В соответствии с Руководящими указаниями (РУ) по защите электростанций и подстанций 3—500 кВ от прямых ударов молнии и грозовых волн, набегающих с линий электропередачи [5], защите подлежат следующие объекты, расположенные на их территории:
а) открытые распределительные устройства (ОРУ), в том числе шинные мосты и гибкие связи;
б) здания машинного зала и закрытые распределительные устройства (ЗРУ);
в) здания трансформаторной башни, маслохозяйства, нефтехозяйства, электролизной и ацетилено-генераторной станции;
г) угледробилки, вагоноопрокидыватели, а также резервуары с горючими жидкостями или газами и места хранения баллонов с водородом;
д) градирни;
е) дымовые трубы.
Защита ОРУ от прямых ударов молнии.
Открытые распределительные устройства электростанций и подстанций, как правило, защищаются от прямых ударов молнии (ПУМ) стержневыми молниеотводами и только для защиты протяженных шинных мостов и гибких связей применяются тросовые молниеотводы.
Защита ОРУ от ПУМ может быть осуществлена установкой стержневых молниеотводов на порталах подстанции или устройством отдельно стоящих стержневых молниеотводов со своими обособленными заземлителями. Защита ОРУ от ПУМ, выполненная установленными на конструкциях ОРУ стержневыми молниеотводами, дешевле защиты, выполненной из отдельно стоящих молниеотводов.
Молниеотводы, установленные на порталах подстанций, требуют меньше металла на изготовление, чем отдельно стоящие молниеотводы. Они ближе располагаются к защищаемому оборудованию, поэтому эффективнее используются их защитные зоны. Но при поражении молниеотвода, установленного на портале ОРУ, ударом молнии с большими амплитудой и крутизной фронта импульса тока на молниеотводе и на портале, на котором он установлен, значительно возрастает напряжение.
Это напряжение может оказаться достаточным, чтобы вызвать «обратное» перекрытие изоляции ОРУ с заземленных элементов на токоведущие части подстанции, что снижает надежность данной защиты. При этом может быть перекрытие гирлянд на порталах, где установлены молниеотводы, а также пробой изоляции у аппаратов, расположенных поблизости от пораженных молниеотводов, с корпусов на их токоведущие части.
Отдельно стоящие молниеотводы с обособленным заземлением могут быть установлены так, что «обратные» перекрытия с заземлителей на токоведущие части подстанции исключаются. Защита от ПУМ при этом оказывается значительно надежнее, но дороже защиты с молниеотводами, установленными на конструкциях подстанции.
При выборе защиты от ПУМ ОРУ подстанций определяется оптимальный вариант защиты. Для этого сопоставляется стоимость молниезащиты из молниеотводов, установленных на конструкциях подстанции, или из отдельно стоящих молниеотводов с обособленными заземлителями, с ущербом, который может принести поражение ОРУ молнией.
Надежность защиты подстанции от ПУМ как отдельно стоящими молниеотводами, так и молниеотводами, установленными на конструкциях подстанции, может быть оценена по количеству случаев коротких замыканий в ОРУ, вызванных прорывами молнии через зону защиты молниеотводов и обратными перекрытиями с заземлений и заземленных конструкций на токоведущие части ОРУ.
При установке молниеотводов на конструкциях подстанций вероятность обратных перекрытий изоляции тем выше, чем ниже номинальное напряжение подстанции. Это объясняется тем, что с понижением номинального напряжения подстанции снижается уровень изоляции ее оборудования. Наибольшую опасность для изоляции представляет установка молниеотводов на конструкциях подстанций с номинальным напряжением 35 кВ. Поэтому при установке молниеотводов на конструкциях ОРУ напряжением 35 кВ принимаются более жесткие меры для предупреждения обратных перекрытий изоляции при грозовых ударах в молниеотводы.
Исследованиями на моделях установлено, что потенциал на заземлителе подстанции при поражении молниеотвода, установленного на ее конструкциях, возрастает с увеличением амплитуды и крутизны импульса тока молнии, удельного сопротивления грунта площадки подстанции и с уменьшением площади, занимаемой заземляющим контуром на территории подстанции [6]. Площадь, занимаемая подстанцией напряжением 35 кВ, невелика и может быть порядка 400 м2.
