Молниезащита
Молниезащи́та (громозащи́та , грозозащи́та ) - это комплекс технических решений и специальных приспособлений для обеспечения безопасности здания, а также имущества и людей находящихся в нем. На земном шаре ежегодно происходит до 16-и миллионов гроз , то есть около 44 тысяч за день . Опасность для зданий (сооружений) в результате прямого удара молнии может привести к:
- повреждению здания (сооружения) и его частей,
- отказу находящихся внутри электрических и электронных частей,
- гибели и травмированию живых существ, находящихся непосредственно в здании (сооружении) или вблизи него.
Молниезащита зданий разделяется на внешнюю и внутреннюю.
Внешняя система молниезащиты
Внешняя молниезащита представляет собой систему, обеспечивающую перехват молнии и отвод её в землю, тем самым, защищая здание (сооружение) от повреждения и пожара. В момент прямого удара молнии в строительный объект правильно спроектированное и сооруженное молниезащитное устройство должно принять на себя ток молнии и отвести его по токоотводам в систему заземления , где энергия разряда должна безопасно рассеяться. Прохождение тока молнии должно произойти без ущерба для защищаемого объекта и быть безопасным для людей, находящихся как внутри, так и снаружи этого объекта.
Существуют следующие виды внешней молниезащиты:
- молниеприемная сеть;
- натянутый молниеприемный трос;
- молниеприемный стержень.
Помимо вышеупомянутых традиционных решений (приведенных как в международном стандарте МЭК 62305.4, так и в российских нормативных документах РД 34.21.122-87 и CO 153-343.21.122-2003) с середины 2000х годов получает распространение молниезащита с системой ранней стримерной эмиссии , также именуемая активной молниезащитой. Применение данной системы нормируется несколькими стандартами, в первую очередь французским NFC 17-102.
В общем случае внешняя молниезащита состоит из следующих элементов:
- Молниеотво́д (молниеприёмник, громоотвод) - устройство, перехватывающее разряд молнии. Выполняется из металла (нержавеющая либо оцинкованная сталь, алюминий, медь)
- Токоотво́ды (спуски) - часть молниеотвода, предназначенная для отвода тока молнии от молниеприемника к заземлителю.
- Заземли́тель - проводящая часть или совокупность соединенных между собой проводящих частей, находящихся в электрическом контакте с землей непосредственно или через проводящую среду.
Молниезащита линии электропередачи
Внутренняя система молниезащиты
Внутренняя молниезащита представляет собой совокупность устройств защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП). Назначение УЗИП защитить электрическое и электронное оборудование от перенапряжений в сети, вызванных резистивными и индуктивными связями, возникающих под воздействием тока молнии. Общепринято выделяют перенапряжения, вызванные прямыми и непрямыми ударами молнии. Первые происходят в случае попадания молнии в здание (сооружение) или в подведенные к зданию (сооружению) линии коммуникаций (линии электропередачи, коммуникационные линии). Вторые - вследствие ударов вблизи здания (сооружения) или удара молнии вблизи линий коммуникаций. В зависимости от типа попадания различаются и параметры перенапряжений.
Перенапряжения, вызванные прямым ударом, именуются Тип 1 и характеризуются формой волны 10/350 мкс. Они наиболее опасны, так как несут большую запасенную энергию.
Перенапряжения, вызванные непрямым ударом, именуются Тип 2 и характеризуются формой волны 8/20 мкс. Они менее опасны: запасенная энергия примерно в семнадцать раз меньше, чем у Тип 1.
Соответствующим образом классифицируются и УЗИП.
Нормативные документы
В России сложилась непростая ситуация с нормативными документами регламентирующими требования к молниезащите зданий. В настоящий момент существуют два документа на основе которых можно спроектировать систему молниезащиты.
Это «Инструкция по молниезащите зданий и сооружений» РД 34.21.122-87 от 30 июля 1987 года и «Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций» CO 153-343.21.122-2003 от 30 июня 2003 года.
В соответствии с положением Федерального закона от 27 декабря 2002 года № 184-ФЗ «О техническом регулировании» ст. 4 органы исполнительной власти вправе утверждать документы и акты только рекомендательного характера. К такому документу и относится «Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций» CO 153-343.21.122-2003.
Приказ Минэнерго России от 30.06.03№ 280 не отменяет действие предыдущего издания «Инструкция по молниезащите зданий и сооружений» от 30 июля 1987 года. Таким образом, проектные организации вправе использовать при определении исходных данных и при разработке защитных мероприятий положение любой из упомянутых инструкций или их комбинацию.
Процесс проектирования осложняется и тем фактом что ни одна из указанных инструкций не освещает вопроса применения устройств защиты от грозовых и коммутационных перенапряжений. Старая редакция инструкции вообще не предусматривала такого раздела, а новое CO 153-343.21.122-2003 освещает этот вопрос только на уровне теории, никаких указаний по практическому применению устройств защиты не предусмотрено. Все вопросы, которые не освещены в самой инструкции предписывается рассматривать в других нормативных документах, соответствующей тематики, в частности стандартов организации МЭК (Международной Электротехнической Комиссии).
