Естественные молниеприемники

lektsia.com

Общие сведения и понятие молниеприемника

Молниеприемная конструкция—это длинный металлический стержень, располагающийся на самой высокой точке кровли и соединяющийся с молниезащитной сеткой. Часто устройство крепят на специальную мачту. Создать подобную конструкцию не составит труда, если вникнуть в наши рекомендации, с которыми вы ознакомитесь ниже в статье.

Совет! При изготовлении и монтаже молниеприемника, важно, чтобы наконечник был тонким и острым, но при этом не подвергался воздействию атмосферных явлений.

Профессиональные монтажники заверяют, что в качестве молниеприемного механизма либо громоотвода часто используют и детали самого строения только, если соблюдаются следующие условия:

• кровля выполнена из металлических элементов и собрана в одно целое без разрывов и отверстий;
• кровельный материал состоит из деталей, которые имеют оптимальный размер, а именно способны противостоять расплавке и воспламенению. Идеальной толщиной изделия считают от 5 до 8 мм;
• отсутствует дополнительное покрытие, например, определенные виды изоляции. Как правило, многие из них очень легко поддаются горению.

Также в качестве молниеприемника используют стальные конструкции крыши такие, как соединение арматуры или фермы. Иногда применяются для основы громоотвода трубопроводы, окантовка крыши или дымоходная труба, опять же с учетом нужного размера, который предусматривается для сооружения молниезащиты в нормах и ПУЭ.

Неоднократно, в качестве молниеотвода используется высокое дерево, находящееся неподалеку от здания. Важно, чтобы высота растения была выше кровли. На макушку дерева устанавливается металлический стержень, при этом он должен быть выше крыши, рядом стоящего здания на 0, 5 м.

Важно! Обратите внимание, обустройство молниеотводного устройства должно быть выполнено так, чтобы защитная зона вокруг здания составляла в радиусе не менее 14 м.

Монтаж защитного механизма нередко проводится собственноручно, но, если конфигурация кровли имеет нестандартные элементы, например, украшения или многоуровневую конструкцию, придется позаботиться об установке дополнительных громоотводов.

Виды молниеприемных штырей

Безусловно, любой из молниеприемных штырей имеет свои свойства и характеристики. Проведем анализ всех существующих видов, их всего три.

1. Стержневой сборный молниеприемник — за основу данной конструкции взят металлический толстый прут или арматура с гладкой структурой. Устанавливается элемент на высокую точку сооружения, к нему дополнительно крепятся токоотводы.
2. Тросовый молниеприемник представляет собой натяжку между двумя мачтами на крыше. Каждый из концов троса имеет токоотвод с установленным заземлением. Контур такого типа заземляющего устройства имеет вид куриной лапы. Иногда практикуют установку замкнутого заземления, если объект, требующий защиты, находится внутри получившегося контура.
3. Молниеприемная сетка — это очередной вид молниеприемника, который располагается по площади всей крыши. При разработке такого приспособления следует руководствоваться правилами и соответствующими нормативами.

Молниезащитное устройство характеризуется наличием активного молниеприемника. Принцип работы такого громоотвода основывается на установке электронного механизма в конечной области стержня. При помощи подобного оборудования получается получить высокий импульс и предупредить удар молнии, тем самым отправив ее в землю. Оборудование этого типа не требует дополнительных источников питания, а заряжается путем получения высоковольтных импульсов.

Молниеприемник стержневой считается наиболее альтернативным вариантом для монтажа молниезащитной конструкции.

prokommunikacii.ru

3.2.1. Молниеприемники

3.2.1.1. Общие соображения

Молниеприемники могут быть специально установленными, в том числе на объекте, либо их функции выполняют конструктивные элементы защищаемого объекта; в последнем случае они называются естественными молниеприемниками.

Молниеприемники могут состоять из произвольной комбинации следующих элементов: стержней, натянутых проводов (тросов), сетчатых проводников (сеток).

3.2.1.2. Естественные молниеприемники

Следующие конструктивные элементы зданий и сооружений могут рассматриваться как естественные молниеприемники:

а) металлические кровли защищаемых объектов при условии, что:

электрическая непрерывность между разными частями обеспечена на долгий срок;

толщина металла кровли составляет не менее величины t, приведенной в табл. 3.2, если необходимо предохранить кровлю от повреждения или прожога;

толщина металла кровли составляет не менее 0,5 мм, если ее необязательно защищать от повреждений и нет опасности воспламенения находящихся под кровлей горючих материалов;

кровля не имеет изоляционного покрытия. При этом небольшой слой антикоррозионной краски или слой 0,5 мм асфальтового покрытия, или слой 1 мм пластикового покрытия не считается изоляцией;

неметаллические покрытия на или под металлической кровлей не выходят за пределы защищаемого объекта;

б) металлические конструкции крыши (фермы, соединенная между собой стальная арматура);

в) металлические элементы типа водосточных труб, украшений, ограждений по краю крыши и т. п., если их сечение не меньше значений, предписанных для обычных молниеприемников;

г) технологические металлические трубы и резервуары, если они выполнены из металла толщиной не менее 2,5 мм и проплавление или прожог этого металла не приведет к опасным или недопустимым последствиям;

д) металлические трубы и резервуары, если они выполнены из металла толщиной не менее значения t, приведенного в табл. 3.2, и если повышение температуры с внутренней стороны объекта в точке удара молнии не представляет опасности.

Таблица 3.2

Толщина кровли, трубы или корпуса резервуара, выполняющих функции

естественного молниеприемника

3.2.2. Токоотводы

3.2.2.1. Общие соображения

В целях снижения вероятности возникновения опасного искрения токоотводы должны располагаться таким образом, чтобы между точкой поражения и землей:

а) ток растекался по нескольким параллельным путям;

б) длина этих путей была ограничена до минимума.

