ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНАЯ ЭНЕРГЕТИКА - 2022 - ВНУТРЕННЯЯ ГРОЗОЗАЩИТА ОБЪЕКТОВ СТАРОЙ ЗАСТРОЙКИ И КУЛЬТУРНЫХ ПАМЯТНИКОВ

DOI 10.57112/22022-29

УДК 621.31

ВНУТРЕННЯЯ ГРОЗОЗАЩИТА ОБЪЕКТОВ СТАРОЙ ЗАСТРОЙКИ И КУЛЬТУРНЫХ ПАМЯТНИКОВ

Сарайкин Вадим Андреевич

Белицын Игорь Владимирович

Попов Андрей Николаевич

Аннотация:

В статье рассмотрены принципы защиты оборудования от перепадов напряжения в исторических зданиях. Рассмотрена зональная защита электрооборудования. Проведен анализ использования различных грозовых разрядников. Современные устройства, расположенные в исторических зданиях, должны соответствовать требуемым уровням сопротивления, указанным в действующих нормах.

Ключевые слова: устройства защиты от перенапряжения, зона молниезащиты, перенапряжение электроэнергии, разрядник, ограничитель перенапряжения.

Исторические здания сейчас содержат ценные коллекции национальной и мировой культуры. Для обеспечения безопасности таких зданий устанавливаются электронные устройства пожарной и противовзломной защиты. Внешняя молниезащита не обеспечивает никакой защиты электронных устройств, расположенных в историческом здании. Наоборот, внешняя система молниезащиты может оказывать негативное влияние на разветвленную сеть датчиков, расположенных на объекте, являясь одновременно источником импульсного электромагнитного поля при грозовом разряде и в результате индуктивной связи с системы сигнализации, представляют для них серьезную угрозу.

Исторические здания характеризуются разнообразной внутренней застройкой, поэтому необходимо устанавливать противовзломные датчики не только внутри здания, но и снаружи. Таким образом, эти датчики могут подвергаться воздействию импульсного электромагнитного поля атмосферного разряда.

Лучшим способом избежать угрозы является использование концепции зональной защиты из-за разного уровня воздействия электронных устройств в зависимости от расположения в отдельных помещениях объекта. С точки зрения методики их охраны можно выделить несколько различных охранных зон. Предполагалось, что наиболее опасная зона будет обозначена как ЛПЗ 0, а зона с наибольшей степенью безопасности как ЛПЗ 1 [1].

Системы и устройства, расположенные в зоне ЛПЗ 0A, подвергаются прямому воздействию импульсного электромагнитного поля и потока тока молнии максимальной амплитуды, которая может возникнуть при атмосферном разряде. В зоне ЛПЗ 0В не должно быть прямого воздействия тока молнии на устройство или систему.

Защита устройств в зоне ЛПЗ 1 заключается в защите их от прямого воздействия импульсного электромагнитного поля. Также возможно использование соответствующих систем защиты от скачков тока и напряжения, выполняющих задачу первого уровня защиты данного устройства.

В старых исторических зданиях сети TNC и TNC-S являются общей электрической системой [2]. Если планируется проведение работ по адаптации данного объекта к новым условиям эксплуатации, то должны быть выполнены также работы по модернизации электросети. Это связано с тем, что N-проводник, выполняет роль PE-проводника. В сети TNC-S, не может использоваться в качестве защитного проводника для электрических и электронных устройств, таких как панель управления сигнализацией и противопожарной защитой. Правильный выбор систем защиты от перенапряжения зависит от ожидаемого значения импульсного тока, места установки устройств и способа вывода электроустановки на объект.

Расположение исторических зданий в большинстве случаев требует подачи электроэнергии по воздушным линиям. Следствием такого решения является необходимость установки ограничителя класса «А» в месте подключения воздушной электроустановки к объекту. Этот тип грозового разрядника предназначен для защиты электрических и электронных устройств от импульсных токов амплитудой 20 кА. Внутри объекта защита от перенапряжения обеспечивается разрядниками класса «B» (I), «C» (II). При проектировании в качестве первой степени защиты используется ограничитель перенапряжения класса «В». Предполагается, что максимальный импульсный ток, который может протекать в зоне В, составляет 100 кА. Чаще всего это искровой разрядник, который обычно используется в низковольтных распределительных шкафах.

В системе сети TNC молниезащитные разрядники следует подключать между низковольтными кабелями питающей сети и землей следующим образом:

- между каждым фазным проводом и землей, и если между нейтральным проводом и землей есть нейтральный проводник;

- если нейтральный проводник не заземлен в начале установки, между каждым фазным проводником и землей, а также между нейтральным проводником и землей;

- если нейтраль заземлена в начале установки, между каждым незаземленным фазным проводом и землей. Рекомендуются соединения между молниезащитными разрядниками и фазными и нулевыми проводами.

На второй ступени защиты от перенапряжения задачей разрядников является снижение амплитуды перенапряжения до значений от 1 кВ до 1,5 кВ на практике. Номинальное значение разрядного тока во второй ступени защиты от перенапряжения обычно находится в пределах от 2 до 15 кА, а иногда даже до 40 кА. Это величина тока разряда, который может протекать через грозовой разрядник за ограниченное количество раз.

В историческом здании, оборудованном системой молниезащиты, первый уровень защиты обычно должен размещаться в распределительном устройстве, расположенном как можно ближе к силовому подключению, второй уровень располагается на определённом расстоянии от первого. Среднее расстояние между первой и второй ступенью, рекомендованное производителями, должно быть не менее 15 м, это связано с тем, что применяемые ограничители различаются по скорости реакции на ударный импульс. Неправильный выбор защитных устройств может привести к повреждению устройств, а в случае удара большой амплитуды также может вызвать необходимость замены поврежденного части электросистемы объекта.

Ограничители перенапряжения в линиях передачи сигналов должны обеспечивать безотказную работу систем автоматики и управления. Применяемые ограничители перенапряжения следует выбирать таким образом, чтобы ограничивать амплитуду перенапряжения до допустимых значений и при этом не вносить искажения сигнала.

Выбор системы защиты от перенапряжения зависит от того, проводится ли установка передачи сигнала по воздушной или кабельной линии, а также от способа проведения системы молниезащиты здания, в том числе существующей установки. Устройства, используемые для защиты от перенапряжения в линиях передачи сигналов, должны обеспечивать их многократное срабатывание без изменения их параметров. Защита от перенапряжения по определению является многопоточной и требует учета использования решений из многих областей техники, в том числе техники уравнивания потенциалов, прокладки кабелей в электроустановках. Современные устройства, расположенные в исторических зданиях, должны соответствовать требуемым уровням сопротивления, указанным в действующих нормах. Сравнивая затраты на комплексную охрану исторических зданий, оказывается, что они несоразмерно малы по сравнению с затратами на ликвидацию повреждений.

Список используемой литературы

1. Базелян, Э. М. Вопросы практической молниезащиты / Э. М. Базелян– Текст : непосредственный. – Москва : ИМАГ, 2015. – 208 с.

2. Карякин, Р. Н. Справочник по молниезащите / Р. Н. Карякин. – Москва : Энергосервис, 2005. – 443 с. – Текст : электронный. – URL : https://publications .hse .ru/mirror/pubs/hare/folder/skziecw02u/direct/71906761. – Режим доступа : свободный.

Информация об авторах

Белицын И. В. – к.п.н., доцент, Попов А. Н. – к.т.н., доцент, Сарайкин В. А. – студент группы 8Э-21, ФГБОУ ВО «Алтайский государственный технический университет им. И. И. Ползунова», РФ, Алтайский край, г. Барнаул.