Система ElectriCS Storm, предназначенная для автоматизированного проектирования молниезащиты и заземления зданий и сооружений 1, состоит из двух основных подсистем: подсистемы расчета молниезащит (РМЗ) и подсистемы расчета заземляющих устройств (РЗУ).

Подсистема РМЗ выполняет автоматизированный расчет и построение зон защит молниеотводов, горизонтальных и вертикальных сечений этих зон.

Расчет и построение зон защит может выполняться по различным руководящим материалам:

  • РД 34.21.122−87 «Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений»;
  • СО 153−34.21.122−2003 «Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных предприятий»;
  • РД 34.21.121 «Руководящие указания по расчету зон защиты стержневых и тросовых молниеотводов» (СПЭ № 212-э «Заземление и молниезащита на тепловых и атомных электростанциях. Справочник по проектированию тепловых электростанций и тепловых сетей». — Теплоэлектропроект, 1974);
  • СТО Газпром 2−1.11−170−2007 «Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и коммуникаций ОАО «ГАЗПРОМ».

На сегодняшний день основным руководящим материалом, применяющимся в России для расчета молниезащиты, является «Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений» (РД 34.21.122−87). И хотя СО 153−34.21.122−2003 появился позже РД 34.21.122−87 и должен был заменить этот документ, организации, перешедшие на расчеты по СО 153−34.21.122−2003, позднее или вернулись к расчетам по РД-87, или стали выполнять сразу два расчета: и по СО-2003 и по РД-87. Причина, в частности, кроется и в том, что в СО-2003 отсутствует описание методики расчета многократных стержневых молниеотводов. Хотя в РД-87 и указано, что действие инструкции «не распространяется на проектирование <...> электрической части станций и подстанций», многие организации пользуются ею именно для этих целей.

Подсистема РМЗ обеспечивает расчет многократных стержневых и/или тросовых молниеотводов и имеет следующие преимущества по сравнению с другими подобными системами:

  • возможность просмотра в 3D-виде (аксонометрии) зданий и сооружений, требующих молниезащиты, зон защиты, полученных в результате расчета, а также их соотношения;
  • возможность производить горизонтальные сечения зон на любой высоте (по умолчанию — на высоте сооружения с максимальной высотой);
  • возможность графического ввода цифровой информации — координат зданий, сооружений и устройств молниезащиты;
  • возможность работы на плоском генплане;
  • возможность производить вертикальные сечения зон.

Новейшая версия системы (2.8−001) в части расчета молниезащиты дополнительно обеспечивает:
  • вывод в Word в табличном виде результатов расчета одинарных, двойных и тройных молниеотводов;
  • одновременное построение нескольких контуров молниезащиты на заданной высоте с указанием радиусов сечений конусов, примыкающих к контуру одиночных молниеотводов;
  • построение по запросу зон защиты тройных молниеотводов в 3D-виде;
  • вывод на план стержневых молниеотводов;
  • расчет замкнутых тросовых молниеотводов (по СО-2003).

Подсистема РЗУ предназначена для автоматизированного расчета искусственных и естественных заземлителей. Расчет заземления состоит из двух частей: расчет сопротивления растеканию и расчет напряжения прикосновения. Сопротивление растеканию может рассчитываться двумя методами: коэффициентов использования и Оллендорфа-Лорана. Расчет заземления производится на основе работы М.Р. Найфельда «Заземление, защитные меры электробезопасности» и «Руководящих материалов по проектированию заземляющих устройств электрических станций и подстанций 3−750 кВ переменного тока" 2.

Новейшая версия системы в части расчета заземления дополнительно производит:

  • расчет многослойного грунта;
  • расчет однорядного и лучевого заземления (при расчете методом коэффициента использования);
  • расчет сразу нескольких групп искусственных заземлителей.

Система ElectriCS Light, предназначенная для светотехнических расчетов осветительных установок промышленных предприятий 3, позволяет рассчитывать внутреннее освещение зданий и сооружений и наружное (прожекторное) освещение промплощадок. Расчеты производятся как точечным методом, так и методом коэффициентов использования на основе «Справочной книги по светотехнике" 4.

Версия ElectriCS Light 1.1−020 обеспечивает:

  • возможность работы с помещениями любой конфигурации (не только с прямоугольными);
  • возможность работы сразу с несколькими помещениями в одном расчете (проекте);
  • светотехнические расчеты освещения с учетом теней от зданий и сооружений при наружном освещении и от стен при внутреннем освещении;
  • возможность графического ввода цифровой информации — координат светильников, стен, точек контроля и т.д. (оцифровка планов в AutoCAD) с параллельной выдачей информации на планы;
  • возможность просмотра в 3D-виде (аксонометрии) исходных данных для расчетов: источников света (светильников) с вектором направленности светового потока, точек контроля, стен, зданий и сооружений, создающих тень;
  • просмотр в 3D-виде результатов расчета в виде световых полей, что позволяет визуально оценить распределение освещенности по площади проектируемого объекта;
  • отображение на плане (в AutoCAD) изолиний заданного уровня освещенности, обеспечивающее возможность визуально оценить и вывести на планы границы области заданного уровня освещенности;
  • наличие конвертора во внутренний формат системы (YRD) кривых силы света светильников (КСС) американского формата IES, разработанного Светотехническим обществом Северной Америки;
  • наличие конвертора во внутренний формат системы КСС европейского формата LDT;
  • просмотр в 3D-виде кривых силы света светильников;
  • возможность использования при расчетах светильников с несимметричными КСС (так называемых кососветов);
  • вывод в спецификацию светильников и прожекторных мачт;
  • вывод на план прожекторных мачт и источников света.