Рис. 52. Вольт-амперные характеристики заземлителей площадью 400 и 6400 м2 и уровни испытательных напряжений оборудования подстанций напряжением 35, 110 и 220 кВ:
На рис. 52, а показана зависимость потенциала на заземлителе — сетке размером 400 м2 с различными удельными сопротивлениями грунта от амплитуды импульса тока молнии при различной длительности фронта импульса х. На этом же рисунке горизонтальными линиями отмечен уровень испытательных импульсных напряжений оборудования подстанций 35—110—220 кВ, который соответственно равен 180, 425 и 835 кВ.
Из сопоставления импульсной прочности оборудования подстанции с потенциалом, появляющимся на заземлителе подстанции при поражении молнией молниеотводов, установленных на конструкциях подстанции, видно, что на подстанциях 35 кВ с удельным сопротивлением грунта площадки подстанции 900 Ом-м изоляция оборудования может быть повреждена при токах молнии 8—10 кА, а на подстанциях 35 кВ с удельным сопротивлением грунта 141 Ом-м — при токах молнии 60 кА и более. Вероятность появления токов молнии 10 кА и более составляет 65 % (см. рис. 18), а токов молнии 60 кА и более—10%, т. е. в 6,5 раза меньше.
Следовательно, опасность повреждения изоляции оборудования на подстанциях 35 кВ значительно уменьшается при снижении удельного сопротивления грунта. Вот почему РУ [5] рекомендуют в ОРУ 35 кВ устанавливать молниеотводы на конструкциях подстанции только в том случае, когда удельное сопротивление грунта площадки не более 500 Ом«м.
Если сравнить потенциал на заземлителях подстанции с площадью, занимаемой заземлителем, 400 м2 (см. рис. 52, а) и 6400 м2 (см. рис. 52,6) при одном и том же удельном сопротивлении грунта, равном 280 Ом-м, то оказывается в первом случае (площадь 400 м2) опасное напряжение на заземлителе подстанции при поражении молниеотвода, установленного на ее конструкциях, появится в 27 % из всех возможных ударов молнии в молниеотвод, а во втором — (площадь 6400 м2) в 10%, т. е. меньше в 2,7 раза.
Поэтому РУ [5] допускают защищать от ПУМ подстанции 35 кВ с удельным сопротивлением грунта от 500 до 750 Ом-м устройством стержневых молниеотводов, установленных на конструкциях только в тех ОРУ, которые имеют площадь заземляющего контура не менее 10 000 м2.
При установке стержневых молниеотводов на конструкциях ОРУ 35 кВ от стоек конструкций, на которых устанавливаются молниеотводы, должны прокладываться токоотводы в трех-четырех направлениях по магистралям заземления, что способствует лучшему растеканию тока молнии.
Так как заземляющий контур подстанции является протяженным, то вблизи стойки с молниеотводом он усиливается. На каждой магистрали заземления на расстоянии
3—5 м от стойки с молниеотводом забивается по одному вертикальному электроду длиной 3—5 м.
Для предотвращения обратных перекрытий подвесной изоляции на порталах ОРУ 35 кВ, на которых устанавливаются стержневые молниеотводы или присоединяется молниезащитный трос, рекомендуется комплектовать гирлянды из семи изоляторов.
Если нормальная подвесная изоляция в электроустановках 35 кВ, как правило, состоит из трех подвесных изоляторов, имеет импульсную прочность 280—306 кВ и может быть перекрыта при токе молнии 50 кА, то гирлянда, состоящая из семи изоляторов, перекрывается при 654— 714 кВ и токе молнии 120 кА (рис. 52, а, кривая 2). Вероятность перекрытия в первом случае составляет 10%, а во втором — приблизительно 2% (см. рис. 18), т. е. в 5 раз меньше.
В тех случаях, когда расстояние от стойки портала с молниеотводом до вентильного разрядника, измеренное по магистралям заземляющего устройства, составляет не более 15 м, гирлянды могут комплектоваться из шести изоляторов.
При поражении молнией молниеотводов, установленных на концевых опорах, подходящих к подстанции линий электропередачи 35 кВ, обратные перекрытия изоляции на концевой опоре также представляют опасность для изоляции подстанции.
Особенно они опасны в том случае, когда трос, защищающий линию электропередачи, оканчивается на концевой опоре. Это объясняется тем, что сопротивление заземления опор, как правило, выше сопротивления заземления подстанции и при поражении молниеотвода, установленного на концевой опоре, его потенциал будет выше потенциала молниеотвода, установленного на порталах подстанции.
