Проектирование заземляющего устройства и системы молниезащиты (в том числе активной молниезащиты)

При прохождении электрического тока через человеческое тело могут возникнуть серьезные травмы и, в крайних случаях, летальный исход. Научно установлено, что для человека потенциально опасным является ток в диапазоне от 15 до 25 миллиампер (мА), а при превышении 50 мА, протекающего через организм в течение продолжительного времени, возможно летальное исходное состояние. Воздействие электрического тока на человека может произойти при контакте с частями электроустановок, которые обычно не находятся под напряжением, но могут оказаться таковыми в случае повреждения изоляции одной из фаз. Для предотвращения возможных опасных потенциалов для персонала осуществляются защитные заземления, которые заключаются в соединении всех потенциально напряженных частей установки с землей.

Заземлитель – это металлический проводник или группа проводников, находящихся в прямом контакте с землей. Проводники, соединяющие заземляемые компоненты установки с заземлителем, называются заземляющими проводниками. Общее сочетание заземлителей и заземляющих проводников определяется как заземляющее устройство, а намеренное электрическое соединение части электроустановки с заземляющим устройством называется заземлением.

Металлические компоненты подвергающиеся заземлению

Оболочки электрических машин, трансформаторов, аппаратов освещения и аналогичные компоненты.
Приводные устройства электрических аппаратов.
Вторичные обмотки измерительных трансформаторов.
Корпуса распределительных щитов, панелей управления и шкафов.
Структуры распределительных систем, кабельные компоненты, корпуса кабельных соединителей, а также защитные оболочки и бронирование силовых и контрольных кабелей, а также стальные трубы электропроводки и аналогичные компоненты.

На воздушных линиях напряжением 6-10 кВ производится заземление железобетонных и металлических опор, установленных в населенных районах, а также каркасов и корпусов электрооборудования, таких как выключатели, предохранители, разрядники, установленных на деревянных, железобетонных или металлических опорах.

Применение заземляющего устройства

Для осуществления заземления электроустановок различных напряжений применяется общее заземляющее устройство.

В соответствии с требованиями стандарта СТО 56947007-29.240.10.248-2017 «Нормы технологического проектирования подстанций переменного тока с напряжением от 35 до 750 кВ», необходимо включить в проект раздел (том) «Защита от перенапряжений, заземление, электромагнитная совместимость». В рамках данного раздела (тома) должны быть представлены пояснительная записка и чертежи заземляющего устройства.

Заземляющее устройство должно быть спроектировано с учетом параметров, гарантирующих соблюдение требований по электромагнитной совместимости оборудования электроустановок. В соответствии с нормами электромагнитной совместимости, заземляющее устройство должно быть сконструировано таким образом, чтобы уровни напряжений и токов, возникающих во вторичном оборудовании в случае коротких замыканий и переключений в первичных цепях, не превышали допустимых значений для вторичного оборудования. Допустимые (испытательные) уровни электромагнитных воздействий регламентированы в соответствии с ГОСТ Р 51317.6.5-2006.

Условия проектирования заземляющего устройства

Защита естественных заземлителей и проводящих коммуникаций от повреждений при протекании (стекании) токов в аварийных режимах.
Обеспечение взрыво- и пожаробезопасности электроустановок, оборудования и сооружений за счет исключения перегрева искусственных и естественных элементов заземляющего устройства, а также предотвращения возникновения электрических дуг и искрения между открытыми проводящими частями, включая заземляющие проводники с разными потенциалами.
Гарантирование эффективной работы релейных защит от замыканий на землю.

Процесс разработки заземляющего устройства включает следующие этапы:

Проведение предварительных исследований и анализа.
Проектирование заземляющей сети внутри зданий и сооружений.
Создание базовой конструкции заземляющего устройства для открытой части распределительных устройств.
Проведение расчетов и корректировка базовой конструкции с учетом всех требований к заземляющему устройству, включая определение оптимального количества и расположения искусственных заземлителей и заземляющих проводников с учетом их сечения (с учетом термической стойкости и стойкости к коррозии).

Обеспечение надежной работы заземляющего устройства зависит от соблюдения стандартизированных параметров этого устройства.

Система молниезащиты

Молниезащита представляет собой комплекс технических средств, разработанных для обеспечения безопасности зданий, а также защиты имущества и жизни людей, находящихся в них. Прямое попадание молнии в здание может привести к различным последствиям, включая повреждение структуры, выход из строя электронного оборудования и риск для жизни людей, находящихся внутри или рядом с зданием.

