|
Наведенный ток в контуре 50х50 м
Посмотрите, что с током получается. Если я поставлю заземлитель на расстоянии 5 метров, то допускается и ПУЭ и РД 34, у меня в заземлитель здания войдет примерно 35 % тока молнии. Если я даже заземлитель этот утащу черт знает куда на 20 метров, у меня все –равно, примерно 15 – 20 % тока войдет в заземляющее устройство здания. Поэтому получается такая вещь, что, если вы хотите сделать сколько-нибудь пристойной индивидуальный заземлитель, вы его должны удалять на весьма большие расстояния.
Потенциал у боковой стороны пассивного контура заземления
А если вам удалять некуда, то в этом случае у вас остается только одно. Делать индивидуальный глубинный заземлитель и изолировать его по глубине на 20 -30 метров, только тогда он будет более или менее работать. Причем я посмотрел еще и на такую вещь. Посмотрите, какая ситуация. Она, в общем, очень жизненная. Вот у вас фундамент здания, вот у вас индивидуальный молниеотвод и индивидуальный заземлитель у этого молниеотвода. Так вот из-за того, что у вас часть тока от сюда все-таки переносится на этот контур, у вас в окрестности здания, не пораженная молнией, молнию перехватил молниеотвод. Вот здесь появляется напряжение, шаговое напряжение, напряжение прикосновения, которое будет довольно серьезно действовать на людей. Например, это может привести к подбросу потенциала, например, на перилах здания, где-нибудь на 10, 20, а то и 30 кВ. Получается, что индивидуальный заземлитель вообще говоря, практически ни от чего не спасает. Индивидуальный заземлитель, это в конечном счете миф. Может быть это в какой-то степени успокоение заказчика, но не более того. Хотите делать в серьез индивидуальный заземлитель? Его надо заглублять, а заглубляя, обязательно изолировать.
Напряжение шага и прикосновения
С напряжениями шага я уже вам сказал. Эти напряжения шага и прикосновения они могут быть весьма большими, даже в том случае, если заземлитель удален от фундамента здания.
РД 34.21.122-87
А теперь еще одна вещь, которую мне можно вам показать. Если вы почитаете разные устройства по молниезащите, вы прочитаете там про те слова, которые я сейчас вытащил из РД 34. Посмотрите, что там написано. Там написана, примерно, такая вещь. Если у вас заземлитель получается не очень хорошим. Например, у вас есть здание площадью 250 квадратных метров по фундаменту. Фундамент нельзя использовать в качестве заземлителя. Например, он кирпичный, тогда по периметру этого здания, надо делать горизонтальный контур. Сделали горизонтальный контур заземления, говорят, что если это удельное сопротивление грунта выше чем 500 Ом м, то в этом случае контур заземления надо обязательно приделать вертикальные электроды длиной 2 -3 метра на том месте, где к этому контуру присоединяются токоотводы. Если у вас здание имеет 250 квадратных метров, это значит длина и ширина этого здания где-то около 16 метров. Если у вас здание 16 метров, максимум у вас будет два токоотвода, потому что они будут делаться через 25 метров. И значит, вам предписывается забить два двухметровых вертикальных заземлителя. Вопрос: а что они дадут? Смотрите, что они дадут. В этом случае они изменят сопротивление заземления на 7,5 %. Но стоит ли это того, чтобы с этим делом возиться? Точно такая же рекомендация в РД 34 в отношении уже грунта с удельным сопротивлением выше, чем 1000 Ом м. Здесь рекомендуется забивать не один стержень уже, а два. Провели расчеты для этой ситуации, получается изменение сопротивления заземления на 7 %, но опять же, это в пределах погрешности измерений. Тогда мы стали смотреть, вот, на какую вещь.
