Проверка молниезащиты: виды, методы и этапы тестирования

Гроза представляет собой потенциальную угрозу для высоко расположенных архитектурных объектов. Грозовой разряд обладает огромной энергией (в среднем 200 миллионов киловатт) и способен привести к пожарам, разрушению конструкций, гибели людей. Для предотвращения удара разряда служит система молниезащиты.

Данная система обеспечивает отвод тока грозового разряда в грунт: для этой цели служит контур заземления, защищающий людей, сооружения и электронику от прямого контакта с током огромного напряжения. Тестирование, оценку состояния систем молниезащиты могут производить только организации, имеющие требуемые лицензии и разрешения.

Виды проверок молниезащиты

Проверки компонентов молниезащиты разделяются на разовые (к примеру, тест по окончанию монтажа системы), контрольные (выполняемые по графику) и внеочередные.

• Разовые. Производятся по завершению установки системы, при повреждении конструкции, на котором она установлена, при ремонте системы, а также при работах по изменению её схемы, переоборудовании контуров;
• Внеочередные. Осуществляются после сильных гроз и стихийных явлений (к примеру, землетрясений, наводнений и т.д.), без проведения измерений сопротивления, путём визуального осмотра;
• Контрольные. Включают полный цикл контрольных мероприятий, с изменением параметров системы по установленному плану.

Этапы проведения испытаний

Основная цель как вводных и внеочередных испытаний, так и плановых проверок молниезащиты, это установка соответствия параметров системы проектно-технической документации и действующим нормативам. Индивидуальные конструктивные особенности защитной системы конкретного объекта влияют на конечное содержание и объем проводимых тестов. Однако для всех объектов можно выделить следующие обязательные этапы проверки:

1. Проверка соответствия зон защиты и выбранных конструктивно-технических решений требованиям действующих нормативов.
2. Сравнение данных проектно-эксплуатационной документации с реальными показателями системы.
3. Визуальный осмотр внешних устройств и элементов молниезащиты (молниеприемников, токоотводов, контактных соединений и пр.) для проверки на отсутствие механических и коррозийных повреждений и оценки качества выполненного монтажа.
4. Проверка сварных швов и соединений на целостность и механическую прочность при помощи заданных внешних воздействий (методом простукивания молотком).
5. Измерение значения переходного сопротивления болтовых соединений.

Периодичность проведения проверок

Первый тест системы громоотвода производится сразу после её монтажа, а последующие проверки осуществляются по графику, через промежутки времени, указанные в нормах и правилах.

Согласно инструкции, регламентирующей техническое устройство систем громоотвода, их тестирование (независимо от категории здания) должна осуществляться не реже, чем один раз в год. В свою очередь, правила, определяющие требования к эксплуатации электроустановок, гласят, что компоненты заземления молниезащиты должны проверяться:

• визуально (видимые компоненты заземления) – каждые шесть месяцев;
• контроль с удалением грунта в зоне установки элементов заземления – один раз в 12 лет (выбор места для проверки производится выборочно).

Оценка параметров сопротивления, которые имеют контуры заземления линий электропередач, производятся один раз в 12 лет (для линий с напряжением более 1000 вольт). Сопротивление линий с напряжением до 1000 вольт проверяется не реже, чем один раз в 6 лет.

Где искать нормы на сопротивление заземления?

Результаты измерений сопротивления заземления сравнивают с неким предельным значением. На основании этого сравнения делают вывод о работоспособности заземления молниезащиты. Но встает вопрос — где найти максимально допустимое значение сопротивления для данного здания?

Еще в 80-е годы, когда создавался руководящий документ РД 34.21.122-87 «Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений», нормирование сопротивления заземления для системы молниезащиты было признано устаревшим подходом, вместо нее ввели типовые конструкции заземлителей, для которых нормировались геометрические размеры элементов. В СО 153-34.21.122-2003 также нет конкретных норм по сопротивлению заземления. Типовые конструкции заземлителей удобны при проектировании, но как проверить работоспособность уже имеющихся заземлителей? Вопрос и по сей день “повис в воздухе”.

Тем не менее, выход есть. Практически любое современное здание имеет электрооборудование. Согласно нормам ПУЭ, заземления молниезащиты и электрооборудования должны быть объединены в единый контур. Известный специалист по молниезащите, д.т.н., проф. Э.М.Базелян рекомендует сравнивать сопротивление этого контура с нормами ПУЭ на сопротивление заземления для электрооборудования. Тем более, что разделить оба типа заземлителей при проведении измерений, как правило, не представляется возможным. Соответствующие данные приведены в ПУЭ-7, гл. 1.7, максимально допустимые значения сопротивления зависят в общем случае от системы электроснабжения и напряжения питания электроустановок. Для большей надежности можно провести измерения сопротивления для одного и того же контура заземления как импульсным методом, так и на переменном токе. Соответствующая функция имеет в современных измерительных приборах для данного применения.

