Технические бюллетени

скачать в формате PDF (326 KБ)    

Таблица 5 - Требования к сечениям токопроводящих элементов системы МЗ

 

Материал	Молниеприемник, мм2	Токоотвод, мм2	Проводники, соединяющие систему молниезащиты с СУП, мм2
Сталь	50	50	50
Алюминий	70	70	25
Медь	50	50	16

Дополнительно элементы молниеприемников и токоотводов системы внешней молниезащиты должны удовлетворять требованиям ГОСТ Р МЭК 62561.2, а их соединительные компоненты требованиям ГОСТ Р МЭК 62561.1.

Токоотводы не изолированных от защищаемого объекта элементов системы молниезащиты прокладывают следующим образом:

• если стена выполнена из негорючего материала, токоотводы могут быть закреплены на поверхности стены или проходить в стене;
• если стена выполнена из горючего материала, токоотводы могут быть закреплены непосредственно на поверхности стены, в том случае, если повышение температуры при протекании тока молнии не будет представлять опасности для материала стены;
• если стена выполнена из горючего материала и повышение температуры токоотводов представляет для него опасность, токоотводы необходимо располагать таким образом, чтобы расстояние между ними и защищаемым объектом всегда превышало 0,1 метра. Монтажные скобы для крепления токоотводов могут находиться в контакте со стеной.

В случае если расстояние между токоотводом и стеной, выполненной из горючего материала, не может точно контролироваться, сечение токоотвода рекомендуется принимать не меньше 100 мм² для стали, не менее 35 мм² для меди и не менее 50 мм² для алюминия.

Аналогичные требования относятся и к элементам молниеприемной сетки.

При необходимости точного определения температуры нагрева токоотводов и других элементов системы молниезащиты при протекании по ним части тока молнии следует использовать расчётные методики, например, методику, описанную в Разделе D.4.1 ГОСТ Р МЭК 62305-1-2010. Такой расчет позволит выбрать оптимальное сечение всех элементов внешней системы молниезащиты по условиям нагрева.

Для определения сечения токоотводов можно воспользоваться справочной информацией из таблицы 6.
 

Таблица 6 - Повышение температуры проводников различных сечений

 

Сечение, мм2	Материал
	Нержавеющая сталь			Низкоуглеродистая сталь			Алюминий			Медь
	Сила тока, кА
	100	150	200	100	150	200	100	150	200	100	150	200
4	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
10	-	-	-	-	-	-	564	-	-	169	542	-
16	-	-	-	1120	-	-	146	454	-	56	143	309
25	940	-	-	211	913	-	51	132	283	22	51	98
50	150	460	940	37	96	211	12	28	52	5	12	22
100	945	100	190	9	20	37	3	7	12	1	3	5

 

Следующие конструктивные элементы зданий/сооружений могут считаться естественными токоотводами:

• металлические конструкции при условии, что электрическая непрерывность между разными элементами является долговечной и выполнена пайкой, сваркой, зажимным или болтовым соединением, и при условии, что эти конструкции имеют не меньшие размеры, чем указано в таблице 5;
• металлический каркас здания или сооружения;
• металлические электрически непрерывные элементы железобетонных конструкций здания/сооружения;
• части фасада, профилированные элементы и опорные металлические конструкции фасада при условии, что их сечение соответствуют требованиям, приведенным в таблице 5, а их толщина составляет не менее 0,5 мм.

В прокладке наружных горизонтальных поясов по 5.3.2 [1] нет необходимости, если металлические каркасы здания или стальная арматура железобетона используются как токоотводы.

При проектировании или реконструкции систем внешней молниезащиты необходимо учитывать возможные воздействия электродинамических сил на проводники системы молниезащиты. Электродинамические силы взаимодействия между проводниками, по которым протекает ток, обусловлены действием силы Ампера. При этом электродинамические силы могут возникать даже между проводниками, находящимися под углом в 90° между собой. Для учета электродинамических сил рекомендуется использовать метод расчета, приведенный в разделе D.4.2 ГОСТ Р МЭК 62305-1-2010.

Места размещения элементов системы молниезащиты и расположения токоотводов элементов системы молниезащиты необходимо выбирать исходя из условия минимизации уровня импульсного магнитного поля, воздействующего на технические средства железнодорожной инфраструктуры при протекании части тока молнии по элементам молниезащиты, их токоотводам и элементам заземляющего устройства. Для определения уровня импульсного магнитного поля в местах размещения технических средств железнодорожной инфраструктуры проводят расчеты с использованием закона Био - Савара - Лапласа, а также принципа суперпозиции для учета влияния поля, создаваемого различными проводниками с током. Расчеты допускается проводить с помощью программных комплексов или специальных расчетных методик. В случае если уровень импульсного магнитного поля превышает уровень устойчивости к импульсному магнитному полю технических средств, применяют экранирование технических средств с помощью специальных экранирующих шкафов для отдельных технических средств или экранов (сплошных или в виде сеток) для помещения или здания в целом.

Вывод.