В декабре 2011 Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии выпустило ГОСТ Р МЭК 62305-1-2010 «Менеджмент риска. Защита от молнии. Часть 1. Общие принципы» и ГОСТ Р МЭК 62305-2-2010 «Менеджмент риска. Защита от молнии. Часть 2. Оценка риска». Данные документы представляют собой аутентичный текст стандарта МЭК 62305, состоящего из четырёх частей, и призваны прояснить ситуацию с системами молниезащиты на территории Российской Федерации.
Типы УЗИП и типичные схемы применения внутренней молниезащиты
Устройство защиты от импульсных пернапряжений
Устройства защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) делятся на тип 1, тип 2 и тип 3.
Тип 1 способен пропустить через себя всю энергию типичного удара молнии, не разрушившись. Но, за устройством типа 1 сохраняется достаточно большой бросок напряжения (единицы киловольт).
Обычно тип 1 устанавливается только в сельской местности с воздушными линиями. Рекомендации требуют типа 1 в зданиях с громоотводами, а также в зданиях, подключенных воздушными линиями, и в зданиях, отдельно стоящих или находящихся рядом с высокими объектами (деревьями).
Тип 2 не способен самостоятельно, без предшествующего типа 1, выдержать без разрушения удар молнии. Однако же его живучесть гарантируется в случае совместного применения с типом 1. Бросок напряжения за типом 2 обычно около 1.4-1.7 кВ.
Тип 3 для своей живучести требует применения типов 1 и 2 перед собой, и устанавливается непосредственно рядом с потребителем. Им может являться, например, сетевой фильтр или же варисторная защита в блоках питания некоторых бытовых устройств (автоматика отопительных котлов).
УЗИП не защищает от длительных перенапряжений, например, от повышения до 380В при «отгорании нуля». Более того, длительные перенапряжения могут привести к выходу УЗИП из строя. В случае сквозного прогорания УЗИП от фазы до PE возможно выделение на нем огромного количества тепла и пожар в щитке. Для защиты от этого УЗИП обязательно должен устанавливаться с защитой - плавкими вставками или же автоматическими выключателями.
В случае, когда вводной «автомат» имеет номинал <= 25A, возможно подключение УЗИП за ним, в этом случае вводной автомат также выполняет функции защиты УЗИП.
Схемы молниезащиты выполняются либо с приоритетом безопасности, либо с приоритетом бесперебойности. В первом случае недопустимо разрушение УЗИП и иных устройств, а также ситуация, когда временно отключается молниезащита, но допустимо срабатывание автоматики с полным отключением потребителей. Во втором случае допустимо временное отключение молниезащиты, но недопустим перебой в снабжении потребителей.
При одновременной установке типа 1 и типа 2 расстояние между ними по кабелю должно быть не менее 10 м, расстояние от типа 2 до типа 3 и потребителей - также не менее 10 м. Это создает индуктивность, нужную для того, чтобы автомат более высокой ступени срабатывал раньше. Возможно также и использование УЗИП типов 1+2, совмещающих в одном корпусе оба устройства (защищается от прогорания так же, как тип 1).
Устройства УЗИП имеют разные исполнение для различных систем TN-C, TN-S и ТТ. Необходимо выбирать устройство под свою систему заземления.
См. также
Примечания
Ссылки
- FAQ по молниезащите . Архивировано из первоисточника 27 марта 2012. Проверено 29 октября 2011.
Wikimedia Foundation . 2010 .
Синонимы :Смотреть что такое "Молниезащита" в других словарях:
Молниезащита … Орфографический словарь-справочник
молниезащита - Система защитных устройств, применяемых с целью предохранения зданий и сооружений от аварий и пожаров при попадании в них разряда молнии [Терминологический словарь по строительству на 12 языках (ВНИИИС Госстроя СССР)] ВОПРОС: ЧЕМ ГРОЗОЗАЩИТА… … Справочник технического переводчика
- (a. lightning protection, lightning discharge protection; н. Blitzschutz; ф. protection contre la foudre; и. proteccion contra royo) совокупность мероприятий и техн. средств по предохранению зданий, сооружений, оборудования и электрич.… … Геологическая энциклопедия
Сущ., кол во синонимов: 2 грозозаземление (1) грозозащита (1) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов
МОЛНИЕЗАЩИТА - комплекс мероприятий и средств, обеспечивающих безопасность людей, сохранность зданий и сооружений, оборудования и материалов от прямых ударив молнии, электромагнитной и электростатической индукции, а также от заноса высоких потенциалов через… … Российская энциклопедия по охране труда
молниезащита - rus защита (ж) от грозовых перенапряжений, грозозащита (ж); молниезащита (ж) eng lightning protection fra protection (f) contre la foudre, protection (f) contre les décharges atmosphériques deu Blitzschutz (m) spa protección (f) contra rayos … Безопасность и гигиена труда. Перевод на английский, французский, немецкий, испанский языки
То же, что Грозозащита … Большая советская энциклопедия
Грозозащита, комплекс мероприятий н технич. средств, предохраняющих здания, сооружения, а также электрич. устройства от повреждений при прямых попаданиях молнии. К молниезащитным устройствам относят молниеотводы, разрядники и др … Большой энциклопедический политехнический словарь
Система защитных устройств, применяемых с целью предохранения зданий и сооружений от аварий и пожаров при попадании в них разряда молнии (Болгарский язык; Български) мълниезащита (Чешский язык; Čeština) ochrana proti blesku (Немецкий язык;… … Строительный словарь
молниезащита - молниезащ ита, ы … Русский орфографический словарь
Удар молнии - это явление природы. И всем абсолютно понятно, что носит оно случайный характер: может попадет, а может и не попадет! Однако, если все-таки попадет, последствия его могут быть очень печальными.
