СО 153-34.21.122-2003
Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций (Взамен РД 34.21.122-87 "Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений")

Министерство энергетики Российской Федерации

ИНСТРУКЦИЯ

по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных

коммуникаций СО 153-34.21.122-2003

2004 г.

Утверждена приказом Минэнерго России 30.06.2003 г. № 280

УДК 621.316.98(083.133)

ББКЗ 1.247-5 И 724

Инструкцию разработали: доктор техн. наук Э.М. Базелян, Н.С. Берлина, канд. техн. наук Р.К. Борисов, доктор техн. наук Е.С. Колечицкий, доктор техн. наук Б.К. Максимов, доктор техн. наук Э.Л. Портнов, доктор техн. наук С.А. Соколов, канд. техн. наук А. В. Хлапов

Настоящая “Инструкция ...” внесена в реестр действующих в электроэнергетике НТД в соответствии с приказом ОАО РАО “БЭС России” № 422 от 14.08.2003 г. под номером СО 153-34.21.122-2003 взамен “Инструкции по устройству молниезащиты зданий и сооружений” (РД.34.21.122-87).

Инструкция устанавливает необходимый комплекс мероприятий и устройств, предназначенных для обеспечения безопасности людей и сельскохозяйственных животных, предохранения и защиты зданий, сооружений, промышленных коммуникаций, технологического оборудования и материалов от взрывов, пожаров, разрушений и воздействий электромагнитного поля, возможных при ударах молнии.

Предназначена для специалистов, проектирующих и эксплуатирующих здания, сооружения и промышленные коммуникации независимо от ведомственной принадлежности.

ПРЕДИСЛОВИЕ

“Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций” разработана взамен “Инструкции по устройству молниезащиты зданий и сооружений” (РД 34.21.122-87), которая действовала с 1987 г., но в современных условиях она нуждалась в существенной доработке.

В представленном виде Инструкция содержит основные положения по молниезащите от прямых ударов молнии и защите от вторичных проявлений молнии.

При разработке настоящей Инструкции использованы стандарты Международной электротехнической комиссии (МЭК), общероссийские стандарты (ГОСТ) и ведомственные документы (ПУЭ, РД). Это позволило согласовать отечественные нормы с международными.

В Инструкцию впервые включен ряд новых положений, в том числе по защите от вторичных воздействий молнии, по защите электрических и оптических кабелей связи от ударов молнии, по зонам молниезащиты объектов с надежностью 0,999, по нормированным параметрам токов молнии, по зонам защиты согласно требованиям МЭК.

Настоящая “Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций” утверждена приказом Минэнерго России № 280 от 30.06.2003 г.

В качестве справочного Дополнения в настоящее издание включен раздел, рекомендующий порядок ведения эксплуатационно-технической документации, приемки в эксплуатацию и вопросы эксплуатации устройств молниезащиты.

В дальнейшем предполагается также выпуск специальных справочных Дополнений, которые будут содержать подробные рекомендации по отдельным разделам Инструкции, справочные материалы, типовые примеры использования методик.

Инструкция и справочное Дополнение к ней разработаны специалистами: Э.М. Базеляном, Н.С. Берлиной (ЭНИН им. Г.М. Кржижановского), Р.К. Борисовым (НПФ ЭЛНАП, Москва), Е.С. Колечицким, Б.К.

Максимовым (МЭИ (ТУ)), Э.Л. Портновым, С.А. Соколовым (МТУСИ), А.В. Хлаповым (АНО ОУУМИТЦ, Санкт-Петербург).

СОДЕРЖАНИЕ

1. Введение

2. Общие положения.

2.1. Термины и определения.

2.2. Классификация зданий и сооружений по устройству молниезащиты.

2.3. Параметры токов молнии.

2.3.1. Классификация воздействий токов молнии.

2.3.2. Параметры токов молнии, предлагаемые для нормирования средств защиты от прямых ударов молнии.

2.3.3. Плотность ударов молнии в землю.

2.3.4. Параметры токов молнии, предлагаемые для нормирования средств защиты от электромагнитных воздействий молнии.

3. Защита от прямых ударов молнии.

