Уравнивание потенциалов как элемент внутренней молниезащиты зданий

Электрооборудование зданий становится все более объемным и сложным. Для низковольтных потребителей все ощутимее становится ущерб от грозовых перенапряжений, который возникает вследствие влияния электромагнитных импульсов и несоблюдения безопасного разделительного расстояния между молниеприемником и электротехническими устройствами.

Силовые, газовые и водопроводные коммуникации, системы центрального отопления, антенное оснащение и информационные устройства образуют разветвленную сеть электропроводящих систем. В случае удара молнии одна только внешняя молниезащита не в состоянии уберечь чувствительное оборудование внутри здания от повреждения, поэтому требуется система внутренней молниезащиты, и, прежде всего, система уравнивания потенциалов при грозовых явлениях.

Цель уравнивания потенциалов — обеспечить равные потенциалы во всех взаимосвязанных металлических элементах здания, то есть создать эквипотенциальную поверхность. Тогда даже при заносе высокого потенциала внутрь здания он одновременно повышается на всех металлических конструкциях, благодаря чему не возникает опасной разности потенциалов, исключается возможность протекания опасных токов и искрения.

Способы уравнивания потенциалов

Основная система уравнивания потенциалов

Устройство основной системы уравнивания потенциалов — важнейшее защитное мероприятие. В соответствии с нормой DIN VDE 0100-410 и требованиями ПУЭ п. 1.7.82, система уравнивания потенциалов в здании должна соединять между собой главную защитную магистраль (нулевой защитный PE- или PEN-проводник), главную магистраль заземления (заземляющий проводник), главную заземляющую шину (ГЗШ) (рис. 1) и проводящие элементы (рис. 2), такие как:

— металлические трубопроводы питающих здание систем(вода, газ и т.д.);

— металлические детали конструкций здания, центрального отопления и климатических установок;

— арматуру железобетонных строительных конструкций и т.д.

Основная система уравнивания потенциалов в большинстве случаев имеет один вывод из здания. ГЗШ устанавливается в помещении распределительного устройства на вводе в здание или как можно ближе к точке ввода.

Система дополнительного уравнивания потенциалов

Дополнительное (местное) уравнивание потенциалов устраивают в тех зонах размещения электрооборудования, где окружающие условия представляют опасность, а также, когда нормы прямо указывают на необходимость такой системы.

Местное уравнивание потенциалов связывает между собой все корпуса стационарного оборудования со всеми посторонними проводниками, находящимися в непосредственной близости (рис. 3).

Типичными примерами помещений, в которых принимаются меры для дополнительного уравнивания потенциалов, являются: ванные комнаты, плавательные бассейны, фонтаны, больницы и внебольничные помещения, используемые для лечебных целей, взрывоопасные зоны, оборудование дальней связи, молниезащитные объекты, антенные сооружения.

Организация-исполнитель электромонтажных работ обязана выполнять уравнивание потенциалов в соответствии с требованиями ПУЭ.

Уравнивание потенциалов системы молниезащиты

В связи с большей силой тока и крутизной его нарастания при ударе молнии, возникает гораздо большая разница потенциалов, чем вследствие утечки тока в трехфазной сети.

Поэтому, для защиты от воздействий токов молнии требуется выполнить уравнивание потенциалов.

Чтобы избежать неконтролируемых замыканий при ударе молнии, необходимо напрямую или косвенно соединить электроустановки, металлическую оснастку, систему заземления и молниезащитную систему с устройствами защиты.

Проводники системы уравнивания потенциалов должны быть соединены с шиной уравнивания, доступной для испытательных целей. Шина уравнивания потенциалов соединяется с заземлением. Крупные здания могут иметь несколько шин уравнивания потенциалов при условии, что все они будут соединены между собой.

Уравнивание потенциалов системы молниезащиты (рис. 4) должно происходить на месте ввода проводников в здание (ВРУ), а также там, где не могут быть соблюдены безопасные расстояния, в подвале или на уровне грунта.

