ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ

НАЦИОНАЛЬНЫЙ

СТАНДАРТ

РОССИЙСКОЙ

ФЕДЕРАЦИИ

Объекты железнодорожной инфраструктуры

КОМПЛЕКСНАЯ ЗАЩИТА ОТ АТМОСФЕРНЫХ И КОММУТАЦИОННЫХ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ

Общие требования

Издание официальное

Москва

Стандартинформ

2018

Предисловие

1    РАЗРАБОТАН закрытым акционерным обществом «ФОРАТЕК АТ» (ЗАО «ФОРАТЕК АТ»)

2    ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 45 «Железнодорожный транспорт»

3    УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 5 октября 2018 г. № 722-ст

4    ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии не несет ответственности за патентную чистоту настоящего стандарта. Патентообладатель может заявить о своих правах и направить в Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии аргументированное предложение о внесении в настоящий стандарт поправки для указания информации о наличии в стандарте объектов патентного права и патентообладателе

Правипа применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. № 162-ФЗ «О стандартизации в Российской Федерации». Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе «Национальные стандарты», а официальный текст изменений и поправок — в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

©Стандартинформ. оформление. 2018

Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии

II

Пример — Привод стрелки, находящийся в 7 м от проекции на землю контактного провода, защищен от прямого удара молнии контактным проводом. Следует принять, что непосредственную защиту обеспечивает фрагмент контактного провода пренебрежимо малой длины, находящийся на кратчайшем расстоянии от защищаемого привода стрелки. Поэтому о расчете площади S_c6 следует учитывать защитный элемент, аналогичный уединенной матче с высотой, равной высоте контактного провода.

Для напольного оборудования, расположенного на перегонах, необходимую надежность защиты от прямого удара молнии принимают равной 0.9. Защиту от прямого удара молнии воздушных линий до 1 кВ не осуществляют. Защиту мачтовых светофоров от прямого удара молнии не осуществляют.

5.2.12    При определении надежности внутренней системы молниезащиты площадь сбора молниевых разрядов Sgg определяют суммарно для всех элементов рассматриваемого объекта, за исключением элементов, находящихся вне пределов станции.

Пример — Для станции при определении надежности внутренней системы молниезащиты определяют площадь сбора молниевых разрядов S^ для всех зданий, строений и устройств, соединенных проводными кабелями, включая все элементы контактной сети (опоры, порталы, тросы, провода контактной сети и т. п.), находящиеся в пределах станции. Удар молнии в любой из этих элементов приведет к перераспределению люка молнии по всем проводящим элементам, включая рельсы, напольное оборудование и т. п.

Для напольного оборудования, расположенного вне пределов станции, максимальный ток молнии *тах принимают равным 100 кА.

5.2.13    На этапе определения необходимости создания внешней системы молниезащиты определение площади сбора молниевых разрядов S& проводят для объектов с учетом только существующих искусственных и естественных молниеотводов, при этом молниеотводы, решение по установке которых может быть принято по результатам расчетов, не учитывают.

При определении надежности внешней молниезащиты. определение площади сбора молниевых разрядов проводят с учетом всех молниеотводов, включая те. которые будут установлены для обеспечения защиты с выбранной надежностью. В этом случае применяют метод последовательных приближений.

5.2.14    В расчетах, определяющих последствия ударов молнии, используют временные характеристики тока первого импульса молнии согласно ГОСТ Р МЭК 62305-1 (импульс с временем фронта 10 мкс и временем полуспада 350 мкс).

При необходимости расчета наведенного током молнии напряжения, нагрева проводников и т. п. применяют параметры молнии по ГОСТ Р МЭК 62305-1.

Допускается использовать расчетные параметры молнии, полученные исходя из ожидаемой вероятности событий, по методике аналогичной приведенной в 5.2.8 с коэффициентами ц и о. принятыми для соответствующих параметров по ГОСТ Р МЭК 62305-1.

5.3    Ожидаемые уровни коммутационных перенапряжений

5.3.1    Величины ожидаемых коммутационных перенапряжений и вероятности их превышения непосредственно в тех сетях, в которых происходят коммутации, следует принимать по ГОСТ 32144-2013 (таблица Б.2). Для всех сетей напряжением ниже 0,38 кВ принимают такие же значения, как и для сети 0.38 кВ.

5.3.2    Частотные характеристики коммутационных перенапряжений зависят от напряжения сети, структуры сети, в которой происходит коммутация, и некоторых других параметров. Частоты коммутационных перенапряжений лежат в области от десятков кГц до единиц МГц.

5.4    Системы защиты от атмосферных и коммутационных перенапряжений

5.4.1 Внешняя система молниезащиты должна обеспечить максимально возможное снижение уровней перенапряжений, возникающих при ударах молнии, при минимальных затратах на создание системы. К основным мероприятиям, реализация которых позволяет снизить уровни перенапряжений, относят:

-    увеличение количества токоотводов от молниеприемников. особенно от молниеприемных сеток на крышах зданий;

-    уменьшение импульсного сопротивления заземляющих устройств внешней системы молниезащиты:

-    расположение токоотводов молниеприемных сеток симметрично, относительно защищаемого здания или сооружения;

-соединение заземляющих устройств близко расположенных объектов, между которыми проходят металлические кабели;

-    увеличение, при возможности, расстояний между элементами внешней системы молниезащиты и защищаемыми объектами.

Примечание — Применение конкретных мер защиты должно быть согласовано с владельцем железнодорожной инфраструктуры

5.4.2    Внутренние системы молниезащиты должны обеспечивать снижение уровней электромагнитных помех, возникающих при ударах молнии, до уровней, не представляющих опасность для защищаемой аппаратуры. К основным мероприятиям, реализация которых позволит ослаблять уровни помех, возникающих при ударах молнии, относят:

-    уравнивание потенциалов всех токопроводящих конструкций и их элементов внутри здания, помещения или сооружения;

-    уменьшение импульсного сопротивления и сопротивления на высокой частоте системы уравнивания потенциалов помещений, зданий и сооружений;

-    применение экранированных кабелей с заземлением экранов с двух сторон в пределах одного здания.

-    применение кабелей с низким значением КЗД;

-    применение проводящих кабельных конструкций или их элементов, заземленных с двух сторон;

-    использование УЗИП и искровых промежутков;

-    использование экранов зданий, помещений, аппаратуры для защиты от импульсного магнитного поля, возникающего при ударах молнии, способного индуцировать в цепях защищаемой аппаратуры дополнительные импульсные перенапряжения;

-    использование усиленной изоляции и изолирующих промежутков.

Примечание — Применение конкретных мер защиты должно быть согласовано с владельцем железнодорожной инфраструктуры

5.4.3    Основные технические решения по защите от коммутационных перенапряжений не отличаются от решений по защите от вторичных проявлений молниевых разрядов. Поэтому защита от коммутационных перенапряжений осуществляется элементами внутренней системы молниезащиты. в соответствии с разделом 7, совместно с заземляющим устройством.

В случае если по условиям защиты от коммутационных перенапряжений внутреннюю систему молниезащиты необходимо дополнить УЗИП на основе варисторов, то указанные УЗИП должны быть энергетически скоординированы с УЗИП. установленными по условиям защиты от атмосферных перенапряжений, согласно рекомендациям ГОСТ Р МЭК 61643-12-2011 (раздел 6.2.6 и приложение F).

6 Внешняя система молниезащиты

6.1    Выбор основных параметров

6.1.1    Внешняя система молниезащиты должна обеспечивать защиту объекта от прямого удара молнии или уменьшение частоты прямых ударов молнии в объект (прорывов через зону внешней молниезащиты). Проектирование внешней системы молниезащиты следует начинать с определения необходимости защиты от прямого удара молнии и. если эта защита необходима, с определения необходимой надежности защиты.