Пример первый: На опушке леса недалеко от живописного озера стоит рубленый деревянный дом. Добротный, уютный, с крышей из металлочерепицы. Во время сильной июньской грозы в крышу дома попадает молния…
Но перед тем как продолжить, надо сказать буквально несколько слов о физической сущности молнии. При "старте" молнии от грозового облака направление ее развития определяет так называемый лидер. Предсказать траекторию его движения практически невозможно, иногда лишь можно с определенной степенью вероятности угадать оконечную точку, куда он стремится. Лидер молнии можно образно сравнить с иголкой, за которой тянется нитка. Ниткой же в нашем случае является так называемый канал молнии. По своей сути канал молнии - это нагретый до нескольких тысяч градусов, сильно ионизированный воздух, образующий идеальную токопроводящую среду между заряженным до очень больших разностей потенциалов облаком и поверхностью земли. В канале молнии начинают протекать импульсные токи огромных величин (до сотен килоампер), основная задача которых выровнять существующую между облаком и землей разницу потенциалов.
|
Теперь представим себе, что на пути молнии возникло препятствие в виде коттеджа, деревянного дома, да и любого другого объекта (трубы котельной, заводского корпуса, антенной мачты объекта связи, просто высокого дерева….). Преодолев расстояние в несколько сотен, а то и более, метров, что будет стоить для молнии прожечь дыру в металлочерепице крыши, заодно поджарив стропила, пробить изоляцию проложенного на чердаке кабеля, устроив короткое замыкание в электропроводке, перекинуться дугой или фонтаном искр между крышей и водосточными трубами, а потом таким же образом на землю, по пути подпалив не успевший намокнуть тополиный пух… Страшную сказку можно рассказывать долго. Но страшным как раз является то, что сказка иногда становится реальностью. Нечто подобное и произошло с тем домом на опушке леса, от беды спасло только то, что хозяева были дома и успели потушить загоревшиеся деревянные конструкции крыши! А если бы в это время дом был пуст?! А если бы это случилось ночью.., когда все спали?!
А теперь другой случай! И пусть хоть кто-то скажет, что он от него застрахован, если только он уже не научен своим или чужим горьким опытом, и не предусмотрел все необходимые технические решения, позволяющие свести к минимуму неприятные последствия удара молнии. Итак: идет строительство элитного жилого дома с большой благоустроенной территорией, фонтанами, беседками, теннисным кортом… Понятно, что стоимость такого объекта очень и очень велика. Под стать внешнему виду и планируемые внутренние инженерные сети (электрика, кондиционирование, системы интеллектуального дома, системы охраны и видеонаблюдения и т.д.)
|
Во время грозы молния ударила в корабельную сосну, рядом с которой в земле был проложен электрический кабель освещения прогулочной дорожки. Токи молнии, повредив изоляцию кабеля, по его металлическим жилам проникли в главный распределительный щит, находящийся в отдельно стоящем хозяйственном здании. Спалив по дороге несколько автоматических выключателей, они растеклись по всем электрическим цепям, подключенным к этому щиту, в том числе проникли и в помещение автоматизированной газовой котельной, которая уже была смонтирована и эксплуатировалась. В результате попадания всего лишь небольшой части от общего тока молнии в контроллер (электронное устройство управления) котельной, он тут же был выведен из строя. Стоимость подобного устройства может находиться в пределах от нескольких тысяч долларов и выше. Надо сразу сказать, что потери могли бы быть много выше, если бы на данном объекте были введены в эксплуатацию все перечисленные выше системы. Спасло то, что жилой дом находился еще на стадии отделки и предусмотренные проектом электронные системы еще не были смонтированы или подключены к сети электрического питания.
Вот теперь и подошло время ответа на первую часть заданного в начале статьи вопроса:
Что же такое молниезащита?
