ДСТУ 2012 62305-3 Частина 3 - Розділ 5.4 - 5.6 Система земляного закінчення


ДСТУ 2012 62305-3 Частина 3 - Розділ 5.4 - 5.6 Система земляного закінчення 07/05/20

БЛИСКАВКОЗАХИСТ –
Частина 3: Фізичні руйнування будівель (споруд) та небезпека для життя

Розділ 5.4-5.6

ЗМІСТ

5.    Зовнішня система блискавкозахисту
5.1.     Загальні положення
5.2.     Системи перехоплення блискавки
5.3.     Системи доземних провідників
5.4.     Система земляного закінчення
5.5.     Компоненти
5.6.     Матеріали та розміри

 

5.4.    Система земляного закінчення

5.4.1.     Загальні положення

 

Під час розгляду питань розсіювання струму блискавки (високочастотний аспект) у землі та зведення до мінімуму виникнення будь-яких потенційно небезпечних перенапруг, важливими критеріями є форма і розміри системи земляного закінчення. В цілому, рекомендується низький опір уземлення (до 10 Ω за вимірювання на низькій частоті, якщо можливо).

 

5.4.2.     Система розміщення уземлення у загальних умовах

 

Для систем земляного закінчення застосовується два основних типи розміщення уземлювальних електродів.

 

5.4.2.1.     Розміщення тип А

 

Такий тип розміщення включає горизонтальні або вертикальні уземлювачі, встановлені зовні споруди, що захищається, з'єднані з кожним доземним провідником або фундаментні уземлювачі, які не утворюють замкнене коло.

 

Для схеми Тип А загальна кількість уземлювачів має становити не менше двох.

 

ПРИМІТКА Класи III і IV є незалежними від питомого опору ґрунту.

Рисунок 3 - Мінімальна довжина l1 кожного уземлювального електроду відповідно до класу LPS

 

Мінімальна довжина кожного уземлювального електроду у нижній частині кожного доземного провідника становить:
–    l1 для горизонтальних електродів, 
або
–    0,5 l1 для вертикальних (або похилих) електродів

де l 1 – мінімальна довжина горизонтальних електродів, показана на відповідній частині Рис. 3.

 

Для комбінованих (вертикальних або горизонтальних) електродів належить враховувати загальну їхню довжину.

 

Мінімальними величинами довжини, зазначеними на Рис. 3, можна знехтувати за умови, що опір у колі уземлення системи земляного закінчення є меншим ніж 10 Ω (виміряний на частоті, відмінній від промислової частоти та кратних їй для уникнення завад).

 

ПРИМІТКА 1 Якщо вищезгадані вимоги не можуть бути дотримані, належить застосовувати розміщення тип В.

 

ПРИМІТКА 2 Зменшення опору уземлення шляхом подовження уземлювачів є практично допускним до 60 м. У ґрунті з питомим опором понад 3 000 Ωм, розміщення уземлювальних електродів тип В або суміші для покращення уземлення є рекомендованими.

 

ПРИМІТКА 3 Для отримання додаткової інформації дивись Додаток E.

 

5.4.2.2.     Розміщення тип В

 

Цей тип включає зовнішній кільцевий провідник стосовно споруди, що захищається, який контактує з ґрунтом принаймні на 80% його загальної довжини, або фундаментний уземлювальний електрод, який утворює замкнене коло. Такі уземлювальні електроди можуть також бути поєднані у сітку.

 

ПРИМІТКА Незважаючи на те, що 20% може не контактувати з ґрунтом, кільцевий провідник завжди має бути повністю з’єднаний по всій його загальній довжині.
Для кільцевого уземлювального електроду (або фундаментного уземлювального електроду), середній радіус rе площі, яка охоплюється кільцевим уземлювальним електродом (або фундаментним уземлювальним електродом) має бути не меншою, ніж значення l1:
                                                 

   re ≥ l1                                                                   (1)

де l1 представлено на Рис. 3 відповідно до класу LPS I, II, III та IV.

Якщо необхідне значення l1 є більшим за допускне значення rе, належить встановити додаткові горизонтальні чи вертикальні (або похилі) електроди    з індивідуальними довжинами l r (горизонтальний) і l v (вертикальний), що вираховуються за такими рівняннями:

lr  =  l1 – re                                                                       (2)

і
             

     lv  = (l1 - re) / 2                                                                  (3)

Додаткові електроди мають бути з'єднані із кільцевим уземлювальним електродом у точках, де з'єднуються доземні провідники та, за можливості, рівномірно.

 

5.4.3.    Встановлення уземлювальних електродів

 

Рекомендується, щоб кільцевий уземлювальний електрод (розміщення тип B) був закопаний на глибині не менше 0,5 м і на відстані приблизно 1 м від зовнішніх стін.

 

Уземлювачі (розмщення тип А) мають бути встановлені верхнім краєм на глибині щонайменше 0,5 м. і розподілені максимально рівномірно для зведення до мінімуму впливу електричної взаємодії у землі.

