2.4.2 Испытания и сертификация

Изолированная внешняя система молниезащиты подробно описана в стандарте МЭК 62305. Она основана на обеспечении необходимого воздушного зазора между неизолированным токоотводом и защищаемым объектом. Это расстояние называется «Безопасным расстоянием».

Изолированный токоотвод ERITECH® был успешно испытан в независимой лаборатории Института Прикладных Наук г.Киля, Германия, использовавшей распространенный метод испытаний "Zischank" (рисунок 2.26). При использовании данного метода кабель определенной длины испытывается при помощи импульсов высокого напряжения по отношению к воздушному зазору. Если параллельный воздушный зазор, в отличие от кабеля, многократно пробивается, то эквивалентное безопасное расстояние кабеля больше чем расстояние воздушного зазора.[9]

Рисунок 2.26 - Испытания изолированного токоотвода ERITECH

Как и в случае молниеотводов, в качестве токоотводов следует использовать как естественные, так и искусственные проводящие элементы. Наименьшие размеры проводящих элементов, которые можно использовать для отведения тока молнии составляют:

- Оцинкованная сталь - 50 мм2 ;

- Алюминий - 25 мм2 ;

- Медь - 16 мм2 .

Схема токоотводов должна обеспечить параллельные пути для протекания тока молнии от точки удара в землю. Токоотводы следует устанавливать вдоль прямых и вертикальных трасс между молниеотводом и заземляющим проводником. Число отводов не может быть меньше двух.

Анализ молниеприемной горизонтальной сетки с размерами, зависящими от уровня защиты, показывает необходимость такого расположения токоотводов, чтобы по возможности создавалось бы непрерывное продолжение горизонтальных молниеотводов.

При анализе угрозы устройствам, установленным на стенах объекта (таблица 2.4), следует также принимать во внимание расположение защитных зон. В этих случаях расстояние между устройством и проводами электроустановке должно быть настолько большим, чтобы не могло возникнуть искровое перекрытие (рисунок 2.27).

Таблица 2.4

Расстояние между токоотводами и стенами строительных объектов

Минимальное расстояние от стены здания
Стена из несгораемого или трудносгораемого материала	Стена из сгораемого материала

*- рост температуры токоотвода при протекании тока молнии не опасен для материала стены

** - температура провода превышает допустимые величины для сгораемого материала стены [10,12]

Рисунок 2.27 - Примеры расположения токоотводов на различных зданиях

2.5 Заземляющие устройства

По расположению в грунте и форме электродов заземлители делятся на:

а) углубленные - из полосовой (площадью сечения 40´4 мм) или круглой (диаметром 20 мм.) стали, укладываемые на дно котлована в виде протяженных элементов или контуров по периметру фундаментов. В грунтах с электрическим удельным сопротивлением r = 500 Ом× м в качестве углубленных заземлителей может использоваться арматура железобетонных свай и железобетонных фундаментов других видов;

б) горизонтальные - из полосовой (площадью сечения 40´4 мм) или круглой (диаметром 20 мм) стали, уложенные горизонтально на глубине 0,6-0,8 м от поверхности земли или несколькими лучами, расходящимися из одной точки, к которой присоединяется токоотвод;

в) вертикальные – из стальных, вертикально ввинчиваемых стержней (диаметром 32-56 мм) или забиваемых электродов из угловой (40´40 мм) стали. Длина ввинчиваемых электродов должна приниматься 3-5 м, забиваемых - 2,5-3 м. Верхний конец вертикального заземлителя должен быть заглублен на 0,5-0,6 м от поверхности земли;

г) комбинированные - вертикальные и горизонтальные, объединенные в общую систему. Присоединение токоотводов следует проводить в середину горизонтальной части комбинированного заземлителя.

В качестве комбинированных следует применять сетки с глубиной заложения 0,5-0,6 м или сетки с вертикальными электродами. Шаг ячеек сетки должен быть не менее 5-6 м;

д) пластинчатые - для судов с взрывчатыми материалами, корпуса которых изготовлены из непроводящего материала.[3]

Все соединения электродов заземлителей между собой и с токоотводами должны проводиться сваркой. Длина сварочного шва должна быть не менее двойной ширины свариваемых полос и не менее 6 диаметров свариваемых круглых проводников.

Болтовой контакт допускается только при устройстве временных заземлителей и в местах соединения между собой отдельных контуров.

Проектирование заземлителей должно нестись с учетом неоднородности грунта.

Конструкция заземлителей выбирается в зависимости от требуемого импульсного сопротивления с учетом структуры и электрического удельного сопротивления грунта, а также удобства ведения работ по их укладке. Типовые конструкции заземлителей и значения их сопротивления растеканию тока промышленной частоты R ~ , Ом.

В грунтах с электрическим удельным сопротивлением менее 500 Ом×м следует использовать заземлители горизонтального или вертикального типа. При грунтах неоднородной проводимости следует применять горизонтальные заземлители, если электрическое удельное сопротивление верхнего слоя грунта меньше нижнего, и вертикальные заземлители, если проводимость нижнего слоя лучше, чем верхнего.[8]

Каждый заземлитель характеризуется своим импульсным сопротивлением, то есть сопротивлением растеканию тока молнии R. Импульсное сопротивление заземлителя может существенно отличаться от сопротивления R ~ , получаемого обычно принятыми способами. Его величина определяется по формуле

Rи = a R

где a - импульсный коэффициент, зависящий от параметров тока молнии, электрического удельного сопротивления грунта и конструкции заземлителя (таблица 2.5).

Таблица 2.5 - Предельные длины горизонтальных заземлителей, гарантирующих a = 1 при разных удельных сопротивлениях грунта r

r, Ом×м	До 500	500	1000	2000	4000
l пр , м	25	35	50	80	100

Заземлители большей длины практически не отводят импульсный ток на участке, превышающем l пр.

Импульсные коэффициенты определены для значений амплитуды тока молнии 60 кА и крутизны 20 кА/мкс.

После монтажа заземлителей расчетное сопротивление растеканию должно быть уточнено непосредственным замером. Измерения следует проводить летом в сухую погоду.

Соединение между собой отдельных заземлителей молниеотводов стальной полосой допускается в фунтах с электрическим удельным сопротивлением r > 500 Ом×м.

Если измеренное сопротивление заземлителей превышает расчетное, то в грунтах с электрическим удельным сопротивлением 500 Ом×м и более необходимо соединять между собой заземлители молниеприемников соседних хранилищ.[11],[35]