Под молниезащитой понимается целый комплекс технических решений и специальных приспособлений. В первую очередь, на доме должна быть установлена система внешней молниезащиты (см. фотографии ниже). Основным ее элементом является один или несколько молниеприемников. Эти устройства могут иметь различный внешний вид, но все они должны выполнить очень важную задачу - не пропустить молнию к поверхности крыши и ее элементам, а так же к фасадам здания и прилегающей к нему территории. От молниеприемников по стенам здания опускаются несколько металлических проводников, называемых токоотводами. Их задача отвести токи пойманной молнии на специальные заземляющие устройства, находящиеся под поверхностью земли в стороне от входов в дом и прогулочных дорожек. Зоны защиты молниеприемников, места нахождения заземляющих устройств и пути прокладки токоотводов рассчитываются проектировщиком систем электроснабжения объекта. И очень важно, чтобы это делалось на этапе архитектурного проектирования здания при обязательном взаимодействии с архитектором. Тогда можно будет избежать многих технологических сложностей, которые обязательно возникнут (уже есть печальный опыт) при монтаже системы внешней молниезащиты на уже готовом, сияющем свежими отделочными материалами доме! Тогда удастся максимально замаскировать все элементы этой очень важной для дома системы, чтобы они органично вписались в его внешний вид и архитектуру!!!
|
На приведенных фотографиях показан дом, система молниезащиты которого выполнена в виде так называемой молниеприемной сетки. Так как здание имеет несколько усложненную архитектуру, помимо сетки на выступающих элементах конструкции крыши устанавливаются дополнительные штыревые вертикальные молниеприемники, которые должны обеспечить увеличение зоны защиты от прямого удара молнии. Существует несколько методов расчета подобной системы молниезащиты. Для того чтобы правильно разместить и смонтировать все ее элементы необходимо обращаться к специалистам в этой области, так как в ином случае эффективность ее окажется неприемлемо низкой, и никак не будет соответствовать произведенным материальным затратам.
Её основным элементом является так называемый активный молниеприемник. Принцип действия такой системы молниезащиты заключается в том, что вокруг активного молниеприемника во время грозы создается область ионизации. И в тот момент времени, когда напряженность электрического поля между грозовым облаком и поверхностью земли достигнет критического значения (т.е. разряд молнии становится неизбежным) от молниеприемника происходит старт встречного лидера (искрового разряда) в сторону уже развивающейся от облака молнии. В том случае если молния будет продолжать свой путь к защищаемому объекту, то она обязательно будет "притянута" к молниеприемнику (в пределах его расчетной зоны защиты). Если же она уйдет в сторону от зоны защиты, активный молниеприемник не окажет на нее никакого воздействия. Достоинством такой системы молниезащиты является относительная простота ее монтажа и минимальное влияние на внешний вид дома. Недостатком является отсутствие какой-либо отечественной нормативной базы на ее применение. Тем не менее, различные конструкции такого типа широко применяются в США, Франции, странах Балтии, Польше и многих других государствах. Основным стандартом на применение активных систем молниезащиты является французский стандарт NFC 17-102.
И в завершении, обязательно надо отметить одну очень важную вещь. Первоначально принцип работы систем активной молниезащиты основывался на применении радиоактивных изотопов, что, конечно же, не прибавляло им популярности! В настоящее время подобные технические решения не применяются, но все же при выборе этого весьма дорогого технического приспособления, поинтересуйтесь у продавца, как же оно устроено и каков его принцип работы, и если ничего вразумительного в ответ вы не услышите, поостерегитесь покупать его без оглядки. Береженного бог бережет!!!
Так зачем же все-таки нужна молниезащита?
Вы уже наверное догадались! Конечно же, в первую очередь, чтобы защитить дом от пожара в случае удара молнии! Приняв на себя удар молнии система, состоящая из надежно соединенных между собой проводников определит для токов молнии самый прямой, самый легкий путь к той точке к которой она так стремилась - к земле! При этом не будет искр, потому что нет зазоров, через которые надо перескакивать в виде искры. Сечения элементов внешней молниезащиты таковы, что сильного нагрева при протекании по ним очень больших токов молнии не произойдет. Да и прокладываются они по международным, а теперь и Российским нормативным документам ("Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций", СО-153-34.21.122-2003), на некотором расстоянии от поверхности стен и крыши, если они выполнены из горючего материала.
