И ЕЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

В ЗДАНИЯХ И СООРУЖЕНИЯХ

ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ОБСТАНОВКА

НОРМИРОВАННАЯ

В дополнение к изложенному материалу в гл. 4 приведем рис. 6.1, где условно пока­заны зоны и параметры электромагнитной обстановки и в зонах.

Напряжение и ток поступают в зону 1 через границу между зонами или и 1. При этом имеется в виду, что эта граница может быть между зонами и 1 (при отсутствии молниеотводов защитной зоны) либо между зонами и 1 при нали­чии специальных молниеотводов или металлических конструкций, выполняю­щих функцию молниеотводов.

В зоне возможны следующие токо­вые воздействия молнии:

- импульс 10/350 мкс амплитудой 200; 150 или 100 кА для соответствующих уров­ней защиты I, II, III—IV;

- импульс 0,25/100 мкс амплитудой 50; 37,5 и 25 кА для уровней защиты I, II, III—IV.

В зоне возможны токовые импульсы с такими же временными параметрами, но с меньшими амплитудами в зависимости от здания или по приходящим в зону электри­ческим коммуникациям.

Рис. 6.1. Электромагнитная обстановка в защитных зонах при грозовом разряде

Напряженность магнитного поля в зонах и определяется по закону пол­ного тока при известном токе и расстоянии от точки наблюдения до проводника с пол­ным током молнии или его частью.

Что касается напряжения в зонах и , то оно определяется произведением тока на активное сопротивление участка цепи, или , где - индуктивность участка цепи с полным током молнии, или его частью, находящейся в зоне . Значе­ние может достигать многих сотен киловольт.

Нормативные документы [19-23] иден­тифицируют уровни защиты, категории применяемых в зонах приборов, классы жесткости испытаний.

Так, в зонах и должен быть реали­зован уровень защиты I, необходимо уста­навливать приборы категории I, испытан­ные воздействием класса жесткости I.

Некоторые параметры электромагнит­ной обстановки в последующих зонах при­ведены в табл. 6.1.

Как уже отмечалось, границей зон , и 1 являются стены зданий, сооружений. Они, кроме выполнения своих основ­ных функций, играют немаловажную роль и в обеспечении ЭМС электрооборудова­ния, установленного внутри зданий, соору­жений.

Стены, металлоконструкции, арматура железобетонных конструкций, элементы системы молниезащиты и т.д. создают экран, ослабляющий полевые помехи, приходящие извне. Присоединение оболо­чек кабелей к экрану и защитные устройс­тва, установленные на вводах электричес­ких коммуникаций в здания, ослабляют кондуктивные помехи. Поэтому важным является такое выполнение конструкции зданий, стен и инженерных коммуника­ций, чтобы они образовывали экран с пре­дельно возможным затуханием как поле­вых, так и кондуктивных помех на их пути проникновения в здание.

В дополнение к материалу, изложен­ному ранее, приведем рис. 6.2 [22].

Экран образован из электрически свя­занных между собой металлоконструкций здания, арматурой железобетонных элемен­тов, заземлителем, системой уравнивания потенциалов. Рассмотрим подробнее эле­менты экрана и связи между ними.

Металлические элементы каркасов зда­ний соединяются сваркой. Они образуют хорошо проводящую пространственную конфигурацию и служат основой экрана.

Железобетонные панели, элементы стен объединяются между собой. Пример соеди­нений железобетонных панелей между собой приведен на рис. 6.3. Если необхо­димо, панели электрически объединяются друг с другом гибкой связью (рис. 6.4). Для снижения полного сопротивления всей конструкции в целом и улучшения экранирующих свойств сооружения, точки соеди­нения плит друг с другом должны быть на расстояниях не более 1 м как по горизон­тали, так и по вертикали.