Влияние вертикальных стержневых электродов
Хорошо, у вас есть контур заземления, например, у вас есть горизонтальная сетка. Пусть у этой сетки будут ячейки 10 по 10 метров. И я в каждом узле этой самой сетки забью вертикальные двухметровые электроды. Спрашивается, а чего они дадут? Смотрите, чего они дадут. Если ячейка всего одна единственная, они снизят сопротивление заземления, примерно, на 20 %. Если у вас 10 ячеек по длине, то есть у вас контур 100 на 100 метров, у вас сопротивление заземления снизится, примерно, на 3 %. А если у вас контур с ячейками 15 на 15 ячеек, то есть 150 * 150 метров – это снижение будет находиться на уровне 2 %. Глядите, вы забили 225 стержней, затратили на это дело 700 погонных метров арматуры и закопали это железо в грунт просто так, бесцельно. Потому что столь незначительно изменение сопротивления заземления не имеет просто никакого значения. Тем не менее эти рекомендации постоянно приводятся, они и в ПУЭ есть. Например, в ПУЭ предлагают забивать в окрестностях ворот, когда вы въезжаете на подстанцию два вертикальных стержня, чтобы снизить шаговое напряжение. Посмотрели, насколько они снижают это шаговое напряжение, в пределах точности расчетов. Вот и все.
Особенности растекания импульсных токов, длинная шина
Я считаю, что у меня есть еще, примерно, 10 – 5 минут для того, чтобы поговорить с вами вот о каких вещах. Очень часто произносят слово – импульсное сопротивление заземления. Что это такое? Говорят, что, если у вас втекает импульсный ток, а ток молнии – это импульсный ток. У вас в этом случае сопротивление заземления будет другое, оно будет выше, чем те измерения, которые вы провели при постоянном токе. Это сущая правда. Это происходит из-за того, что из-за индуктивности заземляющих электродов, ток в эти заземляющие электроды втекает не мгновенно, а проникает с определенной скоростью. Эта скорость зависит от индуктивности шины и зависят от удельного сопротивления грунта, в результате этого дела. Например, я показываю сейчас вам, как меняется во времени сопротивление шины, которое находится в грунте 200 Ом м. Посмотрите, во времени только, примерно, через 50 микросекунд это сопротивление вышло на стационар, а все остальное время, оно изменялось. Причем оно находилось от стационара в пределах десятикратной величины. Эти импульсные характеристики грунта они зависят как минимум от двух параметров.
Особенности растекания импульсных токов, контур
Первый параметр, это само удельное сопротивление грунта, а второй параметр, это не просто конструкция контуру заземления, а место куда вы вводите этот ток. Поглядите, пожалуйста, я привел такой пример. У меня контур заземления подстанция 200 * 200 метров, с ячейками по 10 метров. И я посмотрел, как меняется во времени сопротивление заземления этой подстанции, если один раз ток введу точно в ее центр. Посмотрите, это сопротивление заземления довольно быстро уменьшается. А второй раз я ввел в край этого самого контура заземления. Здесь совсем другая картина. Уметь считать сопротивление заземления импульсами – это очень тяжелая и очень сложная задача. Если вы решите, что мы будем заниматься расчетами сопротивления заземления, я вам расскажу, какие подходы на этот счет существуют и как это делается. Причем иностранных программ такого сорта, я просто не знаю. Российские программы – да, они существуют. Причем две эти программы, одна с нашего Института, а вторая сделана в Вологодском Университете. Они хорошо калиброваны, они соответствуют друг другу и их можно рекомендовать для практического применения.
Нелинейные процессы в грунте
И наконец, я хочу сказать еще об одной вещи, которую приходится иметь в виду, когда вы проектируете заземлители. Дело вот в чем. Грунт – это сильно нелинейная среда. Имейте в виду вот какую вещь. Грунт – проводник, но он исключительно плохой проводник. Удельное сопротивление грунта в миллиард раз выше, чем удельное сопротивление черного металла. И из-за этого, когда ток растекается в грунте, в нем возникает сильное электрическое поле, по закону Ома. И если эта напряженность электрического поля превысит, примерно, 1/ 1,5 МВ/м – а это и не такое уж сильно поле, в грунте начнутся ионизационные процессы. Эти Ионизационные процессы очень сильно меняю картину растекания тока и самое главное, что делают эти процессы, они в состоянии привести к тому, что внутри грунта начинают формироваться искровые каналы, которые являются практически продолжением молнии, но только продолжением молнии внутри грунта.