3.1. Комплекс средств молниезащиты.

3.2. Внешняя молниезащитная система.

3.2.1. Молниеприемники.

3.2.1.1. Общие соображения.

3.2.1.2. Естественные молниеприемники.

3.2.2. Токоотводы.

3.2.2.1. Общие соображения.

3.2.2.2. Расположение токоотводов в устройствах молниезащиты, изолированных от защищаемого объекта.

3.2.2.3. Расположение токоотводов при неизолированных устройствах молниезащиты.

3.2.2.4. Указания по размещению токоотводов.

3.2.2.5. Естественные элементы токоотводов.

3.2.3. Заземлители.

3.2.3.1. Общие соображения.

3.2.3.2. Специально прокладываемые заземляющие электроды.

3.2.3.3. Естественные заземляющие электроды.

3.2.4. Крепление и соединения элементов внешней МЗС.

3.2.4.1. Крепление.

3.2.4.2. Соединения.

3.3. Выбор молниеотводов.

3.3.1. Общие соображения.

3.3.2. Типовые зоны защиты стержневых и тросовых молниеотводов.

3.3.2.1. Зоны защиты одиночного стержневого молниеотвода.

3.3.2.2. Зоны защиты одиночного тросового молниеотвода.

3.3.2.3. Зоны защиты двойного стержневого молниеотвода.

3.3.2.4. Зоны защиты двойного тросового молниеотвода.

3.3.2.5. Зоны защиты замкнутого тросового молниеотвода.

3.3.3. Определение зон защиты по рекомендациям МЭК.

3.3.4. Защита электрических металлических кабельных линий передачи магистральной и внутризоновых сетей связи.

3.3.4.1. Защита вновь проектируемых кабельных линий.

3.3.4.2. Защита новых линий, прокладываемых вблизи уже существующих.

3.3.4.3. Защита существующих кабельных линий.

3.3.5. Защита оптических кабельных линий передачи магистральной и внутризоновых сетей связи.

3.3.5.1. Допустимое число опасных ударов молнии в оптические линии магистральной и внутризоновых сетей связи.

3.3.5.2. Рекомендуемые категории молниестойкости оптических кабельных линий.

3.3.6. Защита от ударов молнии электрических и оптических кабелей связи, проложенных в населенном пункте.

3.3.7. Защита кабелей, проложенных вдоль опушки леса, вблизи отдельно стоящих деревьев, опор, мачт.

4. Защита от вторичных воздействий молнии.

4.1. Общие положения.

4.2. Зоны защиты от воздействия молнии.

4.3. Экранирование.

4.4. Соединения.

4.4.1. Соединения на границах зон.

4.4.2. Соединения внутри защищаемого объема.

4.5. Заземление.

4.6. Устройства защиты от перенапряжений.

4.7. Защита оборудования в существующих зданиях.

4.7.1. Меры защиты при использовании внешней системы молниезащиты.

4.7.2. Меры защиьты при использовании кабелей.

4.7.3. Меры защиты при использовании антенн и другого оборудования.

4.7.4. Меры защиты силовых кабелей и кабелей связи между зданиями.

Справочное дополнение к инструкции.

1.ВВЕДЕНИЕ

Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций (далее -Инструкция) распространяется на все виды зданий, сооружений и промышленные коммуникации независимо от ведомственной принадлежности и формы собственности.

Инструкция предназначена для использования при разработке проектов, строительстве, эксплуатации, а также при реконструкции зданий, сооружений и промышленных коммуникаций.

В случае когда требования отраслевых нормативных документов являются более жесткими, чем в настоящей Инструкции, при разработке молниезащиты рекомендуется выполнять отраслевые требования. Так же рекомендуется поступать, когда предписания Инструкции нельзя совместить с технологическими особенностями защищаемого объекта. При этом средства и методы молниезащиты выбираются исходя из условия обеспечения требуемой надежности.

При разработке проектов зданий, сооружений и промышленных коммуникаций помимо требований Инструкции учитываются дополнительные требования к выполнению молниезащиты согласно других действующих норм, правил, инструкций, государственных стандартов.

При нормировании молниезащиты за исходное принято положение, что любое ее устройство не может предотвратить развитие молнии.

