Молниезащита наружных конденсаторных блоков

Статья подготовлена в информационных целях. Упоминание тех или иных товаров (услуг) не означает, что они представлены в нашем каталоге. Пожалуйста, уточняйте актуальный ассортимент у менеджеров.

Наружный конденсаторный блок (выносной конденсатор, компрессорно-конденсаторный агрегат, драйкулер) стоит на открытой площадке или кровле и по определению попадает в зону повышенного грозового риска. В нём сходятся десятки тысяч рублей медных теплообменников, вентиляторная группа с электродвигателем, дорогостоящая автоматика и фреоновые магистрали. Прямой удар молнии или даже наведённый импульс от близкого разряда способен вывести оборудование из строя за доли секунды.

При этом конденсаторный блок — не просто металлический корпус. Внутри — чувствительная электроника: датчики давления и температуры, платы управления вентиляторами, датчики фаз. Грозовой разряд ищет путь наименьшего сопротивления, и часто находит его именно через цепи питания и управления.

Грамотно построенная система молниезащиты решает три задачи:

  • перехватывает прямой удар молнии (внешняя молниезащита);
  • отводит ток в землю без опасных потенциалов на корпусе;
  • защищает внутренние цепи от импульсных перенапряжений (внутренняя молниезащита и УЗИП).

Нормативная база: на что опираться

Проектирование молниезащиты наружных конденсаторных блоков регулируется, в первую очередь, следующими документами:

  • СО 153-34.21.122-2003 — «Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций»;
  • РД 34.21.122-87 — более ранний документ, но всё ещё применимый для объектов пониженной ответственности;
  • Правила устройства электроустановок (ПУЭ), главы 1.7 и 2.4 — заземление и защита от перенапряжений;
  • ГОСТ Р МЭК 62305 (серия) — действующий стандарт, гармонизированный с международными нормами;
  • СП 256.1325800.2016 — «Электроустановки жилых и общественных зданий» и смежные своды правил — если блоки установлены на кровле.

При определении класса молниезащиты учитывают назначение здания, на котором размещены конденсаторные блоки, и категорию самого оборудования. Для большинства производственных и коммерческих объектов применяется III класс молниезащиты с надёжностью 0,9. Для взрывопожароопасных сред и холодильных систем с аммиаком класс может быть повышен до II.

Внешняя молниезащита: молниеприёмник и токоотводы

Конденсаторные блоки, как правило, не имеют собственной молниеприёмной системы и не должны использоваться в качестве токоотвода. Прямой удар в корпус приведёт к оплавлению теплообменника и выходу из строя вентиляторной группы.

Правильное решение — установить отдельно стоящий молниеприёмник (стержневой или тросовый) так, чтобы весь объём, занимаемый конденсаторными блоками, находился внутри зоны защиты с требуемой надёжностью. Расчёт зоны защиты выполняется по методу катящейся сферы или по эмпирическим формулам СО-153, исходя из высоты молниеприёмника и требуемого класса.

Ключевые правила размещения молниеприёмника:

  • Расстояние от молниеприёмника до любого элемента конденсаторного блока — не менее 0,5–1,0 м (по воздуху), чтобы избежать искрового перекрытия;
  • Металлический корпус блока обязательно подключается к системе уравнивания потенциалов;
  • Токоотводы от молниеприёмника прокладываются кратчайшим путём к контуру заземления, не проходя сквозь зону размещения оборудования.

Для группы из двух-четырёх блоков часто применяют схему с двумя стержневыми молниеприёмниками, установленными по краям площадки, либо тросовый молниеприёмник над линией блоков.

Заземление и уравнивание потенциалов

Сопротивление заземляющего устройства для системы молниезащиты не должно превышать 10 Ом в самом неблагоприятном сезоне (обычно — сухая мёрзлая почва зимой). На практике стремятся к значениям 3–5 Ом. Контур заземления выполняется из стальной полосы и вертикальных электродов, объединённых сваркой.