Искровые разряды вдоль поверхности грунта, эксперимент
Вот примерно, как это выглядит, хочу вам показать. Эта фотография, это искровые каналы, которые сформировались на поверхности грунта. Эксперимент был проделан физиками нашего ядерного центра при токе 75 кА. Это приличный ток, это примерно, у 15 % молнии ток будет меньше. Извините, вернее у 85 % молнии ток будет меньше этой цифры. Этот размер, примерно, 30 метров. Формирование таких каналов вдоль поверхности грунтов очень меняет условия стекания тока. И из-за этого в заземлителе приходится учитывать совершенно специфические процессы, о которых, наверное, все-таки стоит поговорить специально. И если этот вопрос вас будет интересовать, я готов устроить специальный семинар, на котором мы рассмотрим, к чему приводят нелинейности в грунте. Как с ними бороться? И как их учитывать в проектных работах?
Блок вопросов и ответов
Я, наверное, должен перейти к ответам на вопросы, если такие вопросы существуют. Как там, Алексей, у нас дела? А?
- Пока только один вопрос поступил, и он больше относится к нормативной документации, возможно, вы не сможете на него ответить. В общем есть нормативы, относящиеся к Министерству Обороны, то есть к строительству военных объектов. ВСП 22-02-07 Министерство Обороны, если вы такой норматив знаете, то как вы к нему относитесь, то есть какую оценку можно дать? На сколько он правильный, а на сколько нет?
- Знаете, дело вот в чем. Нормативы Министерства Обороны, это нормативы для служебного пользования. И обсуждать эти нормативы на нашем семинаре, наверное, просто нельзя.
- Спасибо за ответ, этого вполне достаточно. Коллеги, вопросы можно писать в чат. Я их смотрю, пока ни одного вопроса, кроме этого не поступало. Эдуард Меерович, подождем немного.
- Тогда спасибо за внимание.
-Спасибо вам большое за интересный рассказ, подождем несколько минут и если, что, то… Александр Владимирович, программы по расчету заземления можно получить либо, связавшись с нами, либо с Эдуардом Мееровичем. Через нас будет проще. Илья: Что такое гидроизоляция в здании?
- Вопрос о гидроизоляции, да?
- Да.
- Я сейчас отвечу на этот вопрос. В наших отечественных нормах записывал следующую вещь. Эта рекомендация написана на основании Института НИИ Железобетона, которое в течение, наверное, больше чем десятка лет исследовали растекание тока железобетонных фундаментах здания. Их исследования показали следующее. Если у вас имеется просто голый железобетонный фундамент, который помещен в грунт, то из гидрофобных свойств бетона. У вас бетон набирает влагу из грунта и проводимость бетона, примерно, через два - три месяца эксплуатации фундамента практически ничем не отличается от проводимости окружающего грунта. То есть можно считать, что арматурные стержни железобетонного фундамента, они находятся просто в грунте. Бетон никакого значения не имеет для расчетов сопротивления заземления. Точно так же, НИИ железобетона разрешают использовать фундаменты, если на них сделана какая-нибудь защита гидроизоляционная на битумной основе. Это тоже не является препятствием. Если же гидроизоляция фундамента сделана на основе эпоксидных компаундах или если это гидроизоляция сделана в виде специальных кожухов. Например, используемых на атомных станциях, когда у вас фундамент, по сути дела, лежит в корыте из полимерного материала, то в этом случае фундамент не может рассматривается в качестве естественного заземлителя. И нужно делать специально заземляющее устройство, не обращая внимания на этот фундамент. Таковы положения в России.
- Спасибо за ответ. Следующий вопрос, правда немного расплывчатый: где необходимо применять информационное заземление?
- Что?
- Где необходимо применять информационное заземление?
- Информационное, правильно?
- Да, информационное.
- Я просто не знаю такого определения. Если спрашивающий пояснит, что это такое информационное заземление, то я попытаюсь ответить, но я не знаю, что это такое.
