Внутренняя молниезащита здания

[dimitriy]

Требуется выполнить проект внутренней молниезащиты здания (3-х этажное админ. здание напичканное орг. техникой).

Из ДСТУ Б В. 2.5-38:2008 взято пиковое значение тока Iimp равным 200кА. 50% от общего тока Iimp = 200kA (10/350) → IS1 = 100kA (10/350) отводится в землю через заземляющее устройство системы внешней молниезащиты. Поскольку в здание входят 2 эл.кабеля, трубы горячего, холодного водоснабжения, теплоснабжения и канализации то 100/6=16,6кА. Т.е. по эл. кабелю в здание заходит 16,6кА. Разрядник I-го типа легко выбрать и установить в ГРЩ. От ГРЩ на этажные щитки отходит 12 линий для питания кондиционеров, освещения, вентиляции, серверов и быт. розеток.

Вопрос: какую нужно выбрать величину тока ОПН II-го класса? Просто разделить 16,6кА на 12 и все?

[Евген Коч]

    Оскільки у ДСТУ, дійсно, нічого не сказано про розподіл струму блискавки всередині споруди, зазирнемо до IEC62305-1.

100% енергії (струму) блискавки розподіляється таким чином:
  > 50% у землю.

  >50% розподіляється так:
- близько 10% у водопровідну трубу (металеву);
- близько 10% у газову трубу (металеву);
- близько 10% у паливну трубу (металеву) чи у металеву ємність;
- близько 10% у каналізаційну трубу (металеву);
- близько 10% у лінію електроживлення, яка підходить до будівлі (або у інші лінії);
- максимум 5% або 5 кA розподіляється між всіма лініями передачі даних).
   
    До захищуваної споруди входять 4 металеві труби. На 4+4=8 жил двох кабелів припадає щонайбільше 10% енергії (струму) блискавки, тобто 20 кА. На кожний з провідників - 2,5 кА.
Оскільки схема на вводі TN-C, то цілком достатньо на кожну з вхідних ліній встановити комбінований Тип І + ІІ блискавичник/виснажник (ПЗІП, якщо Вам так більше подобається). Як мені добре відома продукція "OBO Bettermann", цим вимогам вдовольняє V25-B+C/3-280 (арт. 5094423), кожна фаза якого спроможна відвести струм 10/350 мкс у 7 кА. При цьому на мережах, які живитимуть оргтехніку, імпульс перенапруги не перевищить 900 В. Цього цілком достатньо для нормальної роботи апаратури (хоча у п. 8.5.4 ДСТУ відповідь на це питання потопає у глибокому та густому тумані...). Якщо ввідний "автомат" більше, ніж на 160 А, на провідники, які з'єднують блискавичник з захищуваною мережею, належить встановити запобіжники номіналом у 63 А gG/gL. Якщо менше 160 А - блискавичник і сам впорається.
   Додам, що варисторні блискавичники є приладами багаторазової дії (не всі це розуміють), призначеними для довготривалої експлуатації. Не забувайте про комплексність заходів щодо забезпечення умов електромагнетної сумісності (ЕМС) у споруді, напакованій оргтехнікою. Це (у порядку важливості): зрівнювання потенціалів; екранування; створення зон захисту від блискавки; наближення/захисна відстань; прокладення силових і металевих інформаційних ліній у комфортних, з огляду на завади, умовах; зменшення площі петель.

[dimitriy]

Это общий пример распределения тока молнии, а IEC62305-1 регламентирует 50% распределения тока между всеми входящими коммуникациями. У меня есть конкретное здание, где нету не газовой трубы, не токопроводящих линий передачи данных (заходит оптоволокно), а есть трубы:
1.Горячей воды.
2.Холодной воды.
3.Канализации.
4.Отопления.
и 2 кабеля эл. питания. Т.е. 6 проводников между которыми должно распределится 100кА. Следовательно 100/6=16,6кА, тогда импульсный ток в каждой жиле 4-х жильного кабеля будет составлять 16,6кА/4=4,1кА, а не 2,5кА.

А как вы определили что "на мережах, які живитимуть оргтехніку, імпульс перенапруги не перевищить 900 В."?

[Roman3R]

тогда импульсный ток в каждой жиле 4-х жильного кабеля будет составлять 16,6кА/4=4,1кА, а не 2,5кА.

Откуда взята информация о том , что будет полностью повреждена изоляция всех жил всех кабелей и ток молнии пройдет через кабели ?

[mabp]

А де взяти цей документ IEC62305-1.

[dimitriy]

Откуда взята информация о том , что будет полностью повреждена изоляция всех жил всех кабелей и ток молнии пройдет через кабели ?

изоляция не будет повреждена, импульсный ток наводится в кабеле, время его протекания 10-30мкс, кабель за такое время не успеет нагреться.

А де взяти цей документ IEC62305-1.

сам бы хотел почитать, но перечитал много методик по выбору ОПН I-го класса, ссылаются именно на данный стандарт.

[vadrus]

В случае встроенной ТП в здание входит 6(10)кВ. Пройдет ли импульс через трансформатор в здание, а если пройдёт, то по каким параметрам выбрать разрядник?

[александр555]

Простите за глупый вопрос, но откуда все эти расчеты и выводы? В какой методике лучше написано про выбор Разрядников и ОПН??

[Андрійка]

Для начала можете ознакомиться
http://www.news.elteh.ru/arh/2004/28/10.php - ответ 65
поможет понять принцип

[tuilri]

А де взяти цей документ IEC62305-1.