Таблица 6.1. Нормированная электромагнитная обстановка в зонах

Рис. 6.2. Использование арматуры здания, проводников уравнивания потенциала и заземлителя для создания экрана

Рис. 6.3. Монтаж соединительных проводов на пли­тах из предварительно напряженного железобетона с помощью сварки или болтовых соединений:

1 — арматура предварительно напряженного железо­бетона; 2 — соединительные провода

Рис. 6.4. Конструкция гибкой связи между железо­бетонными плитами:

1 — зазор между плитами; 2 — сварные или болто­вые соединения; 3 — пластина на обратной стороне плиты; 4 — гибкий или изогнутый соединительный проводник (минимальной длины); А, В — железобе­тонные плиты

Примеры использования сварных сое­динений арматуры (если сварка допуска­ется в процессе строительства) приведены на рис. 6.5. Длина сварочного соединения должна быть не менее 30 мм при диаметре стержней арматуры примерно 10 мм.

Болтовые соединения показаны на рис. 6.6. На рис. 6.6, а показано соедине­ние стержневых проводов, которое приме­няется в случаях, когда сварка не допуска­ется или требуется соединить проводники из разных материалов, например из стали и алюминия.

Рис. 6.5. Выполнение сварных соединений армату­ры железобетонных конструкций:

1 — арматура; 2 — сварные швы не менее 30 мм длиной

Рис. 6.7. Соединение металлических частей фасада здания гибким проводом (а) или болтом (б)

а) б)

Рис. 6.6. Примеры выполнения соединений между стержнем арматуры и проводом:

1 — стержень арматуры; 2 — проводник круглого сечения; 3 — болт; 4 — плоский проводник (шина)

На рис. 6.6, б показано болтовое соедине­ние круглого провода с пластиной с исполь­зованием металлической накладки. Для улучшения контакта накладка может иметь канавку по форме провода.

Рис. 6.8. Типовое соединение элементов металли­ческой крыши (парапета):

1 — коррозионно-стойкое соединение; 2 — гибкий проводник минимальной длины; 3 — металлическое покрытие парапета

Гибкими проводами могут соединяться между собой металлические части фасада (рис. 6.7, а). Допускается и жесткое соеди­нение с использованием болтов (рис. 6.7, б).

Типовое соединение элементов пара­пета металлической крыши с помощью гибкого проводника минимальной длины показано на рис. 6.8. При этом особое вни­мание следует обращать на выбор матери­ала и конструкции присоединений, обеспе­чивающих их коррозионную стойкость.

Составной частью экрана является заземлитель. Заземлитель включает в себя фундаментные конструкции, выполняемые, как правило, в виде сетки из арматуры, а также сетки из арматуры или полос в грунте, связанные с глубинными заземляю­щими электродами. В общем виде сетки заземлителя предприятия могут выглядеть, как показано на рис. 6.9. Существенно может улучшить экрани­рующие свойства здания металлический фасад, если он предусмотрен в проекте и -правильно выполнены электрические соединения его элементов.

На рис. 6.10 приведен пример таких соединений, а также присоединения элемен­тов фасада с арматурой железобетонных панелей, с контуром заземления, с шиной уравнивания потенциалов и парапетом крыши.

Следует обратить внимание на соедине­ние полос оконного проема с металличе­ским покрытием фасада. Рекомендуемые соединения показаны на рис. 6.11.

Рис. 6.9. Сетка заземлителя предприятия:

1 — сетка из арматуры железобетонных конструк­ций здания; 2 — башня на территории предприятия; 3 — отдельно стоящее оборудование; 4 — кабель­ный канал

Рис. 6.10. Использование металли­ческого покрытия фасада в каче­стве естественной системы отвода тока молния в железобетонном сооружении:

1 — металлическое покрытие пара­пета крыши; 2 — соединение покрытия фасада и парапета (молниеприемника); 3 — горизонталь­ный провод молниеприемника; 4 — элемент металлического покрытия фасада; 5 — шина уравнивания потенциалов системы молниезащиты; 6 — места креплений покрытия фасада; 7 — контрольные точки; 8 — арматура железобетонных конструкций; 9 — кольцевой зазем­ляющий электрод типа В; 10 — заземляющий электрод в фунда­менте.

Рекомендуемые размеры а = 5 м, b = 3 м, с = 1 м.

