Внутренняя молниезащита. Заземление и молниезащита в частном доме. Теория о грозе

Доброго времени суток, уважаемые посетители проекта «Добро ЕСТЬ! », раздела « »!

В сегодняшней статье мы будем говорить с Вами на тему молниезащиты .

Гроза, которая сопровождается громом и молниями – атмосферное явление, которое представляет для людей большую опасность. Свидетельствует об этом статистика – по всему миру, за 1 год от удара молнии гибнет более 3000 человек! Материальный ущерб же составляет миллиарды долларов, т.к. напряжение молнии настолько велико, что при попадании ее в электросеть сгорают горы различной техники и электроники.

Конечно же, современные дома строятся сразу с молниезащитой, и беспокоится здесь нечему, а вот как быть в селах, где этому вопросу мало кто уделял должное внимание? Давайте же рассмотрим вопрос о Вашей и Вашего дома безопасности, и если у Вас до сих пор нет молниезащиты, установим ее. Но для начала, немножко теории о грозе и молниях.

Теория о грозе

Итак, во время грозы, облака очень сильно электризуются относительно друг друга и земли. Фактически, облака и земля при грозе – разные полюса, которые можно считать разными обкладками гигантского, постоянно заряжающегося конденсатора. И когда разность потенциалов (напряжение) достигает своего пика, т.е. напряжения пробоя между этими «обкладками» (а это миллиарды вольт), то происходит разряд молнии. Гром – это акустическое производное от удара молнии.

Что такое молниезащита?

Молниезащита (грозозащита, громозащита) – комплекс мер и специальных приспособлений для обеспечения безопасности здания, а также имущества и людей, находящихся в нём.

Самым простым решением молниезащиты является – молниеотвод, или как его еще называют в народе – громоотвод.

Молниезащита бывает 2х видов — внешняя и внутренняя системы молниезащиты.

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 типы внешней молниезащиты:

— Конструкция, когда молниеотвод выполняет роль проводника между обкладками этого конденсатора (т.е. конденсатор как бы замкнут накоротко). Поэтому заряд на его обкладках не накапливается, а конденсатор постоянно разряжается. И напряженность в районе молниеотвода практически нулевая. Иными словами, молниеотвод не «ловит» на себя молнию, а создает условия, когда молния не может возникнуть. Он просто «отводит» молнию от себя.

— Конструкция, когда молниеотвод принимает на себя удар молнии, и спускает все напряжение в землю.

Эти 2 типа подразделяются на следующие виды:

— молниеприемная сеть;
— натянутый молниеприемный трос;
— молниеприемный стержень;
— активная молниезащита.

В большинстве случаев, внешняя молниезащита состоит из следующих элементов:

— Молниеотвод (молниеприёмник, громоотвод) - устройство, перехватывающее разряд молнии. Выполняется из металла (нержавеющая либо оцинкованная сталь, алюминий, медь)

— Токоотводы (спуски) - часть молниеотвода, предназначенная для отвода тока молнии от молниеприемника к заземлителю.

— Заземлитель - проводящая часть или совокупность соединенных между собой проводящих частей, находящихся в электрическом контакте с землей непосредственно или через проводящую среду.

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 ударами молнии . Такие перенапряжения происходят в случае попадания молнии в здание (сооружение) или в подведенные к зданию (сооружению) линии коммуникаций (линии электропередачи, коммуникационные линии). Перенапряжения, вызванные прямым ударом, именуются «Тип 1» и характеризуются формой волны 10/350 мкс. Они наиболее опасны, так как несут большую запасенную энергию.

— Непрямыми ударами молнии . Эти перенапряжения происходят вследствие ударов вблизи здания (сооружения) или удара молнии вблизи линий коммуникаций. В зависимости от типа попадания различаются и параметры перенапряжений. 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».

История молниезащиты

Считается, что молниеотвод был изобретён Бенджамином Франклином в 1752 году, хотя есть свидетельства о существовании конструкций с молниеотводами и до этой даты (например, Невьянская башня, бумажные змеи Жака Рома).

Описание первого способа защиты от молний появляется в ежегоднике «Альманах Бедного Ричарда». «Способ этот таков, - писал Франклин. - Возьмите тонкий железный стержень (каким, например, пользуются гвоздильщики) длиною достаточною для того, чтобы три-четыре фута одного конца опустить во влажную землю, а шесть-семь другого поднять над самой высокою частью здания. К верхнему концу стержня прикрепите медную проволоку длиной в фут и толщиной с вязальную спицу, заостренную как игла. Стержень можно прикрепить к стене дома бечевой (шнуром). На высоком доме или амбаре можно поставить два стержня, по одному на каждом конце, и соединить их протянутой под коньками крыши проволокой. Дому, защищенному таким устройством, молния не страшна, так как острие будет притягивать ее к себе и отводить по металлическому стержню в землю, и она уже никому не причинит вреда. Точно так же и суда, на верхушке мачты которых будет прикреплено острие с проволокой, спускающейся вниз на палубу, а затем по одному из вантов и обшивке в воду, будут предохранены от молнии».