3.2.2.2. Расположение токоотводов в устройствах молниезащиты, изолированных от защищаемого объекта

Если молниеприемник состоит из стержней, установленных на отдельно стоящих опорах (или одной опоре), на каждую опору должен быть предусмотрен минимум один токоотвод.

Если молниеприемник состоит из отдельно стоящих горизонтальных проводов (тросов) или из одного провода (троса), на каждый конец троса требуется минимум по одному токоотводу.

Если молниеприемник представляет собой сетчатую конструкцию, подвешенную над защищаемым объектом, на каждую ее опору требуется не менее одного токоотвода. Общее количество токоотводов должно быть не менее двух.

3.2.2.3. Расположение токоотводов при неизолированных устройствах молниезащиты

Токоотводы располагаются по периметру защищаемого объекта таким образом, чтобы среднее расстояние между ними было не меньше значений, приведенных в табл. 3.3.

Токоотводы соединяются горизонтальными поясами вблизи поверхности земли и через каждые 20 м по высоте здания.

Таблица 3.3

Средние расстояния между токоотводами в зависимости от уровня защищенности

3.2.2.4. Указания по размещению токоотводов

Желательно, чтобы токоотводы равномерно располагались по периметру защищаемого объекта. По возможности они прокладываются вблизи углов зданий.

Не изолированные от защищаемого объекта токоотводы прокладываются следующим образом:

если стена выполнена из негорючего материала, токоотводы могут быть закреплены на поверхности стены или проходить в стене;

если стена выполнена из горючего материала, токоотводы могут быть закреплены непосредственно на поверхности стены, так чтобы повышение температуры при протекании тока молнии не представляло опасности для материала стены;

если стена выполнена из горючего материала и повышение температуры токоотводов представляет для него опасность, токоотводы должны располагаться таким образом, чтобы расстояние между ними и защищаемым объектом всегда превышало 0,1 м. Металлические скобы для крепления токоотводов могут быть в контакте со стеной.

Не следует прокладывать токоотводы в водосточных трубах. Рекомендуется размещать токоотводы на максимально возможных расстояниях от дверей и окон.

Токоотводы прокладываются по прямым и вертикальным линиям, так чтобы путь до земли был по возможности кратчайшим. Не рекомендуется прокладка токоотводов в виде петель.

3.2.2.5. Естественные элементы токоотводов

Следующие конструктивные элементы зданий могут считаться естественными токоотводами:

а) металлические конструкции при условии, что:

электрическая непрерывность между разными элементами является долговечной и соответствует требованиям п. 3.2.4.2;

они имеют не меньшие размеры, чем требуются для специально предусмотренных токоотводов. Металлические конструкции могут иметь изоляционное покрытие;

б) металлический каркас здания или сооружения;

в) соединенная между собой стальная арматура здания или сооружения;

г) части фасада, профилированные элементы и опорные металлические конструкции фасада при условии, что их размеры соответствуют указаниям, относящимся к токоотводам, а их толщина составляет не менее 0,5 мм.

Металлическая арматура железобетонных строений считается обеспечивающей электрическую непрерывность, если она удовлетворяет следующим условиям:

примерно 50 % соединений вертикальных и горизонтальных стержней выполнены сваркой или имеют жесткую связь (болтовое крепление, вязка проволокой);

электрическая непрерывность обеспечена между стальной арматурой различных заранее заготовленных бетонных блоков и арматурой бетонных блоков, подготовленных на месте.

В прокладке горизонтальных поясов нет необходимости, если металлические каркасы здания или стальная арматура железобетона используются как токоотводы.

3.2.3. Заземлители

3.2.3.1. Общие соображения

Во всех случаях, за исключением использования отдельно стоящего молниеотвода, заземлитель молниезащиты следует совместить с заземлителями электроустановок и средств связи. Если эти заземлители должны быть разделены по каким-либо технологическим соображениям, их следует объединить в общую систему с помощью системы уравнивания потенциалов.

3.2.3.2. Специально прокладываемые заземляющие электроды

Целесообразно использовать следующие типы заземлителей: один или несколько контуров, вертикальные (или наклонные) электроды, радиально расходящиеся электроды или заземляющий контур, уложенный на дне котлована, заземляющие сетки.

Сильно заглубленные заземлители оказываются эффективными, если удельное сопротивление грунта уменьшается с глубиной и на большой глубине оказывается существенно меньше, чем на уровне обычного расположения.

Заземлитель в виде наружного контура предпочтительно прокладывать на глубине не менее 0,5 м от поверхности земли и на расстоянии не менее 1 м от стен. Заземляющие электроды должны располагаться на глубине не менее 0,5 м за пределами защищаемого объекта и быть как можно более равномерно распределенными; при этом надо стремиться свести к минимуму их взаимное экранирование.

Глубина закладки и тип заземляющих электродов выбираются из условия обеспечения минимальной коррозии, а также возможно меньшей сезонной вариации сопротивления заземления в результате высыхания и промерзания грунта.

3.2.3.3. Естественные заземляющие электроды

В качестве заземляющих электродов может использоваться соединенная между собой арматура железобетона или иные подземные металлические конструкции, отвечающие требованиям п. 3.2.2.5. Если арматура железобетона используется как заземляющие электроды, повышенные требования предъявляются к местам ее соединений, чтобы исключить механическое разрушение бетона. Если используется преднапряженный бетон, следует учесть возможные последствия протекания тока молнии, который может вызвать недопустимые механические нагрузки.