При обратном перекрытии подвесной изоляции на концевой опоре по проводам линии электропередачи 35 кВ на подстанцию придет импульс высокого напряжения, опасный для изоляции оборудования подстанции 35 кВ. Для предотвращения обратных перекрытий изоляции на концевых опорах линий электропередачи 35 кВ рекомендуется их гирлянды комплектовать из восьми изоляторов. В том случае, когда трос заводится на конструкции подстанции, гирлянды на концевых опорах комплектуются из семи изоляторов.
На концевых опорах ВЛ 3—20 кВ установка молниеотводов не допускается. При установке молниеотводов на концевых опорах ВЛ 110 кВ и выше ввиду высокого уровня их изоляции количество изоляторов в гирляндах не увеличивается.
У концевых опор с молниеотводами для ВЛ 35 кВ и выше сопротивление заземления не должно превышать 10 Ом.,
На подстанциях с номинальным напряжением 110— 150 кВ площадь заземлителя, как правило, составляет несколько тысяч квадратных метров.
Из рис. 52,6 видно, что заземлитель площадью 6400 м2 с удельным сопротивлением грунта 1000 Ом-м обеспечивает надежную работу подстанции НО кВ при токах молнии до 60 кА. (Вероятность появления токов молнии более 60 кА составляет 10 % — см. рис. 18.)
Поэтому РУ допускается установка стержневых молниеотводов на конструкциях подстанций с номинальным напряжением 110 и 150 кВ вне зависимости от величины площади, занимаемой заземляющим контуром подстанции, при условии, если удельное сопротивление грунта площадки не превышает 1000 Ом-м. Если удельное сопротивление грунта площадки подстанций 110 и 150 кВ лежит в пределах от 1000 до 2000 Ом-м, а площадь, занимаемая заземлителей, не менее 10 000 м2, то также допускается устанавливать стержневые молниеотводы на конструкциях подстанции.
В связи с тем, что импульсная прочность оборудования ОРУ 220 кВ и выше значительно превышает импульсную прочность оборудования ОРУ 35—150 кВ, обратные перекрытия изоляции в ОРУ 220 кВ и выше маловероятны. Поэтому РУ рекомендуют при выборе защиты от ПУМ для ОРУ 220 кВ и выше при наличии заземляющих устройств, удовлетворяющих требованиям безопасности, с возможностью обратных перекрытий не считаться и защиту ОРУ от ПУМ осуществлять установкой молниеотводов на конструкциях ОРУ. Распределительные устройства также требуют, чтобы воздушные промежутки между заземленными конструкциями ОРУ 35—500 кВ, на которых установлены молниеотводы, и токоведущими частями подстанции были не менее длины изолирующей части установленных гирлянд.
Расстояние между местами присоединения к заземляющему устройству подстанции стойки конструкции с молниеотводом и бака трансформатора должно быть не менее 15 м по магистрали заземлителя.
При стекании тока молнии с молниеотвода по заземляющим магистралям в землю потенциал на расстоянии
15 м от молниеотвода заземлителя настолько снижается, что не представляет опасности для изоляции трансформаторов. Надежность работы изоляции трансформатора еще более повышается, если молниеотвод и бак трансформатора присоединяются к разным магистралям заземлителя.
Большую опасность для изоляции трансформаторов представляет установка молниеотводов на трансформаторных порталах, потому что при поражении молнией молниеотвода, находящегося вблизи трансформатора, кожух трансформатора приобретает потенциал молниеотвода, который может привести к обратному перекрытию изоляции трансформатора.
Поэтому руководящими указаниями допускается установка молниеотводов на трансформаторных порталах только при определенных условиях.
Можно устанавливать молниеотводы на трансформаторных порталах только в том случае, если удельное сопротивление грунта на площадке подстанции в грозовой сезон не превышает 350 Ом-м. При этом непосредственно на выводах обмоток 3—35 кВ трансформаторов или на расстоянии не более 5 м по ошиновке от выводов должны быть установлены вентильные разрядники. Стойки порталов, на которых устанавливаются молниеотводы, для лучшего растекания тока молнии присоединяются к магистралям заземления в трех-четырех направлениях. На каждой магистрали заземления на расстоянии 3—5 м от портала с молниеотводом забиваются по одному вертикальному электроду длиной 3—5 м.
