Молниезащита ГРПШ: расчёт, устройство молниеотвода и заземления

Содержание

1. Нормативная база по молниезащите ГРПШ
2. Состав системы молниезащиты
3. Калькулятор молниезащиты и заземления ГРПШ
4. Пример расчёта зоны защиты молниеотводом
5. Требования к материалам для устройства молниезащиты
6. Зависимость сопротивления заземления от типа грунта
7. Устройство заземления ГРПШ
8. Уравнивание потенциалов
9. Типовые ошибки при устройстве молниезащиты
10. Схема устройства молниезащиты
11. Часто задаваемые вопросы

Нормативная база по молниезащите ГРПШ

Устройство молниезащиты газорегуляторных пунктов регламентируется следующими нормативными документами:

• СП 62.13330.2011 — классификация ГРП по опасности ударов молнии (специальные объекты II категории);
• СО 153-34.21.122-2003 — инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций;
• ПУЭ, п. 7.3.43 — классификация пространств у наружных установок с горючими газами (зоны класса В-1г);
• ГОСТ Р МЭК 62305-1-2010 — общие принципы молниезащиты (международный стандарт);
• ГОСТ Р МЭК 62305-2-2010 — оценка рисков удара молнии для конкретного объекта;
• ГОСТ Р МЭК 62305-3-2010 — защита от физических повреждений и опасности для жизни;
• ГОСТ Р МЭК 62305-4-2010 — защита электрооборудования внутри защищаемого объекта;
• РД 34.21.122-87 — инструкция по устройству молниезащиты (предшественник СО 153, применяется для объектов, запроектированных до 2003 г.).

Состав системы молниезащиты ГРПШ

В систему молниезащиты шкафного газорегуляторного пункта должно входить:

1. Молниеотвод — стержневой, высота определяется расчётом.
2. Заземление — комбинированное заземляющее устройство сопротивлением не более 4 Ом.
3. Уравнивание потенциалов — объединение всех металлических частей оборудования.
4. Защита от статического электричества — присоединение корпуса ГРП и трубопроводов к заземляющему устройству.

Калькулятор молниезащиты и заземления ГРПШ

С помощью калькулятора ниже вы можете быстро рассчитать требуемую высоту молниеотвода и необходимое количество электродов заземления для вашего ГРПШ. Расчёт выполняется по методике СО 153-34.21.122-2003 и ПУЭ. Справа от результатов отображается графическое построение зоны защиты.

Пример расчёта зоны защиты молниеотводом

Ниже приведён ручной расчёт для стандартного ГРПШ высотой 4 м — для понимания методики, заложенной в калькулятор выше.

Проектом предусматривается молниезащита ГРП одиночным стержневым молниеотводом. Выбор типа и высоты молниеотвода производится исходя из значений требуемой надёжности Р_З.

Стандартной зоной защиты одиночного стержневого молниеотвода высотой h является круговой конус высотой h₀ < h, вершина которого совпадает с вертикальной осью молниеотвода. Габариты зоны определяются двумя параметрами: высотой конуса h₀ и радиусом конуса на уровне земли r₀.

Согласно СО 153-34.21.122-2003 п. 2.2, объект классифицируется как специальный с ограниченной опасностью. По таблице 3.4 определяется высота молниеотвода h, высота конуса h₀ и радиус конуса на уровне земли r₀.

Для зоны защиты требуемой надёжности радиус горизонтального сечения r_Х на высоте h_Х определяется по формуле:

r_Х = r₀ × (h₀ − h_Х) / h₀

Высота конуса h₀ определяется геометрическим построением для Р_З = 0,99 и для высоты молниеотвода h = 0–30 м:

• h = h₀ / 0,8 = 8,0 / 0,8 = 10,0 м;
• r₀ = 0,8 × h = 0,8 × 10,0 = 8,0 м;
• r_Х = 8,0 × (8,0 − 4,0) / 8,0 = 4,0 м.

Графическое построение зоны защиты

Рис. 1. Расчёт зоны молниезащиты ГРПШ. Вид в профиль

Рис. 2. Расчёт зоны молниезащиты ГРПШ. Вид сверху

Требования к материалам для устройства молниезащиты

• Молниеприёмник: стальная труба по ГОСТ 10704-91, диаметр не менее 25 мм, толщина стенки не менее 3,5 мм.
• Токоотвод: стальная полоса 4×20 мм по ГОСТ 103-2006 или круглая сталь диаметром 8 мм.
• Заземлители вертикальные: уголок стальной 40×40×4 мм, длина 2–3 м.
• Заземлитель горизонтальный: полоса стальная 4×20 мм, прокладывается на глубине не менее 0,5 м.
• Сварные соединения: электрод Э-46 по ГОСТ 9367-75, длина шва не менее 40 мм, высота 4 мм. После сварки — покрытие битумным лаком.
• Защита от коррозии: краска БТ 177 по ГОСТ 5631-79 в два слоя по грунту ГФ 017.