Принятие и вступление в силу с 1 сентября 2016 года СТО РЖД 08.026-2015 «Устройства железнодорожной инфраструктуры. Защита от атмосферных и коммутационных перенапряжений. Устройства молниезащиты и заземления технических средств. Технические требования», хоть и является важным шагом на пути к систематизации требований к защите инфраструктуры РЖД от атмосферного электричества, но, в то же время, он содержит ряд спорных и неоднозначных норм и вступает в противоречие с некоторыми действующими нормативными актами.

В ходе анализа нормативной базы, регламентирующей выполнение внешней молниезащиты зданий/сооружений инфраструктуры РЖД, были выявлены следующие спорные положения и коллизии, требующие разрешения:

1. В основу СТО РЖД 08.026-201 заложены положения серии стандартов ГОСТ Р МЭК 62305 Менеджмент риска. Защита от молнии (1 и 2 части). При этом предлагаемые в СТО уровни надёжности защиты не соответствуют требованиям ГОСТ. В частности, в ГОСТ отсутствует надёжность защиты 0,999. Вообще вызывает сомнение необходимость защиты объектов инфраструктуры РЖД с такой высокой надёжностью, поскольку затраты на её организацию могут превысить потери от воздействия молнии.
2. Для расчёта эффективности системы ВМЗ предлагается только два типа строений/сооружений (прямоугольные и сосредоточенные). Не рассматриваются протяжённые, цилиндрические, сферические объекты и т.д., что ограничивает возможности расчётов системы ВМЗ для полного спектра объектов различной геометрии.
3. Предлагаемые в СТО требования к сечениям элементов системы ВМЗ представляются завышенными, что ведёт к удорожанию сметной стоимости  выполнения ВМЗ. Так, в частности, для медного токоотвода рекомендовано сечение не менее 50 мм2, в отличие от требований СО 153-34.21.122-2003 «Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций», где для медных токоотводов рекомендовано сечение не менее 16 мм2.
4. Действующей нормативной базой РЖД на данный момент предусмотрены разные, в корне отличающиеся друг от друга методики расчёта зон защиты молниеприёмников, что затрудняет проектирование ВМЗ, вызывает вопросы при прохождении экспертизы и т.д. Так, СТО предлагает методики аналогичные представленным в СО 153-34.21.122-2003, а СП 235.13260000.2015 «Свод правил. Железнодорожная автоматика телемеханика. Правила проектирования» предлагает методики прописанные в IEC 62305-3.
5. Требования к сопротивлению растеканию тока молниезащитного заземления привязаны только к удельному сопротивлению грунта и не учитывают уровень (категорию) молниезащиты, не смотря на то, что в основе расчёта ВМЗ для каждого уровня защиты лежат определённые диапазоны амплитуд тока молнии, следовательно, молниезащитное ЗУ должно отводить разные по величине токи с соизмеримой эффективностью.
6. Требования к материалам заземлителей в СП 234.13260000.2015 «Свод правил. Железнодорожная автоматика телемеханика. Правила строительства и монтажа» противоречит требованиям ГОСТ Р 50571.5.54 Электроустановки низковольтные. Часть 5-54. Заземляющие устройства, защитные проводники и защитные проводники уравнивания потенциалов. В частности, СП допускает использование в ЗУ чёрной стали без антикоррозионных покрытий и занижает требования к сечению полосы, что, несомненно, скажется на коррозионной стойкости ЗУ и сроке его эксплуатации.
7. В СП 235.13260000.2015, в том числе регламентирующем порядок проектирования молниезащиты, нет упоминания об уровнях (категориях) надёжности молниезащиты.

Проектировщику, разрабатывающему раздел молниезащиты объектов инфраструктуры РЖД, в своей повседневной деятельности необходимо учитывать все тонкости, нюансы и, к сожалению, имеющиеся на сегодняшний день противоречия в требованиях нормативной базы.

Инжиниринговый центр АО «Хакель Рос», имеющий компетенции и многолетний опыт в области молниезащиты, защиты от импульсных перенапряжений, заземляющих устройств и других смежных областях знаний, оказывает инжиниринговые услуги проектным и эксплуатирующим организациям по разработке комплексных технических и проектных решений на основе отечественных и международных нормативно-технических документов по внешней и внутренней молниезащите, системам заземления, системам защиты от импульсных перенапряжений и помех с использованием собственной продукции и продукции компаний-партнеров.

Кроме того, инжиниринговый центр АО «Хакель Рос» организует обучение специалистов проектных организаций, их консультации и техническую поддержку.


Литература

1. СТО РЖД 08.026-2015 «Устройства железнодорожной инфраструктуры. Защита от атмосферных и коммутационных перенапряжений. Устройства молниезащиты и заземления технических средств. Технические требования».
2. ЦЭ-191 Инструкция по заземлению устройств энергоснабжения на электрифицированных железных дорогах, утверждена Министерством путей сообщения 10.06.1993.
3. СП 234.13260000.2015 «Свод правил. Железнодорожная автоматика телемеханика. Правила строительства и монтажа»
4. СП 235.13260000.2015 «Свод правил. Железнодорожная автоматика телемеханика. Правила проектирования»