Кроме того, на подстанциях 35 кВ при установке молниеотводов на трансформаторных порталах сопротивление заземляющего контура ОРУ не должно превышать 4 Ом (без учета выносного заземлителя).
Как известно, электрическая прочность изоляции вращающихся машин в 2—2,5 раза ниже электрической прочности трансформаторов одного и того же класса напряжения. Поэтому нельзя устанавливать молниеотводы на конструкциях ОРУ, находящихся на расстоянии менее 15 м от присоединений с вращающимися машинами. Это расстояние должно соблюдаться между стойками молниеотводов и трансформаторами с гибкими связями или открытыми шинопроводами, через которые присоединены вращающиеся машины, а также между стойками молниеотводов и опорами гибких связей и открытых шинопроводов вращающихся машин.
Порталы трансформаторов, связанных с вращающимися машинами открытыми шинопроводами или гибкими связями, а также трансформаторные порталы подстанций, у которых удельное сопротивление грунта площадки превышает 350 Ом-м, нужно защищать молниеотводами, установленными на других порталах данной подстанции, или отдельно стоящими молниеотводами с обособленными заземлителями.
На подстанции 35 кВ, удельное сопротивление грунта площадки которых не превышает 750 Ом-м, допускается заводить тросы на линейные порталы и присоединять к конструкциям ОРУ. При этом изоляция на порталах 35 кВ с молниеотводами, к которым присоединены тросы, должна комплектоваться из семи изоляторов, а сопротивление заземления концевой опоры линии электропередачи снижаться до 10 Ом.
Стойки порталов, к которым крепятся тросы, для лучшего стекания тока молнии присоединяются в трех-четы-рех направлениях к магистралям заземления, а на расстоянии 3—5 м от стойки портала с тросом на каждой магистрали дополнительно забивается по одному вертикальному электроду длиной 3—5 м.
На подстанции 110 и 150 кВ можно заводить тросы и присоединять к заземленным конструкциям ОРУ, улучшив растекание тока молнии от портала с тросом по магистралям заземления не менее чем в двух-трех направлениях. На подстанции 220 кВ и выше тросы заводятся без всяких ограничений и никаких дополнительных мероприятий по повышению грозоупорности не требуется.
Если расчеты показывают, что защита от ПУМ электростанции или подстанции установкой молниеотводов на порталах не обеспечивает необходимой надежности или установка стержневых молниеотводов на конструкциях ОРУ невозможна, тогда нужно применять для защиты от ПУМ отдельно стоящие стержневые молниеотводы с обособленными заземлителями. Отдельно стоящие стержневые молниеотводы с обособленными заземлителями могут быть расположены таким образом, чтобы обратные перекрытия практически исключались и тем самым повышалась надежность защиты.
При поражении молнией отдельно стоящего молниеотвода ток молнии, проходя по молниеотводу, создает падение напряжения на сопротивлении заземления и индуктивности L токоотвода 3 (рис. 53). Падение напряжения на сопротивлении заземлителя Z„ равно:
Uz = ImZm, (22)
где Im — ток молнии.
Рис. 53. К определению допустимого расстояния между отдельно стоящим молниеотводом и токоведущими и заземленными частями распределительного устройства:
1 — деревянная стойка опоры молниеотвода;
2 — молниеприемник; 3 — токоотводящнй спуск, укрепленный на стойке; 4 — заземлитель; 5 — заземляющий контур подстанции
Падение напряжения на индуктивности токоотвода L равно:
Ut = aL, (23)
где с — средняя скорость (крутизна) нарастания тока молнии.
Тогда потенциал токоотвода в точке, расположенной на высоте Н от земли, при ударе молнии в молниеотвод составит
UH = Uz + UL = IMZa + aL. (24)
Если для расчета потенциала 11ц принять амплитуду тока молнии /м = 60 кА и среднюю крутизну его фронта а = = 30 кА/мкс, индуктивность 1 м токоотвода L0^l,7 мкГн/м, то максимальный потенциал в точке токоотвода, расположенной на высоте Н от земли (точнее, на расстоянии Н от заземлителя).
Таким образом, потенциал молниеотвода, пораженного молнией, может оказаться достаточным для перекрытия воздушного промежутка между молниеотводом и токоведущими элементами ОРУ.
