Молниеотвод — это система технических элементов, основным предназначением которых является защита от разряда молнии. Молниеотвод обеспечивает защиту отдельных зданий либо комплекса зданий и сооружений — трубопроводов, мостов, подземной и наземной инфраструктуры, заглубленных зданий.
В обиходе это устройство получило другое наименование — громоотвод. С чисто технической точки зрения оно неверно, однако давно закрепилось в русском языке и является общеупотребительным.
Из чего состоит устройство
Вне зависимости от вида, любой молниеотвод состоит из следующих конструктивных элементов:
- молниеприемника;
- токоотвода (токовод, спуск);
- заземлителя.
Молниеприемник — часть конструкции молниеотвода, непосредственно принимающая на себя удар молнии. Всегда выполняется из металла с высокой проводимостью и стойкостью к разрушению от погодных условий. Материалом для молниеприёмников может служить нержавеющая или оцинкованная сталь, алюминий или медь.
Токоотвод — часть конструкции молниеотвода, которая непосредственно сбрасывает (спускает) принятый электрический заряд в заземлитель, непосредственно связанный с землей. Поэтому иное название токоотвода — спуск. Также выполняется из металла.
Заземлитель — металлический проводник, погруженный в землю. Может выполняться в разных видах, от вкопанной в почву шины до железобетонной сваи, роль проводников в которой выполняет стальной каркас.
Разновидности
Виды молниеотводов, а точнее — систем молниезащиты классифицируются по трем категориям, каждая из которых применяется в строго оговоренных случаях. Но прежде чем говорить о категориях, разберемся с применяемыми типами молниезащиты.
Принципиально молниезащита любого вида, кроме активной, основанной на ранней стриммерной эмиссии (о ней отдельный разговор), действует одинаково. Молния бьет в молниеприемник, спускается по токоотводу и уходит в землю, при этом нивелируются и другие опасные эффекты, связанные с появлением напряжения на металлических частях здания, искрение вследствие электростатической и электромагнитной индукции.
С конструктивной точки зрения виды молниеотводов различаются по:
- типологии молниеприемников;
- типу спусков;
- типу заземлителей.
Молниеприемник может быть выполнен в виде сетки с определенным шагом между ячейками (шаг зависит от категории), в виде стержня или троса. Также в особых случаях для улавливания молний может служить покрытие крыши здания, если оно выполнено из стали толщиной не менее 4 мм, меди — не менее 5 мм либо алюминия — не менее 7 мм.
Иногда молниеприемником могут служить трубы — дымовые и выхлопные, и другие металлоконструкции большой высоты. Опорой для тросового или стержневого молниеприемника может служить близко расположенное дерево.
В роли токоотводов может выступать арматура железобетонных конструкций, а также пожарные лестницы, лифтовые направляющие либо специально проложенные металлические шины. С молниеприемником они соединяются сварным или болтовым способом (последний — только для III категории защиты).
Тип применяемого заземлителя каждого молниеотвода зависит от категории всей системы, а также от электрического сопротивления почвогрунта на конкретном участке (у песка, чернозема, глины разные показатели сопротивления).
В грунтах со слабым сопротивлением в его роли может выступать железобетонный фундамент здания, в других случаях это могут быть вертикальные, горизонтальные, кольцевые сооружения из меди либо стали, помещаемые в землю на определенной глубине.
Категории
Существует 3 категории молниезащиты, рассчитанные на применение в различных условиях. Они соответствуют классам пожаро- и взрывобезопасности.
Первая категория
Так, I категория — наивысшая, она применяется для защиты от молний взрывоопасных и легко воспламеняющихся объектов. Соответствует классу пожаро- и взрывобезопасности B-I и B-II. Она защищает объект от прямого удара молнии, от воспламенения и взрыва в результате искрения, вызванного явлением индукции (электромагнитной и электростатической), а также от переноса потенциалов на металлические части здания, то есть появления на металлоконструкциях опасного напряжения.
К ней предъявляются особо жесткие требования. Нормируются все расстояния — от молниеотводов до защищаемого объекта, глубина расположения заземлителя, расстояние между перемычками индукционной защиты и так далее.