Система внешней молниезащиты разработана для перехвата молнии и ее направления в землю, что предотвращает повреждения и пожары в зданиях. При прямом попадании молнии на объект правильно спроектированное молниезащитное устройство должно принять на себя ток молнии и отвести его по специальным проводникам в систему заземления, где энергия разряда будет безопасно рассеяна. Прохождение тока молнии не должно причинить ущерб защищаемому объекту и должно быть безопасным для людей, находящихся как внутри, так и снаружи объекта.

Внутренняя молниезащита состоит из системы устройств защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП). Основная цель УЗИП — защита микропроцессорного оборудования от перенапряжений, возникающих в сети под воздействием тока молнии. Существуют два типа перенапряжений: вызванные прямыми и косвенными ударами молнии. Первые возникают при попадании молнии непосредственно в здание или в подведенные к нему линии связи. Вторые возникают при ударах молнии поблизости от здания или линий связи. Параметры перенапряжений различаются в зависимости от способа попадания молнии.

Для обеспечения надежного и безаварийного функционирования защищаемых объектов необходимо уделить должное внимание проектированию и установке системы молниезащиты в соответствии с применимыми нормативными документами и особенностями конкретного объекта.

Активная молниезащита, несмотря на ограниченную нормативную базу в России, за исключением регионального ТГН 34.21-301-2008 Свердловской области, активно используется в случаях, когда традиционные системы молниезащиты могут нарушить работу смежного оборудования или повредить внешний вид здания.

Активная молниезащита представляет собой комплекс инженерно-технических средств, задача которых заключается в том, чтобы оперативно принять и отвести в землю ток молнии при приближении грозовой деятельности, обеспечивая защиту значительно большей территории, чем традиционные методы.

Особенности молниезащиты

Основное различие активной молниезащиты от традиционных методов заключается в наличии активного молниеприемника, который реагирует на увеличение напряженности электрического поля при приближении грозового фронта. Конденсаторы, используемые в системе, заряжаются от этого поля, и при достижении определенного напряжения на них происходит пробой разрядников, что создает короткий, но мощный импульс напряжения, обеспечивающий эффективную защиту.

Преимущества активной молниезащиты включают:

Расширенная зона защиты активного молниеприемника, превышающая зону защиты пассивного молниеприемника с аналогичной высотой.
Высокий уровень защиты, обеспечиваемый конструкцией активной молниезащиты, минимизирует риск пробоя молнии и повреждения защищаемого объекта.
Активный молниеприемник работает автономно и не требует подключения к внешнему источнику электропитания.
Устройство активируется только при приближении грозового фронта и наличии реальной угрозы разряда молнии.

Компания ООО «Энергодирект» готова выполнить полный спектр работ по проектированию системы заземления и молниезащиты, включая активную молниезащиту, на объектах любой сложности. Мы гарантируем выполнение работ в соответствии с вашими требованиями и всеми соответствующими нормативными документами в кратчайшие сроки.

Ознакомиться с полным списком услуг можно в нашем каталоге.

Перечень работ

Работы, выполняемые при проектировании заземляющего устройства и системы молниезащиты (в том числе активной молниезащиты):

Изучение исходной документации, предоставленной Заказчиком.
Сбор информации по помехоустойчивости существующей или устанавливаемой МП аппаратуры.
Разработка принципиальных программ предпроектного обследования.
Измерение сопротивления растеканию тока заземляющего устройства объекта.
Измерение удельного сопротивления грунта методом ВЭЗ.
Определение качества электрической связи с заземляющим устройством объекта аппаратов и конструкций объекта.
Определение наличия и качества переходного сопротивления контактов для обследуемых аппаратов и конструкций объекта.
Определение реальной схемы заземляющего устройства с помощью трассопоисковой системы.
Расчет напряжения на заземляющем устройстве при КЗ в высоковольтной сети.
Обследование существующих шин уравнивания потенциала в лотках.
Оценка коррозионного состояния заземляющего устройства объекта путем выборочного вскрытия грунта.
Обследование заземления в помещениях с МП аппаратурой.
Определение напряжения прикосновения на рабочих местах персонала.
Определение разностей потенциалов на заземляющем устройстве объекта, которые могут быть приложены к изоляции вторичных кабелей и (или) входам МП аппаратуры на объекте при внутренних и внешних КЗ.
Определение разностей потенциалов на заземляющем устройстве объекта, которые будут приложены к изоляции вторичных кабелей и (или) входам МП аппаратуры при протекании ВЧ-составляющей тока КЗ в высоковольтной сети.
Определение доли тока, растекающейся по экранам и оболочкам вторичных кабелей и другим естественным заземлителям в случае внутренних и внешних КЗ.
Определение надежности защиты объекта от прямого удара молнии.
Определение опасности воздействия на вторичные цепи и подключенное к ним МП оборудование помех, создаваемых при молниевом разряде в элементы системы молниезащиты.
Оценка эффективности ослабления импульсных помех экранами кабелей и кабельными конструкциями.
Определение наличия и измерение интенсивности блуждающих токов в грунте.