Методы проверок

Инструментальный. Контроль с использованием инструментов позволяет определить уровень сопротивления заземлителей грозозащиты. Также производятся оценка параметров переходного сопротивления молниезащитных контуров в тех зонах, где фиксируются их отдельные компоненты.

Визуальный осмотр. Производится в течение светового дня, при солнечной погоде. В процессе осмотра оценивается наличие повреждений (в том числе и коррозийных) на поверхности компонентов грозозащиты. Пример: для молниеприемников основанием для обязательной замены является повреждение, площадь которого превышает четверть их общей площади.

Этапы проверки: основные мероприятия

Тестирование молниезащиты включает в себя:

• Визуальный осмотр. Проверяется состояние компонентов системы (сохранность, отсутствие коррозии), включая молниеприемник, элементов отвода тока, целостность их крепления к мачтам, надежность фиксации;
• Дефектовка. Определение компонентов, которые требуют ремонта либо замены из-за утраты ими прочности в результате коррозии или механического повреждения. Сварные соединения проверяются путем простукивания молотком;
• Тест на надежность электрических соединений. Проверяются токоведущие детали всех устройств и компонентов системы, оценивается состояние изоляции;
• Оценка соответствия устройств системы назначению объекта, здания. Проверяется обоснованность монтажа молниезащиты этого типа на объекте, её соответствие проектной документации;
• Замеры сопротивления. Проверяется сопротивление растеканию тока с применением сертифицированного прибора: тестируются заземлители всех отдельно стоящих систем грозозащиты. При тестах показатели сопротивления не должны быть выше показателей, полученных при приёмке системы, больше, чем в 5 раз.

Оценку параметров заземления системы рекомендуется проводить при наиболее сильном промерзании почвы, либо в условиях отсутствия осадков. Оба указанных условия обеспечивают наибольшее сопротивление грунта. Проведение тестов в иных условиях требует применения поправочных коэффициентов для получения более точного результата измерений.

Схема измерений сопротивления четырехпроводным методом

Испытания импульсным методом на токе относительно небольшой величины позволяют создать компактный измерительный прибор, с которым можно выезжать на объекты. Измерения импульсным током осуществляются обычно по четырехпроводной схеме. Данная схема предпочтительна потому, что позволяет избежать существенного влияния параметров проводов, соединяющих прибор с измерительными щупами, на результаты измерений.

Современной тенденцией является оснащение приборов для измерения сопротивления заземления встроенным GPS-модулем. Такие приборы автоматически записывают в память результаты измерений вместе с координатами проверяемого объекта.

Приборы для замеров

Качество монтажа системы грозозащиты проверяется при помощи специальной техники для измерений. В эту категорию входят как приборы, настраиваемые вручную, так и измерительное оборудование с автоматической настройкой. В данной сфере приоритет отдается современным автоматическим измерителям, в то время как ручные устройства считаются менее надежной и устаревшей техникой.

Среди измерителей с автоматической настройкой, применяемых для тестирования систем грозозащиты, наиболее используемым является устройство MRU-101. С его помощью может быть произведен контроль удельного сопротивления, параметров сопротивления заземления, а также такой характеристики, как ток растекания. Прибор может сохранять в памяти сотни показателей измерения, производит выбор диапазона, включающего нужные настройки.

К очевидным преимуществам данного устройства можно отнести индикацию потенциальной ошибки в показаниях – в такой ситуации он подает специальный сигнал. Кроме этого с помощью MRU-101 можно в постоянном режиме отслеживать условия замеров и уровень шумов: если будет обнаружена очевидная погрешность, то процесс измерения полностью остановится.

Эксплуатация прибора. Наиболее распространенным выбором метода испытаний при помощи MRU-101 является 3-полюсная схема. В этом случае в землю в зоне расположения компонентов заземления вбиваются три щупа на расстоянии до 20 метров друг от друга. Затем к щупам подключаются рабочие входы устройства (E,H и S).

Другим, более точным методом является использование 4-полюсной схемы. Её отличием от вышеописанной схемы является подключение электрода, соединенного с входом маркированным «E», к проводу входа с обозначением «ES».