Молниеприемник, как правило, стержневой либо тросовый. Внутренняя защита осуществляется присоединением металлоконструкций — станков, балок, троллея, любых других элементов — непосредственно к заземлителю, либо через заземляющий контакт электрооборудования. Общее сопротивление заземлителя не может быть больше 10 Ом.
Вторая категория
II категория молниеотводов предназначена для обеспечения защиты такого же уровня в местностях с меньшим количеством гроз в год, либо для зданий с меньшей взрыво- и пожароопасностью, например, для объектов класса B-Ia, B-I6, B-IIa, В-Iг (электроустановки).
Этот вид молниеотводов монтируется подобно молниезащите I категории с тем отличием, что в качестве приемника может применяться уложенная непосредственно на крышу стальная сеть из прутьев определенного сечения (не менее 6 мм) и с определенным шагом сетки.
Укладка производится на негорючую поверхность. Требования к соблюдению рабочих расстояний менее жесткие, так, дистанция от молниеотвода до здания может быть любой. Спуски монтируются аналогично более высокому классу.
В роли «земли» может выступать фундамент из железобетона, если сопротивление грунта не более 500 Ом. Конкретные особенности прокладки молниеотвода зависят от типа защищаемого здания — производственный цех, административное здание, хранилище жидкого топлива или резервуар для газа, электроустановка и другое. Величина импульсного сопротивления на «земле» не может быть больше 10 Ом.
Третья категория
III категория видов молниеотводов применяется, если в местности общая продолжительность гроз более 20 ч в год, а также для объектов, соответствующих классу П-III по электробезопасности и III-V классу огнестойкости. К примеру, это детские сады, ясли, школы, кинотеатры, больницы, другие социально значимые учреждения, в которых, тем не менее, нет легко воспламеняющихся или способных взрываться устройств или материалов.
Этот вид молниеотвода отличается тем, что не обеспечивает защиты от электромагнитной и электрической индукции — только от возгорания вследствие прямого поражения молнией и от возникновения на металлических частях и других проводящих элементах опасного напряжения.
Технологически выполненный по этой категории молниеотвод отличается от системы по II категории только большим шагом сетки — он может составлять 12*12 м — и порогом импульсного сопротивления — оно может составлять 20 Ом. Отдельно стоящие емкости с ГСМ, кроме бензина, а также трубы и некоторые другие элементы можно защищать с применением заземлителя импульсным сопротивлением до 50 Ом.
В молниеотводе, выполненном в соответствии с III категорией, допустимо использовать соединение с помощью скрутки, если соединяемые элементы это позволяют.
Во всех случаях расчет системы молниеотвода должен быть основан на количестве ожидаемых ударов молнии в год. Чем он выше, тем выше и категория. Допустимо не подключать к громоотводу помещения из несгораемых материалов, считающиеся невзрывоопасными.
Если в здании есть помещения, относящиеся к разным классам пожаро- и электробезопасности, то категория молниеотвода выбирается максимальная из необходимых. Отдельных громоотводов II и III, например, категории в одном и том же здании не делают.
Документация
Поскольку молнии несут реальную опасность пожара и поражения электрическим током находящихся в здании людей, на устройства молниезащиты существуют свои ГОСТы и инструкции по монтажу молниеотводов всех видов. Несоблюдение стандартов, как и несоблюдение любых подобных правил, может быть чревато несчастным случаем.
Тем не менее, единого всеобъемлющего госстандарта на молниеотводы нет. Для каждого конкретного проекта строители руководствуются частными случаями, описанными в различных ПУЭ и ГОСТах для защиты электроустановок, зданий и сооружений.
На международном уровне применение молниеотводов всех видов регламентирует документ МЭК 62305.4 . Основными нормативными актами в России являются РД 34.21.122-87 и CO 153—343.21.122-2003. На молниеотвод выполняется соответствующая сопроводительная документация. Он сдается при вводе в эксплуатацию здания или сооружения, как соответствующий элемент защиты.