С первым примером теперь все стало понятно. А как быть во втором случае, когда молния ударила в дерево, а ведь в условиях пригородной местности это может быть сплошь и рядом! А еще более серьезные повреждения могут возникнуть, если молния попадет прямо в провода воздушной линии электропередач, а это основной способ подвода электроэнергии в сельской местности. В этом случае основная часть ее токов потечёт через вводное устройство вашего дома и далее, используя все возможные пути, на землю. Кто знает, что это будут за пути, и какое дорогостоящее оборудование может попасться этим токам по дороге. Для того, что бы сберечь современную сложную и умную электронную технику, необходимо поставить на пути токов молнии надежное препятствие в виде устройств защиты от импульсных перенапряжений. Вместе с системой уравнивания потенциалов, которую обязательно должен предусмотреть проектировщик, они и создадут внутреннюю систему молниезащиты вашего дома. Представьте себе такую картину: на проводе линии воздушной линии электропередачи сидит ворона. И пусть по проводам текут большие токи, пусть там присутствуют высокие напряжения, они не причиняют птице никакого вреда, потому что они не текут через нее. Но это все до той поры, пока она не зацепится, неосторожно взмахнув крылом, за соседний провод. Дальше продолжать не будем… То же самое происходит и внутри вашего дома. Грамотно выполненная система заземления и уравнивания потенциалов, позволит избежать поражения током людей внутри или вблизи дома, в том числе и во время грозы. Потому что не будет внутри дома точек с разными потенциалами, некуда будет течь токам. Устройства защиты от импульсных перенапряжений (разрядники, варисторы, комбинированные устройства) обеспечивают кратковременное присоединение к системе уравнивания потенциалов тех проводов (электрических, телефонных, телевизионных и других кабелей), которые в нормальном своем состоянии никогда не связаны с заземлением. Все токи, которые должны были течь через вашу бытовую технику, будут протекать через предназначенные для этого устройства, что позволит защитить ее от электрических пробоев. А потом все само вернется в первоначальное состояние. Вы, скорее всего, даже ничего и не заметите!!
По подсчетам всезнающих статистиков, ежедневно на планете происходит около 50 тысяч гроз. И сопровождаются они не только громом и дождем. Самым опасным проявлением грозы является молния.
Не хочется показаться занудой и цитировать учебник по физике, не знаю какого класса, но напомнить, что такое молния обязан. Собственно говоря, молния, есть гигантская искра, проскакивающая между облаками и поверхностью Земли, поскольку они имеют противоположную электрическую заряженность. По своей физической сути это есть аналог короткого замыкания в электросети. А поскольку электрический разряд ищет наиболее короткий путь для разряда, то местом, куда бьет молния, становятся отдельно стоящие предметы и сооружения, находящиеся выше поверхности земли. Это могут быть всевозможные башни, небоскребы, деревья, и даже крыша вашего дома. И хочется задать риторический вопрос. А ваш дом оборудован молниезащитой? Увы. В 99,9% случаев наши дома не имеют молниезащиты.
Опасность молнии или для чего нужна молниезащита
Чем так опасна молния, что от нее надо защищаться? В молнии сосредоточен огромный потенциал – от сотен тысяч до миллионов вольт и ток в тысячи ампер. Поскольку молния имеет электрическую природу, то при ее попадании в дом, не защищенный молниезащитой, выходит из строя вся электропроводка и приборы, подключенные в этот момент к электропроводке. Огромный потенциал молнии может вывести из строя и приборы или оборудование, даже не включенные в сеть. А короткое замыкание в электропроводке может вызвать пожар. Кроме того, даже находясь в здании, но не оборудованное молниезащитой – люди и животные подвергаются опасности удара молнией, поскольку неизвестно по какому пути молния будет уходить в землю. В общем, молния – это грозное и опасное явление природы. Но, и с молнией можно бороться.
И для успеха в этой борьбе используется «любовь» молний, как частного вида электричества, к металлу. Выяснил это в середине XVIII века один из отцов-основателей США, всеми нами любимый Бенджамин Франклин, гордо красующийся на стодолларовой купюре. Да, он не только занимался составлением Конституции новой страны, но и занимался проблемами атмосферного электричества. И добился успеха, поняв механизм образования молнии, и предложил метод борьбы с ней. Он предложил использовать в качестве молниезащиты, металлический заземленный штырь, тот самый, который в нашей стране, почему-то называется громоотводом.
Типы молниезащиты
Главная цель молниезащиты – отвести молнию от дома и направить ее в землю, где она и рассеется. Для непосредственной защиты зданий от попадания молнии используются, по сути, два метода.
Первый – это традиционный штыревой молниеотвод, или молниеотвод Франклина.
Второй метод – это использование системы штырей. Ее еще называют клеткой Фарадея.
Принципиально они ничем не отличаются. Единственно можно сказать, что штыревая система используется для защиты небольших зданий и коттеджей, а система штырей используется для защиты больших зданий и объектов.
Состав системы молниезащиты
Система молниезащиты состоит из молниеприемника, токоотвода, и заземлителя. Назначение молниеприемника состоит в перехвате молнии, токоотвода или спуска – для передачи тока молнии от молниеприемника к заземлителю, а заземлитель – электрически связанный с землей, для гашения молнии в земле. Молниеприемник представляет собой стальной штырь сечением не менее 60 кв.мм. и длиной не менее 20 см. Для токоотвода используется стальная оцинкованная проволока диаметром 5-6 мм. Соединяется с молниеприемником с помощью сварки или болтового соединения (контактная площадка должна быть в два раза больше площади сечения стыкуемых деталей). Прокладывается по кратчайшему пути от молниеприемника к клемме заземлителя. Токоотвод должен располагаться на расстоянии не менее метра от газовых магистралей, канализации, металлических частей дома.