Применение норматива при выборе молниезащиты существенно снижает риск ущерба от удара молнии.

Тип и размещение устройств молниезащиты выбираются на стадии проектирования нового объекта, чтобы иметь возможность максимально использовать проводящие элементы последнего. Это облегчит разработку и исполнение устройств молниезащиты, совмещенных с самим зданием, позволит улучшить его эстетический вид, повысить эффективность молниезащиты, минимизировать ее стоимость и трудозатраты.

2. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

2.1. Термины и определения

Удар молнии в землю - электрический разряд атмосферного происхождения между грозовым облаком и землей, состоящий из одного или нескольких импульсов тока.

Точка поражения - точка, в которой молния соприкасается с землей, зданием или устройством молниезащиты. Удар молнии может иметь несколько точек поражения.

Защищаемый объект - здание или сооружение, их часть или пространство, для которых выполнена молниезащита, отвечающая требованиям настоящего норматива.

Устройство молниезащиты - система, позволяющая защитить здание или сооружение от воздействий молнии. Она включает в себя внешние (снаружи здания или сооружения) и внутренние (внутри здания или сооружения) устройства. В частных случаях молниезащита может содержать только внешние или только внутренние устройства.

Устройства защиты от прямых ударов молнии (молниеотводы) - комплекс, состоящий из молниеприемников, токоотводов и заземлителей.

Устройства защиты от вторичных воздействий молнии - устройства, ограничивающие воздействия электрического и магнитного полей молнии.

Устройства для уравнивания потенциалов - элементы устройств защиты, ограничивающие разность потенциалов, обусловленную растеканием тока молнии.

Молниеприемник - часть молниеотвода, предназначенная для перехвата молний.

Токоотвод (спуск) - часть молниеотвода, предназначенная для отвода тока молнии от молниеприемника к заземлителю.

Заземляющее устройство - совокупность заземлителя и заземляющих проводников.

Заземлитель - проводящая часть или совокупность соединенных между собой проводящих частей, находящихся в электрическом контакте с землей непосредственно или через промежуточную проводящую среду.

Заземляющий контур - заземляющий проводник в виде замкну той петли вокруг здания в земле или на ее поверхности.

Сопротивление заземляющего устройства - отношение напряжения на заземляющем устройстве к току, стекающему с заземлителя в землю.

Напряжение на заземляющем устройстве - напряжение, возникающее при отекании тока с заземлителя в землю между точкой ввода тока в заземлитель и зоной нулевого потенциала.

Соединенная между собой металлическая арматура - арматура железобетонных конструкций здания (сооружения), которая обеспечивает электрическую непрерывность цепи.

Опасное искрение - недопустимый электрический разряд внутри защищаемого объекта, вызванный ударом молнии.

Безопасное расстояние - минимальное расстояние между двумя проводящими элементами вне или внутри защищаемого объекта, при котором между ними не может произойти опасного искрения.

Устройство защиты от перенапряжений - устройство, предназначенное для ограничения перенапряжений на защищаемом объекте (например, разрядник, нелинейный ограничитель перенапряжений или иное защитное устройство).

Отдельно стоящий молниеотвод - молниеотвод, молниеприемники и токоотводы которого расположены таким образом, чтобы путь тока молнии не имел контакта с защищаемым объектом.

Молниеотвод, установленный на защищаемом объекте - молниеотвод, молниеприемники и токоотводы которого расположены таким образом, что часть тока молнии может растекаться через защищаемый объект или его заземлитель.

Зона защиты молниеотвода - пространство в окрестности молниеотвода заданной геометрии, отличающееся тем, что вероятность удара молнии в объект, целиком размещенный в его объеме, не превышает заданной величины.

Допустимая вероятность прорыва молнии - предельно допустимая вероятность Р удара молнии в объект, защищаемый молниеотводами.

Надежность защиты определяется как 1 - Р.

Промышленные коммуникации - кабельные линии (силовые, информационные, измерительные, управления, связи и сигнализации), проводящие трубопроводы, непроводящие трубопроводы с внутренней проводящей средой.