Источник: EvoSnab.ru
5.4. Защита зданий и сооружений от поражающих факторов молний
-
От прямых ударов.
Для приема электрического разряда молнии и отвода ее тока в землю применяют устройства называемые молниеотво-дами (рис. 5.1). Молниеотвод состоит из несущей части – опоры 1 (которой может служить само здание или сооружение), молниеприемника 2, токоотвода 3 и заземлителя 4.
Наиболее распространены стержневые и тросовые молниеотводы. В качестве молние-
приемников нередко используют металлические Р и с. 5.1. Молниеотвод
кровли зданий, металлическую сетку уложенную на крышу здания и т.п.
Зона защиты молниеотвода зависит от его типа.
Защита от прямых ударов молнии ВЛ осуществляется грозозащитными тросами.
-
От проявления электростатической индукции.
Защита обеспечивается путем присоединения всего оборудования, находящегося в зданиях и сооружениях, к заземлению.
-
От действия электромагнитной индукции.
Осуществляется путем устройства через каждые 25-30м металлических перемычек между трубопроводами, другими протяженными металлическими объектами (кабели, эстакады) расположенными друг от друга на расстоянии 10 см и менее.
IV. От заноса высоких электрических потенциалов.
По коммуникациям:
Осуществляется путем подсоединения входящих в здание коммуникаций (например, трубопроводы) к заземлителю.
По ВЛ:
Ввод в здание электрических сетей напряжением до 1кВ следует выполнять только кабелем, при этом металлическая оболочка кабеля у ввода в здание должна присоединяться к заземлителю.
Для защиты от заноса высоких потенциалов по ВЛ напряжением выше 1 кВ применяют защиту подходов этих ВЛ к объекту грозозащитными тросами и устанавливают разрядники или ограничители перенапряжений (ОПН) на опорах.
5.5. Статическое электричество и защита от него
При трении диэлектрических материалов (нефтепродукты, пластмасса, текстиль, бумага и т.д.) нередко наблюдается явление электризации тел – статическое электричество (переливание нефтепродуктов, пересыпание сыпучих материалов, размельчение).
Электризация материалов может привести:
-
к искрообразованию между изолированными от земли материалами (объектами), что может вызвать пожар или взрыв (потенциалы могут достигать нескольких десятков киловольт — 45 кВ);
-
к искрообразованию между человеком и заземленным оборудованием (или наоборот), что может стать причиной непроизвольного резкого движения в результате которого человек может получить травму (падение, ушиб и др.).
Защита от статического электричества осуществляется:
-
заземлением оборудования;
-
увеличением поверхностной и объемной электрической проводимости диэлектриков (введение антистатических присадок, повышение влажности воздуха – при 85% влажности и выше зарядов статического электричества практически не возникает);
-
нейтрализация электрических зарядов путем ионизации воздуха.
Источник: StudFiles.net
Виды молниезащиты
Установка систем молниезащиты регламентирована Приказом Министерства энергетики России №280 и Руководящим документом 34.21.122-1987. Существует 2 вида молниезащиты, которые предназначены для разных сооружений:
-
обычных: жилых и муниципальных зданий высотой до 60 метров;
-
специальных: игровых площадок, объектов, представляющих высокий риск опасности в случае попадания молнии, а также зданий выше 60 метров.
Каждое строение имеет свои нормы защиты от прямого удара молнии (ПУМ). Обычные объекты имеют 4 уровня защиты – 0.8, 0.9, 0.95 и 0.98, а спецобъекты – от 0.9 до 0.999. Уровень защиты от молний определяется, исходя из тяжести наносимого вреда и особенностей самого строения. Защитные способности устанавливаемых устройств должны соответствовать необходимому для конкретного объекта допустимому уровню.
Поражающие факторы молнии
Сила ударов молнии может быть:
-
первичной: вызвана прямыми ударами;
-
вторичной: последствия от действия электрических разрядов или от металлических коммуникаций, которые подверглись попаданию молнии.