6.1.2    Максимальную допустимую частоту такого нежелательного события, как прорыв молнии через внешнюю систему молниезащиты (или удар молнии непосредственно в объект, если для него не предусмотрена внешняя система молниезащиты) Л/_пр определяют по 5.2.

Для определения необходимости создания внешней системы молниезащиты проводят сравнение Л/_Пр с Л/₀. определяемом по 5.2.5.

В случае если Л/_Пр < Л/₀. то объект необходимо защитить от прямых ударов молнии с помощью внешней системы молниезащиты.

Пример — Проводят комплексную реконструкцию станции, включающую замену аппаратуры инфраструктуры железнодорожного транспорта, в том числе и напольного оборудования, на участке с электрической тягой. Пусть допустимая частота прорывов молнии N_np определена и равна 0,01. Здание МПЦ имеет размеры 15*20 м и высоту 3 м. Здание железнодорожной связи, к которому подходят кабели от здания МПЦ, имеет размеры 5*3 м и высоту 3 м. Напольное оборудование размещено

в продолах зоны А. Кроме того, имеются три трансформатора, обеспечивающие электроснабжение зданий МПЦ и связи, 6/0,4 кВ и 10/0,4 кВ, высотой 3 ми размером не более 1*1 м. В этом случае площадь сбора разрядов S_c6 здания МПЦ составит 1184 м⁷, здания связи — 413 м⁷, а всех трансформаторов — около 873 м⁷. Тогда, учитывая, что коэффициент местоположения C_D для всех указанных объектов равен 1, количество грозовых часов — 80 ч/год, общее количество ударов молнии в незащищенные объекты в год N_d составит 0,0132. Поскольку N_np< Nq, то в данном случае защита от прямых ударов молнии необходима. Для определения /_т(п расчет количества ударов проводят уже после выбора элементов системы молниезащиты с учетом площади сбора разрядов проектируемыми молниеотводами.

6.1.3    При необходимости защиты объекта от прямого удара молнии с помощью внешней системы молниезащиты. определяют надежность внешней молниезащиты и метод построения зон внешней молниезащиты. Необходимую надежность внешней системы молниезащиты определяют согласно 5.2.6. минимальный ток 1_тп, который должна перехватывать система внешней молниезащиты. определяют согласно 5.2.8.

Внешнюю систему молниезащиты строят либо по методике, приведенной в приложении А, либо в соответствии с методом катящейся (или фиктивной) сферы, по ГОСТ Р МЭК 62305-1, либо методом молниезащитной сетки согласно 6.2.3.

Поскольку метод, описанный в приложении А, позволяет использовать только значения надежности молниезащиты из ряда 0.9. 0.99 и 0,999. то в случае получения по 5.2.6 другого значения, следует выбрать ближайшее большее значение из приведенного ряда.

Для метода катящейся сферы радиус сферы г, м. определяют по ГОСТ Р МЭК 62305-1-2010 (пункт А.4) или по формуле

г = ю/°£⁵.    (13)

6.1.4    Токоотводы молниеприемников и заземляющее устройство элементов системы молниезащиты являются частью внешней системы молниезащиты и должны быть спроектированы в расчете на максимальный ожидаемый ток молнии /_тах, определяемый по 5.2.9.

6.2 Зоны внешней молниезащиты

6.2.1    После определения необходимости построения внешней системы молниезащиты и надежности внешней системы молниезащиты по 6.1, необходимо определить конфигурацию зон внешней молниезащиты и выбрать тип молниеприемников.

Молниеприемники могут быть стержневые, тросовые или выполненные в виде молниеприемной сетки на крыше здания/сооружения. Для комплекса зданий/сооружений. связанных едиными технологическими задачами, допускается применять все типы молниеприемников как по отдельности, так и в любой комбинации.

6.2.2    Защиту от прямого удара молнии с помощью стержневых и тросовых молниеприемников допускается применять в любых случаях. Правила построения зон молниезащиты стержневыми и тросовыми молниеприемниками для надежности защиты 0.9, 0,99 и 0,999 приведены в приложении А. Допускается построение зон защиты в соответствии с методом катящейся (или фиктивной) сферы по ГОСТ Р МЭК 62305-1.

6.2.3    Молниеприемники в виде молниезащитной сетки допускается применять при размещении сеток на крышах зданий/сооружений в случае, если надежность защиты определена не выше 0.99. Размер ячейки молниезащитной сетки выбирают по таблице 3.

Таблица 3 — Размер ячеек молниеэащитной сетки

Надежность молниезащиты 0,9 0.99 Размер ячеек молниезащитной сетки 10*10м 5*5 м

Для служебно-технических зданий СЦБ и связи рекомендуется применять шаг ячейки сетки размером 5*5 м.

В случае плоской крыши молниезащитную сетку необходимо выполнить таким образом, чтобы периметр сетки проходил по периметру крыши здания/сооружения. а размер ячейки был не больше значения, принятого по таблице 2.

В случае не плоской крыши, наличия на крыше коньков, выступов и т. п.. элементы молниезащитной сетки должны быть обязательно проложены как по периметру крыши, так и по конькам и выступам. При этом размер ячеек сетки не должен быть больше значения, установленного по таблице 3.

6.2.4 Элементы внешней системы молниезащиты могут быть размещены как отдельно от защищаемого объекта (изолированные элементы системы молниезащиты). так и непосредственно на нем (неизолированные элементы системы молниезащиты). Выбор места размещения и типа элементов внешней системы молниезащиты следует определять исходя из необходимости минимизации затрат, при обеспечении требуемого уровня защиты от первичных и вторичных проявлений молнии. На проектируемых и реконструируемых объектах, при определении зон защиты, следует учитывать уже установленные. существующие элементы и/или конструкции в качестве элементов внешней молниезащиты. например, мачты радиосвязи, элементы контактной сети и т. п. Также следует учитывать объекты, выполняющие роль молниеотводов, такие как сторонние здания, сооружения, мачты, трубы и т. п.. не относящиеся к объектам железнодорожной инфраструктуры, в случае, если такие сооружения не подлежат демонтажу.

Примеры

1    При реконструкции внешней системы молниезащиты здания, содержащего аппаратуру ЖАТ, было обнаружено, что расположенная в 10 м от здания мачта радиосвязи (от которой проходят в здание провода связи), обеспечивает защиту от прямого удара молнии только некоторой части здания. Возможными вариантами защиты здания целиком от прямого молниевого разряда будет либо установка молниеприомной сотки на крыше, либо установка ещо одной мачты со стороны незащищенной части здания на расстоянии приблизительно 10 м от него таким образом, чтобы обе мачты полностью закрывали здание от прямых ударов молнии с заданной надежностью. В этом случае следует выбрать тот вариант, при котором суммарные затраты на установку устройств молниезащиты и защиту от вторичных проявлений молниевых разрядов будут меньше.

2    При реконструкции станции аппаратуру ЖАТ и связи предполагается разместить в отдельном модуле, представляющим собой несколько металлических контейнеров высотой около 3 м. При этом, расположенное вблизи существующее пассажирское здание защищено от прямых ударов молнии мачтой радиосвязи, опорами и проводами контактной сети. В таком случае наиболее оптимальным мероприятием по защите модуля с аппаратурой СЦВ и связи будет установка дополнительной молниеотводной мачты, зона защиты которой совместно с зоной защиты существующей радиомачты защитит устанавливаемый модуль с выбранной надежностью. Устанавливаемая дополнительная мачта должна иметь собственное заземляющее устройство, не соединенное с заземляющим устройством модуля и на мачту не должны заходить токопроводящие цепи. Такое решение позволит минимизировать токи, протекающие по заземляющему устройству модуля при ударе молнии в систему молниезащиты. Это позволит также снизить требования к внутренней системе молниезащиты модуля, в том числе и к устройствам защиты от импульсных перенапряжений. Кроме того уменьшится возможная нагрузка на устройства защиты от импульсных перенапряжений модуля, что увеличит их срок службы и снизит их стоимость.

