Какое должно быть расстояние от кабеля до токоотвода?

[ЧаВо]

По фасаду здания проложен электрический кабель. Кабель проложен горизонтально. По фасаду здания планируется выполнить вертикальный токоотвод (спуск с кровли до уровня земли). Таким образом, вертикальный токоотвод будет пересекать существующий на фасаде кабель.
Подскажите, пожалуйста:
1) На каком минимально допускаемом расстоянии от существующего электрического кабеля должен располагаться токоотвод молниезащиты? Каким документом это регламентируется?
2) Как можно защитить электрический кабель при близко (не более 100 мм) расположенном к нему токоотводе молниезащиты? И нужна ли защита кабеля в этом случае? Каким документом регламентируется?

[Микола]

По фасаду здания проложен электрический кабель

Что за кабель проложен по фасаду и какое его назначение?

Таким образом, вертикальный токоотвод будет пересекать существующий на фасаде кабель.

Это плохо.

1) На каком минимально допускаемом расстоянии от существующего электрического кабеля должен располагаться токоотвод молниезащиты? Каким документом это регламентируется?

Это будет зависеть от сопротивления заземления молниеотвода и высоты над землей точки сближения.

2) Как можно защитить электрический кабель при близко (не более 100 мм) расположенном к нему токоотводе молниезащиты? И нужна ли защита кабеля в этом случае? Каким документом регламентируется?

Данные ситуации прописаны в "РЕКОМЕНДАЦИИ ПО МОЛНИЕЗАЩИТЕ ИНДИВИДУАЛЬНЫХ ЖИЛЫХ ДОМОВ, КОТТЕДЖЕЙ, ДАЧНЫХ (САДОВЫХ) ДОМОВ И ДРУГИХ ЧАСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ (автор В.Н. ХАРЕЧКО".
3.7. Допустимое расстояние между молниеотводами и защищаемыми зданиями
Само собой разумеется, что защищаемый дом (хозпостройка) должен полностью располагаться в зоне защиты молниеотвода. Однако он должен располагаться на определенном расстоянии от молниеотвода.
Если это расстояние меньше допустимого, то при разрядах молнии могут происходить перекрытия (разряды) с элементов молниеотвода (несущей конструкции, токоотвода) на защищаемый дом.
Молниезащитное устройство дома, включающее в себя молниеприемник, токоотвод и заземлитель, имеют электрическое сопротивление (активное и индуктивное). Наибольшей частью активного сопротивления обладает заземлитель, с которого ток молнии стекает в землю, т.е. переходное сопротивление между заземлителем и грунтом. Токоотвод представляет собой индуктивность, величина которой зависит от его длины.
Ток молнии, проходя по элементам молниеотвода в землю создает падение напряжения на сопротивлении заземления и индуктивности токоотвода. Падение напряжения UR на сопротивлении заземления RИ (см. ниже) равно:
UR = IМRИ, (13)
где IМ - ток молнии.
Падение напряжения на индуктивности токоотвода L
UL = aL, (14)
где a - средняя скорость (крутизна) нарастания тока молнии.
Максимальный потенциал в точке токоотвода, расположенной на расстоянии L от заземлителя (рис. 32), при разряде молнии в молниеотвод составляет:
Ul = IМRИ + aL. (15)
Для расчета потенциала молниеотвода принимается амплитуда тока молнии IМ = 150 кА и средняя крутизна его фронта а = 30 кА/мкс. Индуктивность токоотвода L можно выразить через произведение удельной индуктивности L0 (индуктивности единицы длины) на его длину l.
L = L0l. (16)
Как для металлических молниеотводов решетчатой конструкции, так и для отдельно проложенных токоотводов L0 ≈ 1,7 мкГ/м. Таким образом, для расчетных условий максимальный потенциал, кВ:
Ul = 150RИ + 30´1,7´l (17)
Амплитуда напряжения на молниеотводах оказывается весьма высокой; например, при RИ = 10 Ом
на расстоянии l = 10 м от заземлителя получим:
Ul = 150´10 + 30´1,7´10 = 2000 кВ.
Потенциал заземлителя при этом будет равняться:
UЗ = IМRИ = 150´10 = 1500 кВ.
Очевидно, чтобы не было перекрытия с молниеотвода на защищаемый объект, прочность изоляции между ними должна быть выше величины напряжения на молниеотводе.
В том случае, когда объект и молниеотвод разделены воздушным промежутком длиной SB, необходимо выполнить условие:
SB ≥ Ul/Е, (18)
где Е - допустимая средняя напряженность электрического поля в воздухе, при которой невозможен пробой промежутка между молниеотводом и объектом; она равна 500 кВ/м.
Если в (18) подставить значение Е и Ul, из (17), то длина воздушного промежутка, м будет:
(19)
Чтобы исключить возможность перекрытия в земле с заземлителя на входящие в здание металлические коммуникации электрический кабель и др., нужно выдержать между ними расстояние, м равное:
(20)
E1 = 300 кВ/м - допустимая средняя напряженность электрического поля в земле.
Таким образом, допускаемое расстояние в точках сближения молниеотвода и объекта зависит от сопротивления заземления молниеотвода и высоты над землей точки сближения. Если известны SB, SЗ и l, то по формулам (19) и (20) легко найти величину сопротивления заземления, обеспечивающую безопасность сближения.
Аналогичное положение возникает в случае разряда молнии в молниеотвод, расположенный на здании. В этом случае между молниезащитным устройством и заземленными объектами внутри здания (электропроводкой, трубопроводами различного назначения, металлическими элементами дома) также должно быть обеспечено необходимое расстояние, иначе между ними произойдет пробой, который может вызвать местное повреждение дома и может оказаться опасным также и для людей, находящихся в этот момент в доме. Расчет необходимого расстояния в месте сближения в случае одного токоотвода может производиться по формуле (19), однако если часть промежутка SB занимает кирпичная (или из какого-либо другого непроводящего материала) стена, то ее следует учитывать утроенной толщиной.
Если здание имеет n токоотводов, то допустимое расстояние в точке сближения с одним из токоотводов определяется по формуле:
SB ≥ 0,3RИ + 0,1l/n. (21)
Если в качестве токоотвода используется стальной каркас здания или разветвленная водопроводная сеть, то второй член в (21) очень мал и практически не оказывает влияния на величину SB. Основную роль играет величина сопротивления заземлителя.
Заметим также, что если токоотвод имеет петлю длиной l (рис. 9), то падение напряжения на этой петле Ui = aL0l = 30´1,7l = 50l. Чтобы не было пробоя между точками 1 и 2, необходимо выполнить условие
(22)
В случае, если ни конструктивно, ни снижением величины сопротивления заземления не удается обеспечить требуемую электрическую прочность между токоотводом и заземленными частями внутри здания, необходимо последние присоединить вблизи мест сближения с молниезащитным устройством (токоотводом), а в нижней части - с заземлителем.
Электропроводка при этом должна быть проложена в металлических трубах, которые также внизу присоединяются к заземлителю, а в местах сближения и к молниезащитному устройству. Электрическая емкость между трубой и лежащей внутри нее электропроводкой достаточно велика, а, как известно, емкостное сопротивление обратно пропорционально величине емкости и частоте тока. Поэтому при прохождении тока молнии, эквивалентного току весьма высокой частоты, емкостное сопротивление между проводкой и трубой ничтожно, и, таким образом, оказывается, что проводка и труба практически имеют между собой электрическое соединение. Этот эффект спасает изоляцию электропроводки от пробоев.