Заземлитель – металлические штыри, закопанные в землю на 2-3 метра, сваренные между собой поперечной пластиной, к которой приваривается токоотвод. Заземлитель должен располагаться не ближе 5 метров от основных дорог и дорожек загородного участка.
Естественно, вы понимаете, что заземление дома не должно контактировать с системой молниезащиты и заземлением системы молниезащиты.
Радиус защиты дома от попадания молнии зависит от высоты расположения молниеприемника относительно высшей точки дома, и рассчитывается по формуле: R=1,732*h, где h – расстояние от высшей точки дома до пика молниеприемника.
Активная система молниезащиты
Мы рассмотрели вариант пассивной молниезащиты. Но, в настоящее время, разработаны активные системы молниезащиты (АМЗ). Состав АМЗ такой же, как и у пассивной системы, кроме одного элемента. В верхней точке молниезащиты устанавливается активный молниеприемник.
Принцип активной молниезащиты состоит в том, что активный молниеприемник формирует высоковольтные импульсы, «провоцирующие» разряд атмосферного электричества, который приходится именно на молниеприемник, а не в другое место. Тем самым повышается надежность защиты от попадания молнии, и значительно расширяются границы защиты.
Системы АМЗ не требуют специального контроля, они работают автономно. Почему? Перед грозой напряженность электрического поля возрастает до 10-20 кВ\м. Тем самым система АМЗ активизируется, «чувствуя» приближение грозы, заряжается от этого электрического поля, и начинает генерировать высоковольтные импульсы.
Использование систем АМЗ позволяет значительно сократить число пассивных систем молниезащиты, что дает существенный экономический эффект. Немаловажным фактором также является и эстетическая сторона. Вместо нескольких пассивных молниеприемников, прямо скажем, не слишком украшающих загородный дом, устанавливается один, компактный активный молниеприемник. Дизайну и внешнему облику дома наносится минимальный ущерб.
Внутренняя система молниезащиты
Молния коварный враг и может нанести ущерб вашему дому, как говорится, «исподтишка», не ударив напрямую по вашему дому. Но, молния может ударить в электроподстанцию, мачту электропередач, да и, просто, по проводам, или в землю, недалеко от вашего дома. И тогда, распространяясь по проводам, или по другим путям, она может достичь вашего дома и вызвать перенапряжение в электросети вашего дома, что может привести к тем же последствиям, что и прямое попадание молнии в дом без молниезащиты. Поэтому, кроме внешней системы молниезащиты, предназначенной для отвода молнии при прямом попадании молнии в дом, необходимо создание внутренней системы молниезащиты. Эта система представляет собой комплекс электронных устройств, защищающих дом от импульсных перенапряжений, поступающим в дом различными путями – через воздушные линии электрической сети, через телефонные кабели, через кабели системы общественного или кабельного телевидения, кабельный интернет и т.п. Кратко они обозначаются УЗИП.
Различают три вида импульсов, вызванных разрядом молнии:
- импульс 10\350 мксек (10 – длительность фронта импульса, 350 – длительность полуспада импульса)
- импульс 8\20 мксек
- импульс 1,2\50 мксек.
Наиболее опасен первый вид импульсов, поскольку он образуется при прямом попадании молнии в линию электропередач, или на очень близком расстоянии от нее. Импульс может достигать амплитуды в сотни и тысячи ампер. Второй вид импульс может быть наведен разрядом молнии на большом расстоянии от объекта, и поступить по различного вида коммуникационным линиям. Третий вид импульсов – соответствует остаточным видам импульсов.
УЗИП создаются с использованием электронных элементов способных резко менять свое сопротивление при перенапряжении, тем самым сглаживая импульс, не пропуская его к потребителю. Для этого используются тиристоры, варисторы, разрядники и т.п.
Различают три класса УЗИП:
Класс I (B) – для защиты от прямых попаданий молний в линии электропередач или в систему молниезащиты. Защищают от импульсов 10\350 мксек. Устанавливаются на вводе в здание.
- класс II (C) – для защиты от перенапряжений в коммутационных сетях. Защищают от импульсов 8\20 мксек. Устанавливаются в распределительных щитах.
- класс III (D) – для защиты от высокочастотных помех и остаточных импульсов. Устанавливаются непосредственно перед потребителем. Это могут быть, специальной конструкции розетки, фильтры, модули.
Необходимо отметить, что системы молниезащиты должны проектироваться вместе со всеми системами жизнеобеспечения дома, и создаваться вместе с ними. В противном случае, создать, к примеру, систему внутренней молниезащиты, когда вся электропроводка, и коммуникационные сети проложены, будет более проблематично.
В целом, комплексная система молниезащиты дома будет выглядеть следующим образом.