Поражающие факторы разделены на 4 категории молниезащиты:
-
прямые удары (до 200 кА при 1000 кВ): поражение людей электрическим током, незначительные разрушения строений, пожар;
-
удалённые разряды (при импульсах до 1000 кВ по коммуникационным сетям): поражение людей, нарушение или возгорание электропроводки, поломка электрооборудования, неисправность работы автоматизированных устройств;
-
близкие разряды на расстоянии 500 метров от здания (при импульсах до 100 кВ): те же поражающие факторы;
-
относительно слабые разряды, вызывающие токи короткого замыкания в электросетях (при напряжении до 4 кВ).
Варианты защиты
Комплексы молниезащиты и заземления подразделяются на внешние и внутренние. Первый тип состоит из молниеприёмника, токоотвода и заземлителя. В случае с загородными домами устанавливают внешние системы, основная задача которых – отвод молний в сторону для защиты кровли. Молниеприёмники бывают стержневыми (состоят из прутков, уголков или труб), тросовыми или совмещёнными.
Стержневые молниеприёмники выполнены из любого металла, а их поперечное сечение должно иметь площадь минимум 100 мм2. Данные устройства в длину должны быть минимум 20 см. Тросовые молниеприёмники представляют собой стальные многопроволочные канаты с поперечным сечением от 40 мм2. Совмещённые системы включают в себя как стержни, так и канаты, а устанавливаются они на деревянные части крыш.
Также внешние элементы молниезащиты подразделяются на активные и пассивные. Наиболее распространёнными являются системы пассивного типа, которые изготавливают следующие компании: Elko-Bis и GALMAR (Польша), ERICO (США), ОВО BETTERMANN (Венгрия), DKC (Россия). С конструктивной точки зрения пассивные элементы могут быть двух видов. В первых системах молниеприёмники принимают молнии, уводя их в грунт. Во вторых устройствах молниеотводы «разряжают» вокруг себя воздух при грозе, благодаря чему молния просто не может возникнуть в этой части пространства.
Отличие активной молниезащиты состоит в наличии активных молниеприёмников, которые оборудованы электронными механизмами. При грозе вокруг приёмников возникают ионизированные потоки воздуха, из-за которых появляются восходящие разряды. Благодаря этому в случае попадания молний в загородные дома электрический разряд будет «притягиваться» молниеприёмниками. Основные производители активных элементов молниезащиты: ORW-ELS (Польша), SCHIRTEK (Австрия), Indelec (Франция).
Монтаж молниезащиты
Самостоятельно установить молниезащиту дома очень сложно, поэтому лучше обратиться за помощью к профессионалам. В нашей компании «Алеф-ЭМ» работают профессиональные монтажники, которые подберут наиболее эффективные элементы молниезащиты для конкретного коттеджа и быстро установят их.
Для начала мы проводим закрепление заземлителей, которыми выступают специальные сетки или радиальные электроды. Контуры сеток прокладываются минимум на расстоянии 90 см от фундаментной основы зданий, а электроды устанавливаются в грунт на глубину от 50 см. По желанию заказчика мы можем сделать естественным заземлителем армированный пояс фундамента, но только при условии, что он соответствует необходимым требованиям и нормам.
В качестве естественных молниеприёмников могут выступать:
-
металлическая кровля из профнастила или металлочерепицы без изоляционного слоя (за исключением лакокрасочного покрытия);
-
металлические элементы на крыше (ферма, арматурный пояс или ограждение с соответствующим необходимым параметрам сечением);
-
труба или резервуар, сечение которых соответствует необходимым параметрам молниезащиты зданий.
Токоотвод должен быть расположен так, чтобы электрический разряд распространялся по нескольким параллельным направлениям, а длина его воздействия не превышала допустимых норм. Все молниеотводы обязательно снабжаются отдельными токоотводами. Их нужно равномерно распределить по всей длине дома (желательно в углах). Запрещено устанавливать токоотводы в элементах водостока или в непосредственной близости от оконных и дверных проёмов. Все части систем молниезащиты нужно соединять электросваркой или надёжными резьбовыми крепёжными деталями, а монтаж на кровлю или стены нужно проводить при помощи специальных кронштейнов.