Следовательно, для предотвращения перекрытия с молниеотвода на защищаемое оборудование молниеотвод нужно расположить на таком расстоянии /в от оборудования, чтобы прочность воздушного промежутка между ними была выше напряжения на молниеотводе UH. Е— допустимая средняя напряженность электрического поля в воздухе, при которой невозможен пробой промежутка между молниеотводом и элементами подстанции. Она равна 500 кВ/м.
Если в (26) подставить значение Е и Uн из (25), то определится необходимый воздушный промежуток между
Расстояние по воздуху /в между отдельно стоящим молниеотводом с обособленным заземлителей и токоведущими и заземленными частями распределительного устройства, а также установленным в нем оборудованием должно
удовлетворять условию (26), но не должно быть менее 5 м.
Потенциал от обособленного заземлителя отдельно стоящего молниеотвода может быть передан на заземлитель ОРУ при пробое грунта между ними.
Чтобы практически исключить возможность пробоя грунта с обособленного заземлителя молниеотвода на заземляющий контур подстанции, между заземлителей молниеотвода и ближайшей к нему точкой заземляющего контура подстанции должно быть выдержано в грунте расстояние.
Расстояние в грунте между заземлителями отдельно стоящего молниеотвода и подстанции должно удовлетворять условию (28), но не должно быть менее 3 м.
Наряду с минимальными расстояниями по воздуху и в грунте для отдельно стоящих молниеотводов нормируется также сопротивление обособленного заземлителя, которое должно быть не более 25 Ом.
Однако нужно иметь в виду, если молниеотвод установлен на таком месте, где вблизи могут находиться люди, то для того, чтобы обеспечить их безопасность, сопротивление обособленного заземлителя молниеотвода не должно превышать 10 Ом.
Таким образом, правильно выбранная защита ОРУ от ПУМ отдельно стоящими стержневыми молниеотводами с обособленным заземлением практически исключают обратные перекрытия на элементы ОРУ.
Такая защита надежнее защиты из молниеотводов, установленных на конструкциях ОРУ, но дороже последней. Однако в тех случаях, когда защита от ПУМ электростанции или подстанции стержневыми молниеотводами, устанавливаемыми на конструкциях ОРУ, не удовлетворяет требованиям надежности или не может быть выполнена по техническим условиям, защита осуществляется отдельно стоящими молниеотводами с обособленными заземлителями. Указаниями по защите ОРУ от ПУМ предусматривается защита проводов ВЛ 35 кВ и выше между линейными порталами подстанции и концевыми опорами.
Провода ВЛ между линейными порталами ОРУ и концевыми опорами линий электропередачи (первые пролеты ВЛ) защищаются тросами, продолженными от концевой опоры линий до линейного портала подстанции.
Если не представляется возможности защитить от ПУМ провода первых пролетов ВЛ тросами, то они должны защищаться стержневыми молниеотводами, устанавливаемыми на концевых опорах, на линейных порталах ОРУ, или отдельно стоящими молниеотводами с обособленными заземлителями.
В ОРУ электростанций и подстанций часто на опорах стержневых отдельно стоящих молниеотводов для освещения ОРУ устанавливают прожекторы и другое электрооборудование.
При поражении таких молниеотводов молнией по проводам, питающим указанное электрооборудование, будут распространяться импульсы тока молнии и высокого напряжения, опасные как для электрооборудования, так и для людей, соприкасающихся с этим оборудованием.
Поэтому проводку, по которой питается электрооборудование до 100 В, установленное на опорах молниеотводов, следует выполнять в металлической оболочке, например в освинцованной. Кабель после спуска с молниеотвода с обособленным заземлителей должен прокладываться в грунте на протяжении не менее 10 м. Такая прокладка позволяет току молнии стечь с кабеля в грунт, в результате чего снизится потенциал кабеля.
Присоединение оболочки этого кабеля к заземляющему контуру ОРУ можно производить на расстоянии sK от молниеотвода. Расстояние sK, м, определяется по формуле
sK > 0,6ZH, (29)
где ZH — импульсное сопротивление заземления отдельно стоящего молниеотвода, Ом.
При этом от места присоединения оболочки кабеля к заземляющему контуру подстанции до точки присоединения к этому же контуру бака ближайшего трансформатора должно соблюдаться расстояние не менее 15 м по заземляющим магистралям.
Если молниеотвод, на котором установлено электрооборудование, присоединен к заземляющему контуру подстанции, кабель после спуска с молниеотвода можно прикладывать в кабельных каналах при условии присоединения оболочки кабеля к заземляющему контуру подстанции в точке ввода кабеля в канал. В этой же точке должны быть заземлены оболочки других кабелей, проходящих в канале.