Каждый конденсаторный блок должен иметь надёжную металлосвязь с контуром заземления. Для этого используется стальная полоса сечением не менее 48 мм² или медный проводник не менее 16 мм². Соединения выполняются болтовыми зажимами с защитой от коррозии.

Особое внимание — уравниванию потенциалов. Все металлические конструкции на площадке (рамы, опоры, ограждения, трубопроводы хладагента) соединяются с главной заземляющей шиной. Если между корпусом блока и приходящей фреоновой магистралью возникает разность потенциалов — пробой изоляции практически гарантирован.

Внутренняя молниезащита и УЗИП

Внешняя молниезащита отводит прямой удар. Но даже при отсутствии прямого попадания наведённые токи от разряда в нескольких сотнях метров способны вывести из строя платы управления. Поэтому обязательным элементом защиты становятся устройства защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП).

Рекомендуемая схема — трёхступенчатая:

  • Класс I (УЗИП-I) — на вводе силового щита, отвод энергии прямого удара;
  • Класс II (УЗИП-II) — в распределительном щите конденсаторной группы;
  • Класс III (УЗИП-III) — непосредственно у чувствительного оборудования (платы управления, датчики).

Установка УЗИП выполняется по схеме «L–N–PE» или «L–PE» в зависимости от типа сети. Важно соблюдать минимальные расстояния от УЗИП до защищаемого оборудования — не более 10 метров, иначе эффективность защиты резко падает.

Практический пример: расчёт для группы из трёх блоков на кровле цеха

Допустим, на плоской кровле производственного цеха высотой 8 метров установлены три конденсаторных блока высотой 2,2 м каждый, расположенные в линию с шагом 1,5 м. Габарит группы в плане — 5,2×1,2 м, верхняя отметка — 10,2 м над землёй.

Проектируем два стержневых молниеприёмника высотой 3 м над кровлей (11 м над землёй), установленных на расстоянии 6 м друг от друга по краям линии блоков. По методике СО-153 для класса III получаем радиус защиты на уровне верха блоков (10,2 м) порядка 2,5–3,0 м от каждого молниеприёмника. Зоны перекрываются, вся группа попадает под защиту с запасом.

Токоотводы спускаются по фасаду здания к контуру заземления, сопротивление которого после монтажа составило 4,7 Ом (проверено измерителем заземления). В вводном щите установлен УЗИП класса I, в местном щите на кровле — УЗИП класса II.

Типичные ошибки при устройстве молниезащиты

  1. Использование корпуса блока как молниеприёмника. Недопустимо. При прямом ударе токи растекаются по тонкостенному теплообменнику и разрушают его.
  2. Отсутствие металлосвязи трубопроводов с заземлением. Фреоновая трасса, висящая в воздухе без заземления, становится антенной для наведённых токов.
  3. Экономия на УЗИП. Ставят только внешнюю молниезащиту, забывая, что 80% отказов электроники — от наведённых перенапряжений, а не от прямых ударов.
  4. Недостаточное расстояние между молниеприёмником и блоком. При пробое возникает искра, способная прожечь трубопровод хладагента — а это уже прямая угроза безопасности.
  5. Игнорирование сезонного контроля сопротивления заземления. Весной и осенью сопротивление может меняться в разы. Регламентная проверка — раз в год.

Порядок действий при организации молниезащиты

  1. Обследование площадки и определение класса молниезащиты.
  2. Расчёт зоны защиты, выбор типа и высоты молниеприёмников.
  3. Разработка проекта или схемы с привязкой к месту.
  4. Монтаж молниеприёмников, токоотводов и контура заземления.
  5. Подключение корпусов блоков и трубопроводов к системе уравнивания потенциалов.
  6. Установка УЗИП в силовых и сигнальных цепях.
  7. Измерение сопротивления заземления, оформление акта.
  8. Периодический контроль (не реже одного раза в год).

Статья носит исключительно информационный характер и не является руководством к действию, технической или производственной инструкцией. За консультациями по вопросам обращайтесь к сертифицированным специалистам.