Молниезащита сложных и ответственных объектов
Каждый квадратный километр поверхности земли в Беларуси может быть поражен молнией до 3 раз в год (по данным «Белгидромет» и РД 153-34.3-35.125-99). Это значит, что даже небольшое по площади предприятие каждый год подвергается нескольким грозовым воздействиям.
Наиболее опасны прямые удары молнии, во время которых ток достигает 200 тысяч ампер, а температура в канале — 30 тысяч градусов. Силы прямого удара достаточно, чтобы разрушить объект. Непрямые (косвенные) влияния молнии менее разрушительны, но повреждают устройства и вызывают пожары на расстоянии нескольких километров. Поэтому ущерб от косвенных влияний молнии больше, чем от прямых ударов.
Защиту от прямых ударов сделать просто: в большинстве случаев достаточно молниеприемников, токоотводов и заземлителей. С защитой от косвенных влияний сложнее: нужно хорошо понимать физические процессы молнии и применять сложные защитные мероприятия (уравнивание, экранирование, защита от перенапряжений и другие).
В чем заключается проблема
С 2012 года мы обследовали более 100 объектов. Ни один из них не было полностью защищён от грозы. Особенно плохо обстоят дела на действующих объектах, защита которых создавалась по нормам РД 34.21.122 1987 года.
Старые нормы были мягче. По ним уровень напряжений и помех мог быть больше, чем требуется сейчас. Да и в целом защите электронных устройств уделялось меньше внимания. Поэтому при установке на старые объекты новой электроники возникают проблемы: во время грозы устройства повреждаются и сбоят.
Наши возможности
Мы помогаем понять текущую ситуацию и предотвратить повреждения. Если объект уже пострадал от грозы — выясним причины повреждений и разработаем корректирующие мероприятия.
В чем заключается обследование
Результат обследования — информация о текущих параметрах молниезащиты: соответствие требованиям ТНПА, физическое состояние элементов, уровень помех и другое.
В общем случае обследование включает:
- анализ проектной документации на молниезащиту, заземление, уравнивание потенциалов, изучение истории обслуживания;
- внешний осмотр оборудования, элементов молниезащиты, силовых и контрольных линий, заземлителей, заземляющих проводников, составление плана объекта с нанесением необходимой для анализа молниезащиты информации;
- электрофизические измерения: сопротивление заземления, грунта, качество металлосвязи, сопротивление изоляции, взаимные сопротивления, сопротивления оснований;
- трассировку заземлителей (определяем реальное расположение в земле), измерение распределения тока по заземленным проводникам;
- моделирование ударов молнии и оценку помех;
- анализ помехоустойчивости технических средств, оценку предельно допустимого уровня помех;
- оценку рисков повреждения оборудования, линий коммуникации, вреда жизни и здоровью людей;
- анализ соответствия молниезащиты требованиям ТНПА.
Все установленные при обследовании нарушения мы систематизируем и описываем в дефектном акте. На основании дефектного акта разрабатываются корректирующие мероприятия.
Что включают корректирующие мероприятия
В общем случае корректирующие мероприятия включают:
- проработку принципиальных решений с оценкой их надёжности и стоимости;
- план с расстановкой молниеприемников, токоотводов и заземлителей;
- изображение зон защиты от прямых ударов молнии;
- схему уравнивания потенциалов снаружи и внутри зданий;
- план с организацией выравнивания потенциалов в местах нахождения людей и другими защитными мерами;
- электрические схемы с расстановкой устройств защиты от перенапряжений;
- решения по экранированию помещений и линий связи;
- требования к помехоустойчивости технических средств;
- пояснительную записку с обоснованием решений и порядком их реализации.
Закупку и монтаж заказчик осуществляет самостоятельно, мы оказываем консультационную поддержку, помогаем оценить качество выполненных работ.
Для кого актуальны услуги
Удар молнии опасен для любого объекта. Но, одно дело, когда молния разрушает хозяйственное строение, другое — химический склад. Чем хуже последствия, тем лучше должна быть защита от грозы.
Особо надежную защиту от грозы должны иметь предприятия с:
- высокой оснащенностью электрическими и электронными устройствами (производство, связь, информационно-вычислительные центры);
- высокими требованиями к надежности работы (медицина, банки, железная дорога, хранение данных);
- разветвленной телекоммуникационной сетью и системой электроснабжения (предприятия с большой площадью);
- взрыво- и пожароопасные (нефтехимия, деревообработка);
- полевыми устройствами (железная дорога, автоматизированные спортивные площадки);
- большими геометрическими размерами;
- большим числом людей (стадионы, концертные залы, кинотеатры);
- культурными ценностями.
Документы, на основании которых выполняется работа
Обследование выполняется в соответствии с:
- ТКП 336-2011. Молниезащита зданий, сооружений и инженерных коммуникаций;
- ТКП 209-2009. Молниезащита объектов радиосвязи;
- МЭК 62305 (серия стандартов). Защита от молнии;
- ITU-T (серия стандартов международного союза в области электросвязи);
- других стандартов в зависимости от особенностей объекта.