После проведения предпроектного обследования экспериментально-расчетными методами производятся следующие работы:

Анализ полученных результатов обследования.
Разработка мероприятий по восстановлению металлосвязей аппаратов и конструкций с заземляющем устройством объекта прокладке дополнительных заземлителей. Мероприятия оформляются в виде задания на восстановительные работы, включающее в себя используемые материалы с указанием марки, длины, сечения, веса, точного места его монтажа с привязкой к конкретному оборудованию по тексту и графическом виде.
Разработка технических решений по заземлению шин уравнивания потенциалов кабельных лотков или корпусов кабельных коробов на заземляющее устройство объекта.
Разработка рекомендаций по способам прокладки вторичных цепей, их экранированию и способам заземления экранов (с учетом термической стойкости).
Оценка других факторов, способных оказать воздействие на МП аппаратуру и выявленных в процессе выполнения работы.
Составление протоколов измерений, общего заключения по результатам работы, Паспорта заземляющего устройства и схемы молниезащиты объекта. Согласование результатов работы с Заказчиком.
По факту выявленных замечаний (отклонений), разрабатываются мероприятия по восстановлению конфигурации заземляющего устройства, прокладке дополнительных заземлителей, ШУП, металлосвязей аппаратов и конструкций с заземляющем устройством объекта; предоставляется сметная документация на восстановительные работы в текущих ценах.

Отчетная документация

Результаты проведенных измерений и расчетов могут быть оформлены одним из трех документов или их комбинацией:

Технический отчет.
Паспорт заземляющего устройства и системы молниезащиты.
Рабочий проект восстановления заземляющего устройства.

Технический отчет содержит:

Пояснительную записку.
Протоколы выполненных измерений и расчетов.
Графическую часть.

Пояснительная записка включает:

вводную часть с описанием объекта, типом и местом размещения МП аппаратуры; маркой и способом монтажа вторичных цепей, способом организации электропитания МП аппаратуры; исходными данными по токам короткого замыкания и временам отключения защит; данным по помехоустойчивости МП аппаратуры;
результаты измерений и расчетов с описанием состояния заземляющего устройства и системы молниезащиты объекта; результатов определения удельного сопротивления грунта, сопротивления заземляющего устройства, качества металлосвязи; расчетных значений разностей потенциалов при коротких замыканиях и молниевых разрядах; результатов измерений и расчетов магнитных полей; результатов мониторинга качества электропитания;
выводы по результатам проведенных измерений и расчетов;
рекомендации по устранения выявленных нарушений требований НТД;
список используемой литературы.

Протоколы выполненных измерений и расчетов могут включать до 20 различных протоколов (в зависимости от требований Технического задания на выполнение работ), а также Приложений с данными по уровням помехоустойчивости МП аппаратуры и Разрешительной документацией.

Графическая часть включает:

схему заземляющего устройства объекта с необходимыми рекомендациями по устранению нарушений требований НТД (в случае наличия) в формате AutoCAD и PDF;
план расположения первичного оборудования, зданий и сооружений на территории объекта;
систему молниезащиты с рассчитанными зонами защиты оборудования;
трассы прокладки вторичных цепей по территории объекта;
прочую необходимую информацию.

Паспорт заземляющего устройства и системы молниезащиты содержит:

Строго определенные требованиями нормативной документации Протоколы обследования заземляющего устройства и системы молниезащиты объекта.
Приложение с Разрешительной документацией.
Графическую часть (аналогичную Техническому отчету, только без рекомендаций).