В здании, выполненном из железобетона или с металлическим каркасом, или с системой внешней молниезащиты, имеющей отдельное исполнение, уравнивание потенциалов молниезащиты должно быть выполнено только на уровне грунта. В зданиях, высота которых превышает 30 м, на каждые последующие 20 м выполняется уравнивание потенциалов молниезащиты.

Молниепроводящие элементы необходимо размещать на безопасном расстоянии от системы уравнивания потенциалов, чтобы избежать возникновения импульсных перекрытий. Если безопасное расстояние соблюсти невозможно, то организуются дополнительные связи между молниеприемником, молниеотводом и системой уравнивания потенциалов. При этом нужно учитывать, что дополнительные связи способствуют заносу высокого потенциала внутрь здания.

Уравнивание потенциалов молниезащты и металлической оснастки

Элементы металлической оснастки нужно соединить между собой и с системой молниезащиты (рис. 5). К металлической оснастке относятся: трубопроводы водо-, газо-, теплоснабжения и пожаротушения, направляющие шины лифтов, каркасы кранов, воздухопроводы вентиляции и климатических установок. Все металлические конструкции необходимо, по возможности, соединять с шинами уравнивания потенциалов. В качестве соединительных линий могут служить электропроводящие трубы, за исключением газопроводов.

Если на газо- или водопроводе существуют изолированные участки, то они должны быть шунтированы проводником. Подземные металлические трубопроводы, которые пролегают близко от заземления, соединять с системой молниезащиты не требуется. Это же относится к железнодорожным рельсам. Если все же их соединение необходимо, то его следует согласовать с эксплуатирующей организацией.

Уравнивание потенциалов молниезащты и электротехнического оборудования

Соединения, необходимые для уравнивания потенциалов молниезащиты, следует выполнять в соответствии с положениями ПУЭ, соблюдая нормы сечения проводников.

Следует различать непосредственные соединения и такие, которые устанавливаются через разделительные искровые промежутки.

Допускается непосредственное соединение системы молниезащиты с такими элементами, как:

— защитные связи в сетях TN, TT и IT для защиты от поражения электрическим током при нештатных ситуациях (защита при непрямом контакте); 
— заземляющие устройства силовых установок мощностью выше 1 кВт при условии, что не будет заноса высокого потенциала в заземлитель;
— подземные линии заземления приборов защиты от перенапряжений; — заземление систем дальней коммуникации;
— антенные устройства;
— заземлители системы защиты от перенапряжений охранных сооружений (заборов).

Если силовые или информационные линии экранированы либо проложены в металлической трубе, то дополнительные мероприятия по уравниванию потенциалов не требуются.

Через разделительные искровые промежутки соединяются:

— заземляющие устройства силовых установок более 1 кВт, когда может возникать занос высокого потенциала в заземлитель;
— вспомогательный заземлитель от устройства защитного отключения, срабатывающего от опасного напряжения;
— рельс (или обратный провод) тяговой установки постоянного тока; 
— рельс (или обратный провод) тяговой установки переменного тока, когда положения ПУЭ или сигнально-технические соображения не позволяют выполнить непосредственное соединение;
— установки с катодной антикоррозионной защитой и с защитой от утечки тока;
— заземление измерительных систем, если они спроектированы отдельно от защитных линий.

Для проведения контрольных испытаний должен быть обеспечен доступ к разъединительным искровым промежуткам. Грамотное проектирование и монтаж системы внутренней молниезащиты сводят к минимуму ущерб, обусловленный импульсами перенапряжений и разностью потенциалов, возникающих внутри здания.

Для выполнения этих работ важно привлекать опытных специалистов и надежные проектные бюро. Только профессиональное проектирование обеспечит необходимую защиту при оптимальном соотношении затрат и качества.

Компания «ОБО Беттерманн» гарантирует заказчикам всестороннюю поддержку на всех стадиях реализации проекта. Ассортимент ее продукции позволяет выстроить надежную систему защиты любой сложности.

Сергей СОЛОВЬЕВ, ООО «ОБО Беттерманн»