3    В ситуации, аналогичной описанной в примере 2, устанавливаемый модуль оказывается полностью в зоне защиты мачты радиосвязи, а также опор и проводов контактной сети с заданной надежностью. В таком случае оказывается нецелесообразным выполнять дополнительные мероприятия по внешней молниезащите модуля (отсутствие на здании неизолированных элементов системы молниезащиты не отменяет требования выполнения для здания заземляющего устройства как части электроустановки).

6.3 Молниеприемники и токоотводы

6.3.1 В качестве молниезащитной сетки по 6.2.3 допускается использование металлической кровли. в случае если выполнены следующие требования:

-    все элементы кровли надежно электрически связаны друг с другом;

-    кровля не покрыта изолирующим материалом;

-толщина кровли не меньше значения приведенного в таблице 4. если нет необходимости защиты кровли от повреждения или прожога и под кровлей не располагаются горючие материалы;

-    толщина кровли не меньше значения t. приведенного в таблице 4. если необходима защита кровли от повреждений или прожога, или под кровлей могут находиться люди или размещаться горючие материалы.

Таблица 4 — Материал и минимальная толщина металлических листов кровли, используемой в качестве молниезащитной сетки

Материал Толщина1* f. мм Толщина2* Г,, мм Сталь нержавеющая или оцинкованная 4 0.5 Медь 5 0.5 Алюминий 7 0,65 '* Минимальная толщина, необходимая для защиты кровли от повреждения или прожога 2) Минимальная толщина, применяемая в случае, если нет необходимости защиты кровли от повреждения или прожога и только при отсутствии под кровлей горючих материалов

Примечание — Необходимость установки внешней системы молниезащиты блок-контейнера транспортабельного металлического модуля, при толщине покрытия стальным листом менее 4 мм, устанавливается владельцем инфраструктуры железнодорожного транспорта в зависимости от условий применения блок-контейнера

6.3.2    В случае применения металлических молниеотводных мачт количество токоотводов не регламентируется. При применении железобетонных или деревянных мачт необходимо наличие не менее одного токоотвода. При применении тросовых молниеотводов на каждой опоре троса должно быть установлено не менее одного токоотвода.

В случае если внешняя система молниезащиты неизолированная, т. е. расположена на защищаемом объекте, и выполнена стержневым молниеприемником, количество токоотводов должно быть не менее двух. Расположение токоотводов в этом случае должно быть симметричным относительно молниеприемника.

Для молниеприемной сетки или металлической крыши, используемой в качестве молниеприемной сетки, минимальное количество токоотводов должно быть не менее четырех. Токоотводы должны быть равномерно расположены по периметру здания, в том числе по его углам. Расстояние между токоот-водами не должно превышать двойной размер стороны ячейки молниезащитной сетки, определяемый согласно таблице 3: при размере сетки 5*5 м — не более 10 м. при размере 10x10 м — не более 20 м.

В случае размещения на защищаемом объекте, как сосредоточенного молниеприемника (например. мачты, стержня и т. п.). так и молниеотводной сетки, молниеприемник должен быть соединен с сеткой по кратчайшему пути с помощью не менее двух проводников.

Токоотводы необходимо соединять с заземлителем по кратчайшему пути. Не допускается прокладка токоотводов в виде петель. Не следует прокладывать токоотводы в водосточных трубах. Рекомендуется размещать токоотводы на максимально возможных расстояниях от дверей и окон.

Для зданий высотой более 20 м токоотводы следует соединять наружными горизонтальными полосами, выполненными из того же материала что и токоотводы. не более чем через каждые 20 м по высоте здания.

6.3.3    Минимально допустимые сечения элементов молниеприемников и токоотводов внешней системы молниезащиты приведены в таблице 5. В случае если молниеприемники могут быть подвержены механическим воздействиям, например ветровым нагрузкам и т. п„ их минимальный размер должен быть увеличен на основании соответствующих расчетов. Требования к материалу и минимальному сечению заземляющих проводников элементов системы молниезащиты приведены в 6.7.

Таблица 5 — Материалы и минимальное сечение элементов внешней системы молниезащиты

Материал Молниеприемник. мм2 Токоотвод. мм2 Проводники, соединяющие систему молниезащиты с СУП, мм2 Сталь 50 50 50 Алюминий 70 70 25 Медь 50 50 16

Элементы молниеприемников и токоотводов внешней системы молниезащиты должны соответствовать требованиям ГОСТ Р МЭК 62561.2, а их соединительные компоненты — требованиям ГОСТ РМЭК 62561.1.

6.3.4    Токоотводы неизолированных от защищаемого объекта элементов внешней системы молние-защиты прокладывают следующим образом:

-    если стена выполнена из негорючего материала, то токоотводы могут быть закреплены на поверхности стены или проходить в стене;

-    если стена выполнена из горючего материала, то токоотводы могут быть закреплены непосредственно на поверхности стены, в том случае, если повышение температуры при протекании тока молнии не будет представлять опасности для материала стены:

-    если стена выполнена из горючего материала и повышение температуры токоотводов представляет для него опасность, то токоотводы необходимо располагать таким образом, чтобы расстояние мехщу ними и защищаемым объектом всегда превышало 0.1 м. Монтажные скобы для крепления токоотводов могут находиться в контакте со стеной.

В случае если расстояние между токоотводом и стеной, выполненной из горючего материала, не может точно контролироваться, то сечение токоотвода рекомендуется принимать не меньше 100 мм² для стали, не менее 35 мм² для меди и не менее 50 мм² для алюминия.

Аналогичные требования относятся и к элементам молниеприемной сетки.

6.3.5    При необходимости точного определения температуры нагрева токоотводов и других элементов системы молниезащиты при протекании по ним части тока молнии следует использовать расчетные методики, например, методику, приведенную в ГОСТ Р МЭК 62305-1-2010 (подраздел D.4.1). Такой расчет позволит выбрать оптимальное сечение для всех элементов внешней системы молниезащиты по условиям нагрева.

6.3.6    Следующие конструктивные элементы зданий/сооружений могут считаться естественными токоотводами:

-    металлические конструкции при условии, что электрическая непрерывность между разными элементами является долговечной и выполнена пайкой, сваркой, зажимным или болтовым соединением, и при условии, что эти конструкции имеют не меньшие размеры, чем указано в таблице 5;

-    металлический каркас здания или сооружения;

-    металлические электрически непрерывные элементы железобетонных конструкций здания/со-оружения;

-части фасада, профилированные элементы и опорные металлические конструкции фасада при условии, что их сечения соответствуют требованиям, приведенным в таблице 5. а их толщина составляет не менее 0.5 мм.

В прокладке наружных горизонтальных поясов по 6.3.2 нет необходимости, если металлические каркасы здания или стальная арматура железобетона используются как токоотводы.

6.3.7    При проектировании или реконструкции внешней системы молниезащиты необходимо учитывать возможные воздействия электродинамических сил на проводники внешней системы молниезащиты. по которым протекает ток. Возникающие электродинамические силы обусловлены действием силы Ампера. Для учета электродинамических сил рекомендуется использовать метод расчета, приведенный в ГОСТ Р МЭК 62305-1-2010 (подраздел D.4.2).