Зависимость сопротивления заземления от типа грунта

Сопротивление заземляющего устройства сильно зависит от удельного сопротивления грунта. Ниже приведены ориентировочные значения для разных типов грунта при использовании стандартного комбинированного заземлителя:

Устройство заземления ГРПШ

В качестве защитных мероприятий проектом необходимо предусматривать: молниезащиту, заземление, уравнивание потенциалов и защиту от статического электричества. Проектом выполняется комбинированное заземляющее устройство, состоящее из вертикальных электродов (уголок 40×40×4 мм), соединённых горизонтальным электродом (полоса 4×20 мм).

Сопротивление искусственного заземлителя, объединённого с естественным заземлителем, в любое время года не должно превышать 4 Ом.

Требования к монтажу заземления

• Места сварных соединений стыков заземляющего устройства после сварки покрыть битумным лаком.
• Место входа токоотвода (полоса 4×20 мм) в грунт гидроизолировать при помощи гидроизоляционных лент с пропиткой горячим битумом.
• Токоотвод прокладывать на расстоянии от фундамента не менее 10 мм.
• Все металлические элементы выше поверхности земли покрыть краской БТ 177 по ГОСТ 5631-79 в два слоя по грунту ГФ 017.

Соединение заземляющих проводников между собой производится сваркой по ГОСТ 5264-80. Длина сварного шва равна двойной ширине при прямоугольном сечении токоотвода. Заземление выполняется присоединением всех металлических нетоковедущих частей оборудования к заземляющему устройству.

Защита от вторичных проявлений молнии, статического электричества и уравнивание потенциалов выполняется присоединением металлического корпуса технологического шкафа к системе уравнивания потенциалов.

Уравнивание потенциалов

Система дополнительного уравнивания потенциалов (ДУП) объединяет одновременно доступные к прикосновению открытые токопроводящие части, сторонние проводящие части, а также нулевые защитные проводники всего оборудования, включая штепсельные розетки. ДУП выполняется в зонах с опасной окружающей средой.

Типовые ошибки при устройстве молниезащиты ГРПШ

1. Недостаточное сечение токоотвода. Применение полосы менее 4×20 мм приводит к перегоранию при прямом ударе молнии. Минимальное сечение — 80 мм² по стали.
2. Отсутствие гидроизоляции входа токоотвода в грунт. Без битумной гидроизоляции место входа корродирует за 2–3 года, сопротивление заземления растёт.
3. Размещение молниеотвода ближе 3 м от ГРПШ. При ударе молнии возникает искрение между молниеотводом и корпусом шкафа — требуется разнос не менее 3 м.
4. Использование только вертикальных заземлителей без горизонтального контура. Комбинированное заземляющее устройство (уголок + полоса) надёжнее и стабильнее по сопротивлению в разные сезоны.
5. Отсутствие ежегодной проверки сопротивления заземления. За год сопротивление может вырасти с 4 до 10+ Ом из-за коррозии или высыхания грунта.

Схема устройства молниезащиты ГРПШ

Молниеотвод (h = 10 м) запроектирован из стальных труб по ГОСТ 10704-91. Фундамент под молниеотвод — монолитный железобетонный из бетона класса В15, W4, F50, рабочая арматура класса А III, конструктивная — класса А I.

Молниеотвод подключается к комбинированному заземляющему устройству, состоящему из горизонтальных (полоса 4×20 мм) и вертикальных заземлителей (уголок 40×40×4 мм). В соответствии с СО 153-34.21.122-2003 установка должна быть защищена от прямых ударов молнии, вторичных её проявлений и заноса высокого потенциала через наземные и подземные металлические коммуникации.

Часто задаваемые вопросы (FAQ) по молниезащите ГРПШ

1. К какой категории молниезащиты относится ГРПШ?

Согласно СП 62.13330.2011, ГРПШ относится к специальным объектам II категории по опасности ударов молнии. При размещении в населённых пунктах — класс специальных объектов, представляющих опасность для окружения.

2. Какое сопротивление заземления должно быть у ГРПШ?

Сопротивление искусственного заземлителя, объединённого с естественным, в любое время года не должно превышать 4 Ом. Это требование ПУЭ для зон класса В-1г.

3. Обязательно ли делать уравнивание потенциалов в ГРПШ?

Да. Система дополнительного уравнивания потенциалов (ДУП) обязательна в зонах с опасной окружающей средой. Она объединяет все металлические части оборудования и исключает возникновение разности потенциалов при ударе молнии.

4. Как рассчитать высоту молниеотвода для ГРПШ?

Высота молниеотвода h определяется по таблице 3.4 СО 153-34.21.122-2003 исходя из требуемой надёжности Р_З = 0,99. Для стандартного ГРПШ высота молниеотвода составляет 10 м, радиус защиты на уровне земли — 8 м. Вы также можете воспользоваться калькулятором выше.

Полезные материалы

• Газорегуляторные пункты ГРПШ и УГРШ — каталог продукции
• ПГБ — блочные газорегуляторные пункты
• АГРС-1 — автоматизированная газораспределительная станция
• Требования к газорегуляторным установкам