- Хорошо, спасибо. Такой вопрос: в частном доме установлен электронный счетчик, который вышел во время грозы, а вернее - будет ли выходить этот счетчик во время грозы, если сделано повторное заземление дома, а на опорах заземлители плохие. На сколько понимаю, вопрос не только...
- Я понял. Вы знаете, какое дело. К повреждению вашего электронного или неэлектронного счетчика. Сопротивление заземления дома большого влияния не окажет. Потому что источником перенапряжений, который выведет этот электронный счетчик из строя, будет воздушная линия электропередач, которая подходит к вашему дому. Если эта линия передачи сделана традиционным методом, то есть к дому подходят воздушные провода от подстанции и расстояние между этими проводами, скажем, где-нибудь 30 - 40 см, но индуцированные перенапряжения будут очень большие и опасность того, что этот счетчик выйдет из строя - реальна. Если же к дому подходят провода СИБ, изолированные, где расстояние между фазами и расстояние между нулевым проводом исчисляется просто толщиной этой изоляции, то есть это несколько миллиметров. То эти перенапряжения маловероятны, что выведут ваш счетчик из строя. Но в первом случае, для защиты счетчика конечно надо ставить УЗИПы, о которых у нас шла речь на прошлых семинарах. Без этого, опасность того, что счетчик будет выведен из строя достаточно реальна.
- Спасибо. Следующий вопрос. Какое значение сопротивления повторного заземления принимать для повторного заземления для ввода здания? В ПУЭ эта величина не нормируется.
- Дело то заключается вот в чем. Все нормирования сопротивления заземления зданий, они делаются не по соображению молниезащиты. Потому что по соображениям молниезащиты наша норма требует выполнения определенной конструкции заземлителя. Требования на сопротивление заземления в наших руководствах нет. В РД 34 сказано, что в качестве заземлителя молниезащиты, по сути дела это повторное заземление, это, если у вас не используется для этой цели фундамент, то вам достаточно иметь три стержневых электрода, которые имеют длину от трех до пяти метров и удалены один от другого на расстоянии тоже от трех до пяти метров. Этого вполне достаточно. Если у вас у здания требуется железобетонный фундамент, то именно этот железобетонный фундамент используется в качестве того заземления, которое вы назвали повторным. И никаких требований на него не предъявляется.
- Спасибо. Еще вопрос. Как считать расстояние до токового электрода при измерении, если заземлитель один в вертикали? И сразу подвопрос. Как быть с расстояниями глубинных электродов, то есть там, где дина превышает 20 -30 метров?
- Ситуация вот какая. Требование здесь одно единственное. Для любых заземляющих устройств протяженных (имеется в виду горизонтальная шина и вертикальный электрод), шагом, единицей измерения расстояния является длина этого электрода. Значит, если это вертикальный электрод 20 метров, вам по нашим нормам нужно отходить от этого электрода на 20 * 3, то есть на 60 метров, для токового электрода. Если применять ту методологию, о которой я рассказал, то в этом случае, говоря можно сократить расстояние, примерно, втрое. Если же у вас электрод, развернутый по площади, то речь идет о максимальной диагонали. И единица измерения является максимальная диагональ. Такие требования.
- Спасибо. Следующий вопрос. Какой вид заземления наиболее предпочтителен для малых жилых зданий, например, коттедж? Обязателен контур или допускается свобода? Например, отдельно заземление каждого токоотвода.
- Вы знаете, наверное, так. Я скажу, сделаю два ответа. У нас наши нормы допускают использовать в качестве заземлителя заземлитель каждого токоотвода. В своем доме я бы не в коем случае не стал этого делать. Я бы в своем доме обязательно сделал, положил шину по внешнему периметру здания под отмосткой, которую делают обязательно, для того, чтобы сохранить фундамент. Под этой отмосткой, глубина 0,5 -0,7 метров, я бы положил шину. Почему? Она лучше, чем все остальное. Два показателя. Во-первых, такая шина более или менее выравнивает распределение потенциала и растекание импульсного тока молнии становится менее опасным для окружающих. Это первое дело. А второе дело, вот какое. Когда у вас по периметру здания идет эта шина, то вам удобно присоединять к этой шине, те коммуникации, которые входят в ваш дом. А присоединять вам придется. Во-первых, водопровод, во-вторых, систему отопления, если она у вас есть. В-третьих, экранированная оболочка кабелей. Все это надо делать по кратчайшему расстоянию, чтобы уменьшить шаговое напряжение прикосновения. И в этом случае, у контура, который идет по периметру здания, колоссальное преимущество. А затраты металла - поймите вы, когда вы строите собственный дом, то заложить в землю еще 40 лишних метров старых водопроводных труб или обычной катанки арматурной, это не самый большой расход.