Суть совместного применения ElectriCS Storm и ElectriCS Light состоит в том, что прожекторные вышки, используемые в ElectriCS Light при расчете наружного (прожекторного) освещения, обычно выступают в роли стержневых молниеотводов. Кроме того, вводимые в ElectriCS Storm 3D-объекты, требующие молниезащиты (здания, резервуары, цистерны, сферы, трубы), в системе ElectriCS Light используются как объекты, создающие тень, и наоборот. Это достигается благодаря полной совместимости проектов двух систем.

Технология совместного использования систем выглядит следующим образом. Сначала на плоском плане (генплане) расставляются объекты (здания и сооружения). На рис. 1 показано окно ввода исходных данных в системе ElectriCS Storm. При этом вводить их все не обязательно — достаточно указать только значимые с точки зрения расчета молниезащиты и освещения. Затем расставляются прожекторные вышки с установленными на них источниками света и отдельные стержневые и тросовые молниеотводы. На рис. 2 приведен пример исходных 3D-данных для расчета в виде генплана с расставленными объектами, прожекторными мачтами и отдельными стержневыми молниеотводами.

Рис. 1. Окно ввода исходных данных
Рис. 2. Исходные данные в 3D-виде
Рис. 2. Исходные данные в 3D-виде

Обычно сначала производится расчет молниезащиты. На рис. 3 приведен пример такого расчета по РД-87 зона, А в 3D-виде без учета зон тройных молниеотводов, а на рис. 4 — с учетом этих зон. Отметим, что некоторые организации прикладывают в качестве проектных документов 3D-виды (в виде копий экранов) до и после расчетов. Это особенно удобно в тех случаях, когда надо защитить зоны выброса, которые имеют вид сферы, и на плоских горизонтальных сечениях зон защиты определить их защищенность достаточно сложно. На рис. 5 приведен пример расчета молниезащиты по РД-87 зона Б в 3D-виде без учета зон тройных молниеотводов. На рис. 6 показаны горизонтальные сечения двух зон молниезащиты (А и Б) на заданной высоте. На рис. 7 изображено вертикальное сечение двойного стержневого молниеотвода. На рис. 8 приведены результаты расчета одинарных и двойных молниеотводов, выведенные в виде таблицы Word.

Рис. 3. Расчет молниезащиты по РД-87 зона А - 3D-вид без тройных
Рис. 4. Расчет молниезащиты по РД-87 зона А - 3D-вид с тройными
Рис. 4. Расчет молниезащиты по РД-87 зона А - 3D-вид с тройными

Рис. 5. Расчет молниезащиты по РД-87 зона Б - 3D-вид без тройных
Рис. 5. Расчет молниезащиты по РД-87 зона Б - 3D-вид без тройных

После проведения расчета молниезащиты, когда все объекты защищены в соответствии со своей категорией, производится расчет наружного освещения. Светотехнический расчет считается выполненным, если во всех расчетных точках расчетная освещенность выше нормы (при нормировании точек контроля, например освещенности измерительных приборов) и минимальная освещенность по изолюксам (линиям равной освещенности) также превышает норму (при нормировании поверхностей). На рис. 9 показаны результаты расчета освещения в 3D-виде, где расчетная освещенность в заданной зоне приведена к координате Z. На рис. 10 изображены линии заданной освещенности (изолюксы), выведенные на план как горизонтальные сечения результатов расчета в 3D-виде.

Рис. 6. Горизонтальное сечение двух зон
Рис. 7. Пример вертикального сечения
Рис. 7. Пример вертикального сечения

Рис. 8. Результаты расчета МЗ в виде таблицы
Рис. 8. Результаты расчета МЗ в виде таблицы

Возникшие сложности при выполнении расчета по светотехнике устраняются путем увеличения числа прожекторов, изменения их направления или типа (мощности). Если это не приводит к желаемым результатам, может возникнуть необходимость в смене координат прожекторной мачты, что, соответственно, потребует пересчета молниезащиты: понадобится запустить расчет молниезащиты на том же проекте и проверить защищенность всех объектов. Заметим, что при смене координат прожекторной мачты меняются координаты всех находящихся на ней светильников (прожекторов).

Рис. 9. Результаты расчета освещенности в 3D-виде
Рис. 10. Горизонтальные сечения освещенности
Рис. 10. Горизонтальные сечения освещенности

Таким образом, работая поочередно с одним и тем же проектом в системах ElectriCS Storm и ElectriCS Light, можно достаточно быстро принять рациональное решение по расстановке прожекторных мачт и благодаря этому повысить качество проекта как молниезащиты, так и наружного освещения.

  1. Александр Салин, Вячеслав Серов, Сергей Третьяков. Автоматизация расчета молниезащиты и заземления в среде ElectriCS Storm. — CADmaster, № 3/2004, с.56−61
  2. М.: Энергосетьпроект, 1987 (№ 12740ТМ.Т1). 
  3. Александр Салин, Николай Ильичев, Александр Шемякин, Михаил Целищев. Автоматизация светотехнических расчетов в среде ElectriCS Light. — CADmaster, № 1/2004, с.60−65
  4. М.: Энергоатомиздат, 1983. Под ред. Ю.Б. Айзенберга. 
Александр Салин,
д.т.н.
CSoft Иваново
E-mail: salin@dsn.ru