Совмещение контуров заземления электроустановки и молниезащиты: нормативные требования, физика процесса, типовые ошибки проектирования

1. Нормативные требования

Объединение заземляющих устройств электроустановок и молниезащиты регламентировано тремя документами:

• ПУЭ (7-е изд.), п. 1.7.55: «Для заземления электроустановок разных назначений и напряжений, территориально сближенных, как правило, следует применять одно общее заземляющее устройство».
• ГОСТ Р 59789-2021, пункт 5.4.1: «Следует выполнять, как правило, единое заземляющее устройство для молниезащиты, систем электроснабжения и систем связи.».
• СО 153-34.21.122-2003, пункт 3.2.3.1: «Во всех случаях, за исключением использования отдельно стоящего молниеотвода, заземлитель молниезащиты следует Раздельное исполнение допускается только при невозможности технического объединения и должно быть обосновано в проекте.

2. Физика процесса

Параметры тока молнии нормируются ГОСТ Р МЭК 62305-1 (таблица 3):

• I класс защиты: пиковый ток 200 кА, заряд 100 Кл, удельная энергия 10 МДж/Ом;
• II класс: 150 кА, 75 Кл, 5,6 МДж/Ом;
• III–IV классы: 100 кА, 50 Кл, 2,5 МДж/Ом.

При ударе молнии в молниеприёмник, ток уходит в заземлитель. На сопротивлении заземлителя R₃ возникает напряжение U = I·R₃. Для III класса при R₃ = 10 Ом пиковое напряжение составляет 1 МВ.

При раздельных контурах это напряжение приложено между молниезащитным и электроустановочным заземлителями. Через ёмкостные и индуктивные связи (кабельные трассы, металлоконструкции, арматура) разность потенциалов прикладывается к электрооборудованию внутри здания. Пробой воздушного промежутка происходит при напряжённости 30 кВ/см — то есть промежуток до 30 см пробивается гарантированно.

При объединённом контуре потенциал поднимается одновременно по всей металлической системе здания. Разность между точками внутри здания минимальна, оборудование не подвергается импульсной нагрузке.

3. Типовые ошибки проектирования

• Раздельный контур молниезащиты по периметру здания, не соединённый с контуром электроустановки. Встречается на объектах постройки до 2003 года.
• Соединение контуров через искровой промежуток. Допускалось в редакциях норм 1980-х годов для объектов с катодной защитой подземных коммуникаций. В современной практике не применяется.
• Отсутствие подключения арматуры фундамента к ГЗШ. Арматура — это естественный заземлитель с большой площадью контакта с грунтом, её игнорирование снижает эффективность контура в 2–3 раза.
• Отсутствие УЗИП на вводе. Без УЗИП класса I+II на вводном устройстве уравнивание потенциалов работает только для силовой сети 50 Гц, но не для импульсного тока молнии в слаботочных линиях.

4. Конфигурация объединённого контура

Согласно ГОСТ Р 59789-2021 различают два типа заземлителей:

• Тип A — отдельные горизонтальные или вертикальные электроды, подключённые к каждому токоотводу. Применяется на малых объектах (до 200 м²).
• Тип B — кольцевой заземлитель, охватывающий здание по периметру, или фундаментный заземлитель. Обязателен для зданий с электронным оборудованием и для всех объектов площадью более 200 м².

К общему контуру подключаются:

• токоотводы молниезащиты;
• главная заземляющая шина (ГЗШ);
• металлические коммуникации (через ГЗШ);
• арматура фундамента (естественный заземлитель);
• система уравнивания потенциалов.

5. Реконструкция объектов с раздельными контурами

При обследовании объекта с раздельными контурами рекомендуется:

• Установить УЗИП класса I+II на вводном устройстве (срочная мера).
• При ближайшей реконструкции выполнить перемычку между контурами через ГЗШ.
• Проверить целостность токоотводов (визуальный осмотр, измерение переходного сопротивления соединений — не более 0,05 Ом).
• Измерить сопротивление объединённого контура. Норматив зависит от класса молниезащиты и системы заземления электроустановки.

6. Предложение TERRAZN

Расчёт объединённого контура заземления и молниезащиты по объекту — за 24 рабочих часа с момента получения исходных данных (план объекта, тип грунта, требуемый класс молниезащиты)..

Электроды (вертикальные стержни, омеднённые штыри, полосы), соединительные элементы и крепёж — с термодиффузионным покрытием Terrazn по ГОСТ Р 9.316. Срок службы — 50+ лет.

Источники

• ПУЭ, 7-е изд.
• ГОСТ Р 59789-2021
• СО 153-34.21.122-2003
• ГОСТ Р МЭК 62305-1
• ГОСТ Р 9.316-2006