 

ПРИМІТКА 1 Якщо уземлювальний електрод тип А розташований всередині контрольної коробки, яка, у свою чергу, знаходиться у покритті з високим опором або прилеглому бетоні, тоді вимогою щодо 0,5 м., можна знехтувати.

 

Уземлювачі встановлюються таким чином, щоби забезпечувалась можливість інспекції під час спорудження.

 

Глибина закопування і тип уземлювачів мають бути такими, щоб мінімізувати вплив корозії, висихання та промерзання ґрунту і тим самим стабілізувати природний опір землі. Рекомендується, щоб верхня частина вертикального уземлювального електроду, яка дорівнює глибині промерзання ґрунту, не розглядалася як діюча в умовах промерзання.

 

ПРИМІТКА 2 Отже, для кожного вертикального електроду має бути додано 0,5 м. до значення довжини l1, обчисленої у 5.4.2.1 та 5.4.2.2.

 

Для голої скелі розміщення уземлення тип В є рекомендованим.

 

Для споруд з великою кількістю електронних систем або з високим ризиком виникнення пожежі, перевага надається розташуванню уземлення тип В.

 

5.4.4.    Природні уземлювальні електроди

 

Як уземлювачі рекомендується використовувати взаємопов'язану сталь риштунку у бетонних фундаментах відповідно до 5.6 або інші відповідні підземні металеві конструкції. За використання металевого риштунку у бетоні у якості уземлювача, особливу увагу слід приділяти внутрішнім з'єднанням для запобігання механічному розколюванню бетону.

 

ПРИМІТКА 1 У випадку попередньо напруженого бетону слід враховувати наслідки проходження струмів блискавки, які можуть створювати неприпустимі механічні напруження.

 

ПРИМІТКА 2 Якщо використовується фундаментний уземлювальний електрод, у перспективі можливе збільшення опору уземлення.

 

ПРИМІТКА 3 Більш детальна інформація з цієї теми наведена у Додатку Е..

 

5.5.    Компоненти
5.5.1.    Загальні положення

 

Компоненти LPS мають витримувати електромагнітні впливи струму блискавки і передбачувані випадкові напруження без пошкоджень. Це може бути досягнуто шляхом вибору компонентів, які успішно пройшли випробування відповідно до майбутньої серії IEC 62561.

 

Компоненти LPS мають бути виготовлені з матеріалів, перелічених у Таблиці 5, або з інших матеріалів з рівнозначними механічними, електричними та хімічними (корозійними) характеристиками.

 

ПРИМІТКА Компоненти, виготовлені з матеріалів, відмінних від металу, можуть бути використані для закріплення.

 

Таблиця 5 - Матеріали LPS та умови використання a

Матеріал Використання Корозія
Просто неба У землі У бетоні Тривкість Збільшується за рахунок Може бути зруйновано через гальванічний зв'язок з
Мідь

Багатожильний, Одножильний

Багатожильний, Одножильний, Як покриття Багатожильний, Одножильний, Як покриття Добра у багатьох середовищах Сполуки сірки, Органічні матеріали -
Гарячепоценкована сталь a.d.e

Багатожильний, Одножильний

b

Одножильний

Багатожильний, Одножильний

b

Прийнятна у повітрі,у бетоні і у доброякісному ґрунті Високий вміст хлоридів Мідь
Сталь з гальванічним покриттям з міді Одножильний Одножильний Одножильний Добра у багатьох середовищах Сполуки сірки  
Нержавна сталь Багатожильний, Одножильний Багатожильний, Одножильний Багатожильний, Одножильний Добра у багатьох середовищах Високий вміст хлоридів  
Алюміній Багатожильний, Одножильний Непридатний Непридатний Добра у атмосфері з низькою концентрацією сірки і хлоридів Розчин лугів Мідь
Свинець f Одножильний, Як покриття Одножильний, Як покриття Непридатний Добра у атмосфері з низькою концентрацією сульфатів Кислі ґрунти Мідь, Нержавіюча сталь
a 
У цій таблиці наведено лише загальні рекомендації. У особливих випадках більш детально мають бути розглянуті питання щодо захисту від корозії (дивись Додаток E).
b 
Багатожильні провідники є більшою мірою схильними до корозії ніж одножильні провідники. Багатожильні провідники також є вразливими у точках входу або виходу з землі/бетону. Це є причиною того, чому не рекомендується використовувати багатожильні провідники з поцинкованої сталі у землі.
c 
Поцинкована сталь може піддаватися корозії у глинистому або вологому ґрунті.

Поцинкована сталь у бетоні не має виходити у ґрунт через можливу корозію сталі у безпосередній близькості від бетону.

Поцинкована сталь, що контактує зі сталевим риштуноком у бетоні, не має використовуватись у прибережних районах, де у ґрунтових водах може міститись сіль
f  
Використання свинцю у землі часто заборонено або обмежено з міркувань захисту довкілля.

 

5.5.2.     Закріплення

 

Блискавкоприймачі та доземні провідники мають бути надійно закріплені так, щоб електродинамічні або випадкові механічні сили (наприклад, вібрації, сповзання снігу, теплове розширення і т. ін.) не призвели до пошкодження або послаблення провідників (дивись Додаток D до IEC 62305-1:2010).

