Исследования эксплуатационных характеристик отечественной разработки одиночного заземлителя

В статье проведены экспериментальные исследования одиночного заземлителя, направленные на выявление и определение степени влияния различных факторов на величину сопротивления растеканию тока молнии в земле. Результаты проведенной работы позволят выработать ряд специфических требований, которые вытекают из особенностей эксплуатации, которые позволят усовершенствовать конструкцию заземлителя.

Год за годом во всем мире наблюдается повышение грозовой активности и грозы по-прежнему остаются одним из самых опасных природных явлений. Сегодня в области строительства внедряется большое количество типовых проектов молниезащиты. Однако зачастую применение стандартных требований к заземлению молниезащиты, несмотря на их большой опыт использования, бывает недостаточным для обеспечения электробезопасности и пожарной безопасности. В Республике Беларусь в грозовой сезон происходит в среднем до 200 пожаров от ударов молнии. Согласно результатам проведенных в республике отечественных исследований [1] значительную долю составляют пожары от грозовых разрядов в сельской местности. Свыше 90% случаев от общего количества пожаров, вызванных грозовыми разрядами, происходит по причине прямого удара молнии. Существует необходимость в совершенствовании требований к системам молниезащиты, которые позволили бы внедрять в практику строительства технически улучшенные инженерные решения.

Одними из важнейших элементов в системе молниезащите считается качественно устроенное заземление. Гарантируемый отвод тока молнии в землю сводит к минимальным последствиям воздействия от удара молнии. Сегодня в ряде литературных источников имеются расчетные методы по определению параметров заземления. Однако применение методов и разработанных на их основе методических материалов дают исключительно теоретические представления, что не позволяет однозначно утверждать о надежной и безопасной эксплуатации элементов заземлителя через определенные промежутки времени. В этой связи результаты применения методов не могут быть строго доказаны. В то же время в действующих в республике требованиях ТКП 336-2013 «Молниезащита зданий, сооружений и инженерных коммуникаций» [2] также имеются неоднозначные для понимания сведения по линейному росту сопротивления заземления системы молниезащиты по мере увеличения удельного сопротивления грунта. Такой зависимости трудно найти какое-либо теоретическое обоснование без его подтверждения в реальных условиях.

В связи с неразрешенными вопросами в области применения методической и нормативной базы хочется обратиться к положительной отечественной практике внедрения новых и более современных средств молниезащиты. Примером тому служит процесс внедрения отечественной технологии по проектированию и устройству глубинных заземлителей (ТУ 101333870.001 — 2003, патент на модель «Электрод заземлитель» № 1563), когда требования к глубинным заземлителям не были включены в действующий технический нормативный правовой акт по молниезащите, но сами заземлители активно использовались при монтаже систем молниезащиты.

Компания ООО «Террацинк» в целях создания качественной отечественной конкурентно способной продукции готова предложить свои научно обоснованные разработки. В первой половине 2017 года ООО «Террацинк» провела инструментальные исследования штыря заземления собственного производства. Исследования проведены в Институте порошковой металлургии республики на спектрометрах «ЭМАС-200Д» и «ED 2000». В результате было установлено, что образец штыря заземления соответствует марки стали 45. Цинковое покрытие имеет 2 слоя. Общая толщина цинкового покрытия составляет 280 — 300 мкм, что необходимо учитывать при устройстве заземлителей во влажных грунтах. Преимуществом штыря заземлителя является его унификация и обеспечение его конструкцией нормированной величины сопротивления заземления.

Вторым этапом исследований компании запланированы и уже проводятся натурные эксперименты по установлению влияния среды на работоспособность отечественной разработки штыря заземлителя, так как сегодня актуальным научным вопросом стало накопление опыта эксплуатации элементов молниезащиты в различных грунтах с целью совершенствования конструкций заземления. Цель второго этапа исследований: подтвердить натурным экспериментом необходимость усовершенствования отечественной разработки заземлителя.

Для достижения цели поставлены следующие задачи:

— получить в динамике времени данные по изменению сопротивления растекания тока молнии в земле, установить факторы, влияющие на изменение сопротивления;

— исследовать состояние заземлителя на предмет установления зон на конструкции, наиболее подверженных коррозии и механическим повреждениям;

— экспериментально подтвердить необходимость улучшения конструкции и разработать специфические требования, которые позволят усовершенствовать конструкцию штыря заземлителя.

Следует заметить, что проводимая ООО «Террацинк» научная работа характеризуется научной новизной: впервые опытным путем проводятся систематические исследования эксплуатационных характеристик штыря заземлителя.

На данный момент времени возможно предвидеть практическую значимость проводимой научной работы:

— будут получены экспериментальные данные изменения величины сопротивления отечественной разработки штыря заземлителя относительно типа грунта и срока эксплуатации,

— будут оценено состояние штыря заземлителя при опытной эксплуатации и разработаны рекомендации по улучшению его конструкции.

Для реализации указанных задач выполнена следующая работа:

1. Выбрана и подготовлена площадка для проведения исследований, необходимых для получения опытных данных по изменению величины сопротивления и технически пригодному состоянию штыря заземлителя.
2. Определены средства измерений, вспомогательные устройства и материалы, необходимые для проведения исследований.
3. Определен порядок подготовки, выполнения измерений и обработки полученных опытных данных.
4. На площадке заглублены штыри заземлителя, проводятся систематические измерения их сопротивления.

Список используемых источников

1. Мисун, Л.В. Анализ влияния грозовых проявлений на пожарную опасность зданий и сооружений / Л.В. Мисун, А.Н.Скрипко // Агропанорама. – 2010. – № 3. – С. 52-58.
2. ТКП 336-2011 Молниезащита зданий, сооружений и инженерных коммуникаций. – Введ. 01.11.2011. – Минск : филиал «Информационно-издательский цент ОАО «Экономэнерго», 2011. – 187 с.