Захист від блискавки будівель і споруд

 

Блискавка як глобальне природне явище стосується усіх і кожного незалежно від того, знає він про це чи ні. Навіть шахтарі не можуть забувати про те, що надшахтові копери, які забезпечують їхній зв’язок з поверхнею землі, є надто привабливими для блискавок. З бурхливим поширенням електроніки та оцифровування технологічних процесів зростає актуальність захисту апаратних засобів від згубних імпульсів перехідних напруг грозового походження. Вдосконалюються знання людства про подробиці зародження та розвиток блискавок, їхні фізичні характеристики, поповнюються відомості про інтенсивність грозової діяльності у різних регіонах світу.

Чим керуватися у виборі заходів захисту

Дороговказом у виборі заходів захисту від блискавки є стандарти, якими у Міжнародній електротехнічній комісії займається технічний комітет ТС81 Lightning protection.

В Україні обов’язки зі стандартизації розділено між технічними комітетами України зі стандартизації:

• ТК 22 «Електромагнітна сумісність та стійкість радіоелектронних, електронних та електротехнічних засобів» (коди за національним класифікатором України «Український класифікатор нормативних документів ДК 004:2008» (далі — ДК 004:2008): 33.100, 33.100.01, 33.100.20, 91.120.40, 33.100.99);
• ТК 315 «Засоби техногенної безпеки будівель і споруд» (код за ДК 004:2008 — 91.120.40 (в частині захисту від блискавки будівель і споруд).

Відповідно до курсу України на гармонізацію національної нормативної бази з міжнародною, наказом Міністерства економічного розвитку і торгівлі України від 28 травня 2012 р. № 640 прийнято чотири стандарти (як національні стандарти методом «підтвердження», тобто текст документів представлений мовою оригіналу):

• ДСТУ EN 62305-1:2012 «Захист від блискавки. Частина 1. Загальні принципи» (EN 62305-1:2011, IDT);
• ДСТУ IEC 62305-2:2012 «Захист від блискавки. Частина 2. Управління ризиками» (IEC 62305-2:2010, IDT;)
• ДСТУ EN 62305-3:2012 «Захист від блискавки. Частина 3. Фізичні руйнування споруд та небезпека для життя людей» (EN 62305-3:2011, IDT, далі — ДСТУ EN 62305-3:2012);
• ДСТУ EN 62305-4:2012 «Захист від блискавки. Частина 4. Електричні та електронні системи, розташовані в будинках і спорудах» (EN 62305-4:2011, IDT).

У наведених вище ДСТУ серії 62305 для полегшення діяльності спеціалістів-проектувальників зазначені головні відомості про параметри блискавки та небезпечні фактори, що її супроводжують, та виокремлено їх у:

• певні категорії;
• класи захисту;
• таблиці;
• графіки;
• діаграми;
• рисунки.

Розрізняються області, куди саме влучила блискавка. Чотири випадки позначено латинською літерою S (Source — Джерело пошкодження):

• S1 — безпосередньо в будівлю (споруду);
• S2 — поблизу будівлі (споруди);
• S3 — в лінії комунікацій, які приєднані до будівлі (споруди) — кабелі живлення, лінії телекомунікацій, металеві труби (газ, вода, каналізація, центральне опалення);
• S4 — поблизу ліній комунікацій, які приєднані до будівлі (споруди).

Система захисту від блискавки (далі — LPS) має бути розрахована таким чином, щоб захистити споруду, живих істот у ній, а також електричні/електронні пристрої за всіх чотирьох варіантів джерела пошкодження.

LPS діляться на:

• зовнішні — вберігають будівлю (споруду) від фізичних руйнувань (пожежа, розколювання, розтріскування), а також живих істот у споруді від ураження електричним струмом, який протікає під дією напруги дотику та/чи крокової напруги;
• внутрішні — захищають електричні/електронні системи в будівлі (споруді) від збоїв, які спричиняють імпульсні електромагнітні поля спалахів блискавки (LEMP).

З чого складається блискавкозахист будівлі (споруди)

Яким би не був за розмірами та вартістю об’єкт, для його ефективного захисту має бути приділена увага таким складовим LSP, як системи:

• перехоплення;
• доземних провідників;
• земляного закінчення;
• еквіпотенційних сполучень (далі — ЕВ).

Система перехоплення призначена для перехоплення спалаху блискавки, внаслідок чого суттєво зменшується ризик фізичних руйнувань. Складається вона з довільного поєднання стрижнів та провідників, які або утворюють сітку, або натягнуті над спорудою. Кожен елемент цієї системи створює навколо себе об’єм, який досить надійно захищений від блискавки. Усі вони разом накривають споруду невидимим захисним «шатром». Для цього ДСТУ EN 62305-3:2012 передбачено такі інженерні методи, як метод захисного кута та метод сфери, що котиться (RSM).

Система доземних провідників призначена для відведення струму блискавки від перехоплювачів до землі. У цьому випадку намагаються використати всі струмопровідні шляхи, аби розподілити струм (а він складає десятки тисяч ампер) на якнайбільш можливе число «струмочків». Для цього усі доземні провідники з’єднують між собою кільцевими провідниками на позначці покрівлі та поблизу поверхні землі. Проектувальники виконують розрахунки відстані, якої належить дотримуватись, аби відвернути іскріння між провідниками LPS та конструктивними струмопровідними частинами споруди та її інженерними системами.

Система земляного закінчення — це найнижча частина LPS, яка занурена до землі і має добрий електричний контакт з нею. Цей термін, взятий з ДСТУ EN серії 62305, є дещо новим для наших спеціалістів, які звикли називати цю частину LPS уземленням («заземлення» — калька з російського «заземление»). Насправді система земляного закінчення стає системою уземлення, коли додати до неї ще систему ЕВ. На жаль, у надто великому числі вітчизняних проектів система ЕВ або взагалі відсутня, або являє собою довший чи коротший витяг з ДСТУ (замість конкретизувати прийняті технічні рішення та зобразити їх детально у графічній частині).

Система ЕВ призначена для відвернення виникнення різниці потенціалів між окремими струмопровідними конструкційними елементами споруди та інженерними системами. На щастя, багато вимог щодо цього розділу міститься у «Правилах улаштування електроустановок», затверджених наказом Міністерства енергетики та вугільної промисловості України від 21 липня 2017 р. № 476, зокрема в главі 1.7. Передусім, вони орієнтовані на дотримання вимог з електробезпеки. Зокрема, у випадку пошкодження ізоляції мають надійно спрацьовувати такі пристрої захисту мереж, як автоматичний вимикач («автомат») та пристрій захисного відключення.

 

Джерело: журнал «Охорона праці і пожежна безпека»