3.2.4. Крепление и соединения элементов внешней МЗС

3.2.4.1. Крепление

Молниеприемники и токоотводы жестко закрепляются, так чтобы исключить любой разрыв или ослабление крепления проводников под действием электродинамических сил или случайных механических воздействий (например, от порыва ветра или падения снежного пласта).

3.2.4.2. Соединения

Количество соединений проводника сводится к минимальному. Соединения выполняются сваркой, пайкой, допускается также вставка в зажимной наконечник или болтовое крепление.

3.3. Выбор молниеотводов

3.3.1. Общие соображения

Выбор типа и высоты молниеотводов производится исходя из значений требуемой надежности Р_з. Объект считается защищенным, если совокупность всех его молниеотводов обеспечивает надежность защиты не менее Р_з.

Во всех случаях система защиты от прямых ударов молнии выбирается так, чтобы максимально использовались естественные молниеотводы, а если обеспечиваемая ими защищенность недостаточна — в комбинации со специально установленными молниеотводами.

В общем случае выбор молниеотводов должен производиться при помощи соответствующих компьютерных программ, способных вычислять зоны защиты или вероятность прорыва молнии в объект (группу объектов) любой конфигурации при произвольном расположении практически любого числа молниеотводов различных типов.

При прочих равных условиях высоту молниеотводов можно снизить, если вместо стержневых конструкций применять тросовые, особенно при их подвеске по внешнему периметру объекта.

Если защита объекта обеспечивается простейшими молниеотводами (одиночным стержневым, одиночным тросовым, двойным стержневым, двойным тросовым, замкнутым тросовым), размеры молниеотводов можно определять, пользуясь заданными в настоящем нормативе зонами защиты.

В случае проектирования молниезащиты для обычного объекта, возможно определение зон защиты по защитному углу или методом катящейся сферы согласно стандарту Международной электротехнической комиссии (IEC 1024) при условии, что расчетные требования Международной электротехнической комиссии оказываются более жесткими, чем требования настоящей Инструкции.

3.3.2. Типовые зоны защиты стержневых и тросовых молниеотводов

3.3.2.1. Зоны защиты одиночного стержневого молниеотвода

Стандартной зоной защиты одиночного стержневого молниеотвода высотой h является круговой конус высотой h₀ < h, вершина которого совпадает с вертикальной осью молниеотвода (рис. 3.1). Габариты зоны определяются двумя параметрами: высотой конуса h₀ и радиусом конуса на уровне земли r₀.

Приведенные ниже расчетные формулы (табл. 3.4) пригодны для молниеотводов высотой до 150 м. При более высоких молниеотводах следует пользоваться специальной методикой расчета.

Рис. 3.1. Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода

Для зоны защиты требуемой надежности (рис. 3.1) радиус горизонтального сечения r_x на высоте h_x определяется по формуле:

(3.1)

Таблица 3.4

Расчет зоны защиты одиночного стержневого молниеотвода

3.3.2.2. Зоны защиты одиночного тросового молниеотвода

Стандартные зоны защиты одиночного тросового молниеотвода высотой h ограничены симметричными двускатными поверхностями, образующими в вертикальном сечении равнобедренный треугольник с вершиной на высоте h₀ < h и основанием на уровне земли 2r₀ (рис. 3.2).

Приведенные ниже расчетные формулы (табл. 3.5) пригодны для молниеотводов высотой до 150 м. При большей высоте следует пользоваться специальным программным обеспечением. Здесь и далее под h понимается минимальная высота троса над уровнем земли (с учетом провеса).

Рис. 3.2. Зона защиты одиночного тросового молниеотвода:

L — расстояние между точками подвеса тросов

Полуширина r_х зоны защиты требуемой надежности (рис. 3.2) на высоте h_x от поверхности земли определяется выражением:

(3.2)

При необходимости расширить защищаемый объем к торцам зоны защиты собственно тросового молниеотвода могут добавляться зоны защиты несущих опор, которые рассчитываются по формулам одиночных стержневых молниеотводов, представленным в табл. 3.4. В случае больших провесов тросов, например, у воздушных линий электропередачи, рекомендуется рассчитывать обеспечиваемую вероятность прорыва молнии программными методами, поскольку построение зон защиты по минимальной высоте троса в пролете может привести к неоправданным затратам.

Таблица 3.5

firenotes.ru

3.2.3. Токоотводы.

В целях снижения вероятности возникновения опасного искрения токоотводы должны располагаться таким образом, чтобы между точкой поражения и землей:

а) ток растекался по нескольким параллельным путям;

б) длина этих путей была ограничена до минимума.

3.2.4. Расположение токоотводов в устройствах молниезащиты, изолированных от защищаемого объекта.

Если молниеприемник состоит из стержней, установленных на отдельно стоящих опорах (или одной опоре), на каждую опору должен быть предусмотрен минимум один токоотвод.

Если молниеприемник состоит из отдельно стоящих горизонтальных проводов (тросов) или из одного провода (троса), на каждый конец троса требуется минимум по одному токоотводу.

Если молниеприемник представляет собой сетчатую конструкцию, подвешенную над защищаемым объектом, на каждую ее опору требуется не менее одного токоотвода. Общее количество токоотводов должно быть не менее двух.

3.2.5. Расположение токоотводов при неизолированных устройствах молниезащиты.

Токоотводы располагаются по периметру защищаемого объекта таким образом, чтобы среднее расстояние между ними было не меньше значений, приведенных в табл. 4.

Токоотводы соединяются горизонтальными поясами вблизи поверхности земли и через каждые 20 м по высоте здания.

Таблица 4

3.2.6. Указания по размещению токоотводов.

Желательно, чтобы токоотводы равномерно располагались по периметру защищаемого объекта. По возможности они прокладываются вблизи углов зданий.