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.

Должна уменьшать электромагнитные эффекты воздействия тока молнии на людей, инсталляции и оборудование, находящееся внутри строительных объектов. В дальнейшей части работы будут представлены только основные вопросы внутренней молниезащиты, касающиеся:

• Уравнивания потенциалов инсталляций, входящих в строительный объект
• Уравнивание потенциалов внутри строительного объекта
• Подбора и размещения устройств, ограничивающих перенапряжения и защищающих электрическую инсталляцию, системы передачи сигналов, а также устройства от прямого воздействия части тока молнии

Основные принципы уравнивания потенциалов содержатся в нормах молниезащиты строительных объектов. В соответствии с этими принципами следует уравнивать потенциалы всех проводящих инсталляций входящих в объект.
Уравнивание потенциалов следует выполнить при помощи соединений с низким импедансом:

• Непосредственных - между проводящими инсталляциями и устройствами, на которых не возникает постоянно электрический потенциал,
• Ограничивающих - между устройствами, заземленными и изолированными от земли, а также находящимися под напряжением проводами электрических устройств.

Принимая во внимание представленные требования, рекомендуется, вводя инсталляции в строительный объект, соединять их с уравнивающей шиной, произвольным элементом молниезащитного устройства или металлическим элементом конструкции объекта в месте, расположенным как можно ближе к месту введения инсталляции. Оптимальным решением является введение всех инсталляций в одном общем месте. Пример проведения в одном месте электроустановке, сигнальных проводов, а также других проводящих инсталляций представлен на рис.1.

Рис. 1. Соединения проводников с шиной уравнивания потенциалов в месте их ввода в объект

1. К уравнивающей шине следует непосредственно присоединить:

• Металлические трубы
• Телекоммуникационные, вспомогательные, и измерительные заземляющие электроды
• Экраны или проводящие конструктивные элементы линии передачи сигналов
• Проводники PEN или PE электроэнергетической сети

2. Если внешние инсталляции, линии электропитания, телекоммуникационные и сигнальные линии нельзя ввести в объект в одном и том же месте и требуется применение нескольких уравнивающих шин, то они должны быть соединены как можно более коротким проводником с заземлителем или металлическими элементами железобетонной конструкции объекта.

3. Проводник, соединяющий уравнивающие шины, следует соединить с проводящими элементами железобетонной конструкции или другими экранирующими элементами.

4. Уравнивающая шина размещается чаще всего на уровне земли, как можно ближе к месту, в которое входят проводящие инсталляции и соединена с заземлителем, напр., с фундаментным. К шине следует также присоединить существующие в объекте металлические части лифтовых конструкций, вентиляционные каналы и т.п.

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!!

Механизм разряда молнии достаточно изучен, однако природа часто преподносит сюрпризы и в некоторых случаях даже профессионалы оказываются в тупике. Эффективная система грозозащиты включает внешнюю молниезащиту и внутреннюю. Первая защищает от прямого удара молнии в дом, строение или какой-нибудь объект (спутниковую антенну, памятник, резервуар с топливом и т.п.). При этом специалисты давно уже знакомы с возможным распространением тока молнии по подземным и надземным коммуникациями типа трубопроводов и коммуникационных сетей. Они научились надежно защищать человека и его имущество от прямого поражения молнией. В соответствии с действующими отечественными нормативными актами определяются категории защиты от прямого удара молнии и выполняется расчет молниезащиты.

Словосочетание внутренняя молниезащита для многих не совсем непонятно. Молния не может проникнуть внутрь строения через оконное стекло, вентиляцию или дымоход, поэтому многие не понимают, зачем нужно создавать внутреннюю защиту и что можно считать эффективной внутренней грозозащитой. Благодаря работоспособной внешней молниезащите электрический разряд улавливается громоотводом и по токоотводам направляется через специальные заземления для рассеивания в земле. Однако вся совокупность этих мероприятий и устройств не спасает от возникающего во время этого процесса электромагнитного поля. Оно может с легкостью проникать глубоко внутрь здания и становится причиной выхода из строя бытовой электроники, а также сложных микропроцессорных агрегатов. Электромагнитное поле способно повредить работу автоматики и стать причиной ложных или некорректных команд в системах управления. Надежно защитить все чувствительное электронное оборудование, расположенное внутри здания, позволяет именно система внутренней молниезащиты.