Рис. 6.11. Соединение полос оконного проема с металличе­ским покрытием фасада:

1 — соединение пластины эле­мента фасада с металлической полосой; 2 — металлическая пластина фасада; 3 — горизон­тальная металлическая полоса; 4 — вертикальная металлическая полоса; 5 — окно

Рис. 6.12. Использование арма­туры для уравнивания потенциа­лов:

1 — молниеприемник; 2 — металлическое покрытие парапета крыши; 3 — арматура; 4 — сетка, уложенная на конструкцию из железобетона; 5 — точки соеди­нения сетки с железобетонными конструкциями; 6 — точки соеди­нения с внутренней шиной урав­нивания потенциала; 7 — соеди­нение сваркой или зажимом; 8 — соединения любого типа; 9 — арматура железобетона с сеткой; 10 — контур заземления (если имеется); 11 — заземлитель фун­дамента; а = 5 м — размер ячейки сетки; b = 1 м — расстоя­ние между точками присоедине­ния сетки к арматуре железобе­тона

Каркас здания и арматура железобетон­ных элементов используются не только для экранирования, но и для уравнивания потенциалов. Для этого они многократно соединяются с шинами . Для усиления связи системы уравнивания потенциалов с экраном рекомендуется использовать сетки, накладываемые на стенки из железобетона и многократно соединять их как с арматурой, так и с системой уравнивания потенциалов (рис. 6.12).

Пример комбинированной системы урав­нивания потенциалов и многократных соединений корпусов оборудования, инже­нерных коммуникаций с экраном и заземлителем представлен на рис. 6.13.

Рис. 6.13. Уравнивание потенциалов в железобетонном сооружении:

1 — силовое электрическое оборудование; 2 — металлическое ограждение; 3 — металлическое пок­рытие фасада; 4 — место присоединения; 5 — элек­трическое или электронное оборудование; 6 — шина заземления; 7 — арматура железобетонных конструк­ций (со встроенной сеткой из проводников); 8 — элементы заземляющего устройства в фундаменте сооружения; 9 — коммуникационный ввод в здание

Рис. 6.14. Примеры присоединения к арматуре железобетонных стен:

1 — соединительный проводник — шина; 2 — втулка, приваренная к арматуре стены; 3 — круглый соединительный проводник; 4 — отверстие в немаг­нитном материале для присоединения проводников; 5 — многожильный медный соединительный провод­ник; 6 — антикоррозионное покрытие; 7 — стальная втулка; 8 — сварка

Сами соединения выполняются раз­ными способами. Некоторые из них показаны на рис. 6.14. Конструкция, показанная на рис. 6.14, в не является практичной при реализации.

Соединения между элементами каркаса фасада проиллюстрированы рис. 6.15. Соединительные проводники 3 должны иметь минимальную длину. Аналогичным образом может быть создан экран в помеще­нии внутри здания, т.е. образованы зоны 2,3 и др. Тем самым создается пространство для размещения оборудования внутри зоны и. Однако оборудование необходимо разме­щать на некоторых расстояниях от экрана, как показано на рис. 6.16. Эти расстояния или от экрана до границ простран­ства зависят от токов, протекающих по экрану, а также от чувствительности раз­мещаемого электронного оборудования к помехам

Рис. 6.15. Соединения между элементами каркаса фасада:

1 — вертикальные элементы каркаса; 2 — крепление к стене; 3 — соединительные проводники (минималь­ной длины); 4 — горизонтальные элементы каркаса

Рис. 6.16. Пространстводля размещения электротехнического и электронного оборудования в защит­ной зоне

Для того, чтобы созданный с учетом приведенных рекомендаций экран здания был эффективным, необходимо соблюдать следующие требования.

В экране здания, сооружения не должно быть больших проемов, щелей, через кото­рые могли бы проникать недопустимые полевые помехи.

В здание, помещение не должны вхо­дить металлические конструкции, провода, электрически не связанные с экраном. Связи должны быть выполнены предельно короткими проводниками с обеспечением хороших контактов, реализованными либо сваркой, либо болтовыми соединениями.