Мы учитываем рекомендации профильных производителей и ассоциаций:
- DEHN + SÖHNE. Lightning protection guide;
- VDB. Blitzschutz Montage-Handbuch;
- VDS. Blitz- und Überspannungsschutz.
Примеры работ
Удар молнии в железнодорожную станцию
Причина работ
В станцию железной дороги ударила молния, из-за чего повредилась автоматика, и остановилось движение поездов.
Объект был оборудован молниезащитой, но она по какой-то причине не смогла защитить объект. Для анализа проблем и поиска решений заказчик нанял
Порядок решения задачи
На первом этапе мы изучили параметры объекта и установили причины повреждений. Для этого выполнили комплексное обследование. На основании собранной информации разработали три принципиально разных варианта корректирующих мероприятий. Отличия между ними заключались в надёжности, стоимости и эстетичности. После обсуждения с заказчиком был выбран итоговый вариант, для которого разработаны чертежи, схемы и пояснительная записка. Фрагмент проекта изображён на рисунке.
Закупку материалов и монтаж молниезащиты заказчик выполнил собственными силами. За нами остался авторский надзор и приемо-сдаточные испытания. На фотографии показан элемент реализованной молниезащиты.
Почему заказчик выбрал нас
- Мы предложили разобраться в причинах повреждений, другие сразу предлагали действовать. С нашей точки зрения был нужен глубокий анализ. Ведь объект уже был оснащен молниезащиты, но она не сработала. Очевидно, что создавать ещё одну формальную защиту было бессмысленно.
- Предложили несколько вариантов реализации защиты. Так заказчику было проще оценить и выбрать лучший. Варианты отличались видами молниеприемников (отдельностоящие или совмещённые со зданием), организацией заземления и защиты от перенапряжений.
- Согласились на обсуждение и согласование вариантов с пятью службами. Сложность заключалась в противоречивости требований, необходимости учёта мелких нюансов, большом числе переделок.
- Применили для обследования специализированное программное обеспечение (расчет электромагнитных помех, зон защиты от прямых ударов молнии, расчет перенапряжений) и оборудование (моделирование ударов молнии, поиск заземлителей, измерение импульсных сопротивлений).
- У нас есть опыт научных работ и публикаций, поэтому мы смогли теоретически обосновать предлагаемые решения.
- Изучили и применили в работе требования к молниезащите железнодорожных объектов в России, Польше, США, Германии, требования международных организаций.
Удар молнии в административное здание
Причина работ
В здание ударила молния. Повредилась электроника и отделка помещений. Для анализа проблем и поиска решений заказчик нанял
Как мы решали задачу
Чтобы выяснить причины повреждений и предложить решения мы выполнили обследование, во время которого:
- собрали и изучили документацию на существующую молниезащиту и заземление;
- осмотрели объект, составили план и нанесли на него необходимую для анализа информацию;
- выполнили электрофизические измерения;
- оценили электромагнитные влияния, которые оказывает молния на объект.
Результаты обследования описали в техническом отчете и дефектном акте. Для устранения несоответствий разработали технические решения в виде схем, чертежей и пояснительной записки.
Удар молнии в поликнинику
Причина работ
В здание ударила молния. Вышло из строя электрическое и электронное оборудование. Для анализа проблем и поиска решений заказчик нанял
Порядок решения задачи
Для решения задачи мы сделали следующее:
- собрали и изучили документацию на существующую молниезащиту и заземление;
- осмотрели объект, составили план и нанесли на него необходимую для анализа информацию;
- выполнили электрофизические измерения;
- оценили электромагнитные влияния, которые оказывает молния на объект, путем расчетов и измерений;
- выполнили анализ информации и разработали решения для устранения несоответствий.
По итогам работ заказчику предоставлены:
- пояснительная записка с подробным описанием параметров молниезащиты на объекте;
- дефектный акт с выявленными несоответствиями;
- схемы, чертежи и описания способов устранения несоответствий.
Высоковольтная электрическая подстанция 110 кВ
Причина работ
Плановая диагностика заземления и молинезащиты подстанции.
Объем обследования
В объем обследования входили следующие работы:
- анализ эксплуатационной документации;
- восстановление и актуализация данных: план подстанции, расположение заземлителей, расстановка молниеотводов, расчет зон защиты от прямых ударов молнии;
- электрофизические измерения заземления и системы уравнивания потенциалов;
- моделирование и анализ влияний молнии;
- анализ помехоустойчивости технических средств;
- систематизация информации, составление дефектного акта;
- разработка решений для устранения несоответствий.
Результаты работ:
- пояснительная записка с подробным описанием параметров молниезащиты на объекте;
- дефектный акт с выявленными несоответствиями;
- схемы, чертежи, пояснительная записка с описанием корректирующих мероприятий.