Рабочий проект восстановления заземляющего устройства включает:

Пояснительную записку с краткими сведеньями об объекте, предлагаемыми техническими решениями и Приложением с Разрешительной документацией.
Локальный сметный расчет (ФЕР, ВУЕР, ОРГРЭС) на момент составления отчета.
Графическую часть (аналогичную Техническому отчету) со Спецификацией оборудования и материалов.

Помимо стандартного Технического отчета мы готовы предоставить фото- и видеоотчет процесса обследования объекта.

Вся документация в полном объеме предоставляется Заказчику в нескольких экземплярах на бумажном носителе и в электронном виде на CD или Flash-носителе. При этом:

текстовая информация предоставляется в формате MS Word;
графическая информация предоставляется в формате AutoCAD;
дополнительно вся документация предоставляется в формате PDF.

Пример Договора Пример Технического отчета

Применяемое оборудование

Для эффективного и полноценного обследования объектов применяется переносное современное оборудование. Все приборы, подлежащие обязательной поверке, проходят ежегодный метрологический контроль в органах Ростеста, о чем свидетельствует наличие действующих Свидетельств о поверке.

Основной перечень используемых приборов:

Наименование прибора	Назначение
Осциллограф Tektronix THS730A	Мониторинг качества электропитания, фиксация импульсных помех
Нетбук Asus
Трассопоисковый комплект Radiodetection RD8000	Определение фактической схемы контура заземляющего устройства
Измеритель параметров заземляющих устройств Sonel MRU-200	Определение качества электрической связи с заземляющим устройством объекта аппаратов и конструкций; измерение R растеканию заземляющего устройства и удельного сопротивления грунта
Анализатор качества электрической энергии Metrel PowerQ4 Plus 2792	Измерения и анализ показателей качества электрической энергии и электроэнергетических величин трехфазных систем энергоснабжения
Тепловизор Flir E60	Тепловизионная съемка с чувствительностью 0,05⁰С
Измеритель магнитного поля П3-50	Измерение постоянно действующего магнитного поля промышленной частоты
Измеритель уровня электромагнитного фона АТТ-2593	Измерение полей радиочастотного диапазона в помещениях с МП аппаратурой
Измеритель напряженности и потенциала электростатического поля СТ-01	Измерение электростатических потенциалов напольного покрытия в помещениях с МП аппаратурой
Лазерный дальномер Leica DISTO D5	Измерение расстояний, высот
Радиостанции Kenwood TK-F8	Взаимодействие между членами бригады
Измеритель климатических параметров МЕТЕО-10	Измерение температуры, влажности и давления
Комплект для визуального и измерительного контроля «Экспертный»	Визуальный и измерительный контроль

Стоимость

Для окончательного расчета стоимости выполнения работ нам потребуется исходное Техническое задание с информацией об объекте, месте его расположения, планируемом объеме и сроках поведения работ. На основании полученной информации мы подготовим Технико-коммерческое предложение с указанием сроков, стоимости и перечнем выполняемых работ.

Поможем грамотно уточнить объемы необходимого обследования для уменьшения необоснованных затрат.

В отдельных случаях (при небольшом объеме работ) достаточно будет примерного устного описания объекта и потребностей Заказчика.

Примечание

В случае нового объекта (существующего пока только на бумаге) отпадает необходимость в проведении предпроектного обследования объекта. Выполняется только аудит проектной документации с анализом проектных решений и выдачей заключения о их соответствии требованиям НТД.

После заключения Договора ООО «Энергодирект» запрашивает имеющуюся исходную документацию (относящуюся к планируемым работам) и изучает ее на предмет полноты и достаточности. При необходимости, формирует перечень дополнительных данных, уточняемых непосредственно на объекте.

Сроки и график выполнения работ ООО «Энергодирект» согласовывает с Заказчиком после подписания Договора с учетом общих сроков, пожеланий Заказчика, климатических условий в месте проведения работ, плановых отключений и т.п.

Перед началом производства работ ООО «Энергодирект» направляет Заказчику письмо на допуск к производству работ с указанием имен сотрудников, групп по электробезопасности, их прав, должностей, сроков производства работ, а также Рабочую программу (либо проект производства работ) и согласовывает эти материалы.

ООО «Энергодирект» обеспечивает доставку персонала к месту производства работ и проживание.