Неизолированные от защищаемого объекта токоотводы прокладываются следующим образом:

— если стена выполнена из негорючего материала, токоотводы могут быть закреплены на поверхности стены или проходить в стене;

— если стена выполнена из горючего материала, токоотводы могут быть закреплены непосредственно на поверхности стены так, чтобы повышение температуры при протекании тока молнии не представляло опасности для материала стены;

— если стена выполнена из горючего материала и повышение температуры токоотводов представляет для него опасность, токоотводы должны располагаться таким образом, чтобы расстояние между ними и защищаемым объектом всегда превышало 0,1 м.

Металлические скобы для крепления токоотводов могут быть в контакте со стеной.

Не следует прокладывать токоотводы в водосточных трубах.

Рекомендуется размещать токоотводы на максимально возможных расстояниях от дверей и окон.

Токоотводы прокладываются по прямым и вертикальным линиям так, чтобы путь до земли был по возможности кратчайшим. Не рекомендуется прокладка токоотводов в виде петель.

3.2.7. Естественные элементы токоотводов.

Следующие конструктивные элементы зданий могут считаться естественными токоотводами:

а) металлические конструкции при условии, что:

электрическая непрерывность между разными элементами является долговечной и соответствует требованиям п. 3.2.4.2;

они имеют не меньшие размеры, чем требуются для специально предусмотренных токоотводов;

металлические конструкции могут иметь изоляционное покрытие;

б) металлический каркас здания или сооружения;

в) соединенная между собой стальная арматура здания или сооружения;

Примечание. Если используется преднапряженный бетон, необходимо учитывать опасность недопустимых механических воздействий. Разрушение преднапряженного бетона происходит при плотности тока, превышающей 30 кА на 1 м².

г) части фасада, профилированные элементы и опорные металлические конструкции фасада при условии, что:

их размеры соответствуют указаниям, относящимся к токоотводам, а их толщина составляет не менее 0,5 мм;

металлическая арматура железобетонных строений считается обеспечивающей электрическую непрерывность, если она удовлетворяет следующим условиям:

▪ примерно 50 % соединений вертикальных и горизонтальных стержней выполнены сваркой или имеют жесткую связь (болтовое крепление, вязка проволокой);

▪ электрическая непрерывность обеспечена между стальной арматурой различных заранее заготовленных бетонных блоков и арматурой бетонных блоков, подготовленных на месте.

В прокладке горизонтальных поясов нет необходимости, если металлические каркасы здания или стальная арматура железобетона используются как токоотводы.

3.2.8. Заземлители.

Во всех случаях, за исключением использования отдельно стоящего молниеотвода, заземлитель молниезащиты следует совместить с заземлителями электроустановок и средств связи.

Если эти заземлители должны быть разделены по каким-либо технологическим соображениям, их следует объединить в общую систему с помощью системыуравнивания потенциалов.

3.2.9. Специально прокладываемые заземляющие электроды.

Целесообразно использовать следующие типы заземлителей: один или несколько контуров, вертикальные (или наклонные) электроды, радиально расходящиеся электроды или заземляющий контур, уложенный на дне котлована, заземляющие сетки.

Сильно заглубленные заземлители оказываются эффективными, если удельное сопротивление грунта уменьшается с глубиной и на большой глубине оказывается существенно меньше, чем на уровне обычного расположения.

Заземлитель в виде наружного контура предпочтительно прокладывать на глубине не менее 0,5 м от поверхности земли и на расстоянии не менее 1 м от стен. Заземляющие электроды должны располагаться на глубине не менее 0,5 м за пределами защищаемого объекта и быть как можно более равномерно распределенными; при этом надо стремиться свести к минимуму их взаимное экранирование.

Глубина закладки и тип заземляющих электродов выбираются из условия обеспечения минимальной коррозии, а также возможно меньшей сезонной вариации сопротивления заземления в результате высыхания и промерзания грунта.

3.2.10. Естественные заземляющие электроды.

В качестве заземляющих электродов может использоваться соединенная между собой арматура железобетона или иные подземные металлические конструкции, отвечающие требованиям п. 3.2.2.5.

Если арматура железобетона используется как заземляющие электроды, повышенные требования предъявляются к местам ее соединений, чтобы исключить механическое разрушение бетона.

Если используется преднапряженный бетон, следует учесть возможные последствия протекания тока молнии, который может вызвать недопустимыемеханические нагрузки.

3.2.11. Крепление и соединения элементов внешней МЗС.

Молниеприемники и токоотводы жестко закрепляются так, чтобы исключить любой разрыв или ослабление крепления проводников под действием электродинамических сил или случайных механических воздействий (например, от порыва ветра или падения снежного пласта).

Количество соединений проводника сводится к минимальному. Соединения выполняются сваркой, пайкой, допускается также вставка в зажимной наконечник или болтовое крепление.

studopedia.org

Молниезащита: как оценить риск

Для того чтобы определить вероятность попадания молнии в конкретное здание, необходимо принять во внимание несколько факторов, в том числе:

• Частоту гроз в данном регионе и мощность атмосферных разрядов – больше всего гроз наблюдается в западных областях Украины – более 100 часов в году, меньше всего – в Автономной Республике Крым – от 40 до 60 часов гроз (см. карту на странице 113);
• Вид застройки – дом высотой более десяти метров, к тому же, расположенный на открытой местности, значительно более подвержен угрозе непосредственного попадания молнии по сравнению с более низким домом, по соседству с которым растут высокие деревья или расположены другие высокие здания. Угрозе попадания молнии также подвержены дома с крутой крышей или с высокими, острыми элементами архитектуры, например, с башенками. Дома высотой более 15 м обязательно должны быть оснащены наружной системой молниезащиты;
• Рельеф местности – намного более высокая опасность попадания молнии существует, если дом стоит на возвышенности.

