Объединение заземления для молниезащиты с заземлением для электрических установок
Необходимость электрически соединять контур заземления молниезащиты, установленной непосредственно на здании, с контуром заземления для электрических установок, прописана в действующих нормативных документах (ПУЭ). Цитируем дословно: «Заземляющие устройства защитного заземления электроустановок зданий и сооружений и молниезащиты 2-й и 3-й категорий этих зданий и сооружений, как правило, должны быть общими». Как раз 2-я и 3-я категории являются наиболее распространёнными, в 1-ю категорию входят взрывоопасные объекты к молниезащите которых предъявляются повышенные требования. Тем не менее, наличие оборота «как правило» подразумевает возможность наличия исключений.
Современные офисные, а теперь и жилые здания содержат множество инженерных систем жизнеобеспечения. Сложно представить отсутствие систем вентиляции, пожаротушения, видеонаблюдения, контроля доступа и т.д. Естественно, у проектировщиков таких систем есть опасения, что в результате действия молнии “нежная” электроника выйдет из строя.
При этом некоторые сомнения у специалистов-практиков вызывает целесообразность соединения контуров двух видов заземлений и возникает желание «в рамках закона» запроектировать электрически не связанные заземления. Возможен ли такой подход и повысит ли он на самом деле безопасность эксплуатации электронных устройств?
Зачем нужно объединение контуров заземления?
При попадании молнии в молниеотвод в последнем возникает короткий электрический импульс напряжением до сотен киловольт. При столь высоком напряжении может произойти пробой промежутка между молниеотводом и металлическими конструкциями дома, в том числе и электрическими кабелями. Последствием этого станет возникновение неконтролируемых токов, которые могут привести к пожару, выходу электроники из строя и даже разрушению элементов инфраструктуры (например, пластиковых водопроводных труб). Опытные электрики говорят: «Дайте молнии дорогу, иначе она найдёт её сама». Вот почему электрическое объединение заземлений обязательно.
По этой же причине ПУЭ рекомендует электрически объединять не только заземления, находящиеся в одном здании, но и заземления территориально сближенных объектов. Под данным понятием подразумеваются объекты, заземления которых настолько сближены, что между ними нет зоны нулевого потенциала. Объединение нескольких заземлений в одно осуществляется, согласно нормам ПУЭ-7, п. 1.7.55, путём соединения заземлителей электрическими проводниками в количестве не менее двух штук. Причем проводники могут быть как естественными (например, металлические элементы конструкции здания), так и искусственными (провода, жёсткие шины и т.п.).
Одно общее или отдельные заземляющие устройства?
К заземлителям для электрических установок и молниезащиты предъявляются разные требования, и это обстоятельство может стать источником некоторых проблем. Заземлитель для молниезащиты должен отвести в землю за короткое время большой электрический заряд. При этом согласно «Инструкции по молниезащите РД 34.
21.122-87» нормируется конструктив заземлителя. Для молниеотвода, согласно этой инструкции, требуется не менее двух вертикальных, или лучевых горизонтальных, заземлителей, за исключением 1 категории молниезащиты, когда таких штырей нужно три. Вот почему наиболее распространённый вариант заземления для молниеотвода — два или три штыря длиной около 3 м каждый, соединённых металлической полосой, заглублённой не менее чем на 50 см в землю. При использовании деталей производства ZANDZ такой заземлитель получается долговечным и простым в монтаже.
Совсем другое дело — заземление для электрических установок. В обычном случае оно не должно превышать 30 Ом, а для ряда применений, описанных в ведомственных инструкциях, например, для аппаратуры сотовой связи — 4 Ом или ещё меньше. Такие заземлители представляют собой штыри длиной более 10 м или даже металлические пластины, помещённые на большую глубину (до 40 м), где даже зимой нет промерзания грунта. Создать такой молниеотвод с заглублением двух и более элементов на десятки метров слишком затратно.
Если параметры грунта и предъявляемые к сопротивлению требования позволяют выполнить единое заземление в здании для молниеотвода и заземления электрических установок, нет никаких препятствий его сделать. В остальных случаях делают различные контуры заземления для молниеотвода и электрических установок, но обязательно соединяют их электрически, желательно, в земле. Исключением является использование некоторого специального оборудования особенно чувствительного к помехам. Например, звукозаписывающая аппаратура. Такое оборудование требует отдельного, так называемого, технологического заземляющего устройства, что прямым образом указывается в инструкциях. В таком случае выполняется отдельное заземляющее устройство, которое соединяется с системой уравнивания потенциалов здания через главную заземляющую шину. А, если такое соединение не предусматривается руководством по эксплуатации аппаратуры, то применяются специальные меры по исключению одновременного прикосновения людей к указанной аппаратуре и металлическим частям здания.
Электрическое соединение заземлений
Схема с несколькими заземлениями, соединёнными электрически, обеспечивает выполнение разных, подчас противоречивых, требований к заземляющим устройствам. Согласно ПУЭ, заземления, как и многие другие металлические элементы здания, а также аппаратуры, установленной в нем, должны быть соединены системой уравнивания потенциалов. Под уравниванием потенциалов подразумевается электрическое соединение проводящих частей для достижения равенства потенциалов. Различают основную и дополнительную системы уравнивания потенциалов. Заземления подключаются к основной системе уравнивания потенциалов, то есть соединяются между собой через главную заземляющую шину. Провода, соединяющие заземления с этой шиной, должны подключаться по радиальному принципу, то есть одно ответвление от указанной шины идет только к одному заземлению.
Для того, чтобы обеспечивалась безопасная работа всей системы, очень важно использовать максимально надежное соединение между заземлениями и главной заземляющей шиной, которое не разрушится под действием молнии.
Для этого нужно соблюдать нормы ПУЭ и ГОСТ Р 50571.5.54-2013 “Электроустановки низковольтные. Часть 5-54. Заземляющие устройства, защитные проводники и защитные проводники уравнивания потенциалов” относительно сечения проводов системы уравнивания потенциалов и их соединения между собой.
Тем не менее, даже очень качественная система уравнивания потенциалов не может гарантировать отсутствие всплесков напряжения в сети при ударе молнии в здание. Поэтому, наряду с грамотно спроектированными контурами заземлений, от проблем спасут устройства защиты от импульсных помех (УЗИП). Такая защита является многоступенчатой и носит селективный характер. То есть на объект должен быть установлен комплект УЗИП, подборка элементов которого — непростая задача даже для опытного специалиста. К счастью, выпускаются готовые комплекты УЗИП для типовых случаев применения.
Выводы
Рекомендация ПУЭ об электрическом соединении всех контуров заземлений в здании является обоснованной и при правильной реализации не только не создает опасность для сложной электронной аппаратуры, а, наоборот, защищает её.
В том случае, если аппаратура чувствительна к помехам от молний и требует собственного отдельного заземлителя, можно установить отдельное технологическое заземление в соответствии с прилагаемому к аппаратуре руководству. Система уравнивания потенциалов, объединяющая разрозненные контура заземлений, должна обеспечить надёжное электрическое соединение и во многом определяет общий уровень электробезопасности на объекте, поэтому ей должно быть уделено особое внимание.
Смотрите также:
Молниезащита, заземление
Молниезащи́та (громозащи́та, грозозащи́та) — это комплекс технических решений и специальных приспособлений для обеспечения безопасности здания, а также имущества и людей, находящихся в нём. На земном шаре ежегодно происходит до 16 миллионов гроз, то есть около 44 тысяч за день. Опасность для зданий (сооружений) в результате прямого удара молнии может привести к:
Внешняя молниезащита представляет собой систему, обеспечивающую перехват молнии и отвод её в землю, тем самым, защищая здание (сооружение) от повреждения и пожара.
В момент прямого удара молнии в строительный объект правильно спроектированное и сооруженное молниезащитное устройство должно принять на себя ток молнии и отвести его по токоотводам всистему заземления, где энергия разряда должна безопасно рассеяться. Прохождение тока молнии должно произойти без ущерба для защищаемого объекта и быть безопасным для людей, находящихся как внутри, так и снаружи этого объекта.
Помимо вышеупомянутых традиционных решений (приведенных как в международном стандарте МЭК 62305.4, так и в российских нормативных документах РД 34.21.122-87 и CO 153—343.21.122-2003) с середины 2000х годов получает распространение молниезащита с системой ранней стримерной эмиссии, также именуемая активной молниезащитой. Однако нет никаких надёжных доказательств того, что активная молниезащита работает эффективнее, чем традиционная молниезащита тех же размеров.
Внутренняя система молниезащиты
Внутренняя молниезащита представляет собой совокупность устройств защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП).
Перенапряжения, вызванные прямым ударом, именуются Тип 1 и характеризуются формой волны 10/350 мкс. Они наиболее опасны, так как несут большую запасенную энергию.
Перенапряжения, вызванные непрямым ударом, именуются Тип 2 и характеризуются формой волны 8/20 мкс. Они менее опасны: запасенная энергия примерно в семнадцать раз меньше, чем у Тип 1.
Соответствующим образом классифицируются и УЗИП.
Молниезащита зданий и сооружений подразделяется на активную и пассивную.
Пассивная молниезащита — это так сказать классический вид молниезащиты, принцип его работы остается неизменяемым уже многие десятилетия. Устройство пассивной молниезащиты состоит из токоприемника, токоотвода, заземления.
Молниеприемник представляет собой стальной стержень устанавливаемый в самой верхней точке кровли.
В роли токоотвода выступает стальная проволока, толщиной не менее 6 мм, через которую при попадании в молниеприемник электрического искрового разряда проходят токи, величиной более 200 тыс. А. Поэтому соединения – молниеприемник, токоотвод и заземлитель, требуют особенно качественных соединений в местах переходов от одного к другому, для обеспечения которых в основном используется сварка всех контактов.
Заземлитель – это как правило металлические шпильки диаметром 20 мм, длиной от 1 до 3 м, которые забиваются в землю и соединяются полосой.
Принцип работы активной молниезащиты заключается в том, что молниеприемник, ионизирует воздух вокруг острия головки молниеприемника, и таким образом перехватывает разряд молнии.
Все остальные элементы активной молниезащиты такие же как у пассивной. Радиус действия активной молниезащиты намного больше, чем у пассивной молниезащиты и может достигать 100 м, то есть под его защитой будет не только защищаемый объект, но и расположенные рядом постройки. Такой вид молниезащиты очень распространен во многих странах. Однако бытует мнение, что активная молниезащита как бы «притягивает» молнию. То есть вероятность попадания молнии (хотя она и попадет в молниеприемник) на много больше по сравнению с пассивной молниезащитой. Но это только мнения, так, как удар молнии вещь непредсказуема.
Для металлических видов кровли и кровельных материалов пассивная молниезащита подходит наиболее точно, единственно что надо учесть – это токоотвод следует прокладывать на стене которая является противоположенной входу, а штырь заземлителя устанавливать не менее 1м от строений или фундамента.
Деревянную кровлю и покрытую шифером, защищать стоит с помощью металлического троса, который при помощи подпорок прокладывается вдоль конька от молниеприемника до заземлителя, спуская его вдоль стены или по водостоку.
Черепичные крыши, как правило защищаются стальной сеткой, образующей цельный контур сверху, к которому приваривается токоотвод соединенный с заземлителем.
Такие особенности создания молниезащиты способны:
- обеспечить защиту зданий и сооружений от стихийных электрических искровых разрядов;
- обеспечить проведение на них различных видов работ;
- создать ступенчатую защиту различных типов информационных и силовых сетей, а так же их потребителей;
- гарантировать надежную работу и безопасность электроустановок находящихся в производственных корпусах.
Ныне установка молниезащиты является обязательной процедурой при проведении нового строительства, регулируемой основными разделами ПУЭ и ГОСТов. Документ, что расписывает расчетные нормы с величинами, действует на практике с 1987-го года и достаточно точно определяет, какой конструкцией нужно оборудовать грозозащиту зданий. Учитывая, что современные здания практически переполнены всякого рода электроникой бытовой техникой и электроприборами, молниезащита должна выполняться на высоком профессиональном уровне.
Невзирая на, казалось бы, внешнюю простоту — надежная молниезащита требует достаточных знаний, способностей и специального материала. Установленные самостоятельно системы защиты могут даже усугубить в некоторой степени ситуацию. Ведь молниезащита в каждом исключительном случае – это индивидуальная система, что требует непосредственного участия профессионалов, способных провести специальные расчеты с подбором нужного оборудования. А применение единой схемы грозозащиты для всех без исключения строений – конечно же, ошибочное.
Купить молниезащиту
В нашей компании, ООО Металлобаза «Стилпрофф», мы специализируемся на внешней защите. Полоса и катанка, в нашей компании представлена в бухтах и в прутках любой длины.
У нас вы можете приобрести следующие наименования:
Пруток оцинкованный, катанка
| Артикул | Описание | Вес (кг) | Материал |
|---|---|---|---|
| 90737 | Пруток стальной оцинкованный 8 мм | 0,41 | Сталь оцинкованная |
| 90737/1 | Пруток стальной оцинкованный 8 мм, | 0,41 | Сталь оцинкованная |
| 90754 | Пруток стальной оцинкованный 8мм, | 0,41 | Сталь оцинкованная |
| 90738 | Пруток стальной оцинкованный 10 мм | 0,6 | Сталь оцинкованная |
| 90738/1 | Пруток стальной оцинкованный 10 мм, | 0,6 | Сталь оцинкованная |
Пруток медный
| Артикул | Описание | Вес (кг) | Материал |
|---|---|---|---|
| 90735 | Пруток медный 8 мм | 0. 45 |
Медь |
| 90736 | Пруток медный 6 мм | 0.25 | Медь |
Пруток стальной омедненный
| Артикул | Описание | Толщина покрытия (мкм) | Вес (кг) | Материал |
|---|---|---|---|---|
| 90753 | Пруток омедненный 8 мм | 30 | — | Сталь омедненная |
Полоса медная
| Артикул | Описание | Вес (кг) | Материал |
|---|---|---|---|
| 90741 | Полоса медная 40х4мм | — | Медь |
| 44455 | Полоса медная 25х4мм | — | Медь |
Полоса оцинкованная 4х40
| Артикул | Описание | Вес (кг) | Материал |
|---|---|---|---|
| 90740 | Полоса стальная оц. 40х4, |
1,26 | Сталь оцинкованная |
| 90742 | Полоса стальная оцинкованная 25х4мм | 0,8 | Сталь оцинкованная |
| 90742/1 | Полоса стальная оц. 25х4, | 0,8 | Сталь оцинкованная |
Мачты молниеприемные
| Артикул | Описание |
|---|---|
| 90870/1 | Мачта молниеприёмная L 1000мм, нерж. |
| 90860 | Мачта молниеприёмная L 2000мм, нерж. |
| 90861 | Мачта молниеприёмная L 3000мм, нерж. |
| 90862 | Мачта молниеприёмная L 4000мм, нерж. |
| 90863 | Мачта молниеприёмная L 5000мм, нерж. |
| 90864 | Мачта молниеприёмная L 6000мм, нерж |
Молниеприемник, громоотводы
| Артикул | Описание |
|---|---|
| 90870 | Молниеприемник Al, L 1000 (для мачты молниеприемной) |
| 90871 | Молниеприемник Al, L 1500 (для мачты молниеприемной) |
| 90872 | Молниеприемник Al, L 2000 (для мачты молниеприемной) |
| 90874 | Молниеприемник Al, L 2500 (для мачты молниеприемной) |
| 90873 | Молниеприёмник Al, L 3000 (для мачты молниеприемной |
Опора для мачты на кровле
| Артикул | Описание | Вес (кг) | Материал |
|---|---|---|---|
| 90865 | Опора для мачты на плоской кровле L. ..498 |
1,64 | Сталь |
Радиолюбители верхнего диапазона — Надлежащее заземление для обеспечения безопасности и защиты от молнии
Надлежащее заземление для обеспечения безопасности и защиты от молнии
Кен Поллок, WB3JOB и Джерри Сильверстайн, K3FKI
90 002 Введение;
Надлежащие методы заземления используются для решения нескольких потенциальных проблем, обеспечения электробезопасности и защиты оборудования от ударов молнии. Возникает вопрос: «Что подразумевается под наземной системой?» Простой ответ — хорошее соединение с землей, чтобы обеспечить путь с низким импедансом для нежелательных токов или напряжений, которые могут присутствовать. Нормы NEC требуют заземления для защиты от поражения электрическим током и для уменьшения последствий разряда молнии. В этом документе обсуждаются методы заземления, которые используются в коммерческой сфере, и то, как их может использовать обычный радиолюбитель для эффективной защиты своего оборудования.
Требование к хорошему основанию;
Требование к надежному заземлению важно для безопасности любого, кто использует электрооборудование. Статья 250 Кодекса NEC 2005 (Национальный электротехнический кодекс) требует, чтобы электрическое заземление имело низкий импеданс и сопротивление менее 25 Ом (раздел 250.56), в то время как Раздел 810.51 Свода правил NEC касается юридических требований для любительских радиостанций . Кодексы NEC сформулированы как минимальные требования, и их можно превзойти. Для стандартных электрических цепей в доме обычно используются два заземляющих стержня. По правилам должно быть не менее двух 8-футовых заземляющих стержней, расположенных на расстоянии не менее 6 футов друг от друга (раздел 250.53 NEC). В некоторых местах это даст сопротивление около 15-20 Ом в нормальных условиях. Это нормально до тех пор, пока не произойдет засуха или какое-либо другое изменение влажности почвы, когда сопротивление резко возрастет. Иногда в уравнение вступает закон нравов: «Если немного хорошо, больше — лучше, а слишком много — в самый раз».
Другими словами, количество заземляющих стержней может быть увеличено для поддержания низкого импеданса.
Хорошая система заземления не только повысит безопасность от поражения электрическим током, но и обеспечит защиту подключенного электрооборудования от неожиданного электрического разряда. Чего НЕ ДОЛЖЕН обеспечить хороший грунт, так это более низкого КСВ или лучшей антенной системы! Но, если все сделано правильно, шум МОЖЕТ быть уменьшен из-за существующей плохой установки с помощью правильно спроектированной и внедренной системы.
Что можно использовать в качестве заземляющих стержней?
Для системы заземления можно использовать несколько устройств, обеспечивающих электрический контакт с землей. Какой тип устройства будет использоваться, будет зависеть от условий в месте, которое должно быть заземлено. Например, если 8-футовый заземляющий стержень не может быть забит в землю из-за того, что коренная порода находится на глубине всего 4 фута, необходимо использовать какое-то другое устройство.
Вместо стержня можно использовать пластину или химические стержни. Ниже приведены некоторые из распространенных устройств, которые разрешено использовать в качестве заземляющего устройства.
Самый простой заземляющий стержень представляет собой 8-футовый стальной стержень с медным покрытием и диаметром не менее 5/8 дюйма, вбитый в землю. Можно заменить твердым медным стержнем или использовать стержень длиной 10 футов, но они стоят дороже. Стержень должен быть вбит в землю вертикально или в пределах 45 градусов от вертикали. Обратите внимание, что разрешены заземляющие стержни из нержавеющей стали, но не из алюминия! (Раздел 250.52, Свод правил NEC, редакция 2005 г.)
Можно использовать металлические подземные трубы, если они не являются газопроводами, они должны поддерживать прямой контакт с землей на протяжении не менее 10 футов и не иметь изолированных муфт, соединений , или изолированные секции в пределах этих 10 футов. Кроме того, электрическое соединение должно находиться в пределах 5 футов от стены или поверхности, через которую выходит труба, но ни в коем случае не на противоположной стороне в метре от поверхности земли.
Можно использовать обсадные трубы скважин, если они имеют длину не менее 10 футов и соединение выполнено ниже поверхности земли.
Металлическая пластина из стали или железа с площадью поверхности не менее 2 квадратных футов и толщиной не менее ¼ дюйма или пластинчатые электроды из меди и других цветных проводников толщиной не менее 0,06 дюйма могут использоваться вместо электрода. заземляющий стержень. Пластины не могут быть покрыты или защищены каким-либо образом.
В основном это отрезки медной трубы диаметром 1 ½ дюйма, которые имеют форму буквы «Г» с отверстиями 1/8 дюйма в горизонтальной части. Трубы заполнены каким-то солевым соединением (например, сульфатом меди), которое выщелачивается из трубы при наличии влаги. Затем соль значительно снижает сопротивление заземления. Проблема с химическими стержнями заключается в том, что они требуют технического обслуживания и периодически пополняются солью.
Заземляющее кольцо представляет собой петлю из оголенного или луженого провода № 2 AWG, закопанную на 30 дюймов ниже поверхности земли.
Это даст большую площадь поверхности и обеспечит хорошее заземление системы. Заземляющее кольцо должно состоять из неизолированного медного провода #2 длиной не менее 20 футов.
Обратите внимание, что Кодекс разрешает использование двух или более заземляющих электродов, но каждое устройство должно быть отделено от других не менее чем на 6 футов.
Что насчет размера заземляющего провода?
Провод, используемый для заземления электродов, должен быть как можно большего сечения. Минимально допустимый размер составляет 6 AWG (с исключениями) и должен прокладываться между всеми электродами в непрерывном режиме. Если должны быть какие-либо разрывы, они должны быть соединены методом «кад-сварки». Проволока может быть соединена с заземляющими электродами посредством сварки кадмием или зажимом. Провод большего размера используется по нескольким причинам, во-первых, чем больше размер провода, тем ниже его сопротивление и ниже ущерб в случае удара молнии.
Далее, провод большего диаметра имеет намного меньшую индуктивность, и это действительно важно для молнии, так как изменение тока во времени (dV/dT) очень велико, и в течение небольшого периода времени кажется, что земля даже не подключена! Катушка индуктивности противодействует изменению тока, и на катушке индуктивности будет появляться большое напряжение, пока ток не начнет течь из-за собственной индуктивности. По всем правильным причинам лучше иметь самую низкую индуктивность.
По возможности используйте многожильный провод с тонкими жилами. Хорошим примером является сварочная проволока. Он довольно дорогой, но рассчитан на большой ток с малыми потерями и малой индуктивностью. Луженый входной провод тоже подойдет, но он не такой гибкий, зато дешевле и доступнее. Этот провод доступен даже в магазинах Lowe’s и Home Depot.
Провод, который соединяет заземляющие стержни вместе, обычно называется соединительным проводником и должен иметь сечение не менее 6 и алюминиевого сечения, но не менее 4 калибра.
Соединения с медным заземляющим устройством должны быть защищены с помощью ингибитора коррозии, такого как «NoAlOx» или аналогичного вещества.
Установка заземляющего основания
Стержни заземления и соединительный провод образуют так называемое «заземляющее основание» и представляют собой фактическую систему заземления для шунтирования нежелательных токов на землю. Первое, на что следует обратить внимание, — где физически расположены защищаемые устройства. Например, для защиты Ham Shack заземляющий провод от комнаты к заземляющей кровати должен быть как можно короче и прямее. Заземляющий слой должен обеспечивать защиту радиооборудования, мачты или опорной конструкции антенны, электрической системы и зданий, в которых находится система. Обратитесь к рисунку 1 для объяснения системы.
Вокруг здания, в котором находится радиооборудование, должно быть установлено заземляющее кольцо, а вокруг башни – второе кольцо. Ряд заземляющих стержней должен быть установлен на расстоянии от 8 до 10 футов в заземляющем кольце.
Заземляющее кольцо будет расположено примерно в 3 футах от здания и в 6 футах от башни. Заземляющее кольцо вокруг башни будет соединено с заземляющим кольцом, окружающим здание, с помощью выравнивающих проводов. Целью такого устройства является выравнивание напряжений, которые будут присутствовать в земле из-за поверхностного сопротивления, если поблизости произойдет удар молнии. Хотя этот план кажется «чрезмерным», следует понимать, что это идеальный проект, поскольку он выполняет следующие функции:
- Уравнивает напряжения в земле, окружающей оборудование (так называемый Градиент Земли).
- Гарантирует, что сопротивление заземляющего слоя будет менее 25 Ом.
- Это обеспечит удобную систему, позволяющую соединить вместе все различные основания (NEC Раздел 250.50 и Раздел 250.53).
Эта система эффективно решает все эти проблемы и обеспечивает надежную наземную систему для необходимых услуг.
Теперь, с практической точки зрения, большинство радиолюбителей не могут установить такую хорошую систему из-за подъездных путей, деревьев и кустарников и т.
д., мешающих им. Вместо того, чтобы заземляющее кольцо окружало дом, можно было бы выбрать только часть заземляющего кольца, пересекающую заднюю часть дома или здания, или, может быть, заднюю часть и только одну сторону. Это нормально, так как это определенно лучше, чем заземление, установленное большинством электриков, для электробезопасности силовой сети и для проверки. Кольцо вокруг мачты является обязательным, и от каждой опоры мачты к заземляющему кольцу должны идти два кабеля заземления. Сделайте все изгибы заземляющего провода широкими изгибами, чтобы свести к минимуму индуктивность, и расположите провода так, чтобы при подключении к заземляющему кольцу они были направлены в разные стороны.
Заземляющие стержни должны иметь длину целых 8 футов и быть полностью вбитыми в землю так, чтобы их вершины находились на 4–8 дюймов ниже верхней части земли или напочвенного покрова. Соединительный провод можно закрепить на заземляющих стержнях с помощью бронзовых зажимов.
Соединительные провода должны быть закопаны не менее чем на 18 дюймов ниже уровня грунтового покрытия.
См. рисунок 2. в следующем объяснении. Обратите внимание, что верхние части заземляющих стержней находятся ниже поверхности земли, а заземляющий провод закреплен на заземляющем стержне 9.0013, но не разрезана и не сломана . В противном случае соединение будет выполняться с помощью кадмовой сварки, чтобы максимально снизить сопротивление и обеспечить надежное соединение. Также обратите внимание, что соединительный провод не изолирован, так как поверхность провода, находящаяся в контакте с почвой, способствует снижению сопротивления системы заземления. Поэтому кабель должен быть из луженой меди и т. д.
Одно предостережение; если бы для соединительного кабеля использовался алюминиевый провод, произошла бы химическая реакция с медным стержнем, и соединение очень быстро подверглось бы коррозии. Потребуется некоторый тип защиты, такой как использование «NoAlOx» или какой-либо другой формы предотвращения коррозии, смазки или покрытия.
Кроме того, необходимо проводить периодические или ежегодные проверки для обеспечения целостности соединения.
Для этого потребуется выкопать верхнюю часть заземляющего стержня или установить смотровые отверстия, чтобы можно было проверить и при необходимости затянуть соединение соединительного провода с заземляющим стержнем.
Хитрость заключается в том, чтобы спроектировать наземную систему не просто адекватно, если ожидается, что она будет надежной, когда возникнет необходимость. Если рассматривать ситуацию в перспективе, спроектируйте заземление так, как если бы вы ожидали удара молнии или имели дело с большим током на землю, например, когда трансформатор закорачивает свою первичную обмотку на землю! Если следовать этому совету, все будет готово на случай, если вы все-таки попадете, и урон будет минимальным. Плохие наземные системы могут нанести больше вреда, чем предотвратить!
Одноточечное заземление
Целью одноточечного заземления является предотвращение протекания электрических разрядов или токов от одного элемента оборудования к другому и причинения ущерба.
Проще говоря, это сведение всех заземляющих соединений в одну общую точку, которая заземлена. Токи, вызванные молнией, будут течь от части оборудования к заземленной точке, а затем к земле.
Промышленные и коммерческие пользователи тратят много денег на пластины заземления. Одна такая пластина сделана из твердой меди толщиной ¼ дюйма, имеет высоту около 5 дюймов и длину 20 дюймов. Эта пластина имеет ряд отверстий, просверленных в ней для болтов 3/8 дюйма или ½ дюйма, чтобы можно было прикрепить различные провода заземления с помощью обжимных соединителей. Пластина изолирована от здания и т. д. и используется для всех заземлений только электронного оборудования. Электрическое оборудование заземляется через электрическую сервисную панель на землю, которая соединена с заземляющей пластиной, но не через эту пластину. Это образует так называемую тихую землю.
Более дешевым вариантом будет установка 1-дюймового куска медной водопроводной трубы сзади скамейки.
Убедитесь, что труба изолирована от скамейки и доступна. В коммерческом применении обычно есть два провода № 2 AWG, которые соединяют заземляющую пластину с заземляющей пластиной. Для большинства любительских работ достаточно одного провода заземления № 6 AWG или больше.
Просверлите отверстия в трубе и используйте обжимные соединители на проводах, идущих от подключаемого оборудования. Не подключайте заземление от одного устройства к другому! Проложите отдельное заземление для каждой единицы оборудования и надежно прикрутите каждый провод к одноточечной шине заземления. Используйте одно отверстие для одной клеммы и одной части оборудования, и оборудование будет заземлено, но в то же время разделено, чтобы никакие токи не протекали от одной части к другой. Делайте заземляющие провода, идущие от каждого элемента оборудования, как можно короче и избегайте любых изгибов под прямым углом, которые могут увеличить индуктивность провода.
См. рис. 3 на следующей странице.
Вот как будет организована типичная одноточечная заземляющая планка. Вы заметите, что провод заземления поставляется для каждой единицы оборудования. Используйте провод как можно большего сечения и достаточно короткий, чтобы просто выполнить соединение с помощью гибкого провода, чтобы провод можно было перемещать. Обычно для этой цели используется зеленая сварочная проволока #2.
НЕ ДОВЕРЯЙТЕ ВНЕШНЕМУ ЭКРАНУ СОЕДИНИТЕЛЬНОГО КОАКСИАЛЬНОГО КАБЕЛЯ ДЛЯ ПОДКЛЮЧЕНИЯ ЗАЗЕМЛЕНИЯ, ТАК КАК ЛЮБОЙ ТОК, ПРОТЕКАЮЩИЙ ПО ЭКРАНУ, МОЖЕТ ПРИВЕСТИ НАПРЯЖЕНИЕ НА ЦЕНТРАЛЬНЫЙ ПРОВОД И ПОВРЕДИТЬ ЧУВСТВИТЕЛЬНЫЕ ЦЕПИ ИЗ-ЗА МАГНИТНОЙ СВЯЗИ ! К сожалению, это основная причина повреждения радиооборудования. Используйте коаксиальный кабель для передачи РЧ-сигналов и провода заземления для защиты оборудования.
Заземление коаксиальных кабелей
Коаксиальные кабели должны быть заземлены как минимум в одной точке; что находится в месте до того, как коаксиальный кабель входит в радиолюбительскую лачугу.
Неразумно вводить молнию в здание, остановите ее до того, как она войдет в здание. Простой способ сделать это — установить разъемы с двойной розеткой на листе металла (алюминий, медь, даже кусок печатной платы для этого подойдет), который затем заземляется на заземляющий слой. В этом случае заземляющий провод будет проходить от металлической пластины непосредственно к заземляющему основанию… а не к заземлению в одной точке.
Это также позволяет устанавливать устройства молниезащиты, такие как «Transi-Traps», «Trans-Sorbs» или любые другие коммерческие устройства, доступные сегодня на рынке. Есть ряд производителей, которые предлагают широкий ассортимент продукции.
Еще один способ заземления коаксиальных кабелей – осторожно срезать внешнее покрытие и обнажить экран под ним. Затем заземляющий провод соединяется с экраном либо зажимом, либо путем припайки заземляющего провода непосредственно к экрану. Заземления от каждого из коаксиальных проводов затем будут подключены ко второй одноточечной шине заземления (не к шине заземления в радиолюбительской хижине), а шина заземления напрямую заземлена на круглую кровать.
Если используется башня, такое же заземляющее устройство будет выполнено путем заземления экрана с помощью заземляющих проводов к шине заземления, установленной на башне, но изолированной от нее. Эта шина заземления затем заземляется на кольцо заземления, которое проходит вокруг основания башни.
Несмотря на то, что этот тип заземления требует больших усилий, его преимущества того стоят. Есть что сказать о наличии надежной наземной системы, которая не даст вам знать, что вас ударила молния, а оборудование, кажется, продолжает работать!
Разное
Есть пара небольших, но важных моментов, на которые следует обратить внимание, чтобы предотвратить повреждение из-за «крайних путей». Прежде всего, эти скрытые пути исходят от таких проводов, как источник питания, аудиокабели, проводка периферийных устройств и так далее. Чтобы предотвратить повреждение от молнии из-за этих соединений, все провода между двумя устройствами должны быть защищены путем пропускания проводов через ферритовый тороидальный сердечник с примерно 3-5 витками в катушке.
Это повысит индуктивность в проводке, так что любой статический разряд сначала пойдет на шину заземления через заземляющий провод и будет сброшен, вместо того, чтобы течь между двумя устройствами, такими как источник питания трансивера. Каждый кабель или провод должен иметь собственную жилу для защиты.
Материал сердечника должен быть ферритовым, а размер сердечника должен быть достаточно большим, чтобы провода легко проходили через него. Практически любой из доступных на hamfests подойдет для наших целей. Точное значение индуктивности, которое получится при намотке выводов через сердечник, не имеет значения. Важно то, что катушка и сердечник вносят некоторую индуктивность, чтобы кабели имели достаточно высокий импеданс, чтобы эффективно блокировать внезапное и быстрое повышение напряжения или изменение тока, тем самым предотвращая протекание тока.
Еще одна вещь, которую нужно сделать, это изолировать все от земли и полагаться на заземляющие провода для обеспечения заземления.
Это означает, что металлические столы должны быть изолированы от бетонного пола и т. д. Это устраняет еще один возможный путь, который может привести к повреждению.
Наконец, когда станция не используется, заземлите центральные клеммы антенны, чтобы радиочастотные соединения с радиостанциями были закорочены. Большинство радиолюбителей уже делают это, но важно закрепить этот совет.
Резюме
Работают ли эти меры? В Уилкинсбурге есть микроволновая печь, где были приняты эти меры. Этот участок обычно подвергается прямым ударам молнии примерно 4 раза в год. До того, как были приняты эти меры, можно было ожидать, что при каждой забастовке будет изыматься около 4-5 плат, два-три модема, счетчик электроэнергии и другие устройства. В прошлом году (2005) было 5 различных забастовок, и единственный ущерб состоял в том, что компьютер нужно было сбросить и перезагрузить.
Фотографии
Ниже приведены фотографии, сделанные на станции микроволновки, чтобы проиллюстрировать то, что только что обсуждалось.
Прежде всего, как бы мы защитили следующий громоотвод?
Это изображение 250-футовой самонесущей башни, расположенной в Уилкинсбурге. Самый высокий предмет на башне находится наверху и представляет собой громоотвод длиной 4 фута. Ниже находится блок маяка, а затем различные антенны. Обратите внимание, что есть двусторонние антенны, а также микроволновые тарелки.
К чему подключены антенны?
Это небольшая часть оборудования в основании башни. Показаны микроволновые передатчики, банки каналов, рации и другое радиооборудование. Хотя это плохо видно на этом изображении, присмотритесь, и вы сможете найти заземляющие провода 4/0 (они зеленого цвета и находятся в левом верхнем углу изображения). Обратите внимание, что провода питания (красный и черный провода в правой части рисунка) изготовлены из сварочного кабеля 2/0 и проложены отдельно от сигнальных проводов. Волноводный и коаксиальный кабели для ввода в приемники проложены отдельно и пересекаются под прямым углом к сигнальным проводам.
Это удерживает любой статический разряд на стороне антенны и вне пути прохождения сигнала.
Желтые провода на самом деле являются оптоволоконными кабелями, поскольку они не являются электропроводными и способны обрабатывать высокоскоростные сигналы, которые обрабатываются. Эта станция обрабатывает нагрузку трафика, состоящую из трех сигналов OS3 в каждом направлении, что соответствует полосе пропускания сигнала более 45 МГц. Если вы думаете, что видели высокоскоростной Интернет, значит, вы еще ничего не видели! Этот «узел» одновременно обрабатывает 1024 телефонных звонка, 128 различных интернет-линий T1, сигнализацию и управление 512 контрольными точками для системы SCADA, а также измерения, проводимые вдоль 428 миль межгосударственного трубопровода.0005
На следующем рисунке показано, что одноточечное заземление используется с каждой стойкой оборудования, имеющей собственный заземляющий кабель #4/0, идущий к общему заземлению.
К этому блоку заземления прикручены все кабели, и все они направлены в сторону заземления.
Это снижает любую индуктивность и высокое сопротивление статического разряда. При расположении точки заземления вдали от оборудования, как показано, электрический разряд, который обычно протекал бы от одного элемента оборудования к другому, теперь должен был бы течь к заземляющему блоку, а затем обратно к другому элементу оборудования. Поскольку это путь с высоким импедансом (по сравнению с землей), разряд течет на землю. Провода между стойками оборудования имеют соединительные кабели, пропущенные через ферритовый сердечник, чтобы предотвратить проводимость по этому маршруту.
Затем все кабели от башни заземляются с помощью изолированного заземляющего блока снаружи здания. Здесь мы можем видеть отдельные волноводы и коаксиальные кабели по мере их заземления.
Толстый провод, идущий от центра медного заземляющего блока, подводится непосредственно к заземлению и соединяется в той же точке, что и заземление внутри здания.
Да, вы правильно видите, заземляющий провод представляет собой посеребренный провод с покрытием, и все изгибы сделаны с плавными изгибами, чтобы максимально снизить индуктивность.
Два провода Heliax имеют петлю, которая служит двойному назначению. Прежде всего, петли действуют как капли дождя. Во-вторых, дополнительная индуктивность, возникающая из-за этого контура, препятствует попаданию молнии в здание.
От каждой опоры опоры отходят два провода заземления. Обратите внимание, что изгибы в петлях, опять же, являются плавными петлями для минимизации индуктивности. Эти заземляющие провода изготовлены из сварочного кабеля № 4/0 и приварены к опорным плитам с помощью CAD-сварки.
НИКОГДА НЕ ПРИВАРЯЙТЕ ОПОРЫ БАШНИ САПР, ТАК КАК ЭТО ВЫЗЫВАЕТ ВНУТРЕННЮЮ КОРРОЗИЮ И ОСЛАБЛЯЕТ СТАЛЬ!
На последнем рисунке показан метод, используемый для проверки сварных швов на заземляющем кабеле, соединительном кабеле и заземляющих стержнях. С коммерческой точки зрения необходимо ежегодно измерять сопротивление заземления и периодически проверять соединения. Для этого предусмотрены инспекционные порты, чтобы можно было проводить эти проверки.
Смотровые отверстия изготовлены из кусков 4-дюймовой трубы из ПВХ и имеют съемные заглушки. Это просто, но эффективно!
Сопротивление заземляющих стержней, соединительных проводов и т. д. измеряется каждый год и каждый раз неизменно ниже 1 Ом. Сравните это с номинальным сопротивлением стандартного заземления, используемого для среднего дома, которое составляет от 10 до 20 Ом.
Решения для молниезащиты, соединения и заземления
Линейки нашей продукции
Заземление
Компания Harger первой получила сертификат UL 467 на медную шину. Компания Harger предлагает полностью разработанную линейку продуктов для заземления и соединения, включая заземляющие шины, проводники, компоненты механического заземления и заземляющие электроды.
Экзотермическая сварка
В нашей запатентованной технологии (UltraShot®) используется медный контейнер, который становится частью соединения. Было доказано, что формы, используемые в процессе UltraShot, служат в несколько раз дольше, чем те, которые используются в обычном процессе.
Молниезащита
Инновационные, удобные в установке компоненты делают Harger ведущим поставщиком оборудования для молниезащиты. Эти продукты также поддерживаются передовым отделом проектирования молниезащиты в мире.
Рынки, которые мы обслуживаем
СОЛНЕЧНАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ
Рынок солнечной энергии может создавать серьезные проблемы, компания Harger всегда готова удовлетворить ваши потребности в соединении и заземлении.
Молниезащита
Инновационные компоненты, удобные для подрядчиков , позволили Harger стать ведущим производителем в отрасли молниезащиты.
Рельс
От нестандартных силовых или сигнальных перемычек до соединений с экзотермической сваркой — компания Harger может помочь вам в соединении рельсов и заземлении.
Datacom
В современной электронной среде требуются специальные приложения для заземления. Компания Harger обладает знаниями и продуктами, необходимыми для защиты этих чувствительных систем.
Коммунальное хозяйство
Хорошо спроектированная система эквипотенциального заземления и соединения имеет решающее значение для защиты персонала и оборудования в условиях неисправности.
Беспроводная сеть
Беспроводные объекты требуют низкоимпедансной системы молниезащиты, соединения и заземления для обеспечения критически важного времени безотказной работы.
Коммерческое оборудование
С 1960 года компания Harger предлагает лучшую конструкционную молниезащиту, соединение и заземление для коммерческого применения.
Промышленное оборудование
Компания Harger располагает продуктами и опытом, необходимыми для решения ваших задач, связанных с коррозией окружающей среды.
Нефть и газ
Эффективная система молниезащиты, соединения и заземления имеет первостепенное значение для защиты нашей инфраструктуры.
Проверьте приложения Harger!
Инновационные приложения, призванные сделать вашу работу проще и продуктивнее.
См. приложения Harger
Обзор компании Harger
Harger University
Посещая наш курс, вы становитесь «Партнером Harger» и получаете нашу полную поддержку ваших проектов от начала до конца! С 1960 года Harger предлагает решения для молниезащиты и заземления. У нас есть опыт во всех аспектах этих рынков, включая инжиниринг, проектирование систем, производство и установку продукции.
Зарегистрируйтесь сегодня
«ЭТО ПРОЕКТ ПО ЗАЩИТЕ ОТ МОЛНИИ ЯВЛЯЕТСЯ ЛУЧШИМ ПРОЕКТОМ ПО ЗАЩИТЕ ОТ МОЛНИИ, В КОТОРОМ Я УЧАСТВОВАЛ. Я БУДУ ПРОДОЛЖАТЬ ИСПОЛЬЗОВАТЬ HARGER ДЛЯ ЛЮБЫХ ПРОЕКТОВ ПО ЗАЩИТЕ ОТ МОЛНИИ, КОТОРЫЕ У МЕНЯ ЕСТЬ».
Майк Кроун, Электрическая корпорация Америки.
The Harger Story
Наша миссия — предоставлять лучшее в мире оборудование для заземления и молниезащиты. Мы добьемся этого, предоставив самые точные инженерные проекты и поставив материалы самого высокого качества.