 |
СОГЛАСОВАННАЯ РАЗРАБОТКА
ЭЛЕМЕНТОВ ВНЕШНЕЙ МОЛНИЕЗАЩИТЫ – ОСНОВА НАДЕЖНОЙ ЗАЩИТЫ ОТ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЯ
Сергей Соловьев,
ведущий
технический специалист
ООО «ОБО Беттерманн»
В последнее время проблема реализации молниезащиты и защиты от перенапряжений приобретает всё большую актуальность. С каждым днем в электрических сетях увеличивается количество различных помех, а потребители становятся всё чувствительнее к импульсам перенапряжения, т.к. различные системы автоматики и современное оборудование насыщены электронными компонентами.
Стандартная система защиты от перенапряжения проста: разрядник класса В (тип 1) монтируется на вводе питания ВРУ, устройства для защиты от перенапряжения класса С (тип 2) устанавливаются на вторичных щитах, а устройства выборочной защиты класс D (тип 3) располагаются непосредственно перед защищаемым устройством. Кроме того, важен правильный подбор соответствующих устройств для защиты информационных, телекоммуникационных и телевизионных линий.
Как показывает практика, основные ошибки при осуществлении проектов молниезащиты допускаются на таких крупных объектах, как заводы и промышленные комплексы. Однако значительную часть повреждений можно предупредить при пошаговом согласовании проектов систем внутренней и внешней молниезащиты.
Система будет работать безупречно только в том случае, если она была всесторонне продумана и детально реализована. Малейшее отклонение в координации систем внешней и внутренней молниезащиты может стать причиной возникновения опасного перенапряжения и привести к разрушению центрального блока управления, компьютерной техники и другого дорогостоящего оборудования.
Риск возникновения опасного перенапряжения из-за частичных токов молнии, проникающих в здание в результате несогласованной работы молниезащитных элементов, может быть проиллюстрирован следующим примером.
В здании банка дополнительно смонтировали систему внешней молниезащиты: были установлены устройства для защиты от перенапряжения для силовых и информационных линий. Несмотря на это, после сильной грозы центральный компьютер на первом этаже здания банка вышел из строя на несколько часов. Что же произошло? По-видимому, при разработке проекта защиты здания от попадания молнии не были учтены некоторые детали.
Тщательное исследование объекта показало: достаточно высокие частичные токи молнии напрямую проникли в цепи питания центрального компьютера, тем самым разрушили их и повредили компьютер.
Причиной повреждения стало то, что в помещении банка, где расположен центральный компьютер, незадолго до этого установили кондиционер, противоточный охладитель которого был смонтирован на крыше здания. Электропитание для противоточного охладителя подводилось через вторичный распределительный щит, к которому был подключен компьютер.
При ударе молнии в здание произошел переброс ее энергии на линию электропитания противоточного охладителя. По ней токи молнии попали во вторичный распределительный щит.
Каким образом потенциал проник внутрь здания? Ток молнии проходит через молниеприемник и токоотвод в заземляющее устройство. При этом между крышей здания и заземляющим устройством возникает потенциал напряжения в несколько сотен тысяч вольт. Этот потенциал прикладывается к воздушному промежутку между молниеприемником и установленными на крыше устройствами (противоточный охладитель), так как последний связан с потенциалом земли через питающую линию 220 В. Если расстояние между молниеприемником и устройством мало, то возникает перекрытие воздушного промежутка и отвод тока молнии по цепи 220 В (рис. 1).
Разработка систем молниезащиты
В техническом стандарте DIN V VDE V 0185 (части 3 и 4) представлены три основных принципа разработки систем молниезащиты.
Принцип 1. Определение защитной зоны установленных на крыше электрических приборов для обеспечения защиты от прямого попадания молнии в здание.
Согласно DIN V VDE V 0185 (часть 3) для определения зоны молниезащиты установленных на крыше электрических устройств необходимо применять метод угла защиты и метод защитных зон. Метод угла защиты относится к самым распространенным. В соответствие с ним угол защиты устанавливается в зависимости от класса молниезащиты объекта и высоты молниеприемника (рис. 2).
Рис. 1. Пример неправильно рассчитанной разделительной дистанции
Рис. 2. Метод угла защиты
Угол защиты для стержня до 3 м высотой
Класс защиты I = 70o
Класс защиты II = 72o
Класс защиты III = 76o
Класс защиты IV = 79o
Принцип 2. Защита от переброса токов молнии на устройства при соблюдении минимального безопасного расстояния между молниеприемником и установленными на крыше электрическими устройствами.
Устанавливаемые на крыше устройства должны быть тщательно защищены от переброса токов молнии. Безопасное расстояние между системой молниезащиты и устройством (безопасное разделительное расстояние) вычисляется по формуле, приведенной в стандарте DIN V VDE V 0185, часть 3:
где коэффициент ki зависит от тока молнии (табл. 1); kc – от деления тока молнии, которое в свою очередь зависит от геометрического расположения внешней молниезащиты (табл. 2);
km – от материала изоляционного промежутка (таб. 3),– длина молниеприемника или отвода, взятая от точки сближения до соединения с молниезащитным уравниванием потенциалов.