Подстанции 220 кВ и ниже, расположенные на площадках с удельным сопротивлением грунта 2000 Ом-м и более в районах, где интенсивность грозовой деятельности не более 20 ч в год, защищать от ПУМ не требуется.
Не защищаются также от ПУМ ОРУ 20—35 кВ с трансформаторами единичной мощности 1600 кВ-А и менее, находящиеся в районах с интенсивностью грозовой деятельности не более 70 ч в год, и ОРУ 20—35 кВ с трансформаторами любой мощности, расположенные в районах с интенсивностью грозовой деятельности, не превышающей 20 ч в год.
Защита сооружений, расположенных на территории электростанций и подстанций.
Кроме ОРУ электростанций и подстанций от ПУМ нужно защищать здания и сооружения, расположенные на их территории.
Для защиты от ПУМ зданий и сооружений, расположенных на территории электростанций и подстанций, имеющих металлические несущие конструкции кровли или металлическую кровлю, достаточно заземлить металлические части.
На зданиях тепловых электростанций или вблизи от них обычно сооружаются дымовые трубы, высота которых достигает 100 м и более. Они могут служить молниеотводом для всего здания электростанции. Если дымовая труба металлическая, достаточно ее заземлить и она будет молниеотводом для всего здания электростанции. Все, что находится в зоне ее защиты, в том числе машинный зал, ЗРУ и пр., ни в какой другой защите от ПУМ не нуждаются.
Кирпичные, бетонные и железобетонные дымовые трубы необходимо защищать от ПУМ. Дымовые трубы высотой до 100 м защищаются при помощи установки на их вершине стержневых молниеприемников, высота и количество которых должны быть определены расчетом зоны защиты (см. § 2), или при помощи выполняющего роль молниеприемника стального кольца, укладываемого по периметру вершины трубы. Для труб высотой до 50 м требуется установка одного наружного токоотвода, соединяющего молниеотвод с заземлителей, а на трубах высотой более 50 м прокладываются два токоотвода, расположенные симметрично по трубе.
Токоотводы прокладываются по внешней стороне трубы и закрепляются хомутами, специальными зажимами, дюбелями, кронштейнами и т. п. В качестве одного из токоотводов может служить металлическая ходовая лестница, в том числе с болтовыми соединениями звеньев.
Трубы высотой 100 м и более защищаются с помощью выполняющего роль молниеприемника стального кольца из прутка или полосы сечением не менее 100 мм2, которое укладывается по периметру вершины и не менее чем двумя токоотводами соединяется с заземлителей. Установка на вершине таких труб вертикальных стержневых молниеотводов нецелесообразна по причине низкой эффективности защиты указанными молниеотводами верхнего торца трубы на высоте 100 м и более (см. § 2).
Для зданий, находящихся в зоне защиты защищенных дымовых труб, дополнительной защиты от ПУМ не требуется. Импульсное сопротивление заземлителя не должно превышать 50 Ом на каждый токоотвод.
Здания гидроэлектростанций защищаются от ПУМ заземлением металлических несущих конструкций кровли или самой металлической кровли.
На подстанциях для ЗРУ 6—10 кВ обычно строятся специальные здания.
Закрытые распределительные устройства подстанций, которые находятся в районах с грозовой деятельностью более 20 ч в году и могут поражаться молнией не менее 0,05 раза в год, необходимо защищать от ПУМ.
Здания ЗРУ с неметаллической кровлей должны защищаться от ПУМ стержневыми молниеотводами, установленными для защиты ОРУ, или путем наложения металлической сетки на неметаллическую кровлю подлежащего» защите здания.
При этом сетка должна иметь ячейки площадью не более 150 м2, например ячейка со сторонами 12x12 или 6x24 м. Молниеприемная сетка должна быть выполнена из стальной проволоки диаметром 6—8 мм и уложена на кровлю непосредственно или под слой утеплителя или гидроизоляции (рубероид, толь и пр.).
Неметаллические элементы зданий, возвышающихся над кровлей, должны оборудоваться дополнительными молниеприемниками, присоединенными к металлической кровле или сетке. Металлические элементы зданий не оборудуются молниеприемниками, а непосредственно соединяются токоотводами с металлической кровлей или сеткой.