2.2. Классификация зданий и сооружений по устройству молниезащиты

Классификация объектов определяется по опасности ударов молнии для самого объекта и его окружения.

Непосредственное опасное воздействие молнии - это пожары, механические повреждения, травмы людей и животных, а также повреждения электрического и электронного оборудования. Последствиями удара .молнии могут быть взрывы твердых, жидких и газообразных материалов и веществ и выделение опасных продуктов - радиоактивных и ядовитых химических веществ, а также бактерий и вирусов.

Удары молнии могут быть особо опасны для информационных систем, систем управления, контроля и электроснабжения. Для электронных устройств, установленных в объектах разного назначения, требуется специальная защита.

Рассматриваемые объекты могут подразделяться на обычные и специальные.

Обычные объекты - жилые и административные строения, а также здания и сооружения высотой не более 60 м, предназначенные для торговли, промышленного производства, сельского хозяйства.

Специальные объекты:

объекты, представляющие опасность для непосредственного окружения,

объекты, представляющие опасность для социальной и физической окружающей среды (объекты, которые при поражении молнией могут вызвать вредные биологические, химические и радиоактивные выбросы),

прочие объекты, для которых может предусматриваться специальная молниезащита, например строения высотой более 60 м, игровые площадки, временные сооружения, строящиеся объекты.

В табл. 2.1 даны примеры разделения объектов на четыре класса.

Таблица 2.1

Примеры классификации объектов

При строительстве и реконструкции для каждого класса объектов требуется определить необходимые уровни надежности защиты от прямых ударов молнии (ПУМ). Например, для обычных объектов может быть предложено четыре уровня надежности защиты, указанные в табл. 2.2.

Уровни защиты от ПУМ для обычных объектов

Таблица 2.2

Для специальных объектов минимально доступный уровень надежности защиты от ПУМ устанавливается в пределах 0,9 - 0,999 в зависимости от степени его общественной значимости и тяжести ожидаемых последствий от прямого удара молнии. По желанию заказчика в проект может быть заложен уровень надежности, превышающий предельно допустимый.

2.3. Параметры токов молнии

Параметры токов молнии необходимы для расчета механических и термических воздействий, а также для нормирования средств защиты от электромагнитных воздействий.

2.3.1. Классификация воздействий токов молнии

Для каждого уровня молниезащиты определяются предельно допустимые параметры тока молнии. Данные, приведенные в настоящей Инструкции, относятся к нисходящим и восходящим молниям.

Соотношение полярностей разрядов молнии зависит от географического положения местности. В отсутствие местных данных принимают 10 % разрядов с положительными токами и 90 % разрядов с отрицательными токами.

Механические и термические действия молнии обусловлены пиковым значением тока I, полным зарядом Ополи» зарядом в импульсе О_имп и удельной энергией W/R. Наибольшие значения этих параметров наблюдаются при положительных разрядах.

Повреждения, вызванные индуцированными перенапряжениями, обусловлены крутизной фронта тока молнии. Крутизна оценивается в пределах 30 %-ного и 90 %-ного уровней от наибольшего значения тока. Наибольшее значение этого параметра наблюдается в последующих импульсах отрицательных разрядов.

2.3.2. Параметры токов молнии, предлагаемые для нормирования средств защиты от прямых ударов молнии

Значения расчетных параметров для принятых в табл. 2.2 уровней защищенности (при соотношении 10 %к 90 % между долями положительных и отрицательных разрядов) приведены в табл. 2.3.

Соответствие параметров тока молнии и уровней защищенности

Таблица 2.3

2.3.3. Плотность ударов молнии в землю

Плотность ударов молнии в землю, выраженная через число поражений 1 км² земной поверхности за год, определяется по данным метеорологических наблюдений в месте размещения объекта.

Если же плотность ударов молнии в землю N_g неизвестна, ее можно рассчитать по следующей формуле, 1/(км² Чгод):

N_g = 6,74T_d/100, (2.1)

где T_d - среднегодовая продолжительность гроз в часах, определенная по региональным картам интенсивности грозовой деятельности.

2.3.4. Параметры токов молнии, предлагаемые для нормирования средств защиты от электромагнитных воздействий молнии