- Спасибо. Я вопрос не понял, просто адресую, возможно, вы поймете лучше меня. Возвращаясь к информационному заземлению, где его необходимо применять. Так вот под информационным заземлением понимается функциональное заземление высокоточных приборов.
- Я начну с того, о чем я пытался говорить, но видимо я очень плохо говорил, переволновавшись из-за того, что мы опоздали на 7 минут. Поймите, пожалуйста, вы делаете индивидуальный заземлитель, тот который вы называете этим функциональным или, как хотите. Вы делаете для того, чтобы туда не попали токи из других устройств. Если у вас есть индивидуальный заземлитель, а рядом расположен заземлитель молниеотвода или технологический заземлитель, у вас токи из одного заземлителя все-равно затекут в другое, если только вы не сделали удаленный заземлитель свой, для своей прецизионной аппаратуры. Как его можно сделать удаленным? Удаленным его можно сделать, отодвинув на приличное, на десятки метров расстояние. Куда его двигать? Двигать в бок его очень трудно, потому что, если вы его будете двигать в бок, то вы можете нарваться на коммуникации, которые там рядом есть и которые вами не прогнозированы. Поэтому, если вам действительно нужен прецизионный заземлитель, у вас выход один: вы должны сверлить скважину. В скважину опускать изолированный кабель, который не будет связан с землей, скажем до глубины 20 -30 метров. А потом, уже оконцовку этого кабеля делать голой, связанной с грунтом. В этом случае у вас действительно получится заземлитель удаленный, в который не попадут импульсные токи, и ваша аппаратура окажется неповрежденной. Если такой заземлитель вы готовы сделать, да это будет действительно индивидуальный заземлитель. А все остальное, в общем это от лукавого.
- Спасибо за ответ. Еще вопрос. Все сложнее и сложнее становится. Что используется в качестве заземлителя на морских буровых платформах? И как его можно рассчитать?
- Чего я совсем ничего не знаю, это буровые платформы. Но я подозреваю, что там никакого заземлителя вообще не делается и вот по какой причине. А повод этой платформы, наверняка, металлические. И они наверняка связаны с морской водой. Удельное сопротивление морской воды меньше 10 Ом м и поэтому какая бы у вас металлическая арматура не была опущена в воду, ее сопротивление заземления будет совершенно ничтожное. И делать что-нибудь другое, на мой взгляд, не нужно просто. Может быть я чего-то не знаю специфики морских платформ, а я действительно их не знаю. Но полагаю, что такой проблемы просто нет.
- Спасибо за ответ. Возвращаясь к теме повторного заземления, при эксплуатации как контролировать расстояние этого повторного заземления, если изначально не заложены какие-либо параметры для этого заземления?
- Вы знает какое дело, вообще говоря, у нас этого не требуют. По российским нормам требуется только одно - требуется проверить целостность заземляющего устройства, предназначенного для молниезащиты один раз в грозовой сезон. Проверить его целостность - надо. Делается это простым способом. Либо вы откапываете этот заземлитель и смотрите не сгнил ли он, а такую операцию предлагается делать 1 раз в 6 лет. Вернее, так, предлагается это делать это ежегодно, но откапывая 1/6 часть заземлителя. А второй метод, это такой же - измерьте сопротивление заземления и, если это сопротивление заземления будет иметь ту же самую величину, что и в прошлом году, считайте, что он у вас цел и все. Если оно изменилось на 15 -20 % - не важно, а если у вас было раньше, вы измерили, было 30 Ом, а сейчас измерили - 250, значит сгнил заземлитель. Но у нас не нормирован показатель в России, понимаете? Он не нормирован.