Последствия разряда молнии

Одним из наиболее серьезных последствий удара молнии является пожар – как правило, в результате попадания разряда молнии в сооружение, не имеющее молниезащиты. В прошлом году на территории нашей страны было зафиксировано более 378 таких случаев.

Но значительно чаще следствием атмосферных разрядов являются перенапряжения в электрической сети, которые вызывают значительные повреждения электрических бытовых приборов, установленных в домах. Связанный с этим ущерб бывает очень серьезным.

Молния – это мощный электричес¬кий разряд, поэтому опасно не только ее прямое попадание, но и такое, которое происходит на определенном удалении, составляющем даже 1,5 км. Это касается как разрядов молнии, идущих в направлении земли, так и проходящих между тучами. Тогда возникают так называемые импульсные перенапряжения, которые перемещаются со скоростью, приближенной к скорости света; поэтому прежде чем будут слышны раскаты грома, подсоединенные к электрической сети электронные приборы уже могут выйти из строя.

Внимание! Статистика, касающаяся защиты от перенапряжений, отсутствует, но можно предположить, что больше 80% жилых частных домов в Украине не имеет защиты такого типа, хотя все они подвержены этой угрозе.

Что происходит, когда ударяет молния

В зависимости от того, достигнет молния непосредственно дома, или же разряд произойдет рядом с ним, электрическая сеть в доме подвергается перенапряжениям разной величины.

1. Удар молнии происходит непосредственно в дом – ток молнии может достигать величины 100 000 A,  он протекает к земле по всем элементам дома, которые являются проводниками.
2. Удар молнии происходит в расположенную вблизи воздушную линию высокого (>1000 В) или низкого (220 или 380 В) напряжения. В линии электропередачи возникает импульс перенапряжения, который может достигать 150 000 В, и наводится импульс тока величиной в несколько тысяч ампер, достигающий электрической системы дома. Аналогичными являются последствия попадания молнии в воздушную телефонную линию
3. Удар молнии происходит в землю рядом с домом. Вследствие этого в электрической сети возникает импульс перенапряжения, величина которого в электрической розетке может достичь даже 50 000 В.
4. Удар молнии происходит в расположенный в окрестностях водоем. Вследствие этого в электрической сети возникает импульс перенапряжения, величина которого в электрической розетке может достичь до 5000 В.

Что угрожает электропроводке

Если электрическая система дома и подключенные к ней бытовые приборы не оснащены соответствующей защитой от перенапряжений, может произойти:

• Повреждение (пробой) изоляции проводов в электрической системе дома;
• Повреждения двигателей, катушек, трансформаторов в электрических приборах (из-за пробоя изоляции);
• Повреждение электронного оборудования: телевизоров, компьютеров, телефонов, программных устройств систем отопления, а также домашнего бытового оборудования;
• Выход из строя информационных систем, пожарной и охранной сигнализаций.

Как защитить электрическую систему в доме

Электронные приборы очень чувствительны к перенапряжениям, возникающим в электрической сети, к которой они подключены. Перенапряжения могут возникать не только из-за атмосферных разрядов, но также в результате коммутационных процессов или коротких замыканий, возникающих в электрических сетях. Правильно подобранная внутренняя защита будет защищать оборудование от перенапряжений, независимо от причины их возникновения. Ее необходимо устанавливать как в случае, когда дом оснащен наружной системой молниезащиты, так и в случае ее отсутствия.

Защита от перенапряжений должна быть комплексной и состоять из уравнительных соединений, а также оборудования, обеспечивающего зональную защиту.

Уравнительные соединения

Выполнение уравнительных соединений требует монтажа так называемой главной эквипотенциальной шины и соединения с ней:

• Точки заземления главного электрического распределительного щита;
• Металлических оплеток кабелей, а также металлических труб, проложенных в доме;
• Уравнительных соединений в ванных;
• Заземлителя наружной системы молниезащиты (если дом оснащен такой системой).

Главная эквипотенциальная шина может быть установлена в подвале дома или рядом с главным электрическим распределительным щитом (в нише или в закрывающемся ящике). В помещениях с повышенной опасностью поражения электрическим током, например, в прачечной и ванной, кроме того, устанавливают дополнительные шины.

Для обеспечения надлежащей безопасности от поражения электри­ческим током уравнительные соединения являются одним из обязательных элементов.

Зональная защита дома от молний

Она заключается в установке в доме защитных устройств, задачей которых является безопасное принятие на себя импульсных перенапряжений и отведение тока перенапряжения к заземлителю. Это позволяет предотвратить проникновение импульса перенапряжения в систему электроснабжения. Это могут быть стандартные защитные устройства класса B, C и D или защитные устройства нового поколения класса C, которые снижают перенапряжение вплоть до 1500 В. Этого, как правило, достаточно для защиты домашних бытовых приборов.

Разрядники (молниеразрядники) первой ступени класса B. Установленные в вводном устройстве или рядом с главным электрическим распределительным щитом, они защищают систему электроснабжения дома от последствий непосредственного попадания молнии или попадания ее в объекты, расположенные вблизи.

Разрядники (ограничители) второй ступени класса C. Их размещают рядом с главным распределительным щитом дома. Они могут иметь индикацию (указывающую на повреждения), благодаря чему их можно оперативно восстановить, заменив защитную вставку.

Ограничители третьей ступени класса D. Их могут устанавливать в распределительном щите, в монтажной коробке для розеток, а также в удлинителях, то есть в непосредственной близости к предохраняемым приборам.