6.3.8    Места размещения элементов системы молниезащиты и расположения токоотводов элементов внешней системы молниезащиты необходимо выбирать исходя из условия минимизации уровня импульсного магнитного поля, воздействующего на технические средства железнодорожной инфраструктуры при протекании части тока молнии по элементам молниезащиты, их токоотводам и элементам заземляющего устройства. Для определения уровня импульсного магнитного поля в местах размещения технических средств железнодорожной инфраструктуры проводят расчеты с использованием закона Био — Савара — Лапласа, а также принципа суперпозиции для учета влияния поля, создаваемого различными проводниками с током. Расчеты допускается проводить с помощью программных комплексов или специальных расчетных методик. В случае если уровень импульсного магнитного поля превышает уровень устойчивости к импульсному магнитному полю технических средств, применяют экранирование технических средств с помощью специальных экранирующих шкафов для отдельных технических средств или экранов (сплошных или в виде сеток) для помещения или здания в целом, выполненных в соответствии с разделом 9.

6.4 Общие требования к системам заземления по условиям защиты от атмосферных и

коммутационных перенапряжений

Примечание — Требования настоящего подраздела распространяются на все здания и сооружения, содержащие технические средства железнодорожной инфраструктуры, за исключением железнодорожных тяговых подстанций

6.4.1    Любое здание/сооружение. содержащее технические средства железнодорожной инфраструктуры. должно иметь единое заземляющее устройство, вне зависимости от наличия и/или назначения других устройств, размещаемых в том же здании/сооружении.

6.4.2    Заземлители зданий/сооружений. содержащих технические средства железнодорожной инфраструктуры. необходимо выполнять в виде периметрального контура заземления замкнутой формы, прокладываемого вокруг всего периметра здания/сооружения на глубине 0,5 — 0.7 м на расстоянии от

1.0 до 1,2 м от фундамента здания/сооружения или границы здания/сооружения с наружной стороны согласно рисунку 1.

Допускается уменьшать глубину прокладки заземлителя или не устраивать собственный заземли-тель для напольного оборудования и других объектов, если это предусмотрено другими национальными стандартами, стандартами организаций, отраслевыми стандартами или сводами правил, определяющими требования к указанным объектам.

У зданий и сооружений, имеющих в плане форму невыпуклого многоугольника, если расстояния между частями, образующими невыпуклую зону, не превышают 2.0 м. и в этой зоне не расположены входы в здание, допускается горизонтальный заземлитель выполнять в виде выпуклого многоугольника.

Допускается выполнять заземлители зданий/сооружений в виде фундаментного заземлителя. Фундаментный заземлитель состоит из соединенной между собой железобетонной арматуры или других подземных металлических конструкций. Фундаментный заземлитель должен удовлетворять следующим требованиям:

-    иметь электрическую связь между всеми своими частями;

-    иметь выводы внутри здания/сооружения для присоединения к системе уравнивания потенциалов в количестве не меньшем, чем количество вводов внешних кабелей, и расположенных вблизи мест ввода кабелей:

-    быть присоединенным к внутренней ШУП и ГЗШ;

-    в случае устройства на здании/сооружении неизолированной системы молниезащиты. фундаментный заземлитель должен иметь выводы снаружи здания/сооружения для присоединения к нему заземляющих проводников от системы молниезащиты;

Рисунок 1 — Пример схемы прокладки периметрального заземлителя здания/сооружения, содержащего технические средства инфраструктуры железнодорожного транспорта

6.4.3 Периметральный контур заземления зданий и сооружений, при необходимости, определяемой расчетом, может быть усилен вертикальными заземлителями. Необходимое количество вертикальных заземлителей и их длину также следует определить с помощью расчетов. Применение вертикальных

заземлителей наиболее эффективно в случае, если грунт в районе размещения объекта имеет нижние слои с меньшим удельным сопротивлением, чем у верхних слоев грунта. Расстояние между ближайшими вертикальными заземлителями рекомендуется принимать не меньше их длины.

Материал и сечение горизонтального заземлителя. вертикальных заземлителей и заземляющих проводников определяют по 6.7.

6.4.4    Заземляющие устройства двух и более расположенных рядом зданий и/или сооружений, содержащих технические средства железнодорожной инфраструктуры, в тех случаях, когда из одного здания в другое проложены кабели напряжением до 1 кВ независимо от их назначения, электрически соединяют друг с другом:

а)    на высокоскоростных железнодорожных линиях — если расстояние по прямой между двумя ближайшими частями разных зданий/сооружений менее суммы максимальных диагоналей зданий или сооружений, увеличенной в 2.5 раза;

б)    на прочих железнодорожных линиях — если расстояние по прямой между двумя ближайшими частями разных зданий/сооружений менее 40 м.

Электрическое соединение заземляющих устройств выполняют в виде одного или двух проводников. прокладываемых на глубине от 0.5 до 0.7 м. Требования к материалу и сечению проводников приведены в 6.7.

В случаях, не удовлетворяющих условиям, приведенным в перечислениях а) или б), заземляющие устройства расположенных рядом зданий и сооружений друг с другом электрически не соединяют.

В случае соединения заземляющих устройств различных зданий или сооружений, вдоль трасс прокладки кабелей, проходящих между этими зданиями/сооружениями, в обоснованных расчетом случаях, следует прокладывать ШУП согласно 7.2 для снижения импульсных разностей потенциалов, которые могут быть приложены к изоляции кабелей при ударах молнии.

6.4.5    Заземлитель здания/сооружения должен быть соединен двумя заземляющими проводниками с каждой ГЗШ (являющихся частью заземляющего устройства и устанавливаемых, как правило, с одной стороны здания). Места соединения заземлителя с заземляющими проводниками должны быть расположены по обеим сторонам от места ввода в здание/сооружение проводящих коммуникаций, и не далее 1 м от мест ввода.

6.4.6    Токоотводы внешней системы молниезащиты присоединяют к заземлителю на максимально возможном расстоянии от места ввода в здание кабелей и заземляющих проводников, которыми СУП здания или сооружения соединена через ГЗШ с заземлителем.

6.4.7    При усилении заземляющего устройства вертикальными заземлителями их установку следует производить равномерно по периметру заземлителя. а также, обязательно, в местах присоединения к заземляющему устройству токоотводов от элементов внешней системы молниезащиты.

6.4.8    В случае если на объекте отдельно от здания/сооружения установлены антенно-мачтовые сооружения (например, мачты радиосвязи), кабели от которых заходят в здание/сооружение, то заземляющие устройства таких мачт должны быть соединены с заземляющим устройством здания/сооружения с помощью не менее двух горизонтальных заземлителей. Указанные заземлители следует прокладывать параллельно трассе кабелей, проходящих между мачтой и зданием/сооружением. по обеим сторонам от трассы кабелей. В месте присоединения таких заземлителей к заземляющему устройству здания/сооружения должен быть установлен вертикальный заземлитель. Кабели от мачт к зданиям/ сооружениям должны быть проложены в грунте, в кабельных каналах, лотках или в металлических трубах. В последнем случае трубы необходимо заземлять как на заземляющее устройство мачты, так и на заземляющее устройство здания/сооружения. Не допускается прокладка кабелей по воздуху между мачтой, выполняющей функции молниеотвода, и зданием.

6.5 Заземляющие устройства элементов внешней системы молниезащиты

6.5.1    Все токоотводы элементов внешней системы молниезащиты должны быть заземлены. В месте присоединения токоотвода к заземляющему устройству должно быть обеспечено растекание тока не менее чем в две стороны под углом не менее чем 90°. Заземляющие проводники должны быть выполнены из того же материала, что и само заземляющее устройство.

6.5.2    Если внешняя система молниезащиты не изолирована от защищаемого обьекта. то ее токоотводы необходимо присоединять к общему заземляющему устройству защищаемого обьекта. В этом случае требования к сопротивлению единого заземляющего устройства всего обьекта в целом необходимо определять в зависимости от типа и напряжения электроустановок, находящихся в защищаемом обьекте.