- Спасибо. Вопрос есть, но он больше к молниезащите.
- Прочитайте его.
- Достаточно такой индивидуальный. Нужно ли защищать оборудование, установленное на кровле здания, например, чиллер (чиллер - это охлаждающий элемент кондиционера, в том числе кондиционеров) отдельными стержневыми молниеотводами или достаточно соединить их корпус...
- Отвечу, спасибо большое за очень хороший вопрос. Знаете, тут дело вот какое. Вы обращаетесь к заводу изготовителю и задаете ему следующие вопросы: господа, мы поставили ваше устройство к себе на кровлю, допускаете ли вы в него прямой удар молнии? Если они вам говорят -допускаем, то вы делает ту самую вещь, о которой вы только что сказали. Присоединяете корпус этого устройства к молниезащитной сетке на крыше здания. Скорее всего вы получите ответ следующий: да, вы что, с ума сошли? Не разрешаем. Тогда у вас нет другого выхода, кроме одного - поставить индивидуальные на кровле молниеотводы, включив в зону защиты этих молниеотводов, то самое оборудование, которое надо защищать. Я говорил об этом, скажу еще раз. Я видел в Европе специальную демонстрацию таких устройств. Это оборудование климат контроля, которое ставится на кровле и которое защищается серии молниеотводов относительно небольшой высоты. Высота этих молниеотводов как правило не превышала 3 метров, примерно. А сами элементы, которые надо защищать были в раза 2 ниже. Вот так.
- Спасибо. Еще вопрос. Я его немного перефразирую, чтобы больше... Значит устройство молниезащиты на кровле закреплено на винте установки, который расположен на той же кровле. А будет ли идти ток молнии через воздуховоды внутри здания? Причем, что участки воздуховодов соединены между собой болтовыми соединениями и электрический контакт есть.
- Да, будет. Будет. Поэтому, если у вас такая система, когда у вас ток может ответвится в воздуховод, он туда ответвится вне всяких сомнений. Поэтому, если вы хотите, чтобы у вас ток не ответвлялся, у вас нет другого выхода, как отодвинуть молниеотвод, сделать его изолированным и сделать у него изолированный токоотвод. Такие системы молниезащиты очень широко применяются вообще в Европе. Когда у вас, например, ставится молниеотвод на антенную систему, скажем. И тогда в этом случае и сам молниеприемник и его токоотвод делаются изолированными. Изоляция, как правило, рассчитывается напряжение 100 кВ, таким образом, чтобы часть тока молнии не ответвилась, например, в ресивер этой самой антенны. Это сплошь и рядом применяются такие конструкции, они абсолютно недорогие. И если вы откроете каталоги зарубежные, например, европейских фирм, вы там наверняка увидите кучу всяких вариантов на этот счет.
- Спасибо. Есть еще один вопрос от Кирилла, но я его не могу понять. Подскажите, вы упоминали только о контурах заземления...
- Я читаю этот вопрос, да. Я прочитал, и Кирилл спасибо большое за этот вопрос, он по делу и очень важен. В этом случае делается следующая вещь. Если у вас контур заземления - это просто контур без ячеек, когда вы занимаетесь измерением сопротивления заземления этого контура, вам надо в качестве единицы измерения расстояния до токового электрода все равно брать диагональ этого контура. Есть там ячейки или нет там ячеек большого значения не имеет для этой цели.
- Большое спасибо. Больше вопросов нет. Если вопросы какие-то будут, то их можно написать в анкете. Эдуард Меерович, спасибо за прекрасную беседу. - Большое спасибо за внимание!
У вас остались вопросы? Задайте их нашим техническим специалистам и вы получите развернутые аргументированные ответы.
Полезные материалы для проектировщиков:
|
Вебинар "Заземление в молниезащите. Ответы на все вопросы", страница 1
Вебинар "Защищаем частный сектор", страница 2
Вебинар "Вопросы и проблемы нормативной документации", страница 3
Молниезащита жилых и общественных зданий - ответы на частые вопросы при проектировании
"Молниезащита для новичков"(серия статей начального уровня)
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