Представители строительных организаций и домовладельцы обязательно сталкиваются с вопросом, что такое молниезащита, в чем она состоит, какая бывает, как выбрать оптимальный вариант, обязательна она или нет и с кем посоветоваться на этот счет. Несмотря на действительную техническую сложность вопроса, все же постараемся разобраться.
Молниезащита - это комплекс технических мероприятий, включающих этапы проектирования, монтажа и обслуживания, направленных на защиту объекта как от прямого попадания молний, так и от сопутствующих неблагоприятных электрических явлений.
В чем опасность?
Во время грозы потенциально все здания, особенно, если они выше окружающих сооружений, могут быть поражены разрядом молнии. Мощь этого природного явления такова, что плавит песок, попадание же в строительный объект чревато значительными разрушениями и пожаром.
Но, помимо этого, грозовая атмосфера несет в себе и другую опасность - наэлектризованный воздух может спровоцировать сильнейшие электромагнитные импульсы, вызывающие импульсное перенапряжение электросети. Для современных многоквартирных, офисных и промышленных зданий и частных домов, наполненных всевозможной электроникой, это означает неминуемые сбои, замыкания, поломки оборудования и возгорания, которые могут выйти за рамки локальных.
Таким образом, угроза совершенно реальна и меры безопасности крайне актуальны для каждого сооружения.
Как защититься?
К счастью, прогресс не стоит на месте. Современная инженерия предлагает целый комплекс защитных мер, носящих общее название молниезащита или грозозащита.
Технически сюда входит:
- Система внешней молниезащиты
- Система внутренней молниезащиты
оберегает от прямого попадания разряда. Состоит из молниеприемной мачты, принимающей основной удар, токоотвода и заземления , обеспечивающих отведение разряда в землю. Тип системы может быть пассивным (традиционный громоотвод) или активным (перехватывающим молнию за счет ионизации воздуха вокруг молниеприемника);
оберегает сети и электрооборудование от вторичных явлений. Состоит из устройств защиты от перенапряжений и системы уравнивания потенциалов
Мероприятия по грозозащите включают:
Проектирование
Для грамотного проведения всех защитных мероприятий крайне важно сделать качественный проект, который учтет не только особенности конкретного здания, но и будет отвечать всем нормативным документам. Наилучший вариант, когда проектирование молниезащиты производится в момент общего проектирования постройки здания, т.к. в этом случае можно использовать внутренние элементы сооружения в качестве составляющих системы грозозащиты, что удешивит ее стоимость. На сегодняшний день при проектировании все чаще используют зонную концепцию молниезащиты, с основными принципами которой можно ознакомиться .
Компания «МЗК-Электро» быстро и качественно составит проект системы грозозащиты или отдельных ее элементов на базе оборудования всемирно известных производителей.
Монтаж
Обычно при наличии четкого проекта, необходимого оборудования и опытных специалистов занимает от 1 до 3 дней в зависимости от сложности и объема работ. Монтировать систему можно в любое время года, но желательно готовиться к грозовому сезону заранее.
Обслуживание
Любые сложные технические приспособления имеют свой регламент профилактического обслуживания, система грозозащиты не является исключением. Для бесперебойной работы требуется периодический осмотр и проверка работоспособности систем. В случае же поломки помощь профессионалов незаменима, т.к. для выявления причин и устранения требуются квалификация и навыки.
Весь комплекс мероприятий можно заказать в компании «МЗК-Электро». У нас вы получите исчерпывающую консультацию по всем вопросам молниезащиты и квалифицированное обслуживание. Каждого специалиста нашей компании отличают глубокие знания и многолетний опыт, все оборудование и работы сертифицированы - все это позволяет нам гарантировать результат.
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».
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
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.