Нормативные документы проектирования молниезащиты
К сожалению, существующая нормативная база по молниезащите, не в полной мере отражает передовой мировой опыт создания систем защиты от молний, который накоплен к настоящему времени. Ведь западные страны намного раньше нас озаботились разработкой эффективных систем защиты и разработали стандарты, которые отвечают всем мерам безопасности.
Тем не менее, при создании систем молниезащиты необходимо использовать следующие нормативные документы:
- «Правила устройства электроустановок»;
- РД 34.21.122-87;
- СО -153.34.21.122-2003.
Кроме того, необходимо обратить внимание на два ГОСТа:
ГОСТ Р МЭК 62305-1-2011 и ГОСТ Р МЭК 62305-2-2010. Они вводят в России стандарт МЭК (Международной электротехнической комисии) - МЭК 62305, посвященный молниезащите.
Молния – это природное явление, обладающие большой разрушительной мощью. Электрический заряд, который содержит в себе молния, стремится попасть в наивысшую точку, чаще всего это крыша дома, антенна, дерево. Последствия такого попадания становится пожар, скачок напряжения, в результате чего могут погибнуть люди, повреждается здание, бытовая техника, электроника. Поэтому при строительстве необходимо уделить особое внимание защите дома.
Молниезащита частного дома бывает двух видов – внутренняя и внешняя.
Работа внутренней молниезащиты направлена на защиту техники и проводки дома от перенапряжения. Внешняя защита напрямую отводит заряд молнии в землю.
молниезащита частного дома фото
Строение внешней молниезащиты
Внешняя защита состоит из молниеотвода (громоотвод), токоотвода и заземлителя.
Важно: заземление молниеотвода должно быть отдельным от общего контура заземления дома.
Молниеотвод непосредственно на себя улавливает молнию, это происходит в первую очередь из-за материала из которого его изготавливают, после чего с помощью токоотвода энергия уходит в землю.
В зависимости от принципа действия, система внешней молниезащиты подразделяется на пассивную и активную.
Пассивная система
Чаще всего используют пассивную систему защиты от молний. Из-за простоты конструкции, вы сможете самостоятельно установить ее, не прибегая к помощи специалистов. Но при всем при этом следует учесть несколько нюансов – материал кровли, вид крыши, тип грунта. При установке такой системы следует учитывать затраты на ежегодную эксплуатационную проверку.
Выделяют следующие типы пассивной защиты:
штыревая – молниеотвод устанавливается на кровле и с помощью токоотвода (проволока сечением не менее 6 мм), который крепится к заземлителю, заряд отводится в землю. Система проста по конструкции, чаще всего используется на металлических крышах, недорога, но имеет малую площадь действия.
Важно: молниеотвод для металлических крыш изготавливают из круглой стали и устанавливают на 1,5 – 2 м выше наивысшей точки дома.
тросовая – здесь в качестве молниеотвода используется трос, натянутый между двух подпорок, который соединяется с токоотводом и заземлителем. Такая конструкция предпочтительна для временных сооружений, павильонов, а также для крыш, покрытых шифером.
Важно: трос или проволока натягивается на высоте до 50 см от кровли.
сетчатая – наиболее сложная система по монтажу, используется на крышах, покрытых металлочерепицей, и представляет собой сетку.
Активная система
Принцип действия активной молниезащиты заключается в том, что молниеприемник ионизирует воздух вокруг себя, тем самым перехватывая заряд молнии. Такая система стоит значительно дороже пассивной, но радиус ее действия около 100 метров, что позволит вам защитить не только дом, но и ближайшие строения. К основным достоинствам можно отнести – компактность, не броскость, автономность работы.
Строение внутренней молниезащиты частного дома
Внутренняя защита дома заключается в установке специального оборудования, которое будет непосредственно подключено к электрощитовой. Ограничители перенапряжения позволят сохранить ваш дом от потерь, не только когда в ваш дом попадет молния, но также от всевозможных скачков напряжения. Также для этих целей используют устройство защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП), которые устанавливают на вводе в дом. Принцип их работы заключается в отводе излишнего импульса через заземление.
Схема подключения УЗИП
Заземление частного дома
Заземление дома играет большую роль в защите дома от различных происшествий, в том числе - удар молнии, скачок напряжения в сети из-за аварии. Существует несколько видов заземлений, среди которых выделяют – фундаментальное, глубинное и кольцевое. Перед установкой заземления необходимо произвести расчет с учетом сопротивления грунта, промерзания земли. Заземлительный контур можно сделать самостоятельно, для этого вам понадобится заземлители, изготовленные из меди, или стали, а также металлоконструкция которая будет их соединять между собой. Заземлители с металлосвязью должны создать жесткий контур в виде равностороннего треугольника. В качестве вертикальных заземлителей могут быть использованы равнополочные уголки, арматура или трубы, которые соединяют между собой металлическими полосами. Лучше всего в качестве крепления использовать сварку. Чтобы произвести правильный монтаж заземления, необходимо вырыть траншею от дома, глубиной 0,5 – 0,7 м, которая будет заканчиваться треугольной ямой. Вертикальные заземлители забиваются на одинаковом расстоянии друг от друга, глубиной не менее 2 метров. Они соединяются горизонтальными полосами между собой, длина полос 1,2 м. К одной вершине треугольника присоединяется шина, которая прокладывается к фундаменту дома. С помощью медного провода сечением не менее 6 мм шина соединяется с электрощитом дома.