Внутренняя защита зданий и сооружений
Помимо установки внешних элементов молниезащиты, нужно подумать о внутренней защите вашего дома. Для этого наша компания «Алеф-ЭМ» использует специальные устройства, которые защищают электрооборудование от перенапряжений в электросети («Тип1» – прямые удары с воздействием волн молний 10/35 мкс, «Тип2» – непрямые удары с воздействием волн 8/20 мкс).
Источник: Groze.net
Структура
Молниеотвод – пассивная защитная мера, которая обеспечивает безопасную эксплуатацию объектов, сохраняет здоровье и жизни персонала, жильцов при разрушительных воздействиях природной стихии. Состоят системы молниезащиты из следующих основных элементов:
- Приемника разряда.
- Токоотвода.
- Заземляющего контура.
Виды молниезащиты
В настоящее время выделяют активную и пассивную системы молниезащиты. Традиционный – пассивный вариант состоит из приемника разряда, токоотводящего элемента и заземления. Принцип функционирования такой системы достаточно прост. Громоотвод принимает на себя удар молнии, после чего направляет его к заземлению посредством проводящих путей токоотвода. В конечном итоге разряд гасится в земле.
В свою очередь, активная система молниезащиты работает по принципу ионизации воздуха. Благодаря данному эффекту и происходит перехват разряда. Состоят активные системы молниезащиты из тех же элементов, что и пассивные. Однако радиус их действия значительно больше и достигает порядка 100 метров. В данном случае под защитой оказывается не только объект, на котором смонтированы элементы системы, но также близлежащие постройки.
Активная молниезащита гораздо эффективнее. Поэтому неудивительно, что именно такому варианту отдают предпочтение пользователи в большинстве развитых стран. Однако и стоимость подобных решений на порядок выше.
Варианты исполнения приемников разряда
В стандартном исполнении полниеприемник представляет собой обычный металлический штырь, что монтируется в вертикальном положении на крыше сооружения. Крайне важно закреплять данный элемент в самой высокой, открытой точке крыши. Если строение отличается сложной конструкцией кровли, в плане повышения уровня безопасности, рекомендуется монтаж нескольких приемников разряда.
Выделяют отдельные варианты молниеприемников, которые различаются согласно конструктивному исполнению:
- Штыревая защита.
- Металлический трос.
- Молниезащитная сетка.
Штыревая защита
Если сооружение содержит металлическую кровлю, в таком случае правильным решением выглядит установка штыревой системы молниезащиты. Монтаж приемника разряда в виде стандартного металлического стержня выполняется на возвышенности. Последний соединяется с заземлением посредством токоотводов.
Штыревая защита может быть представлена в виде круглого металлического прута сечением не менее 8 мм либо полосового отрезка металла с параметрами 25 х 4. Длина принимающего разряд элемента должна быть такой, чтобы его окончание возвышалось над самой высотной точкой объекта примерно на 2 метра.
От высоты расположения штыря напрямую зависит способность системы молниезащиты и заземления уберегать от поражения разрядом значительных площадей. Зона, которую способен защитить штыревой громоотвод, определяется как окружность с радиусом, идентичным высоте стержня.
Тросовая защита
При наличии крыши, покрытой шифером, приемник разряда молнии выполняется в виде металлического троса. Последний натягивают вдоль конька кровли. Высота его расположения должна составлять как минимум 0,5 метра от поверхности.
Если необходимо создать наиболее надежную защиту, для натяжения троса используют металлические опоры, которые изолируются от приемника разряда. Данный способ также применим для строений с деревянными крышами и кровлями в виде керамической черепицы.
Сетчатая защита
Такое решение выступает наиболее сложным для реализации. Как правило, применяется для крыш, покрытых черепицей. Приемником разряда в данном случае выступает проволочная сетка, проложенная на крыше строения. Сечение электрических проводников в данном случае должно составлять не менее 6 мм, а шаг ячеек – порядка 6 х 6 м.
Рассмотренная система соединяется с токоотводом и заземляющим элементом с помощью сварки. При отсутствии такой возможности допускается применение болтовых крепежей.