Места присоединения токоотводов внешней системы молниезащиты к заземляющему устройству должны быть размещены на максимальных расстояниях от мест ввода в объект кабелей и проводящих коммуникаций. В местах присоединения токоотводов внешней системы молниезащиты к заземляющему устройству рекомендуется установка вертикальных заземлителей. эффективность установки которых должна быть проверена расчетом.

Элементы внешней системы молниезащиты. неизолированной от защищаемого объекта, должны быть расположены на таком расстоянии от проводящих элементов защищаемого оборудования, чтобы обеспечить отсутствие между ними перекрытия (вторичного разряда молнии). Разность потенциалов между элементами молниезащиты и защищаемым объектом обусловлена падением напряжения на участке от рассматриваемой точки максимального сближения до места соединения токоотвода внешней системы молниезащиты с заземляющим устройством. Безопасное расстояние S, м, следует определять по формуле

(14)

где /— максимальный рассматриваемый ток молнии. кА;

Е — импульсная прочность воздуха, равная 500 кВ/м;

к — коэффициент материала: 1 — для воздуха. 0.5 — для бетона, кирпича, дерева;

2 — полное сопротивление току молнии элементов внешней системы молниезащиты и токоотводов. определяемое от рассматриваемой точки до места соединения с заземляющим устройством. Ом.

Полное сопротивление току молнии может быть рассчитано с помощью компьютерных программных комплексов.

В случае если внешняя система молниезащиты, не изолирована от защищаемого объекта, то соединение ее элементов с заземляющим устройством объекта следует выполнять в следующих местах:

-    на уровне земли, посредством периметрального заземлителя;

-    в местах, где расстояние, определяемое по формуле (14). между элементами молниезащиты и проводящими элементами защищаемого объекта меньше допустимого.

Соединение элементов внешней системы молниезащиты с элементами заземляющего устройства объекта осуществляют с помощью заземляющих проводников или с помощью УЗИП (искровых промежутков), если соединение напрямую невозможно или недопустимо.

6.5.3 Если внешняя система молниезащиты изолирована от защищаемого объекта, т. е. выполнена мачтами или тросами, расположенными отдельно от защищаемого здания/сооружения, то заземляющее устройство элементов такой системы молниезащиты может быть двух типов: объединенное с заземляющим устройством защищаемого объекта и необъединенное или обособленное. Объединять заземляющее устройство элемента внешней системы молниезащиты с заземляющим устройством защищаемого объекта необходимо, если между ними проложены кабели, в том числе кабели связи, освещения и т. п. В этом случае между элементом внешней системы молниезащиты и защищаемым зданием должны быть проложены не менее двух горизонтальных заземлителей согласно 6 4 8.

В случае если между элементом внешней системы молниезащиты и защищаемым объектом не проходят кабели, то рекомендуется выполнять обособленное заземляющее устройство элемента внешней системы молниезащиты. соблюдая требования по исключению пробоя с заземляющего устройства элемента внешней системы молниезащиты на защищаемое оборудование и, в том числе, на кабели, проложенные вне зданий или сооружений. Для исключения пробоя с заземляющего устройства элемента системы молниезащиты на защищаемое оборудование минимальное расстояние между элементом внешней системы молниезащиты или его заземляющим устройством до защищаемого объекта или кабелей должно быть не меньше, чем определенное по формулам (15) и (16). Минимальное расстояние по воздуху S_B. м. следует определять по формуле

S_BS 0.12 R₃у* 0.1 Н. но не менее 5 м.

где Я_ЗУ — сопротивление заземляющего устройства элемента внешней системы молниезащиты, Ом; Н — высота рассматриваемой точки элемента внешней системы молниезащиты. м.

Минимальное расстояние в земле S₃. м. следует определять по формуле

S₃ > 0,2 /?_зу но не менее 3 м.

Значение сопротивления заземляющего устройства определяют расчетным путем при проектировании и путем прямых измерений при реконструкции существующих объектов. Требования к компьютерным программным комплексам для проведения расчетов приведены в приложении Б.

Содержание

1    Область применения....................................................................................................................................1

2    Нормативные ссылки....................................................................................................................................1

3    Термины и определения...............................................................................................................................3

4    Сокращения..................................................................................................................................................4

5    Комплексная защита....................................................................................................................................4

5.1    Общие положения..................................................................................................................................4

5.2    Уровни ожидаемых параметров молнии...............................................................................................5

5.3 Ожидаемые уровни коммутационных перенапряжений......................................................................9

5.4    Системы защиты от атмосферных и коммутационных перенапряжений..........................................9

6 Внешняя система молниезащиты.............................................................................................................10

6.1    Выбор основных параметров..............................................................................................................10

6.2    Зоны внешней молниезащиты.............................................................................................................11

6.3    Молниеприемники и токоотводы.........................................................................................................12

6.4    Общие требования к системам заземления по условиям защиты от атмосферных

и коммутационных перенапряжений...................................................................................................14

6.5    Заземляющие устройства элементов внешней системы молниезащиты........................................16

6.6    Требования к системам уравнивания потенциалов по условиям защиты

от атмосферных и коммутационных перенапряжений......................................................................19

6.7    Элементы заземляющих устройств и их соединения........................................................................20

6.8    Заземляющие устройства трансформаторных подстанций и линейных

устройств системы электроснабжения...............................................................................................21

6.9    Меры защиты от напряжения шага и прикосновения........................................................................31

7    Внутренняя система молниезащиты и система защиты от коммутационных перенапряжений..........32

7.1    Выбор основных параметров внутренней системы молниезащиты.................................................32

7.2    Защита от атмосферных и коммутационных перенапряжений кабелей

и кабельных конструкций.....................................................................................................................33

8    Устройства защиты от импульсных перенапряжений и    правила их выбора.........................................36

8.1    Основные принципы выбора УЗИП....................................................................................................36

9    Защита от импульсного магнитного поля .................................................................................................38

9.1    Основные принципы защиты от импульсного магнитного поля........................................................38

Приложение А (обязательное) Типовые зоны защиты стержневых и тросовых молниеотводов...........40

Приложение Б (обязательное) Компьютерные программы и программные комплексы

для расчетов параметров заземляющих устройств.........................................................47

Библиография................................................................................................................................................48

Пример выполнения заземляющего устройства для внешней системы молниезащиты. изолированной от защищаемого объекта, приведен на рисунке 2.

При невозможности или экономической нецелесообразности соблюдения требований по исключению пробоя с заземляющего устройства элемента внешней системы молниезащиты на защищаемое оборудование или требований по обеспечению сопротивления заземляющего устройства элемента внешней системы молниезащиты по 6.5.5 следует соединять заземляющие устройства молниеотвода и защищаемого объекта.

ШУП или заземлители вдоль трассы прокладки кабелей    1

Кабели между элементом внешней    //

6.5.4    Заземляющее устройство внешней системы молниезащиты. изолированной от защищаемого объекта, должно быть выполнено из горизонтальных и вертикальных заземлителей. Горизонтальные заземлители прокладывают на глубине контура заземления защищаемого объекта, от 0,5 до 0.7 м. Длина лучевых горизонтальных заземлителей должна быть не менее 5 м. в соответствии с рисунком 2. и их количество должно быть не менее двух. Горизонтальные заземлители должны отходить от заземляемого элемента внешней системы молниезащиты радиально под углом не менее чем 90° и не должны быть направлены в сторону защищаемого здания или сооружения. Длину вертикальных заземлителей необходимо определять расчетом. Расстояние между местами установки ближайших вертикальных заземлителей должно быть не меньше их длины. Вертикальные заземлители должны быть установлены на каждом отходящем от элемента внешней системы молниезащиты горизонтальном заземлителе.