Заземление для молниезащиты может быть выполнено так же, либо линейным способом. В котором заземлители соединяются между собой на одной линии. Используют не менее трех заземлителей. Минусом такой системы является снижение ее эффективности из-за воздействия электродов друг на друга. Также следует учитывать, что при выходе из строя первого заземлителя, перестает работать вся система.
Молниезащита в частном доме своими руками.
В качестве громоотвода можно использовать металлический штырь, трубу, закрытую сверху или любой конус изготовленный из меди, алюминия или оцинкованной стали. Молниеприемник устанавливают таким образом, чтобы он был на 1,5 м выше наивысшей точки кровли. Закрепить его можно непосредственно к крыше, антенне, дымоходе.
Важно: молниеотвод нельзя красить и изолировать.
Громоотвод соединяют с токоотводом, в качестве которого используется проволока сечением не меньше 6 мм. Для соединения молниеприменика и громоотвода применяют сварку или болтовое соединение. Токоотвод спускают с крыши и направляют к заземлителю в землю. Провод спускают таким образом, чтобы он находился в отдалении от окон и дверей. Токоотвод укрепляется вдоль стены с помощью специальных креплений.
Важно: избегать поворотов токоотвода под острым углом – чревато возникновением искрового заряда.
Крепление провода токоотвода с заземлителем.
Молниезащита требует ежегодного ухода за ней, проверку целостности соединений, креплений, если необходимо проводим зачистку и подтяжку болтов.
Стержневой громоотвод дома:
молниеприемник;
деревянная мачта;
токоотводящий провод;
заземлитель;
место соединения конца токоотвода и заземлителя; 6 - фундамент;
уровень почвы.
Молниезащита частного дома с крышей из металлочерапицы выполняется в виде сетки, которую изготавливают из провода и крепится непосредственно к черепице.
Важно: при установке молниезащиты, крыша должна иметь несгораемую подложку.
Видео
Комплекс различных мер от вторичного воздействия молний. Основная составляющая внутренней молниезащиты - это УЗИП (Устройство Защиты от Импульсных перенапряжений). Оно служит для защиты электрооборудования от импульсных и коммутационных перенапряжений. Основными источниками импульсных перенапряжений являются молнии (грозовые разряды) и коммутация больших нагрузок.
Внутренняя молниезащита - залог исправной работы электрооборудования
Во время гроз возникает импульсное перенапряжение – короткие импульсы высокой энергии, возникающие на входах электрического оборудования на объекте. Причины их возникновения - разряды молний в объект, близкие разряды молний, включая высотные, техногенные источники.
Эта проблема в последнее время стоит особенно остро, потому что современное жилище буквально нашпиговано инженерным оборудованием с микропроцессорами. Туда входят компьютерные сети, системы отопления, видеоконтроля, климат контроля, телевизионные сети и прочее. В результате импульсного перенапряжения сети выходят их строя вместе с электроприборами.
Средством решения проблем становится система внутренней молниезащиты – комплекс устройств защиты от импульсных перенапряжений, сокращенно УЗИП. Цель УЗИП – сохранить электронное, электрическое оборудование от перенапряжений которые вызваны током молний. Перенапряжения от прямого воздействия молний определяют как тип 1, форма волны здесь 10/350мкс. Это самый опасный вид ввиду большой запасенной энергии. Перенапряжения вследствие непрямых ударов (вблизи здания) называются тип 2, форма волны 8/20мкс. Запасенная энергия меньше чем у типа 2 в 17 раз.
В процессе работы внутренней молниезащиты в различных зонах выравниваются потенциалы. Это осуществляется устройством, называемым «шина выравнивания потенциалов»(далее ШВП). Она обеспечивает соединение заземляющих проводников от каркаса, металлических конструкций, электронной и электрической техники, кабелей и т.п. ШВП соединяется с заземлением всего объекта.
Внутренняя молниезащита зданий содержит различные УЗИП 3х классов: I класс – предварительная защита, устанавливается в главном распределительном щите или вводно-распределительном устройстве. Класс II – вторая ступень защиты от прямых ударов и первой – для отдаленных. Это устройства средней защиты, устанавливаются в распределительных щитах. III класс – окончательная (тонкая) защита. Выполняет функции защиты электрооборудования, фильтрации высокочастотных помех. Устанавливается в конечных распределительных щитах либо вблизи электроприборов с расстоянием не ближе 5м.
Внутренняя молниезащита, спроектированная и установленная специалистами в этой области, надежно обеспечивает сохранность имущества хозяев загородных домов.