Подход к нормированию и выбору заземлителей для молниезащиты

Здесь дано пояснение определенного РД 34.21.122-87 подхода к выбору заземлителей, предназначенных для использования в устройствах молниезащиты различных зданий и сооружений.

Эффективным способом, позволяющим ограничить грозовые перенапряжения в конструкции молниеотвода, а также на металлических элементах оборудования является использование заземлителей с максимально низким значением сопротивления. В связи с этим при выборе заземления в обязательном порядке нормируются характеристики, так или иначе, связанные с сопротивлением или нормируется непосредственно сопротивление используемого заземлителя.

Еще не так давно нормированию подвергалась такая характеристика заземлителей как импульсное сопротивление, которое противодействует растеканию токов молнии и максимальное значение для заземлителей, установленных на объектах I и II категории не должно было превышать показателя в 10 Ом, для зданий III категории этот показатель был равным 20 Ом. При этом указанный показатель мог быть увеличен до значения в 40 Ом в случае, если грунт обладал сопротивлением в 500 Ом*м, а молниеотвод удален от объекта, относящегося к I категории на расстояние, исключающее пробой, как по воздуху, так и по земле. Для установок размещенных снаружи этот показатель мог быть равным 50 Ом.

Стоит отметить, что импульсное сопротивление это не что иное, как количественная характеристика определенных и достаточно сложных физических процессов, которые происходят в земле при растекании токов молнии. Данная характеристика заземлителя имеет существенные отличия от сопротивления при растекании промышленных токов, так как она зависит от определенных параметров тока молнии, например, крутизны, длины фронта и некоторых других. При этом данные характеристики могут варьироваться в достаточно широком диапазоне значений. Так, если увеличить ток молнии значение импульсного сопротивления любого заземлителя будет уменьшено, причем значение может быть уменьшено в 2-5 раз.

В момент проектирования заземлителя оценить ток молнии, проходящий через устройство невозможно, соответственно невозможно определить и импульсное сопротивление заземлителя, что приводит к наличию некоторых неудобств в системе нормирования импульсного сопротивления. Целесообразнее определить соответствующие конструкции заземлителей, импульсное сопротивление которых не превышает предельных значений вне зависимости от силы тока молнии.

Так, для определенных и достаточно типовых конструкций были подсчитаны предельные значения импульсного сопротивления заземлителя, при значении силы тока молнии от минимум 5 и до максимум 100 кА. На основе данных расчетов были отобраны удовлетворяющие предъявляемым требованиям конструкции.

В настоящий момент одними из наиболее распространенных и рекомендуемых конструкций заземлителей являются ж/б фундаменты (п. 1.8 РД 34.21.122-87). При этом к подобным конструкциям предъявляются и некоторые дополнительные требования, в частности, бетон таких конструкций не должен разрушаться из-за протекания по фундаменту токов молнии. В тоже время ж/б конструкции без проблем выдерживают достаточно большие плотности растекающихся по арматуре токов, что в первую очередь обусловлено их скоротечностью. Единичные ж/б фундаменты, а это сваи длинна которых превышает 5 м и подножки, длина которых не менее 2 м могут выдерживать токи вплоть до значения в 100 кА. В РД 34.21.122-87 (табл. 2) указаны размеры единичных ж/б заземлителей, соответствующих данному требованию. Воздействие на фундаменты больших размеров, которые характеризуются достаточно большой площадью арматуры, токов способных вызвать разрушение бетона маловероятно.

Нормирование, использованных заземлителей по их типовым конструкциям обладает рядом преимуществ: данный способ нормирования соответствует применяемой в строительстве унификации ж/б фундаментов, что с учетом их постоянного и повсеместного использования в роли заземлителей исключает необходимость проведения дополнительных расчетов их импульсных сопротивлений, а это приводит к сокращению объемов проектных работ.