Такие параметры, как ki , kc , km и , позволяют рассчитать необходимое безопасное расстояние для каждого здания в соответствии с представленной формулой.
Таким образом, требуется соблюсти нужную разделительную дистанцию и при этом обеспечить попадание объекта в защитную зону.
В данных условиях правильно разработать надежную и экономичную систему молниезащиты для различных типов надстроек и
установок помогут изолированные системы молниеприемников фирмы OBO Bettermann (рис. 3).
Эти системы состоят из сверхпрочного изоляционного материала со стеклопластиковой основой толщиной 20 мм, которая подгоняется по длине в зависимости от конкретной области применения. Специальные соединительные секции и хвостовики вместе с переходниками и крепежными элементами обеспечивают максимально простой монтаж защитной системы любой конфигурации.
Цель применения данной системы – надежная установка изолированного молниеприемника на безопасном расстоянии от конечного устройства.
Так, стандартные изолированные системы молниезащиты используются для защиты смонтированных на крыше кондиционеров/противоточных охладителей. Например: если безопасное разделительное расстояние – 0,6 м, то достаточно установить с обеих сторон кондиционера по одному изолированному токоотводному стержню. Для объектов с классом молниезащиты III расстояние между изолированными стержнями может составлять до 10 м.
Принцип 3. Установка соответствующих приборов для защиты от перенапряжения в переходных точках каждой молниезащитной зоны.
Возможность повреждения оборудования вследствие опасных перенапряжений не исключена даже при полном соблюдении всех защитных мер, перечисленных в пунктах 1 и 2. Именно поэтому не менее важным фактором при проектировании системы молниезащиты является установка соответствующих устройств для защиты от перенапряжения (УЗП) в переходных точках зон молниезащиты. Различают следующие варианты размещения защитных устройств:
- Устройства находятся на крыше надстройки в защитной области системы молниезащиты с соблюдением необходимого разделительного расстояния.
В этом случае из-за близости объекта к системе молниезащиты, а также при достаточно большой длине прокладки линий опасные перенапряжения индуктивно наводятся магнитным полем тока молнии.
Необходимо устройства для защиты от перенапряжения класса C (тип II) для системы электроснабжения установить непосредственно в месте подвода питания к расположенным на крыше приборам, а также в соответствующих блоках управления, инверторе или вторичном распределении. Аналогичные меры предосторожности рекомендуется принимать при наличии управляющих линий.
- Устройства располагаются на крыше надстройки вне защитной области системы молниезащиты и/или без соблюдения разделительного расстояния.
Это более сложный случай монтажа системы, так как из-за риска проникновения частичных токов молнии необходимо использовать более мощные устройства для защиты от перенапряжения. Для этого используются грозоразрядники класса B (тип I) и класса C (тип II), которые вместе с разрядниками класса B (тип I) и класса C (тип II) монтируются непосредственно в месте подвода питания к установленным на крыше приборам, а также в соответствующих блоках управления, инверторе или вторичном распределении.
Так называемые комбинированные грозоразрядники типа I+II, такие, как грозоразрядники серии CombiController V25-B+C/3+NPE или ProtectionSet PS4-VA/TNS+TT фирмы OBO Bettermann, являются оптимальным и компактным техническим решением при недостатке места для монтажа приборов (рис. 4). При наличии управляющих линий рекомендуется предпринимать аналогичные меры предосторожности.
Рис. 3
Изолированная система
молниезащиты
1 – бетонное основание
2 – стержень из изолированного материала
3 – соединитель
4 – концевик
5 – молниеприемник
Рис. 4
Места установки УЗП фирмы OBO Betterman
- Как правило, внешнюю систему молниезащиты разрабатывает и монтирует фирма, специализирующаяся на молниезащите, а соответствующие УЗП устанавливает электромонтажная фирма. Для согласованной и надежной работы молниезащитной системы необходимо тесное сотрудничество этих фирм уже на первом этапе разработки внешней системы молниезащиты. Некоторые заказчики этим пренебрегают, что приводит к значительным убыткам.
- Требуется детальная разработка всех элементов внешней молниезащиты и их согласованность с внутренней, а также применение соответствующих УЗП. То есть нужны комплексные мероприятия по защите здания, внешних и внутренних конструкций и коммуникаций, электрического и электронного оборудования, важной информации на электронных носителях и, главное, жизни людей.
ООО «ОБО Беттерманн»
www.obo.com.ru
111020, Москва, ул. Боровая, 7, стр. 4
Тел.: (095) 783-95-17
196084, Санкт-Петербург,
ул. Заставская, 33, лит. Ж, оф. 411
Тел.: (812) 389-52-53
E-mail: obo.office@obo.com.ru
| 
|