6.5.5    Сопротивление заземляющего устройства элементов изолированной от объекта внешней системы молниезащиты. в случае если оно не объединено с заземляющим устройством защищаемого объекта, не должно превышать значения. Я₃._тах, Ом. определяемого по формуле

10. для г< 500 Ом м,

10 + 0.0022 (л - 500), для г > 500 Ом м.

где г— удельное сопротивление грунта. Ом м. 18

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Объекты железнодорожной инфраструктуры КОМПЛЕКСНАЯ ЗАЩИТА ОТ АТМОСФЕРНЫХ И КОММУТАЦИОННЫХ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ

Общие требования

Railway infrastructure objects Complex protection against lightning and transient surges General requirements

Дата введения — 2019—01—15

1    Область применения

Настоящий стандарт распространяется на проектируемые и реконструируемые объекты инфраструктуры железнодорожного транспорта, в том числе, на участках высокоскоростного движения.

Настоящий стандарт устанавливает общие технические требования к защите объектов инфраструктуры железнодорожного транспорта от атмосферных и коммутационных перенапряжений.

2    Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие документы:

ГОСТ 12.1.030-81 Система стандартов безопасности труда. Электробезопасность. Защитное заземление. Зануление

ГОСТ 12.1.038 Система стандартов безопасности труда. Электробезопасность. Предельно допустимые значения напряжений прикосновения и токов

ГОСТ 10434 Соединения контактные электрические. Классификация. Общие технические требования

ГОСТ 14312 Контакты электрические. Термины и определения

ГОСТ 21130-75 Изделия электротехнические. Зажимы заземляющие и знаки заземления. Конструкция и размеры

ГОСТ 26522 Короткие замыкания в электроустановках. Термины и определения ГОСТ 30030 (МЭК 742) Трансформаторы разделительные и безопасные разделительные трансформаторы. Технические требования

ГОСТ 30331.1 (IEC 60364-1) Электроустановки низковольтные. Часть 1. Основные положения, оценка общих характеристик, термины и определения

ГОСТ 30804.4 4 (IEC 61000-4-4) Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость к наносекундным импульсным помехам. Требования и методы испытаний

ГОСТ 32144-2013 Электрическая энергия. Совместимостьтехническихсредств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения

ГОСТ 32895 Электрификация и электроснабжение железных дорог. Термины и определения ГОСТ 33433 Безопасность функциональная. Управление рисками на железнодорожном транспорте ГОСТ IEC 61000-4-12 Электромагнитная совместимость (ЭМС). Часть 4-12. Методы испытаний и измерений. Испытание на устойчивость к звенящей волне

ГОСТ IEC 61643-11 Устройства защиты от перенапряжений низковольтные. Часть 11. Устройства зашиты от перенапряжений, подсоединенные к низковольтным системам распределения электроэнергии. Требования и методы испытаний

Издание официальное

ГОСТ Р 12.1.009 Система стандартов безопасности труда. Электробезопасность. Термины и определения

ГОСТ Р 12.1.019-2009 Система стандартов безопасности труда. Электробезопасность. Общие требования и номенклатура видов защиты

ГОСТ Р 12.4.026 Система стандартов безопасности труда. Цвета сигнальные, знаки безопасности и разметка сигнальная. Назначение и правила применения. Общие технические требования и характеристики. Методы испытаний

ГОСТ Р 50397 (МЭК 60050-161) Совместимость технических средств электромагнитная. Термины и определения

ГОСТ Р 50571-4-44-2011 (МЭК 60364-4-44:2007) Электроустановки низковольтные. Часть 4-44. Требования по обеспечению безопасности. Защита от отклонений напряжения и электромагнитных помех ГОСТ Р 50571.5.54 (МЭК 60364-5-54) Электроустановки низковольтные. Часть 5-54. Выбор и монтаж электрооборудования. Заземляющие устройства, защитные проводники и защитные проводники уравнивания потенциалов

ГОСТ Р 50649 (МЭК 1000-4-9) Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость к импульсному магнитному полю. Технические требования и методы испытаний

ГОСТ Р 51317.4.5 (МЭК 61000-4-5) Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость к микросекундным импульсным помехам большой энергии. Требования и методы испытаний ГОСТ Р 51992 (МЭК 61643-1) Устройства защиты от импульсных перенапряжений низковольтные. Часть 1. Устройства защиты от импульсных перенапряжений в низковольтных силовых распределительных системах. Технические требования и методы испытаний

ГОСТ Р 53431 Автоматика и телемеханика железнодорожная. Термины и определения ГОСТ Р 55056 Транспорт железнодорожный. Основные понятия. Термины и определения ГОСТ Р 55602 Аппараты коммутационные для цепи заземления тяговой сети и тяговых подстанций железных дорог. Общие технические условия

ГОСТ Р МЭК 60050-195 Заземление и защита от поражения электрическим током. Термины и определения

ГОСТ Р МЭК 60949 Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева

ГОСТ Р МЭК 61643-12-2011 Устройства защиты от импульсных перенапряжений низковольтные. Часть 12. Устройства защиты от импульсных перенапряжений в низковольтных силовых распределительных системах. Принципы выбора и применения

ГОСТ Р МЭК 62305-1-2010 Менеджмент риска. Защита от молнии. Часть 1. Общие принципы ГОСТ Р МЭК 62305-2-2010 Менеджмент риска. Защита от молнии. Часть 2. Оценка риска ГОСТ Р МЭК 62561.1 Компоненты системы молниезащиты. Часть 1. Требования к соединительным компонентам

ГОСТ Р МЭК 62561.2 Компоненты системы молниезащиты. Часть 2. Требования к проводникам и заземляющим электродам

СП 234.1326000.2015 Свод правил. Железнодорожная автоматика и телемеханика. Правила строительства и монтажа

СП 244 1326000 2015 Свод правил. Кабельные линии объектов инфраструктуры железнодорожного транспорта

Примечание — При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов и сводов правил в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты» за текущий год Если заменен ссылочный документ, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого документа с учетом всех внесенных в данную версию изменений Если заменен ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого документа с указанным выше годом утверждения (принятия) Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 14312, ГОСТ 26522, ГОСТ 30331.1, ГОСТ 32895, ГОСТ Р 12.1.009, ГОСТ Р 50397, ГОСТ Р 53431, ГОСТ Р 55056 и ГОСТ Р МЭК 60050-195. а также спедующие термины с соответствующими определениями.

3.1    вероятность прорыва молнии: Вероятность удара молнии в объект, защищаемый молниеотводами.

3.2    зона защиты от прямых ударов молнии: Область пространства, отличающаяся тем. что вероятность удара молнии в объект, целиком размещенный в объеме этой области, не превышает заданной величины.

Примечание — Зона защиты от прямых ударов молнии, как правило, совладает с зоной молниезащиты 0_А

3.3    молниеотвод: Совокупность соединенных вместе молниеприемников и токоотводов. предназначенная для перехвата молний и отвода тока молнии от молниеприемника к заземлителю.

3.4    искусственный молниеотвод: Молниеотвод, специально установленный для защиты от прямого удара молнии.

3.5    естественный молниеотвод: Конструкция, элемент или объект, созданный для целей, не связанных с защитой от прямых ударов молнии, но способный, в силу своих характеристик, принимать на себя и отводить прямые удары молнии.

Примечание — Естественными молниеотводами могут являться опоры контактной сети, контактная сеть и т п.

3.6    молниеприемник: Часть молниеотвода, предназначенная для перехвата молний.

3.7    объект инфраструктуры железнодорожного транспорта: Составная часть подсистем инфраструктуры железнодорожного транспорта или совокупность составных частей ее подсистем.