Внутренняя молниезащита: жизненно необходимая безопасность

Опытные специалисты считают разделение молниезащиты на внешнюю и внутреннюю условным. Сила негативного влияния электромагнитного поля внутри дома напрямую зависит от траектории распространения молнии и путей растекания тока. Наглядным примером этого является не выдуманный пример из жизни. Иностранными архитекторами на территории нашей страны было спроектировано и построенное интересное здание высотой с телебашню. В качестве изысканного декора очертания постройки архитекторы использовали тонкий шпиль установленный вертикально. Основание шпиля было на уровне земли, а вершина превышала кровлю на 50 м. Такое решение архитекторов не вызвало негативных отзывов у электриков, а даже наоборот понравилось им.

Статистика утверждает, что в центрально-европейской части России в 350-метровые постройки молния бьет в среднем 10-15 раз за сезон гроз. Согласно наблюдениям всего две из них имеют стандартный механизм разряда, то есть формируются в грозовом облаке и по плазменному каналу стремятся вниз к земле. Все оставшиеся образуются в верхней точке самого здания и устремляются от него вверх к грозовому облаку. Это явление получило название «восходящие молнии». В связи с тем, что место зарождения и старта молнии находится на вершине сооружения ее легко перехватывать. Казалось бы, громоотвод не нужен, его функции заменил шпиль.

Проблема была выявлена после детального разбора и анализа сложившейся ситуации. Шпиль находился у задней стенки конструкции. Из-за сильно выраженной несимметричной геометрии здания получилось, что разряд молнии концентрированным потоком направлялся к земле по задней стенке. При этом он создавал магнитное поле огромной силы, которое ничем не компенсировалось. Мощное электромагнитное поле создавало большую опасность для внутренней электросети постройки. Поэтому проектировщикам пришлось создать сложную систему внешней молниезащиты, которая позволяла бы снизить величину суммарного электромагнитного поля. Все их старания все же не помогли полностью защитить электрооборудование в этом здании и профессионалам пришлось заниматься проектированием и монтажом элементов внутренней молниезащиты.

Вторым ярким примером, важности грамотной организации внутренней защиты может служить резервуар с жидким топливом, который размещается под открытым небом. Данный объект спроектирован таким образом, что он не боится прямого разряда молнии. Однако даже тут во время грозы нередко регистрируются серьезные пожары. Тяжелые аварии случаются из-за воспламенения над дыхательным клапаном резервуара горючих газообразных выбросов. Это происходит в случае, когда неидеальная система преграждения пламени пропускает его внутрь резервуара. Специально на эти случаи данные объекты оснащаются автоматической пожарной сигнализацией и системой пожаротушения. Во время аварий электромагнитное поле, созданное током молнии, является причиной выхода из строя этих систем и первопричиной серьезных аварий.

Устройства защиты от импульсных перенапряжений

Даже грамотно выполненные мероприятия по проектировке защиты от негативного воздействия разряда молний и правильный расчет молниезащиты не позволяет на 100 % защитить внутренние электрические цепи от разрушающего действия электромагнитного поля. Основным элементом внутренней защиты являются устройства, предотвращающие импульсные перенапряжения (УЗИП) и специальные металлические экраны. Главной функцией УЗИП является преграждение распространения высоких потенциалов на пути к подключенному электрооборудованию. Из-за огромного разнообразия электроприборов, которые нуждаются в защите, ведущие производители УЗИП предлагают самые разные конфигурации этих устройств. Для этих изделий они вынуждены выделять отдельные крупноформатные тома и купить комплектующие молниезащиты по ним без детальной консультации бывает достаточно тяжело.

УЗИП необходимы для предотвращения проникновения по электрическим цепям перенапряжения к электробытовым приборам. Механизм их действия заключается в быстром прерывании электродуги сопровождающего тока, а это в некоторых случаях очень сложно. Требования к этим защитным устройствам достаточно жесткие. Некоторые изделия должны безупречно с высокой надежностью выполнять свои функции, несмотря на свои миниатюрные габариты и огромное количество защищаемых микросхем. От этого часто зависит не только безопасность и стабильное функционирование объекта, но и жизни многих сотен и тысяч людей.

Большинство мировых производителей УЗИП для грозозащиты имеют специальные исследовательские и испытательные лаборатории, которые ищут пути решения проблемы надежности самых миниатюрных УЗИП. В испытательных комплексах моделируется все возможные негативные воздействия разряда молнии на защитные устройства. Кроме того, специалисты этих отделов решают вопросы совместимости УЗИП с высокочастотными агрегатами (каналами передачи информации, системами телевизионной охраны предприятий и т.п.). Поэтому толстые каталоги производителей - это скорее залог успешной реализации самого сложного проекта грозозащиты. Ведь они точно гарантируют, что нужные комплектующие молниезащиты купить будет просто.

Расчет стоимости

Наши объекты