Токоотводы соединяют металлическую кровлю или сетку с заземлителей. Они прокладываются по углам защищаемого здания и по его периметру не далее 25 м один от другого. В качестве заземлителей для зданий электростанций и ЗРУ служит общий заземляющий контур электростанции или подстанции. В местах присоединения токоотводов к заземлителям последние усиливаются установкой одного вертикального электрода длиной 3—5 м.
Здания трансформаторных башен с металлической кровлей и металлических ремонтных порталов защищаются от ПУМ заземлением кровли и стоек ремонтных порталов. В случае, когда трансформаторная башня имеет не металлическую кровлю, защита от прямых ударов молнии должна осуществляться молниеприемниками на вершине башни или металлической сеткой подобно ЗРУ. Токоотводы от молниеприемников и сетки присоединяются к металлическому каркасу башни.
Железобетонные и деревянные градирни электростанций защищаются от ПУМ с помощью выполняющего роль-молниеприемника металлического кольца из стального прутка или полосы сечением не менее 100 мм2. Кольцо' прокладывается по периметру вершины градирни и токоотводами, проложенными по внешней поверхности градирни, соединяется с заземлителей. Токоотводы располагаются не далее 25 м один от другого по периметру градирни и должны иметь сечение не менее 25 мм2.
Вагоноопрокидыватели, угледробилки, нефтехозяйствами маслохозяйства в соответствии с Правилами устройства электроустановок [3] относятся к устройствам третьего класса пожароопасности (II и III) и должны защищаться от ПУМ в соответствии с Инструкцией по проектированию и устройству молниезащиты зданий и сооружений ,(СН 305-77) [8] по III категории молниезащиты.
Защита от ПУМ вагоноопрокидывателей и угледробилок требуется в том случае, если грозовая деятельность •в данной местности составляет 20 ч и более в год и количество поражений здания в год, подсчитанное по формуле (30), ожидается не менее 0,05. Вагоноопрокидыватели и угледробилки располагаются под навесами. Защита «х от ПУМ может быть осуществлена заземлением металлической кровли или наложением на неметаллическую -кровлю защитной металлической сетки с ячейками площадью не более 150 м2, присоединенной к заземлителю.
Металлические резервуары для хранения минеральных масел и нефти, имеющие верхнюю стенку (крышку) толщиной не менее 4 мм, защищаются от ПУМ путем заземления корпусов резервуаров. Резервуары со стенкой толщиной менее 4 мм и открытые склады, а также склады под навесом защищаются от ПУМ отдельно стоящими молниеотводами. Молниезащита резервуаров вместимостью менее
10 м3 независимо от толщины металла крыши осуществляется только заземлением корпусов резервуаров.
Электролизные и ацетилено-генераторные станции по ПУЭ относятся к взрывоопасным установкам класса B-I6 « согласно СН 305-77 должны защищаться от ПУМ по категории устройства молниезащиты, если грозовая деятельность в данной местности составляет 10 ч и более в год.
Защита от ПУМ электролизных и ацетилено-генераторных станций может быть выполнена отдельно стоящими или установленными на здании молниеотводами, заземлением металлической кровли или наложением металлической сетки на неметаллическую кровлю. При этом сетка также должна быть заземлена.
Молниеприемная сетка должна быть выполнена из стальной проволоки диаметром не менее 6—8 мм с ячейками площадью не более 36 м2, например со сторонами 6x6 или 3X12 м, узлы которой провариваются.
При наличии на здании газоотводных или вентиляционных труб защита выполняется стержневыми молниеотводами, а пространство над обрезом труб, ограниченное полушарием радиусом 5 м, должно входить в зону защиты молниеотводов.
Баллоны с водородом могут храниться как в складском помещении, так и на открытом воздухе под навесом. Места хранения баллонов с водородом и резервуары с горючими газами должны защищаться от ПУМ молниеотводами или заземлением кровли.
При прямых ударах молнии в защищаемое сооружение или вблизи него вследствие электростатической и электромагнитной индукции на элементах сооружения возникают потенциалы, которые способны вызвать искры. Этот процесс получил название вторичного проявления молнии. Ко вторичным проявлениям молнии относятся также разности потенциалов на металлических предметах внутри помещений, которые появляются вследствие заноса высоких потенциалов через внешние наземные и подземные металлические коммуникации (электрическая проводка, -радиотрансляция, телефон, трубопроводы, кабели и пр.).
