Заземление молниезащиты: тип A и тип B, длина электродов

Два типа заземления по ДСТУ EN 62305-3

Стандарт описывает два способа разместить заземлители (п. 5.4.2). В схеме типа A к каждому токоотводу присоединяют свои горизонтальные или вертикальные электроды снаружи сооружения; всего их должно быть не меньше двух (п. 5.4.2.1). Фундаментные электроды, которые не замыкаются в контур, тоже относятся к этому типу.

Тип B — это наружный кольцевой проводник, который касается грунта минимум на 80 % своей длины, либо фундаментный электрод, замкнутый в контур (п. 5.4.2.2). Если кольцо касается грунта меньше чем на 80 %, схему всё равно считают типом A (приложение E, п. E.5.4.2.1).

Для голой скалы стандарт советует только тип B (п. 5.4.3). То же он советует для сооружений с множеством электронных систем или с повышенным риском пожара.

Тип A и тип B: сравнение

Приложение E называет три задачи заземления: отвести ток молнии в землю, выровнять потенциалы между токоотводами и управлять потенциалами у токопроводящих стен. Фундаментные и кольцевые электроды типа B решают все три, а радиальные электроды типа A и глубинные вертикальные не отвечают требованию выравнивания потенциалов (п. E.5.4.3.1).

Источник: ДСТУ EN 62305-3:2021, п. 5.4.2, 5.4.3, приложение E, п. E.5.4.2.

Длина электродов и удельное сопротивление грунта

Минимальную длину l1 стандарт задаёт графиком (рис. 3; примерные значения — в таблице в конце раздела) в зависимости от удельного сопротивления грунта ρ и класса системы. Для классов III и IV она равна 5 м при любом ρ. Для классов I и II она тоже 5 м, пока ρ небольшое, а дальше растёт почти по прямой.

Вертикальный или наклонный электрод может быть вдвое короче: 0,5 l1. Для комбинированного заземлителя длины горизонтальных и вертикальных электродов складывают (п. 5.4.2.1).

Минимальные длины можно не соблюдать, если сопротивление заземления всей системы меньше 10 Ом (его измеряют на частоте, отличной от промышленной, чтобы убрать помехи). Если длины выдержать не удаётся, ставят тип B. Удлинение электродов снижает сопротивление практически до 60 м, а в грунте свыше 3000 Ом·м стандарт советует тип B или смеси, улучшающие грунт (п. 5.4.2.1, прим. 1–3).

В схеме типа B средний радиус площади, охваченной кольцом, r_e должен быть не меньше l1. Если это не так, добавляют горизонтальные электроды длиной l1 − r_e или вертикальные длиной (l1 − r_e)/2, присоединённые к кольцу в местах подхода токоотводов (п. 5.4.2.2).

Значения считаны с графика (рис. 3, ДСТУ EN 62305-3:2021), точность примерно ±1 м; для проекта берут график из стандарта. l1 — длина горизонтального электрода.

Материалы, бетон и коррозия

Минимальные размеры электродов стандарт даёт в табл. 7; они не зависят от класса системы. Размеры для горячеоцинкованной стали сведены в таблицу в конце раздела.

В земле заземлитель корродирует. Оцинкованная сталь может корродировать в глинистом или влажном грунте, а при высоком содержании хлоридов коррозия растёт (табл. 5). Гальваническая связь с медью тоже её разрушает.

Многожильные проводники из оцинкованной стали в землю не рекомендуют: они уязвимее к коррозии, особенно там, где выходят из грунта или бетона. Оцинкованная сталь в бетоне не должна выходить из него в грунт.

Фундаментный электрод кладут в бетон с защитным слоем минимум 50 мм, тогда защита от коррозии приемлема (п. E.5.4.3.2). Траншею засыпают так, чтобы на электроды не попали зола, уголь и строительный мусор. Если в грунте что-то подозрительное, вопрос коррозии решают по опыту соседних участков с похожим грунтом.

Источник: ДСТУ EN 62305-3:2021, табл. 7. Пластины из горячеоцинкованной стали, медные и другие конфигурации — по таблице стандарта.

Мороз, высыхание и измерения

Глубину заложения и тип электрода подбирают так, чтобы грунт вокруг меньше промерзал и высыхал. Верхнюю часть вертикального электрода в пределах глубины промерзания считают недействующей, поэтому к расчётной длине каждого вертикального электрода добавляют 0,5 м (п. 5.4.3; E.5.4.1).

Сопротивление земли меняется по временам года. Поэтому после монтажа заземление проверяют и дальше следят за ним: как, когда и с какой записью, описано в статье Проверка и обслуживание молниезащиты. Для каждого электрода сопротивление измеряют отдельно, разомкнув проверочный соединитель.

Рекомендуемая общая величина сопротивления заземления — 10 Ом, но стандарт подчёркивает: важнее цифры правильно выполнить уравнивание потенциалов (приложение E, п. E.5.4.1).

Чем это отличается от заземления опор по ПУЭ

Здесь речь о растекании тока молнии от молниеприёмника. Заземление металлических опор освещения и линий по ПУЭ — отдельная тема. Допустимое сопротивление там зависит от напряжения сети, местности и удельного сопротивления грунта; эти нормы разобраны в статьях Заземление металлических опор освещения и ВЛ 0,4–10 кВ и Заземление опор ВЛ выше 1 кВ по ПУЭ:2026.

Как сама стойка работает токоотводом и почему её стыки важнее сечения, объясняет статья Стальная мачта как молниеприёмник и токоотвод. Как выбрать конструкцию и собрать систему — в статье Молниезащита мачт и башен.

Что прислать для подбора молниеотвода

Компания ПОЛИГОНАЛЬ изготавливает молниеотводы и молниеприёмники на многогранных стойках и мачтах высотой 5–40 м; готовые позиции собраны в каталоге Молниеотводы 6–40 м. Проект молниезащиты здания и схему заземления выполняет проектировщик объекта, а монтаж — лицензированная строительная компания-партнёр.

Для подбора стойки пришлите высоту и место установки, количество молниеотводов, класс молниезащиты, если он уже определён, и данные о грунте, если они есть. Чего не знаете, оставьте пустым, мы уточним.