здесь например http://eom.com.ua/index.php?action=downloads;sa=view;down=818

[александр555]

dimitriy, Так как ты выбрал устройства второго уровня??
А кто знает про фирму Дёне, немецкую, был на ее презентации, у них прога есть, по молниезащите, у меня гадина под виндовс 7 не встает.
Может есть проги которые это считают?
А как в проектах оформляется подобные схемы?

[Николай Шумыгора]

А как в проектах оформляется подобные схемы?

На первом чертеже показываю начальное положение схемы, когда все незащищенные устройства находятся в Зоне 1 (согласно зоновой концепции защиты). На втором - добавляю УЗИП на границах соответствующих зон, тем самым смещая оборудование по схеме.

Пример: частный дом, есть ГРЩ, этажный щиток и компьютер, который мы хотим защитить. Без защиты, наш компьютер находится в Зоне 0 U<6kV. После установки в ГРЩ УЗИП I-го класса, он перемещается в Зону 1 U<4kV. После установки в этажном щитке УЗИП II-го класса - в Зону 2 U<2,5kV. Ну а после установке в розетке или непосредственно перед компьютером УЗИП III-го класса в Зону 3 U<1,5kV , что вполне приемлемо для оборудования.

[александр555]

А есть какие-нибудь типовые чертежи? Как показывается это всё? или просто однолинейную схему и чертежи с зоннами? А если конечного оборудования больше?
Где вообще можно взять гост на максимальное напряжение на конечном оборудование, или только на паспорте оборудования?

[dimitriy]

В случае встроенной ТП в здание входит 6(10)кВ. Пройдет ли импульс через трансформатор в здание, а если пройдёт, то по каким параметрам выбрать разрядник?

Существует четыре основных типа устройств защиты от импульсных пе-ренапряжений:
1. Разрядник. Представляет собой устройство из двух токопроводящих пластин с калиброванным зазором. При существенном повышении напряжения между пластинами возникает дуговой разряд, обеспечивающий сброс высоко-вольтного импульса на землю. По исполнению разрядники делятся на: воздуш-ные, воздушные многоэлектродные и газовые. В газовом разряднике дуговая камера заполнена инертным газом низкого давления. Благодаря этому их пара-метры мало зависят от внешних условий (влажность, температура, запылен-ность и т.д.), кроме этого газовые разрядники имеют экстремально высокое со-противление (около 10 ГОм), что позволяет их применять для защиты высоко-частотных устройств до нескольких ГГц. При установке воздушных разрядни-ков следует учитывать выброс горячего ионизированного газа из дуговой каме-ры, что особенно важно при установке в пластиковые щитовые конструкции. Типовое напряжение срабатывания в для разрядников составляет 1,5 – 4 кВ (для сети 220/380 В 50 Гц). Время срабатывания порядка 100 нс. Максимальный ток при разряде для различных исполнений от 45 до 60 кА при длительности импульса 10/350 мкс. Устройства выполняются как в виде отдельных элементов для установки в щиты, так и в виде модуля для установки на DIN-рейку. От-дельную группу составляют разрядники в виде элементов для установки на платы с токами разряда от 1 до 20 кА (8/20 мкс).
2. Варистор. Керамический элемент, у которого резко падает сопротивле-ние при превышении определенного напряжения. Напряжение срабатывания 470 – 560 В (для сети 220/380 В 50 Гц). Время срабатывания менее 25 нс. Мак-симальный импульсный ток от 2 до 40 кА при длительности импульса 8/20 мкс.
Устройства выполняются как в виде отдельных элементов для установки в ра-диоаппаратуру, так и в виде DIN-модуля для установки в силовые щиты.
3. Разделительный трансформатор. Силовой 50 герцовый трансформатор с раздельными обмотками и равными входным и выходным напряжениями. Трансформатор просто не способен передать столь короткий высоковольтный импульс во вторичную обмотку и благодаря этому свойству является, в некото-рой степени, идеальной защитой от импульсных перенапряжений. Однако при прямом попадании молнии в электросеть может нарушиться целостность изо-ляции первичной обмотки, и трансформатор выходит из строя.
(Если ввод в подстанцию подземный я предполагаю что нет.)
4. Защитный диод. Применяется, как правило, для защиты аппаратуры связи. Обладает высокой скоростью срабатывания (менее 1 нс) и разрядным то-ком 1 кА при токовом импульсе 8/20 мкс.

[dimitriy]

dimitriy, Так как ты выбрал устройства второго уровня??

При выборе модулей ОПН для этажных РЩ учитываем необходимость соответствия этих модулей II классу защиты. Система ограничителей перенапряжения (ОПН) состоит из отдельных модулей. Система электропитания здания - типа TN – S, TN – C – S. 
Т.к. потребитель -  сложное электронное оборудование требующие высокой степени защиты от перенапряжений, то применим модули ОПН с пониженным остаточным напряжением.
Элементы словенской фирмы Iskra Zascite Protec C 10 на базе комбинированного варианта разрядник – варистор   устанавливаются между «фазой» и «нейтралью» и между «землей» и «нулем» (4+0).
Проверим модули ОПН на устойчивость к импульсным перенапряжениям, т.е. на выполнение условия: Uprot< Ui. Модули ОПН в РЩ в соответствии со стандартами МЭК относится к оборудованию II категории электробезопас-ности. Следовательно Ui2 = 2,5кВ.
Принимаем ℓ  = 0.5м, тогда ΔU=0.5 кВ. 
Uprot2 = Uprot + ΔU = 1 + 0,5 = 1,5кВ, тогда  условие  Uprot < Ui выполняется (1.5кВ < 2,5кВ).
При монтаже  в щитах, устройств в защиты от импульсных перенапряжений, необходимо учитывать то, что расстояния между главной заземляющей шиной, защитным устройством и вводным щитом объекта должны быть минимальные.