Другие разрядники. В последнее время на рынке появились разрядники для комплексной защиты электрической системы дома. В одном таком приборе размещены разрядники двух или трех степеней защиты. Там же установлена отдельная группа, предназначенная для защиты входящих в дом телефонных линий.

Устройство комплексной молниезащиты дома

В нашей стране грозы чаще бывают в южных и западных областях, по сезонности — поздней весной и ранней осенью. Каждый владелец частного дома должен помнить об опасности, которую несут природные атмосферные катаклизмы, и подобрать для защиты дома подходящий громоотвод.

Зачем нужна молниезащита? Изменения атмосферного давления и температуры воздуха приводит к движению воздушных масс. В результате этого между тучами и землей образуется электрическое напряжение, мощность которого иногда доходит до миллиона вольт. Такое высокое напряжение часто проникает сквозь изоляционные слои атмосферы в виде разряда молнии. Обычно это очень короткий электрический удар огромной мощности (десятки тысяч ампер), который приводит к пожарам, гибели людей и животных.

Молния сопровождается гигантским излучением электромагнитных волн. Опасность возникает при непосредственном ударе в дом или человека, в наземные линии электропередач, в одиноко стоящие высокие деревья.

Перенапряжение, образующееся, например, между деревом и домом, может привести к возникновению пожара или гибель находящихся в доме людей. Если молния ударит в высоковольтную линию электропередач, то по ее проводам проходит ток огромной мощности. Он устремляется на землю в места с ослабленной изоляцией, в основном, к домашним электроприборам, находящимся в сети. Чаще всего разряд поражает розетки, выключатели или щиты предохранителей электросети. Поэтому громоотвод в доме необходим, и подумать о нем следует заранее.

Позаботьтесь о защите дома

Защита дома от молнии — это та задача, которой нужно уделить первоочередное внимание. Молния, попадая в дом, может вызвать пожар и большие разрушения, так как при ее разряде мгновенно выделяется огромное количество энергии. Какие средства защиты можно применить, чтобы во время грозы чувствовать себя в безопасности?

Нормативные документы помогают оценить риск и определить здания, которые находятся под угрозой попадания молнии, но не гарантируют, что остальные дома будут в полной безопасности. Поэтому можно и стоит оборудовать дом наружной системой молниезащиты даже в случае, если нормативные документы этого не требуют.

Важнейшими элементами системы молниезащиты являются:

• молниеприемник – служит для принятия на себя удара молнии; его устанавливают в самых высоких точках крыши – на коньке, кирпичных дымоходах и т. п.;
• токоотводы – соединяют молние­приемник (молниеприемники) с заземлителями через разборные (контрольные) зажимы и заземляющие проводники; токоотводы обычно монтируют на боковых стенах дома;
• заземляющий проводник – соединяет контрольный зажим с заземлителем;
• заземлитель – отводит в землю ток разряда молнии; эта часть системы уложена в земле

Естественные заземлители

Стоимость выполнения системы молниезащиты можно значительно снизить, прибегнув к армированию стен и железобетонных фундаментов для использования их в качестве элементов системы молниезащиты. С этой целью арматуру стен соединяют с установленными на крыше молниеприемниками, а также и с армированием оснований фундаментов. В этом случае основание фундамента представляет собой естественный заземлитель. В качестве естественных заземлителей можно также использовать металлические трубопроводы, проложенные в земле рядом с домом.

Для того чтобы армирование дома могло обеспечивать защиту от поражения молнией, его элементы должны быть гальванически непрерывными, то есть правильно соединенными. Согласно норме, по меньшей мере половина вертикальных и горизонтальных прутьев должна быть сварена по всей длине или надежно связана мягким проводом. Концы прутьев должны заходить друг на друга на длину, равную сумме их диаметров. Необходимо также обеспечить непрерывность соединений между отдельными готовыми элементами.

Искусственные заземлители

Если естественные заземлители не обеспечивают достаточной защиты, дополнительно выполняются искусственные заземлители – точечные горизонтальные и вертикальные, а также кольцевые, укладывающиеся вокруг дома на глубине по меньшей мере 0,5 м, не ближе, чем 1 м от наружных стен. Тип заземлителя должен быть подобран к грунтовым условиям. Например, вертикальные заземлители стоит использовать в грунтах, электрическое сопротивление которых уменьшается с увеличением глубины.

Кольцевой заземлитель можно заменить фундаментным, который укладывается после рытья котлована, в процессе выполнения фундаментных работ. Это будет дешевле, чем выполнять его отдельно.

Молниеприемники

Для выполнения молниеприемников также можно использовать элементы здания – в данном случае металлическое покрытие крыши. Но в качестве молниеприемника металлическое покрытие может использоваться в том случае, если оно имеет соответствующую толщину (см. таблицу). К молниеприемникам подсоединяются все металлические элементы здания, такие как дефлекторы, водосточные желоба и лестницы.

Горизонтальные молниеприемники следует прочно закреплять на удалении 2 см от крыши с покрытием из негорючих или трудно возгораемых материалов. Они могут быть уложены даже на ее поверхности, при условии, что протекание тока молнии в молние­приемники не приведет к термичес­кому повреждению кровельного покрытия. К сожалению, не возможно точно определить величину тока молнии.

Размер ячеек сетчатых молниеприемников, укладываемых на крышах жилых домов, как правило, не превышает 20 x 20 м, но если нужна более высокая степень защиты, размер ячейки может составлять даже 5 x 5 м.