Монтаж токоотводов здесь выполняется с применением круглой стальной проволоки. Прокладывают их по направлению к заземлению по стенам и крыше строения, фиксируя электрические проводники специальными скобами.
Маршрут для размещения элементов токоотвода подбирается таким образом, чтобы проводящие ток элементы не соприкасались с дверями, окнами, крыльцом, металлическими гаражными воротами, прочими конструкциями, с которыми могут взаимодействовать люди в процессе эксплуатации объекта.
Если здание содержит в своей конструкции обилие легковоспламеняющихся материалов (пенополистирол, дерево, пластик), проводники токоотвода должны быть проложены на отдалении от поверхностей примерно в 15-20 см. Такой подход к обустройству системы молниезащиты позволит избежать возникновения пожаров при сильных, продолжительных грозах.
В данном случае также может быть установлена внутренняя система молниезащиты, которая предполагает монтаж специальных разрядников, способных защитить электрооборудование от импульсных перенапряжений. Подобные средства размещаются в непосредственной близости к точке ввода силового кабеля в объект.
Токоотвод
Выступает обязательным элементом систем молниезащиты. Предназначен для передачи заряда к контуру заземления.
Токоотвод представляет собой металлическую проволоку толщиной не менее 6 мм, что присоединяется к приемнику разряда. Сочетание обоих элементов позволяет погашать нагрузки до 200 000 Ампер. Важнейшим условием при объединении данных конструктивных составляющих выступает выполнение высоконадежной сварки, что исключает вероятность разрыва соединений и ослабления креплений под воздействием ветра, при падении снежных пластов.
Токоотвод спускают по стенам объекта с крыши, закрепляя проводник скобами. Окончание металлической проволоки направляется к заземляющему контуру. Если система молниезащиты зданий и сооружений предполагает установку нескольких проводящих заряд элементов, их располагают на расстоянии порядка 20-25 метров друг от друга на максимально возможном отдалении от дверей и окон.
Согласно технике безопасности, токоотводы запрещено резко изгибать. Допущение подобных просчетов увеличивает вероятность возникновения искрового разряда в случае поражения объекта молнией. Это, в свою очередь, может привести к воспламенению сооружения.
Выполняя монтаж системы молниезащиты, желательно делать токоотвод как можно короче. В то же время его установку рекомендуется производить поближе к острым выступам, краям фронтонов, слуховым окнам.
Заземление
Устройство заземления предназначено для обеспечения эффективного отвода разряда в землю. Представляет собой несколько объединенных между собой электродов, забитых в грунт.
При введении объекта в эксплуатацию, по правилам, изначально должно быть предусмотрено общее заземление для всех электроприборов, подключенных в сеть. Если же его нет, подготовить элемент не так и сложно. Для этого берется стальной либо медный проводник сечением 50-80 мм. Выкапывается траншея длиной 3 м и глубиной не менее 0,8 м. По противоположным сторонам углубления вбиваются пруты, которые соединяются с помощью стальной перекладины методом сварки. К полученной конструкции присоединяется токоотвод. В завершение места сварочных колен окрашиваются, после чего заземляющая конструкция забивается до дна траншеи.
Проверка систем молниезащиты
Испытание системы отвода разряда предполагает визуальный осмотр конструктивных элементов, а также измерение показателей сопротивления. Внешне проверяется надежность соединения контактов между молниеприемником, токоотводами и заземлением. Все места сварки простукиваются молотком.
Проведение измерений показателей сопротивления заземлителей отдельных молниеотводов и болтовых соединений предполагает наличие специального оборудования, зарегистрированного в соответствии с нормативными актами.
В итоге
Как видно, существует несколько вариантов молниезащиты объекта. Те или иные решения подбираются в зависимости от широты бюджета, характера строения, необходимости в обеспечении определенного уровня безопасности.
В настоящее время разработка проектов электроснабжения при введении объекта в эксплуатацию не предусматривает создание молниезащиты. По крайней мере, ее наличие не является обязательным требованием. Поэтому решение о целесообразности обустройства системы защиты строения от поражения молнией принимается каждым владельцем исходя из личных соображений.
Источник: FB.ru