 

ПРИМІТКА Рекомендовані відстані між кріпленнями наведено у Таблиці Е.1.

 

5.5.3.     З'єднання

 

Число з'єднань уздовж провідників має бути зведено до мінімуму. З'єднання мають бути виконані надійно, приміром, лютуванням твердою    лютою,    зварюванням, фальцюванням, зшиванням, з’єднанням саморізами або шрубами.

 

Для досягнення цієї мети з'єднання риштунку у залізобетонних конструкціях мають відповідати вимогам, викладеним у 4.3, а також вимогам майбутньої серії IEC 62561-1.

 

5.6.    Матеріали та розміри

5.6.1.    Матеріали

 

Вибір матеріалів і розмірів здійснюється з урахуванням можливості корозії споруди, що захищається, або LPS.

 

5.6.2.    Розміри

 

Конфігурації і мінімальні площі поперечного перерізу провідників блискавкоприймачів, стрижнів блискавкоприймачів та доземних провідників наведено у Таблиці 6 та вони мають відповідати вимогам майбутньої серії IEC 62561.

 

Конфігурації і мінімальні розміри уземлювачів наведено у Таблиці 7 та вони мають відповідати вимогам майбутньої серії IEC 62561.

 

Таблиця 6 - Матеріал, конфігурація та мінімальні розміри провідників перехоплювачів, стрижнів перехоплювачів, стрижнів уводу до уземлювача та доземних провідниківª

Матеріал Конфігурація Площа поперечного перерізу, мм²
Мідь Суцільний стрічковий 50
Моножила круглий d 50
Луджена мідь Stranded b/Багатожильний b 50
Моножила круглий c 176
Алюміній Суцільний стрічковий 70
Моножила круглий 50
Багатожильний 50
Алюмінієвий сплав Cуцільний стрічковий 50
Моножила круглий 50
Багатожильний 50
Моножила круглий c 176
Обміднений алюмінієвий сплав Моножила круглий 50
Гарячепоцинкована  сталь Cуцільний стрічковий 50
Моножила круглий 50
Багатожильний 50
Моножила круглий c 176
Обміднена сталь Моножила круглий 50
Cуцільний стрічковий 50
Нержавна сталь Cуцільний стрічковий d 50
Моножила круглий d 50
Багатожильний 70
Моножила круглий c 176

a    
Механічні та електричні характеристики, а також протикорозійні властивості мають відповідати вимогам майбутньої серії IEC 62561.
b    
50 мм² (8 мм у діаметрі) може бути зменшено до 25 мм² у деяких застосуваннях, коли механічна міцність не є обов'язковою вимогою. У цьому випадку належить приділити увагу зменшенню відстані між кріпленнями.
c    
Застосовується для стрижнів блискавкоприймачів і стрижнів уземлювачів. Для стрижнів блискавкоприймачів, де механічне напруження, як от вітрове обтяження, не є критичним, стрижень діаметром 9,5 мм 1 м завдовжки може бути використано.
d    
Якщо теплові та механічні характеристики є важливими, тоді ці значення мають бути збільшені до 75 мм².
 

 

Таблиця 7 - Матеріал, конфігурація та мінімальні розміри уземлювальних електродів a  e

Матеріал Конфігурація Розміри
Діаметр уземлювального стержня, мм Провід уземлення, мм² Уземлювальна пластина, мм
Мідь, Луджена мідь Багатожильний   50  
Моножила круглий 15 50  
Суцільний стрічковий   50  
Труба 20    
Суцільна пластина     500 - 500
Решітчаста пластина c     600 - 600
Горячепоцинкована сталь Моножила круглий 14 78  
Труба 25    
Суцільний стрічковий   90  
Суцільна пластина     500 - 500
Решітчаста пластина с     600 - 600
Профіль d    
Непокрита сталь b Багатожильний   70  
Моножила круглий   78  
Суцільний стрічковий   75  
Обміднена сталь Моножила круглий 14 f 50  
Суцільний стрічковий   90  
Нержавна сталь Моножила круглий 15 f 78  
Суцільний стрічковий   100  
a     
Механічні та електричні характеристики, а також антикорозійні властивості мають відповідати вимогам майбутньої серії IEC 62561.
b     
Має бути занурено у бетон щонайменше на 50 мм.
c     
Решітчаста пластина складається з провідників принаймні у 4,8 м завдовжки.
d     
Допускаються різні профілі з поперечним перерізом 290 мм² і товщиною принаймні 3 мм, наприклад, хрестовинний профіль.
e     
У разі застосування розміщення системи тип В фундаментного уземлювача, уземлювальний електрод має бути з'єднаний належним чином принаймні що кожні 5 м зі сталлю риштунку залізобетону.
f      
У деяких країнах діаметр може бути зменшений до 12,7 мм.

 

Перейти до Розділу 6 - Система земляного закінчення - Читати далі......