Вторичные проявления молнии, как правило, не представляют опасности для невзрывоопасной среды. Слабое искрение не в состоянии вызвать воспламенение дерева, /бумаги, но при наличии взрывоопасной концентрации паров, газов или пыли горючих веществ способно вызвать взрыв.
Поэтому здания и сооружения, отнесенные к III категории устройств молниезащиты, не содержащие взрывоопасных веществ, не защищаются от вторичных проявлений молнии, а здания и сооружения I и II категорий устройств молниезащиты, которые содержат взрывоопасные вещества, должны защищаться как от ПУМ, так и от вторичных ее проявлений.
Электролизные и ацетилено-генераторные станции электростанций относятся ко II категории устройства молниезащиты и должны защищаться в соответствии с действующими нормами [8].
Для защиты от электростатической индукции все оборудование и проводящие предметы, находящиеся в помещении станции, должны быть присоединены к защитному заземлению электрооборудования. При защите здания от ПУМ молниеприемной сеткой она может служить также .защитой от электростатической индукции. Заземлитель защиты от электростатической индукции располагается в траншеях на глубине не менее 0,8 м и на расстоянии ,0,8—1 м от фундамента здания. Его сопротивление растеканию тока молнии должно быть не более 10 Ом. Токоотводы, соединяющие сетку с заземлителей, прокладываются по наружной поверхности стен здания не более чем через 5 м по контуру здания.
Защита от электромагнитной индукции распространяется в первую очередь на протяженные металлические предметы (трубопроводы и др.). расположенные на расстоянии 10 м и менее один от другого. Они должны быть через каждые 25—30 м соединены металлическими перемычками.
Подземные коммуникации при вводе в здание должны быть присоединены к заземлителю. Ввод в здание электропроводки напряжением до 1000 В (телефона, радио, сигнализации и т. п.) должен осуществляться кабелем или подземной кабельной вставкой длиной не менее 50 м. Металлические оболочки и броня кабелей у ввода в здание должны присоединяться к защитному заземлению электрооборудования. В месте перехода воздушной линии в кабель металлическая оболочка и броня кабеля, а также штыри или крючья изоляторов проводов воздушной линии должны присоединяться к заземлителю с импульсным сопротивлением не более 10 Ом.
Кроме того, в месте перехода между жилами кабеля и его оболочкой должны устанавливаться искровые промежутки величиной 2—3 мм или вентильные разрядники типа РВН-0,5.
На электростанциях и подстанциях, как правило, имеются аккумуляторные батареи. При зарядке аккумуляторных батарей выделяются газы, которые при наличии искры могут взрываться. Поэтому помещения аккумуляторных батарей по ПУЭ относятся к взрывоопасным класса В-Ia. Согласно нормам [8] молниезащита аккумуляторных батарей должна выполняться по II категории. Они должны защищаться от ПУМ и вторичных проявлений молнии. Так как помещения аккумуляторных батарей на электростанциях и подстанциях обычно размещаются в одном здании с ЗРУ, а последние защищаются от ПУМ, то для защиты от ПУМ помещений аккумуляторных батарей других мероприятий не требуется, но должна предусматриваться защита от вторичных проявлений молнии.
Должны выполняться мероприятия, исключающие электростатические и электромагнитные наводки на металлических элементах, расположенных в помещениях аккумуляторных батарей, а также заносы туда высоких потенциалов.
Для защиты от электростатической индукции на указанных элементах достаточно надежно присоединить к общему заземляющему устройству электростанций и подстанций гладкие трубы в помещениях аккумуляторных батарей, предназначенные для отопления, и выдержать расстояния от токоведущих шин до частей здания и других заземленных элементов не менее 50 мм в свету.
Для защиты от электромагнитной индукции необходимо исключать образование незамкнутых металлических контуров, т. е. не допускать фланцевых стыков и установку вентилей в системе водяного или парового отопления помещений аккумуляторных батарей.
Условия защиты от электростатической и электромагнитной индукции особенно важно выполнять в тех случаях, когда стержневые молниеотводы расположены вблизи от помещения аккумуляторных батарей.
Во избежание заноса высоких потенциалов в помещения аккумуляторных батарей не допускается ввод воздушных проводов любого напряжения. Всякие выводы проводов из помещений аккумуляторных батарей должны осуществляться только кабелем с надежным заземлением металлической оболочки и брони.
