных. Вспомните недавнюю картину по телевизору, которую показывали в Норвегии – море побитых северных оленей. Их побило напряжение шага. И что это за напряжение шага? Я взял совершенно благополучную ситуацию. Здание 40 х 40 метров стоит на фундаментной плите, причем эта фундаментная плита толстенная, это высотное здание, она глубиной 5 метров. Сопротивление заземления, которое обеспечило это самое здание в том грунте, для которого производился счет – 4 Ом. Замечательное сопротивление заземления. Любой Гостехнадзор допустит это здание к эксплуатации. А теперь поглядите, напряжение шага на расстоянии 2-х метров от этого здания, то есть на тротуаре, цифра 7 кВ при токе 30 кА – это ток средний ток молнии. При 100 кА у вас будет где-то 20 кВ. Спрашивается, а что будет с человеком, который окажется на этом тротуаре при ударе молнии в здание? Вспомните ещё одну телевизионную картинку китайца, который падал сбитый шаговым напряжением. Вот будет именно это. И вопрос заключается вот в чем, а как нормировать эту величину вообще?

Нормы РФ по электробезопасности

Нормы РФ по электробезопасности

 

— В России нормирование напряжение шага сделано только для времени воздействия не меньше чем 0,01 сек. Сказано, что напряжение при времени воздействия 0,01 – это 600 В. Но время воздействия молнии в сто раз меньше. А какое напряжение воздействия надо взять? На этот счет наши российские нормативы молчат абсолютно. Я начал копаться в зарубежных нормативах. Я нашёл в стандарте МЭК 1662, что они допускают переток заряда через тело человека в 6 Дж, считая, что при этом опасность фибрилляции сердца составляет не больше чем 2 %. От такой рекомендации нет ни малейшего толка. Они забыли указать – а за какое время протекли эти 6 Дж. Если за три дня, то на них можно плевать, а если за 1 мкс, что будет с человеком? Понимаете, у них правда есть оговорка такая, что при этом напряжение прикосновения не должно превышать 6 кВ. Откуда взята эта цифра – не разъяснено. Но если вы 600 В, нормированных при 0,01 сек пересчитает по равенству энергии на время в 0,001 сек, то у вас получится величина обратно пропорциональной времени в корень квадратный. И у вас получится корень квадратный из 100 – это 600 умножить на 10, у нас получатся те самые 6000 В, которые нормированы в стандарте МЭК. Такой счёт сделать можно, но толку от этого счёта не очень много, потому что никто из высоковольтников не знает какая физиология воздействия сильных кратковременных токов на тело человека. Это задача не высоковольтников, это задача физиологов. И что делать с этой цифрой – снова остается бесполезным вопрос. На что можно рассчитывать? Рассчитывать можно только на одно, хорошо бы у высотных зданий иметь тротуары с изоляционным покрытием. Какой материал сегодня является изоляционным? В первую очередь – асфальт, и именно об асфальте говорит нормативный документ РД 34. Нормативный документ РД 34 говорит, что в местах возможного скопления людей у исторических памятников, у церквей, у монументов, где могут быть люди, рекомендуется асфальтовое покрытие окрестностей этого самого монумента, где растекается ток молнии. Только сегодняшнее строительство, например, в Москве пренебрегают асфальтом.

 

 

Блок вопросов и ответов

— Эдуард Меерович, спасибо за доклад. У нас есть вопросы. На некоторые из них уже отвечают коллеги. Один из самых популярных вопросов в чате:«Защищает ли молниеприёмная сетка плоские кровли, если положить её прямо на кровлю?»

— Да. Если у вас кровля диэлектрическая и под кровлей на верхнем этаже находятся люди и технологическое оборудование при нормальной высоте помещения, скажем в 3 метра, кровля надежно защитит оборудование и людей на верхнем этаже. Но если вы положите кровлю на железобетонные плиты, она эти плиты ни в коем случае не защитит. Страха от того, что вы положили на плиты сетку большого нет. Но промахнулась молния, она ударила в железобетонную плиту, что от этого получится? От этого получится на бетоне будет выбоина, отлетит кусок бетона размером в несколько, в 1 – 2 см2 и обнажится арматура металлическая, в которую собственно и войдёт ток молнии. Но от этого мероприятия сетка, уложенная на железобетонную плиту не защитит. Да и не должна защищать, понимаете? Эта сетка по существу кладется для того, чтобы от вас отстали Гостехнадзор представители его и увидели – да, вот сетка положена.

— «Главная проблема болтовых соединений – это учащенный контроль затяжки. И по опыту эксплуатации можно сказать, что ослабление затяжки происходит каждые 4 – 6 месяцев. Как с этим бороться?»