Токоотводы

Их необходимо располагать так, чтобы они являлись непосредственным продолжением молниеприемников. Токоотводы следует прокладывать по прямой линии, обеспечивая как можно более короткое расстояние к заземлителям. Для жилых домов расстояние между проложенными по периметру здания токоотводами должно быть не больше, чем 25 м. Всегда необходимо выполнять не менее двух токоотводов. Расстояния между ними должны быть одинаковыми, а если это возможно, рядом с каждым углом дома должен находиться один токоотвод.

Если стены дома выполнены из негорючего материала, токоотводы могут быть проложены по поверхности стены или внутри ее. Если стены выполнены из горючих материалов, токоотводы должны быть проложены на расстоянии минимум 10 см от поверхности стены и крепиться к кронштейнам (металлические кронштейны можно крепить к стене).

В качестве естественных токоотводов можно использовать:

• металлические конструкции дома;
• соединенные друг с другом стальные элементы дома;
• элементы фасадов, профильные шины и т. п.

Соединение токоотводов с заземлителем должно осуществляться разборным зажимом (это не касается естественных токоотводов).

Два способа крепления

Молниеприемники и токоотводы могут крепиться с помощью натяжной системы или с использованием соответствующих кронштейнов, установленных не реже, чем через 1 м.

Натяжная система. Это крепление к жесткому основанию на анкерах, между которыми с помощью талрепов (римских болтов) натягивают провод или трос. Этот метод не требует использования большого количества держателей – анкеры размещаются с большими промежутками. Молниеприемник, натянутый таким образом на плоской крыше, должен быть зафиксирован на определенном удалении от кровли. Это можно сделать, используя, например, пластиковые кронштейны, закрепленные на бетонных кубиках весом около 1 кг. На крыше, покрытой рубероидом, кронштейны могут быть приклеены мастикой.

Стандартный способ. На небольших или покрытых широкими крышами домах использование натяжных молниеприемников может оказаться невозможным. Тогда токоотводы или тросы крепят обычным способом – с помощью дистанционных кронштейнов. Тип кронштейна подбирается к виду основания:

• Для плоских крыш и для стен используют кронштейны, которые вбивают в распорные дюбели, а также угловые, которые крепятся с помощью срывающихся заклепок или шурупов и распорных дюбелей. Крепление кронштейнов преду­сматривает проделывание отверстий в покрытии крыши и поэтому требует уплотнения мест вокруг крепления. Поэтому на плоских крышах, покрытых кровельным железом, рубероидом, наплавляемым рубероидом и т. п., лучшим решением является использование кронштейнов, которые приклеиваются на мастику или силиконовый клей или крепятся полосами наплавляемого рубероида. На плоских крышах кронштейны также могут быть закреплены на специально уложенных небольших бетонных блоках. Благодаря этому они прочно держатся даже без приклеивания блоков к покрытию;
• На крышах, покрытых кера­ми­чес­кой черепицей или подобным материалом, необходимо использовать кронштейны иного типа. На коньках используются коньковые кронштейны, размеры которых соответствуют ширине конька. Они подходят также для конька, изготовленного из кровельного железа. На крутом скате кровли можно использовать кронштейны, которые подкладываются снизу под черепицу и крепятся к рейкам. Есть также кронштейны с отверстием для крепления провода или троса системы молниезащиты, имеющие керамическое основание, которое подходит по цвету к черепице. С помощью клея их можно приклеивать к основанию любой формы (плоскому, вогнутому или выпуклому) например, к черепице или коньку. Конечно, для этого необходимо использовать водо- и морозостойкий клей.

Соединения

Молниеприемники, токоотводы и заземлители должны быть соединены между собой, а также с отдельными элементами дома. Для этого служат разного рода соединители (зажимы). Крестовые соединители используются для соединения элементов системы: провода с проводом, провода с листовым железом или двух элементов из листового железа друг с другом. Специальные соединители – для соединения молниеприемника с водосточным желобом; разборные контрольные соединения – для соеди­нения токоотводов с заземляющими проводниками. Последние делают возможным (после разъединения) выполнение замеров электрических сопротивлений заземлителей.

Кронштейны и соединяющие элементы изготовляются из оцинкованной стали, меди или латуни. Стальные кронштейны оснащены оцинкованными болтами и гайками, а медные и латунные – латунными.

Специальные решения

Крыша, покрытая соломой. Расстояние горизонтальных молниеприемников от покрытия крыши должно составлять минимум 10 см при усло­вии использования специальной защиты для горючих покрытий. Следовательно, молниеприемники должны крепиться на высоких кронштейнах.

Небольшие дымоходы и дефлекторы из пластика. Для их защиты используются короткие вертикальные молниеприемники, которые крепят к боковой стене дымохода или к трубе дефлектора – с помощью хомута.

Надстройки с кондиционерами. Небольшие надстройки могут быть защищены одним или несколькими вертикальными молние­приемниками. Большие – требуют использования горизонтального (одного и более) молниеприемника, который растянут над надстройкой.

Солнечные батареи на крыше. Должны быть оснащены отдельной защитой в виде растянутого над ними высокого горизонтального молниеприемника.

Высокие антенны. Если дом не осна­щен наружной системой молниезащиты, стальную мачту антенны необходимо соединить с помощью заземляющего токоотвода с естественным или искусственным заземлителем, выполненным специально для заземления антенны. Токоотвод должен быть уложен на наружной стороне стены дома и оснащен контрольным соединением.

Как эксплуатировать систему молниезащиты дома

После выполнения системы молниезащиты необходимо составить паспорт на нее – с описанием решений, которые использовались, планом расположения защитных элементов и первым протоколом контрольных измерений. К нему прилагаются протоколы периодических контрольных замеров сопротивлений заземлителей.