Примечание — Объектом железнодорожной инфраструктуры может являться станция как включая, так и исключая элементы, расположенные на перегонах

3.8    периметральный заземлитель (периметральный контур заземления): Замкнутый горизонтальный заземлитель, прокладываемый по периметру заземляемого оборудования или охватывающий площадь, занятую заземляемым оборудованием.

3.9 _

техническое средство: Любое электротехническое, электронное и радиоэлектронное изделие,

а также любое изделие, содержащее электрические и (или) электронные составные части.

Примечание — Техническое средство может быть устройством, оборудованием, системой или установкой

[ГОСТ Р 50397-2011 (МЭК 60050-161:1990), Приложение ДБ. статья 1]_

3.10    токоотвод: Часть молниеотвода, предназначенная для отвода тока молнии от молниеприемника к заземлителю.

3.11    шина уравнивания потенциалов; ШУП: Проводник, прокладываемый между различными заземляющими устройствами или элементами заземляющего устройства для уравнивания потенциалов.

3.12    внешняя система молниезащиты: Часть системы молниезащиты. состоящая из системы молниеприемников. системы токоотводов и системы заземления.

3.13    внутренняя система молниезащиты: Часть системы молниезащиты, состоящая из системы уравнивания потенциалов и средств электрической изоляции внешней системы молниезащиты.

3.14    система защиты от перенапряжений: Совокупность технических и организационных мероприятий. обеспечивающих защиту от перенапряжений.

3.15    временное перенапряжение сети; ВПН: Перенапряжение промышленной частоты относительно большой продолжительности, возникающее в определенном месте сети. ВПН могут быть вызваны повреждениями внутри низковольтной системы, либо внутри высоковольтной системы.

3.16 _

импульсное перенапряжение: Волна напряжения переходного процесса, распространяющаяся вдоль линии или цепи и характеризующаяся быстрым нарастанием и медленным снижением напряжения.

[ГОСТ 30804.4.30-2013 (IEC 61000-4-30:2008), статья А.4.2.2]_

3.17_

система защиты от импульсных перенапряжений (coordinated SPD system): Набор устройств защиты от импульсных перенапряжений, должным образом подобранных, согласованных и установленных. формирующий систему защиты, обеспечивающую снижение количества отказов электрических и электронных систем.

(ГОСТ Р МЭК 62305-1-2010. статья 3.54]

3.18    атмосферные перенапряжения: Перенапряжения, вызванные ударами молнии.

3.19    коммутационные перенапряжения: Перенапряжения, вызванные переходными процессами. возникающими в электрических сетях при изменениях режима работы и аварийных режимах работы электрических сетей.

4    Сокращения

В настоящем стандарте применены следующие сокращения:

ВПН — временное перенапряжение;

ГЗШ — главная заземляющая шина;

ЖАТ — железнодорожная автоматика и телемеханика:

ИМП — импульсное магнитное поле:

КЗ — короткое замыкание:

КЗД — коэффициент защитного действия;

МПЦ — микропроцессорная централизация;

СЦБ — сигнализация, централизация и блокировка;

СУП — система уравнивания потенциалов;

УЗИП — устройство защиты от импульсных перенапряжений;

ШУП — шина уравнивания потенциалов;

LPZ — (lightning protection zone) зона молниезащиты.

5    Комплексная защита

5.1    Общие положения

5.1.1    К общим принципам комплексной защиты объектов железнодорожной инфраструктуры от атмосферных и коммутационных перенапряжений относят:

-    использование на объектах железнодорожной инфраструктуры технических средств, прошедших испытания на устойчивость к помехам, возникающим при воздействии атмосферных и коммутационных перенапряжений, по ГОСТ 30804.4.4. ГОСТ Р 50649, ГОСТ Р 51317.4.5 и ГОСТ IEC 61000-4-12;

-    использование УЗИП. прошедших испытания по ГОСТ Р 51992 и ГОСТ IEC 61643-11;

-    создание системы комплексной защиты от атмосферных и коммутационных перенапряжений, снижающей уровень помех до значений, не превышающих уровни помехоустойчивости технических средств железнодорожной инфраструктуры;

-    первичный (после завершения строительства или реконструкции) и периодический контроль состояния системы комплексной системы защиты от атмосферных и коммутационных перенапряжений и ее отдельных элементов в процессе эксплуатации.

5.1.2    В результате реализации основных требований должен обеспечиваться необходимый уровень защиты при минимальных затратах.

5.1.3    Система защиты объектов инфраструктуры железнодорожного транспорта от атмосферных и коммутационных перенапряжений должна реализовать:

-    принцип необходимости и достаточности согласно 5.1.4;

-    иерархический принцип согласно 5.1.5;

-    принцип комплексного подхода согласно 5.1.6.

Требования к каждому из изложенных принципов приведены в 5.1.4—5.1.6.

5.1 4 Принцип необходимости и достаточности систем защиты объектов инфраструктуры железнодорожного транспорта от атмосферных и коммутационных перенапряжений состоит в недопустимости превышения стоимости жизненного цикла таких систем над величиной, минимально необходимой, определенной исходя из:

-    максимально допустимой частоты нежелательных событий, определяемых по 5.2.1;

-    уровней ожидаемых воздействий атмосферных и коммутационных перенапряжений.

Уровни ожидаемых воздействий оценивают:

-    для атмосферных перенапряжений — по 5.2;

-    для коммутационных перенапряжений — по 5.3.

5.1.5    Иерархический принцип построения систем защиты объектов железнодорожной инфраструктуры от атмосферных и коммутационных перенапряжений реализует подход, основывающийся на совокупности:

-    внешней системы молниезащиты;

-    внутренней системы молниезащиты.

Внешняя система молниезащиты должна обеспечивать защиту от прямого удара молнии, а также частичное снижение импульсных перенапряжений. Составными частями внешней системы молниезащиты являются: молниеприемники. токоотводы и заземлители. Порядок выбора параметров внешней системы молниезащиты определяют по разделу 6.

Внутренняя система молниезащиты должна обеспечивать снижение импульсных перенапряжений, уравнивание потенциалов и ослабление электромагнитных помех, которыми сопровождаются молниевые разряды.

Основными составными частями внутренней системы защиты являются: СУП; проводящие оболочки кабелей; проводящие элементы кабельной канализации (ШУП, металлические коробы и каналы); УЗИП; экраны зданий/ломещений. Порядок выбора параметров внутренней системы молниезащиты определяют по разделам 7. 8 и 9.

5.1.6    Комплексный подход к построению систем защиты объектов железнодорожной инфраструктуры от атмосферных и коммутационных перенапряжений включает:

-    проектирование системы защиты применительно к каждому конкретному объекту инфраструктуры железнодорожного транспорта в целом, не разделяя этот объект по принципу принадлежности к какой-либо одной или нескольким функциональным подсистемам инфраструктуры железнодорожного транспорта;

-    выбор параметров систем защиты с учетом возможного воздействия на объект как атмосферных. так и коммутационных перенапряжений;

Примечание — Рассматривать защиту от атмосферных перенапряжений отдельно от защиты от коммутационных перенапряжений, а также защиту от коммутационных перенапряжений отдельно от защиты от атмосферных перенапряжений,недопустимо

-    выбор параметров систем защиты с учетом технических требований, непосредственно не связанных с защитой от атмосферных или коммутационных перенапряжений, но направленных, например, на обеспечение электробезопасности и электромагнитной совместимости между различными подсистемами железнодорожной инфраструктуры.

Примечание — Комплексный подход — это подход, учитывающий входящие в структуру рассматриваемой системы защиты взаимосвязанные факторы

5.2 Уровни ожидаемых параметров молнии

5.2.1 При ударах молнии ожидаемые уровни токов молнии определяют для рассматриваемого объекта 8 зависимости от допустимой частоты наступления нежелательного события. Нежелательными событиями при ударах молнии являются либо прорыв молнии через внешнюю систему молниезащиты. либо молниевый разряд во внешнюю систему молниезащиты с током, превышающим ток. на который рассчитана данная внутренняя система молниезащиты.