— По очень большому опыту, который есть в европейских странах, я могу сказать следующую вещь. Что они делают? У них, во-первых, на всех токоотводах есть возможность организации разрывов для того, чтобы замерить переходные сопротивления по токоотводам. В эти разрывы вставляется прибор и происходит измерение переходных сопротивлений. Эти разрывы я видел абсолютно на всех зданиях – это первое дело. Теперь второе дело – как часто они контролируют?

 

Так что все нормально.

 

— «Не снесет ли ветер стержневой молниеотвод вместе с фундаментом?»

— Я видел, как это выглядит в натуре.

 

 

— Эдуард Меерович, а я правильно понимаю, что при расчете молниезащиты ветровая нагрузка в любом случае учитывается?

— Нет. У нас в Росси ветровая нагрузка ни на что, за исключением следующей вещи. Значит когда строится тросовые молниеотводы к линии передачи, где длина троса равна длине пролета и может доходить до 300 метров как средняя цифра. В этом случае ветровую нагрузку на тросы действительно учитывают и рассчитывают электрическую прочность троса с учётом этой ветровой нагрузки с одной стороны и гололедной нагрузки, если в этом районе гололедная нагрузка существует. Например, речь идёт о районах Кубани. Там может получиться, что если посчитать ветровую нагрузку на трос, приложить к ней гололедную нагрузку, то вероятность обрыва троса получается чаще, чем их повреждение линии электропередачи из-за прямого удара молнии в провода. Поэтому в таких регионах отказываются от подвеса троса. Провода оставляют голыми. Для ограничения перенапряжения сегодня используют ограничители перенапряжений ОПН, которые вешают параллельно гирляндам, а тросы просто убирают, потому что они не справляются с такой ветровой нагрузкой. Но речь идёт о тросе длиной в 300 метров. Здесь же мы разговариваем о стержне максимальной высотой 3,5 метра. Сопоставьте ветровые нагрузки, вы поймете, что это несопоставимая вещь.

— «А можно ли прокладывать молниеприёмную сетку над кровлей на бетонных основаниях изолятора? Материал токоотводов по идее должен быть коррозиестойким. Нигде не нашёл подобных требований. Такие токоотводы проложить проще по кровле, как это обосновать?»

— На какую высоту их хотят поднять? Весь вопрос заключается в этом. Потому что если я подниму сетку над кровлей и подниму ее на приличную высоту, то я смогу с помощью этой сетки защитить все, что находится на кровле. Я могу привести такой пример, в практике той организации, с которой я контактирую тесно, возникла проблема защиты кровли на взрывоопасном заводе, где машины вентиляционные стояли на кровле.

 

 

— «Как вы относитесь к требованию экспертизы обеспечивать молниезащиту продувочного газопровода газовой крышной котельной? В СССР продувочный газопровод заземляли и предписывали газовикам в грозу не выполнять продувку. Функцию предохранительного клапана не осуществляет, сейчас экспертиза требует установку молниеотвода, что увеличивает высоту объекта защиты и риск поражения молнией».

— К сожалению, мы ничего не можем поделать с ведомственными стандартами по молниезащите. В них можно городить все, что угодно при условии, что это не противоречит в худшую сторону стандартам российским. Например, российский стандарт разрешает не защищать зону выброса горючих смесей, если эти выбросы происходят кратковременно в аварийном режиме, продувка. Стандарт ведомственный того же «Газпрома» говорит, что эту зону выбросов надо защищать. Требование этой защиты абсолютно бессмысленное и я могу объяснить.

 

Это глупое мероприятие, а вот бороться с ним, возможности у специалистов по молниезащите нет.

 

— «В советское время рекомендовали использовать арматуру железобетонных зданий в качестве токоотводов и заземлителей. А как в этом случае защитить людей, находящихся рядом со стенами от перенапряжений? Или все-таки не использовать каркас здания, а прокладывать молниеприёмники по стенам?»

— Дело в том, что вы не можете не использовать. У вас сейчас на здании лежит эта самая злополучная сетка, ударят молнии ли в эту сетку или ударят ли в железобетонную плиту, промахнувшись мимо сетки, что было наиболее часто. У вас в любом случае ток потечет по арматуре железобетонных плит, а потом перейдет в арматуру железобетонных колон и стен, если они тоже железобетонные. Хотите вы или не хотите, у вас ток потечет по всем арматурным стержням. Теперь, что будет с людьми? Почему все-таки люди практически в здании не страдают? А вот вы посчитайте количество арматурных стержней, которые у вас при этом будут. Вы наверняка насчитает сотни, а дробление тока на большое количество элементов приводит к тому, что напряжения по длине каждого стержня у вас начнут резко снижаться, они будут снижаться, грубо говоря, пропорционально числу стержней. Чем их больше, тем слабее будут перенапряжения. И поэтому людей пострадавших от токов молнии, растекающихся по арматуре железобетонных плит, колон, фундаментов, я просто никогда в жизни не слышал об этом и не мог услышать. Другое дело, если у вас индивидуальный дом, например, кирпичный или деревянный, и вы делаете токоотводы по стенам этого здания. Теперь этих токоотводов у вас много не будет. Минимальных должно быть не меньше двух, но может быть, какой-нибудь нерачительный хозяин сделает их 4.