Бесконтактная технология измерения. Замеры с применением MRU-101 можно проводить и бесконтактно – для этой цели используются специальные клещи, которыми комплектуется прибор. Перед применением клещи калибруются, затем подключаются к пятому входу.

Измерительные устройства и оптимальные условия для замеров

Сопротивление и другие параметры заземляющих устройств измеряются с помощью высокоточных приборов, соблюдая при этом, периодичность проверки молниезащиты. Среди них чаще всего применяются приборы М-416 и MPI-511, применяемые в комплексе, замерить сопротивление и другие показатели защитного оборудования. Нормы и правила допускают использование других измерительных устройств с аналогичными или похожими параметрами.

Среди аналогов хорошо зарекомендовал себя измеритель MRU-101, с помощью которого выполняются замеры сопротивления в заземляющих устройствах, а также удельное сопротивление грунта. Большое количество дополнительных функций позволяет совершать определенные действия и анализировать условия, оказывающие негативное влияние на точность результатов. В комплект устройства входят токоизмерительные клещи, позволяющие измерять сопротивление, не разъединяя заземлители. При исследованиях могут использоваться трех- или четырехполюсные методы. Сам прибор обладает повышенной устойчивостью к внешним помехам.

Получение максимально точных результатов во многом зависит от погодных условий. Лучшие результаты проверка устройств молниезащиты дает в периоды и времена года, когда влажность грунта возле контура будет наименьшей. В северных районах имеют место большие зоны с вечной мерзлотой. Здесь специалисты рекомендуют замерять сопротивление, когда почва достигает своего максимального промерзания.

Классификация зданий

В соответствии с ПТЭЭП, архитектурные объекты разделяются на I, II и III категории по уровню молниезащиты.

В первую категорию входят объекты и здания, спецификой эксплуатации которых является накапливание взрыво- и пожароопасных веществ в различной форме. При грозовом разряде на таком объекте велик риск травмирования персонала, повреждения близлежащих зданий и конструкций.

Во вторую категорию входят те объекты, которые оснащены внешним оборудованием, использующим взрыво- и пожароопасные вещества в виде жидкости или газа. Кроме этого в эту категорию входят те объекты, в которых опасные вещества могут скапливаться только тогда, когда возникают поломки оборудования, либо имеют место нарушения технологии.

В третью категорию входят все остальные объекты, в которых попадание разряда приносит меньший ущерб либо не представляет высокой опасности.

Требования к организации, тестирующей грозозащиту

Осуществлять проверку молниезащиты и выдавать протоколы, подтверждающие её соответствие нормативам, могут только те организации, которые:

• обладают специализированной лабораторией, имеющей свидетельство о регистрации;
• задействуют для тестирования специалистов лаборатории с профильным образованием;
• используют измерительное оборудование.

Тестирование молниезащиты нужно по ряду причин. Среди них – необходимость обеспечить безопасность персонала, сохранность самих объектов. Кроме этого нужно учесть, что на громоотвод постоянно действуют осадки, перепады температур, ультрафиолет и ветер.

Документация, оформляемая по результатам проверок

После окончания тестирования специалисты проверяющей организации оформляют акты и протоколы. Они включают данные:

• о замерах сопротивления при тестировании контуров заземления;
• о результатах визуального осмотра громоотвода или его отдельных составляющих;
• о результатах измерения переходного сопротивления.

Указанную документацию оформляют по ГОСТ Р 50571.16-99. В них отражаются результаты всех этапов тестирования системы, либо содержать полученные характеристики её отдельных компонентов.

В протоколах указывают тип измерительных устройств, условия замеров, отмечают найденные нарушения и дефекты, дают характеристику объекта, а также указывают фамилии и другие данные лиц, осуществлявших тестирование.

Каким требованиям должен соответствовать протокол проверки? Отличия акта от протокола

Протоколы. Документ с результатами испытаний должен включать в себя все данные, которые нужны, чтобы обосновать решение о годности или негодности громоотвода для защиты строения, здания или иного объекта в стандартных условиях эксплуатации. Его необходимо дополнить схемой устройства грозозащиты. Также к нему прилагаются акты аттестации специалистов лаборатории, свидетельства о своевременной поверке измерителей и прочие документы.

Акты. В отличие от протокола, этот документ составляется только комиссией, в которую входит нечетное количество членов. Этот документ должен быть утвержден руководителем либо заместителем руководителя заказчика работ. В отношении молниезащиты может составляться два акта – приёмки и проверки. В том случае, если акт проверки составляется де-факто, то его оформляют как протокол.

К акту приёмки должен прилагаться протокол замеров: как правило, приёмочный акт является обобщающим документом, а основная информация содержится в приложениях.