Сучасне оборонне підприємство: алгоритм побудови блискавкозахисту, заземлення та зрівнювання потенціалів

Автор: Микола Шумигора, CEO RAIDEN

Повномасштабна війна та стрімкий розвиток технологій змушують по-новому підходити до інженерних систем оборонних підприємств. Сучасне виробництво — це автоматизоване обладнання, електроніка, системи керування та безперервні технологічні процеси. Тому блискавкозахист, заземлення та зрівнювання потенціалів мають проєктуватися з урахуванням реальних ризиків, сучасних норм і високої ціни помилки.

1. Оцінка ризиків та розробка концепції

Удар блискавки або небезпечне іскріння на підприємстві може спричинити пожежу або вибух, ураження людей, пошкодження критичного обладнання, відмову систем електроживлення, автоматики, пожежогасіння та передачі даних. Небезпеку створює не лише прямий удар у будівлю: імпульсні перенапруги можуть поширюватися через електричні та інформаційні лінії, а між металоконструкціями, обладнанням та інженерними мережами може виникати небезпечна різниця потенціалів. Наслідком може стати зупинка окремого технологічного процесу або всього виробництва.

Порядок дій:

1. визначити призначення, геометрію та конструкцію будівель;
2. проаналізувати наявні інженерні системи та засоби захисту;
3. визначити кількість людей у будівлях, на території підприємства та поблизу нього;
4. отримати класифікацію вибухонебезпечних зон та інформацію про вибухові, горючі й легкозаймисті матеріали;
5. проаналізувати технологічні процеси та наслідки їх зупинки або аварії;
6. визначити критичне обладнання — виробничі лінії, системи керування, автоматику, обладнання пожежогасіння, серверне та телекомунікаційне обладнання;
7. отримати схеми електроживлення, силових, інформаційних і сигнальних ліній, у тому числі зовнішніх вводів;
8. виконати розрахунок ризиків відповідно до EN 62305-2 та порівняти отримані результати з допустимими значеннями;
9. визначити необхідний рівень блискавкозахисту та склад захисних заходів;
10. розробити концепцію блискавкозахисту, заземлення та зрівнювання потенціалів — визначити принцип побудови систем та їх взаємозв’язок;
11. узгодити концепцію з технологічними процесами, електроживленням, автоматикою, пожежогасінням та іншими інженерними системами;
12. оформити прийняті рішення як вихідні вимоги для подальшого проєктування.

2. Блискавкозахист

Прямий удар блискавки може спричинити пошкодження покрівлі, руйнування конструкцій, займання матеріалів та ураження обладнання на відкритих ділянках. Якщо зони захисту визначені неправильно, частина будівлі або технологічного обладнання залишається незахищеною. Недотримання роздільчої відстані може призвести до небезпечного іскріння між блискавкозахистом, металоконструкціями, трубопроводами та кабельними трасами. У вибухонебезпечних зонах таке іскріння може стати джерелом займання вибухонебезпечної суміші або матеріалів.

Порядок дій:

1. прийняти клас системи блискавкозахисту (LPS) відповідно до розробленої концепції;
2. розрахувати зони захисту із застосуванням відповідних методів — перевагу надавати методу сфери, що котиться відповідно EN 62305-3;
3. визначити тип, кількість, висоту та розташування блискавкоприймачів;
4. розрахувати роздільчу відстань до металоконструкцій, трубопроводів, кабельних трас та обладнання;
5. для вибухонебезпечних зон визначити необхідність ізольованої або електрично ізольованої системи блискавкозахисту;
6. визначити кількість і маршрути доземних провідників, а також місця їх приєднання до заземлюючого пристрою;
7. перевірити можливість використання металевої покрівлі, колон, арматури та інших конструкцій як природних компонентів LPS;
8. врахувати додаткові вимоги до розміщення компонентів і виконання з’єднань у вибухонебезпечних зонах та поблизу них;
9. підібрати матеріали, перерізи провідників, з’єднувачі та кріплення з урахуванням струмових і механічних навантажень, корозійної сумісності та умов експлуатації;
10. підготувати робочі креслення, вузли монтажу та специфікацію матеріалів;
11. виконати монтаж відповідно до проєкту, контролюючи розташування блискавкоприймачів, маршрути провідників, роздільчі відстані, надійність кріплень та електричних з’єднань;

3. Заземлення

Через пошкодження ізоляції або внаслідок удару блискавки можуть виникати небезпечні напруги дотику та крокова напруга. Помилки у влаштуванні заземлення, корозія електродів і ненадійні з’єднання можуть призвести до ураження людей, іскріння та пошкодження обладнання.