 

 

— «Вопрос по защите крыши из металлочерепицы. Единственным решением является установка отдельно стоящего стержневого либо тросового молниеприемника. Однако такая крыша требует отдельного заземления, а это увеличивает вероятность попадания на крышу и последующим его прожогом (возможно возгорание стропильной системы)».

— Давайте говорить о том, какой у нас сегодня норматив: любую металлическую или металлизированную кровлю, можно использовать в качестве токоотвода при условии, что толщина металлического покрытия не меньше 0,5 мм. Металлочерепица как раз точно вписывается в это условие и это условие было протащено стандартом МЭК. Это условие пробили производители металлочерепицы для того, чтобы это было. Но оговорка следующая: под металлочерепицей не должно быть горючих элементов кровельного устройства. Речь идёт о стропилах и об обшивке, на которую кладется металлочерепица, в России – это дерево. В России у вас будет обязательно, если вы надежную хотите защиту, постановлены молниеотводы, но не отдельно стоящие ни в коем случае. Молниеотводы эти должны быть поставлены прямо на кровлю. Это может быть либо тросовый молниеотвод, который идет по коньку здания, либо у вас будут, скорее всего, два, а может быть три стержневых молниеотвода. Конечно, их надо заземлять, и на это же заземление надо заземлять и металлочерепицу – это требование существует. Причем для заземления металлочерепицы существуют специальные зажимы и для того, чтобы заземлять металлочерепицу, вовсе не нужно снимать с нее защитный диэлектрический слой. Но от того, что вы заземлите металлочерепицу, вероятность удара молнии нисколько не увеличится, потому что сопротивление заземления по существу любого устройства не влияет на частоту ударов молнии. А от того, что вы увеличите высоту здания примерно на 1,5 метра молниеприёмниками, вероятность удара молнии увеличится, но увеличится она, грубо говоря, на 15 %. То есть вместо одного удара в 40 лет, получится один удар в 35 лет. Вряд ли с такой точностью вообще можно проектировать молниезащиту. Поэтому эта опасность надуманная.

— Спасибо, Эдуард Меерович, за доклад и ответы на вопросы все. Мы очень ждем следующей встречи с вами. Она состоится 9 ноября, мы будем говорить о заземлении молниезащиты на строительных объектах – это башни, экраны, бытовки, контейнеры и прочее. Очень интересная тема.

— Вот вы только знаете, Алексей, и все дорогие коллеги, молниезащита кровли – это не до конца проработанный момент. Я не договаривал не потому, что мне не хотелось и не потому что я этого не знаю, этого не знает молниезащита. С проблемой кровли существует нерешенная задача. Эти нерешённые задачи — ком в горле. Но что поделаешь?

 

Собственно всё.

 

— Спасибо, Эдуард Меерович. Уважаемые коллеги, благодарим вас за участие в нашем вебинаре. Пожалуйста, приходите на следующие вебинары. Ссылку в чат на следующий вебинар дал. Напомню, что речь пойдет про строительные объекты. И если у вас будут возникать вопросы уже по поводу этого вебинара или любые другие вопросы по проектированию молниезащиты и заземления, пожалуйста, присылайте на наш электронный адрес, он дан в чате.

— Коллеги, большое спасибо за внимание! Мне очень интересно это общение и более того мне очень полезно это общение. Когда вы задаете свои вопросы, я понимаю, где у вас болевые точки. А вот знать болевые точки специалистам по молниезащите можно только одним способом – это, использовав ваш опыт практической деятельности. Многие вещи мы не доглядели, но я могу вам честно сказать, этого наклона крыши мне не был совершенно не понятен, пока не стал готовиться к вашему семинару. Тут я понял, в чём зарыта собака. Ещё раз большое спасибо! Всего доброго!

— Спасибо большое всем участникам! До скорых встреч! До свидания!

 

У вас остались вопросы? Задайте их нашим техническим специалистам и вы получите развёрнутые аргументированные ответы.


Полезные материалы для проектировщиков:


Смотрите также: