Сечения соединительных проводников определяются согласно табл. 4.1 и 4.2. Табл. 4.1 используется, если через проводящий элемент протекает более 25% тока молнии, а табл. 4.2 - если менее 25%.
Таблица 4.1
Сечения проводников, через которые протекает большая часть тока молнии
┌──────────────────────┬────────────────────────┬───────────────────────┐
│ Уровень защиты │ Материал │Сечение, мм2, не менее │
├──────────────────────┼────────────────────────┼───────────────────────┤
│ I - IV │ Медь │ 16 │
├──────────────────────┼────────────────────────┼───────────────────────┤
│ I - IV │ Алюминий │ 25 │
├──────────────────────┼────────────────────────┼───────────────────────┤
│ I - IV │ Железо │ 50 │
└──────────────────────┴────────────────────────┴───────────────────────┘
Таблица 4.2
Сечения проводников, через которые протекает незначительная часть тока молнии
┌──────────────────────┬────────────────────────┬───────────────────────┐
│ Уровень защиты │ Материал │Сечение, мм2, не менее │
├──────────────────────┼────────────────────────┼───────────────────────┤
│ I - IV │ Медь │ 6 │
├──────────────────────┼────────────────────────┼───────────────────────┤
│ I - IV │ Алюминий │ 10 │
├──────────────────────┼────────────────────────┼───────────────────────┤
│ I - IV │ Железо │ 16 │
└──────────────────────┴────────────────────────┴───────────────────────┘
Устройство защиты от перенапряжений выбирается выдерживающим часть тока молнии, ограничивающим перенапряжения и обрывающим сопровождающие токи после главных импульсов.
Максимальное перенапряжение U_max на входе в объект координируется с выдерживаемым напряжением системы.
Чтобы значение U_max сводилось к минимуму, линии присоединяются к общей шине проводниками минимальной длины.
Все проводящие элементы, такие как кабельные линии, пересекающие границы зон молниезащиты, соединяются на этих границах. Соединение осуществляется на общей шине, к которой также присоединяются экранирующие и другие металлические элементы (например, корпуса оборудования).
Для контактных зажимов и устройств подавления перенапряжений параметры тока оцениваются в каждом отдельном случае. Максимальное перенапряжение на каждой границе координируется с выдерживаемым напряжением системы. Устройства защиты от перенапряжений на границах различных зон также координируются по энергетическим характеристикам.
4.4.2. Соединения внутри защищаемого объема
Все внутренние проводящие элементы значительных размеров, такие как направляющие лифтов, краны, металлические полы, рамы металлических дверей, трубы, кабельные лотки присоединяются к ближайшей общей шине или другому общему соединительному элементу по кратчайшему пути. Желательны и дополнительные соединения проводящих элементов.
Поперечные сечения соединительных проводников указаны в табл. 4.2. Предполагается, что в соединительных проводниках проходит только незначительная часть тока молнии.
Все открытые проводящие части информационных систем соединяются в единую сеть. В особых случаях такая сеть может не иметь соединения с заземлителем.
Есть два способа присоединения к заземлителю металлических частей информационных систем, таких как корпуса, оболочки или каркасы: соединения выполняются в виде радиальной системы или в виде сетки.
При использовании радиальной системы все ее металлические части изолируются от заземлителя на всем протяжении кроме единственной точки соединения с ним. Обычно такая система используется для относительно небольших объектов, где все элементы и кабели входят в объект в одной точке.
Радиальная система заземления присоединяется к общей системе заземления только в одной точке (рис. 4.4). В этом случае все линии и кабели между устройствами оборудования должны прокладываться параллельно образующим звезду проводникам заземления для уменьшения петли индуктивности. Благодаря заземлению в одной точке токи низкой частоты, появляющиеся при ударе молнии, не попадают в информационную систему. Кроме того, источники низкочастотных помех внутри информационной системы не создают токов в системе заземления. Ввод в защитную зону проводов производится исключительно в центральной точке системы уравнивания потенциалов. Указанная общая точка является также наилучшим местом присоединения устройств защиты от перенапряжений.
При использовании сетки ее металлические части не изолируются от общей системы заземления (рис. 4.5). Сетка соединяется с общей системой во многих точках. Обычно сетка используется для протяженных открытых систем, где оборудование связано большим числом различных линий и кабелей и где они входят в объект в различных точках. В этом случае вся система обладает низким сопротивлением на всех частотах. Кроме того, большое число короткозамкнутых контуров сетки ослабляет магнитное поле вблизи информационной системы. Приборы в защитной зоне соединяются друг с другом по кратчайшим расстояниям несколькими проводниками, а также с металлическими частями защищенной зоны и экраном зоны. При этом максимально используются имеющиеся в устройстве металлические части, такие как арматура в полу, стенах и на крыше, металлические решетки, металлическое оборудование неэлектрического назначения, такое, как трубы, вентиляционные и кабельные короба.
 | |
| 1037 × 1371 пикс. Открыть в новом окне | |
 | |
| 929 × 1250 пикс. Открыть в новом окне | |
 | |
| 1887 × 1105 пикс. Открыть в новом окне | |
Обе конфигурации, радиальная и сетка, могут быть объединены в комплексную систему как показано на рис. 4.6. Обычно, хотя это и не обязательно, соединение локальной сети заземления с общей системой осуществляется на границе зоны молниезащиты.
4.5. Заземление
Основная задача заземляющего устройства молниезащиты - отвести как можно большую часть тока молнии (50% и более) в землю. Остальная часть тока растекается по подходящим к зданию коммуникациям (оболочкам кабелей, трубам водоснабжения и т.п.) При этом не возникают опасные напряжения на самом заземлителе. Эта задача выполняется сетчатой системой под зданием и вокруг него. Заземляющие проводники образуют сетчатый контур, объединяющий арматуру бетона внизу фундамента. Это обычный метод создания электромагнитного экрана внизу здания. Кольцевой проводник вокруг здания и/или в бетоне на периферии фундамента соединяется с системой заземления заземляющими проводниками обычно через каждые 5 м. Внешний заземлитель проводник может быть соединен с указанными кольцевыми проводниками.
Арматура бетона внизу фундамента соединяется с системой заземления. Арматура должна образовывать сетку, соединенную с системой заземления обычно через каждые 5 м.
Можно использовать сетку из оцинкованной стали с шириной ячейки обычно 5 м, приваренную или механически прикрепленную к прутьям арматуры обычно через каждый 1 м. Концы проводников сетки могут служить заземляющими проводниками для соединительных полос. На рис. 4.7 и 4.8 показаны примеры сетчатого заземляющего устройства.
Связь заземлителя и системы соединений создает систему заземления. Основная задача системы заземления - уменьшать разность потенциалов между любыми точками здания и оборудования. Эта задача решается созданием большого количества параллельных путей для токов молнии и наведенных токов, образующих сеть с низким сопротивлением в широком спектре частот. Множественные и параллельные пути имеют различные резонансные частоты. Множество контуров с частотно-зависимыми сопротивлениями создают единую сеть с низким сопротивлением для помех рассматриваемого спектра.
 | |
| 941 × 971 пикс. Открыть в новом окне | |
 | |
| 921 × 1013 пикс. Открыть в новом окне | |
4.6. Устройства защиты от перенапряжений
 | |
| 1112 × 983 пикс. Открыть в новом окне | |
Устройства защиты от перенапряжений (УЗП) устанавливаются в месте пересечения линией электроснабжения, управления, связи, телекоммуникации границы двух зон экранирования. УЗП координируют для достижения приемлемого распределения нагрузки между ними в соответствии с их стойкостью к разрушению, а также для уменьшения вероятности разрушения защищаемого оборудования под воздействием тока молнии (рис. 4.9).
Рекомендуется входящие в здание линии питания и связи соединять одной шиной и располагать их УЗП как можно ближе одно к другому. Это особенно важно в зданиях из неэкранирующего материала (дерева, кирпича и т.п.). УЗП выбираются и устанавливаются так, чтобы ток молнии был в основном отведен в систему заземления на границе зон 0 и 1.
Так как энергия тока молнии в основном рассеивается на указанной границе, последующие УЗП защищают лишь от оставшейся энергии и воздействия электромагнитного поля в зоне 1. Для наилучшей защиты от перенапряжений при установке УЗП используют короткие соединительные проводники, выводы и кабели.
Исходя из требований координации изоляции в силовых установках и устойчивости к повреждениям защищаемого оборудования, необходимо выбирать уровень УЗП по напряжению ниже максимального значения, чтобы воздействие на защищаемое оборудование всегда было ниже допустимого напряжения. Если уровень устойчивости к повреждениям неизвестен, следует использовать ориентировочный или полученный в результате испытаний уровень. Количество УЗП в защищаемой системе зависит от устойчивости защищаемого оборудования к повреждениям и характеристик самих УЗП.
4.7. Защита оборудования в существующих зданиях
Все возрастающее использование сложного электронного оборудования в уже существующих зданиях требует более надежной защиты от молнии и других электромагнитных помех. Принимается во внимание, что в существующих зданиях необходимые меры по молниезащите выбирают с учетом особенностей здания, таких как конструктивные элементы, существующее силовое и информационное оборудование.
Необходимость в защитных мерах и их выбор определяют на основании исходных данных, которые собирают на стадии предпроектных изысканий. Примерный перечень таких данных приведен в табл. 4.3 - 4.6.
Таблица 4.3
Исходные данные о здании и окружении
┌──────┬────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│N п/п │ Характеристика │
├──────┼────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ 1 │Материал здания - каменная кладка, кирпич, дерево, железобетон, │
│ │стальной каркас │
├──────┼────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ 2 │Единое здание или несколько отдельных блоков с большим │
│ │количеством соединений │
├──────┼────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ 3 │Низкое и плоское или высокое здание (размеры здания) │
├──────┼────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ 4 │Соединена ли арматура по всему зданию? │
├──────┼────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ 5 │Соединена ли электрически металлическая облицовка? │
├──────┼────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ 6 │Размеры окон │
├──────┼────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ 7 │Имеется ли внешняя система молниезащиты? │
├──────┼────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ 8 │Тип и качество внешней системы молниезащиты │
├──────┼────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ 9 │Тип почвы (камень, земля) │
├──────┼────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ 10 │Заземленные элементы соседних зданий (высота, расстояние до них)│
└──────┴────────────────────────────────────────────────────────────────┘
Таблица 4.4
Исходные данные по оборудованию
┌──────┬────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│N п/п │ Характеристика │
├──────┼────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ 1 │Входящие линии (подземные или воздушные) │
├──────┼────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ 2 │Антенны или другие внешние устройства │
├──────┼────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ 3 │Тип системы питания (высоковольтная или низковольтная, подземная│
│ │или надземная) │
├──────┼────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ 4 │Прокладка кабелей (число и расположение вертикальных участков, │
│ │способ прокладки кабелей) │
├──────┼────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ 5 │Использование металлических кабельных лотков │
├──────┼────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ 6 │Имеется ли внутри здания электронное оборудование? │
├──────┼────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ 7 │Есть ли проводники, отходящие к другим зданиям? │
└──────┴────────────────────────────────────────────────────────────────┘
Таблица 4.5
Характеристики оборудования
┌──────┬────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│N п/п │ Характеристика │
├──────┼────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ 1 │Тип коммуникаций между информационным оборудованием │
│ │(экранированные или неэкранированные многожильные кабели, │
│ │коаксиальные кабели; аналоговые или цифровые, симметричные или │
│ │несимметричные; оптоволоконные линии) │
├──────┼────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ 2 │Уровни устойчивости оборудования к повреждениям │
└──────┴────────────────────────────────────────────────────────────────┘
Таблица 4.6
Другие данные, касающиеся выбора концепции защиты
┌──────┬────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│N п/п │ Характеристика │
├──────┼────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ 1 │Соединены ли металлические оконные рамы? │
├──────┼────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ 2 │Материал крыши (металл, бетон) │
├──────┼────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ 3 │Конфигурация сети (TN, ТТ или IT) │
├──────┼────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ 4 │Расположение электронного оборудования в здании │
├──────┼────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ 5 │Расположение соединений электронного оборудования с общей │
│ │системой заземления │
└──────┴────────────────────────────────────────────────────────────────┘
На основании анализа риска и данных, приведенных в табл. 4.3 - 4.6, принимается решение о необходимости построения или реконструкции системы молниезащиты.