Порядок дій:

1. визначити вимоги до заземлення електроустановок, блискавкозахисту та технологічного обладнання; для спільного заземлюючого пристрою прийняти найсуворішу з застосовних вимог до опору та врахувати інші вимоги до його побудови;
2. виміряти питомий опір ґрунту, врахувати сезонні зміни та розташування підземних комунікацій;
3. перевірити можливість використання наявних заземлювачів та арматури залізобетонних фундаментів;
4. обрати конфігурацію заземлюючого пристрою, розрахувати розміри, кількість і глибину закладання електродів;
5. узгодити об’єднання заземлень із системою зрівнювання потенціалів та вимогами до технологічного заземлення за його наявності;
6. оцінити можливі напруги дотику та крокову напругу, передбачити необхідні захисні заходи;
7. підібрати матеріали та перерізи з урахуванням розрахункових струмів, корозії й механічної міцності;
8. підготувати робочі креслення, вузли з’єднань та специфікацію матеріалів;
9. виконати монтаж відповідно до проєкту, контролюючи розташування електродів, якість з’єднань і захист від корозії.

4. Зрівнювання потенціалів

Через пошкодження ізоляції, занесення або наведення блискавкових перенапруг та накопичення статичної електрики між металоконструкціями, трубопроводами та корпусами обладнання може виникати небезпечна різниця потенціалів. Це створює ризик ураження людей, іскріння та пошкодження електроніки, а у вибухонебезпечних зонах — займання сумішей або матеріалів.

Порядок дій:

1. розробити концепцію зон блискавкозахисту (LPZ) відповідно до EN 62305-4 та визначити заходи зрівнювання потенціалів на їхніх межах;
2. визначити металоконструкції, трубопроводи, корпуси обладнання та інші провідні частини, які необхідно приєднати до системи зрівнювання потенціалів;
3. розробити схему основного та додаткового зрівнювання потенціалів, визначити розташування шин і точок приєднання;
4. узгодити систему із заземленням, блискавкозахистом та вимогами технологічного обладнання;
5. визначити місця безпосереднього з’єднання або встановлення ізолювальних іскрових проміжків, де пряме з’єднання недопустиме;
6. передбачити ПЗІП для силових, інформаційних і сигнальних ліній, узгодити їхні характеристики та ступені захисту з урахуванням довжини ліній між пристроями й довжини приєднувальних провідників;
7. врахувати вимоги до застосування ПЗІП, захисту від статичної електрики та виконання з’єднань у вибухонебезпечних зонах;
8. підібрати матеріали, перерізи провідників і з’єднувачі з урахуванням розрахункових струмів та корозійної сумісності;
9. підготувати робочі креслення, вузли з’єднань та специфікацію матеріалів;
10. виконати монтаж відповідно до проєкту, контролюючи електричну неперервність, надійність контактів і доступність з’єднань для перевірки.

5. Електричні вимірювання та паспортизація

Після монтажу можуть залишатися приховані дефекти з’єднань і розриви провідників, які неможливо виявити лише візуально. Фактичний опір заземлення може відрізнятися від розрахункового. Без вимірювань ці недоліки залишаються невиявленими, а без виконавчої документації складно контролювати стан систем.

Порядок дій:

1. перевірити відповідність фактичного виконання проєкту, оглянути провідники, кріплення та з’єднання;
2. перевірити документацію на приховані роботи;
3. виміряти опір заземлюючого пристрою на частоті, відмінній від промислової та її гармонік;
4. перевірити електричну неперервність доземних, захисних провідників і з’єднань системи зрівнювання потенціалів;
5. перевірити правильність підключення та індикацію стану ПЗІП, виконати перевірки, передбачені виробником;
6. порівняти результати з проєктними та нормативними вимогами, усунути виявлені дефекти й повторити необхідні вимірювання;
7. оформити протоколи вимірювань та виконавчі схеми із зазначенням точок перевірки;
8. оформити паспорт заземлюючого пристрою відповідно до ПТЕЕС, додати документацію на блискавкозахист і систему зрівнювання потенціалів;
9. передати документацію відповідальному за експлуатацію та визначити строки наступних перевірок.

6. Технічне обслуговування

Під час експлуатації корозія, ослаблення з’єднань, механічні пошкодження та вихід із ладу ПЗІП можуть знижувати ефективність захисту. Встановлення нового обладнання, прокладання комунікацій або реконструкція будівель можуть призвести до появи незахищених ділянок, недотримання роздільчих відстаней та порушення електричної неперервності з’єднань. Без регулярних перевірок ці зміни можуть залишатися невиявленими.

Порядок дій:

1. визначити відповідального за експлуатацію та графік оглядів, вимірювань і технічного обслуговування;
2. перевіряти стан блискавкоприймачів, провідників, кріплень і з’єднань відповідно до розділу 7 EN 62305-3, виявляти корозію та механічні пошкодження;
3. виконувати періодичні вимірювання опору заземлення та перевірки електричної неперервності, порівнювати результати з нормативними вимогами та попередніми значеннями;
4. контролювати стан ПЗІП, замінювати несправні пристрої відповідно до вимог виробника;
5. перевіряти вплив нового обладнання та комунікацій на зони захисту, роздільчі відстані та зрівнювання потенціалів;
6. проводити позапланові перевірки після відомого удару блискавки, пошкодження системи або реконструкції;
7. усувати виявлені дефекти та перевіряти результати виконаних робіт;
8. фіксувати результати оглядів, вимірювань і ремонтів, оновлювати паспорт та виконавчі схеми.