Поскольку различные объекты железнодорожной инфраструктуры могут отличаться по допустимым уровням вероятности прорыва молниевого разряда (например, железнодорожные нефтеналивные пункты), а также по допустимым уровням вероятности повреждения вторичными проявлениями молниевых разрядов (например, здания МПЦ). то выбор допустимой частоты обоих типов нежелательных событий следует проводить для каждого объекта отдельно, на основе анализа рисков по ГОСТ 33433 и ГОСТ Р МЭК 62305-2.

Допустимую частоту нежелательных событий в год N, 1 /год. определяют по формуле

Л/=1/Г.    (1)

где Т — время между двумя нежелательными событиями, год.

Допустимую частоту прорыва мопнии в объект в год (частоту ударов молнии в незащищенный объект в год) Л/_пр, 1/год. определяют по формуле

Nnp= 1 'V    (2)

где Г_пр — время между двумя прорывами молнии через систему молниезащиты или между ударами в незащищенный объект, год.

Допустимую частоту ударов молнии в объект в год с током, превышающим защитные свойства внутренней системы молниезащиты Л/_вн> 1/год, определяют по формуле

Л/_ви= 1/Г_вн.    (3)

где Т_вн — время между двумя ударами молнии стоком, превышающим защитные свойства внутренней системы молниезащиты, год.

5.2.2    Суммарная максимально допустимая частота нежелательных событий не должна быть выше, чем один раз за срок службы основного защищаемого оборудования объекта. Суммарная максимально допустимая частота нежелательных событий равна сумме частот каждого из нежелательных событий.

Пример — Пусть срок службы основного защищаемого оборудования составляет 20 лет. Тогда максимальная суммарная частота нежелательных событий составляет 1/20 = 0,05 1/год. Пусть эта частота и определена как максимально допустимая для рассматриваемого объекта. Пусть также частота прорыва молнии и частота повреждения объекта атмосферными перенапряжениями принимаются равными, тогда частота каждого из этих нежелательных событий по отдельности будет равна 0,025 = 0,05/2 или одно событие в 40 лет.

5.2.3    Для объектов инфраструктуры высокоскоростных железнодорожных магистралей следует принимать суммарную максимально допустимую частоту нежелательных событий, равной одному разу в 50 лет (или 0,02 события в год). При этом частота прорывов молнии не должна превышать одного раза в 100 лет (или 0.01 событие в год). Частота ударов молнии с токами, превышающими максимально допустимые для внутренней системы молниезащиты также не должна превышать одного раза в 100 лет (или 0.01 события в год).

5.2.4    Определение диапазона ожидаемых токов молнии проводят по следующей методике. Вначале определяют ожидаемое количество ударов молнии в объект в год Л/₀ согласно 5.2.5. Затем определяют необходимую надежность внешней системы молниезащиты P_min согласно 5.2.6 и необходимую надежность внутренней системы молниезащиты Р_тах согласно 5.2.7. Используя полученные значения надежности, определяют минимальный ток молнии /_т|П согласно 5.2.8 и максимальный ток молнии /_тах согласно 5.2.9 Прорыв через внешнюю систему молниезащиты может произойти только в случае, если ток молнии будет меньше чем /_mjn. Повреждение защищаемой аппаратуры вследствие вторичных проявлений молниевых разрядов (от перенапряжений, импульсных магнитных полей) может произойти только в случае, если ток молнии будет превышать 1^. Систему молниезащиты следует проектировать в расчете на ток молнии, лежащий в диапазоне от /_mjn до /_тах — такая система молниезащиты будет обеспечивать надежность системы молниезащиты P_s согласно 5.2.10.

5.2.5    Ожидаемое количество ударов молнии в год в объект Л/₀, 1/год. определяют по формуле

N₀=N_g Co-IO"⁶.    (4)

где N_g — плотность ударов молнии в землю. 1/(км² год);

— площадь сбора молниевых разрядов, определяемая по ГОСТ Р МЭК 62305-2-2010 (приложение А), м²;

С₀ — коэффициент местоположения, учитывающий влияние других объектов.

Плотность ударов молнии в землю Л/_д определяют по данным метеорологических наблюдений в месте размещения объекта. В случае если таких данных нет. то плотность ударов молнии в землю Л/_д определяют по формуле

A/_g = 6.7-T_h/100.    (5)

где T_h — средняя продолжительность гроз в год, час.

Среднюю продолжительность гроз в год T_h в этом случае определяют по региональным картам интенсивности грозовой деятельности, либо по средним многолетним (не менее 10 лет) данным метеостанции. самой близкой к месту расположения объекта.

Коэффициент местоположения C_D определяется местоположением объекта относительно окружающих его объектов согласно таблице 1.

Таблица 1— Коэффициент местоположения CD

Относительное местоположение Коэффициент местоположения CD Объект окружен более высокими объектами, и их площадь сбора разрядов полностью закрывает площадь сбора разрядов рассматриваемого объекта, но при этом окружающие объекты не обеспечивают защиту объекта от ударов молнии с заданной надежностью 0.25 Объект окружен другими объектами сравнимой высоты, и их площадь сбора разрядов закрывает не менее половины площади сбора разрядов рассматриваемого объекта 0.5 Объект окружен другими объектами значительно меньшей высоты (рассматриваемый объект более чем в пять раз выше окружающих объектов) либо в площади сбора разрядов рассматриваемого объекта отсутствуют другие объекты 1 Объект находится на возвышенности и в площади сбора разрядов рассматриваемого объекта отсутствуют другие объекты 2

5.2.6 Надежность внешней системы молниезащиты P_mjn — это вероятность того, что за заданное время Т_пр количество прорывов молнии в защищаемый объект не превысит одного (или вероятность того, что ток молнии будет больше значения, при котором уже возможен перехват молнии внешней системой молниезащиты). Определение необходимой надежности внешней системы молниезащиты Р_т|П проводят по формуле

^min ⁼ 1 “ Anin »    (6)

где p_mjn — вероятность того, что ток молнии будет меньше значения 1_тп (при котором уже возможен перехват молнии), определяемая по формуле

5.2.7 Надежность внутренней системы молниезащиты Р_тах — это вероятность того, что за заданное время количество ударов 8 защищаемый объект молнии стоком, превышающим защитную способность внутренней системы молниезащиты. не превысит одного. Определение необходимой надежности внутренней системы молниезащиты Р_тах проводят по формуле

^тах ~ ^ Ртах •

где р_тз_Х — вероятность того, что ток молнии будет превышать значение /_тах (при котором может произойти повреждение защищаемой аппаратуры вследствие вторичных проявлений молниевых разрядов), определяемая по формуле

^Я"“ ⁼ N₀T_M*Y    ^<9>

5.2.8 Определение минимального тока молнии /_т(п, при превышении которого будет обеспечена надежность внешней системы молниезащиты P_min от прямого удара молнии, проводят следующим путем: используя формулу (10) определяют такое значение тока молнии /₀. при котором вероятность превысить это значение Р(/д) = p_mjn. Значение тока /₀ при указанном равенстве будет соответствовать /_т(П. Вероятность P(/q) того, что ток не превысит заданного наперед значения /₀. определяют по формуле

Р('о)=1(ч р-(/)+(1-ч) Р*(')К    (10)

о

где р~ (/) — плотность вероятности тока молнии отрицательной полярности, определяемая по (11); р*(1) — плотность вероятности тока молнии положительной полярности, определяемая по (11); q — доля молний отрицательной полярности в общем количестве разрядов.