Необходимо помнить: чтобы система молниезащиты выполняла свои функции, она должна быть исправной. Даже мелкие повреждения нужно устранять своевременно, поскольку в случае прямого удара молнии они могут быть причиной повреждений дома, и даже его возгорания. Поэтому в процессе эксплуатации системы необходимо проводить ее периодические осмотры, по результатам которых составлять протоколы; особенно это касается наружной системы молниезащиты.

Осмотры. Самый простой производится два раза год (минимум), в том числе один раз весной перед наступлением периода весенних гроз. Он должен включать:

• осмотр состояния соединений наземной части системы (молниеприемников, токоотводов и заземлителей);
• осмотр креплений дистанционных кронштейнов и токоотводов в этих кронштейнах;
• оценку степени повреждения коррозией токоотводов и кронштейнов, а также разборных соединений.

Если в доме проводились строительные работы, особенно кровельные или штукатурные, сразу после их завершения необходимо произвести дополнительный осмотр системы и устранить возможные повреждения.

Замеры. По крайней мере раз в год, лучше всего, перед началом периода гроз, в ходе весеннего осмотра необходимо проводить замеры сопротивлений заземлителей. Их может выполнять только лицо, обладающее соответствующей квалификацией, а их результаты необходимо внести в протокол замеров, приложить к паспорту и предоставить при выполнении следующих замеров.

Если во время выполнения замеров было обнаружено увеличение сопротивления заземлителя, необходимо быстро установить причину и устранить ее. После ремонта заземлителя снова выполняется замер, для того чтобы проверить, соответствует ли его сопротивление норме.

Существуют инструкции, в которых расписаны все расчетные нормы и величины по устройству молниезащиты дома и сооружений. В зависимости от типа конструкции, ее размеров, месторасположения, среднегодовой продолжительности гроз в данном регионе устанавливается соответствующая защита дома от молний. В нашей стране особой опасности подвергаются южные и западные области.

Наиболее подвержены ударам молний высокие дома, строения с крышами из легковоспламеняющихся материалов, одиноко стоящие дома, а также строения, расположенные в горных районах или в природных зонах с частыми грозами. Таким постройкам громоотвод нужен в первую очередь.

В рамках нормативных требований каждой строительной конструкции предписывается обязательный или рекомендованный монтаж громоотвода. Тип и конструкцию молниезащиты каждый владелец выбирает по своему усмотрению, учитывая все необходимые параметры своего дома.

В соответствии с нормативными требованиями

До недавнего времени нормативным документом, регламентирующим устройство молниезащиты являлась «Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений» РД 34.21.122-87. Широкое внедрение нового электронного оборудования потребовало внесения существенных изменений в подходах осуществления молниезащиты. Этот документ устарел, он не учитывал того обстоятельства, что основной причиной выхода из строя современного электронного оборудования является не сама молния, а ее вторичные проявления в виде импульсов перенапряжения и/или сверхтоков в проводниках, вызванные занесенным или наведенным напряжением, электростатикой.

С 01.01.2009 г. введен новый государственный стандарт «Инженерное оборудование зданий и сооружений. Устройство молниезащиты зданий и сооружений» ДСТУ Б В.2.5-38:2008.

Что нового? В новом нормативном документе введено много новых понятий и определений. Согласно классификации объектов с точки зрения молниезащиты, жилые дома относятся к так называемым обычным объектам (как и здания коммерческого, промышленного, сельскохозяйственного или офисного назначения).

К специальным объектам отнесены:

• Объекты, которые представляют собой опасность для непосредственного окружения (нефтеперерабатывающие заводы, заправочные станции, предприятия по производству и хранению взрывчатых веществ);
• Объекты, которые представляют опасность для окружающей среды при поражении молнией (химические заводы, атомные электростанции, биохимические фабрики и лаборатории);
• Объекты с ограниченной опасностью (пожароопасные предприятия, электростанции, подстанции и линии электропередач, средства связи);
• Другие объекты (строения высотой более 60 м, строящиеся объекты).

В связи с повсеместным использованием на объектах разных видов электронных приборов (компьютеров, теле-, радиоаппаратуры и пр.) предлагаются способы их защиты от импульсов перенапряжений, возникающих в электрических сетях вследствие разрядов молнии.

В нормативном документе различают также наружные и внутренние молние­защитные системы (МЗС). Наружная МЗС может быть отдельно стоящей (изолированной) от защищаемого сооружения, например, рядом расположенные соору­жения, выполняющие функцию естественной молниезащиты или отдельно стоящая мачта, которая защищает соседнее здание. Естественно, наружная МЗС может быть смонтирована непосредственно на защищаемом сооружении или быть его частью.

В отдельных случаях молниезащита может содержать только внешнюю или только внутреннюю МЗС.

В нормативном документе указан перечень естественных составных частей системы молниезащиты, то есть составных частей дома, которые могут использоваться в качестве элементов молниезащиты; таким может быть, например, металлическое покрытие крыши, используемое в качестве молниеприемника. При этом уточняются условия, при которых это возможно. В основном эти условия касаются вида материалов и их толщины.

Определение степени угрозы. Нормативный документ определяет критерии, которые также необходимо учитывать при определении степени угрозы прямого попадания молнии в сооружение. Важным показателем является предполагаемая частота прямых попаданий молнии в объект N, который рассчитывается с помощью приведенных в этом документе формул.

С учетом всех критериев принимается решение о необходимости обустройства системы внешней молниезащиты.

Можно сделать обобщенный вывод, что небольшие и не очень высокие жилые дома (не возвышающиеся над окрестностью), окруженные более высокими объектами, обычно не требуют обустройства индивидуальных наружных систем молниезащиты. Но только специалист может дать рекомендацию в отношении конкретного объекта.

stopdacha.ru