Заземление молниезащиты

Помимо влажности, угрозы гниения, порчи грызунами и насекомыми-вредителями у деревянного дома есть еще один серьезный враг – это гроза. Не сама по себе, конечно же, а одна из ее составляющих. Речь, естественно, идет о молнии. Поэтому вопрос молниезащиты и заземления дома является крайне важным.

Причем вероятность поражения молнией является серьезной угрозой не только для деревянного дома, но и для остального имущества на приусадебном участке. А самое главное – молния представляет серьезную опасность для вас и ваших близких.

В нашей стране за молниями наблюдают, но статистику поражений людей сверхвысокими токами молний никто не ведет. Зато ведут в США. Среднее ежегодное число пораженных молниями людей у них переваливает за тысячу, из этой тысячи ежегодно погибает свыше ста человек. Задумайтесь – гибнет 10% пораженных молниями. Это жуткие цифры, которые перекрывают и авиакатастрофы и печальную статистику ДТП.

Споры о том устраивать ли молниеотвод (в простонародье – громоотвод) для деревянного дома или нет ведутся постоянно. Сторонники молниезащиты дома заявляют о ее всенепременной необходимости и пользе. Противники вторят о добровольном шаге оппонентов превратить свой земельный участок или дом в искусственный молниеприемник. По сути правы обе стороны, Как, впрочем, в тоже время и те и другие неправы. В конечном итоге делать ли молниеотвод или нет – выбор целиком ваш, хотя мы бы все таки порекомендовали построить его.

Далее в этой статье мы рассмотрим, что такое молния, как она возникает и что нужно сделать, чтобы создать комплекс молниезащиты дома, дачи или коттеджа.

Что такое молния и какова природа ее возникновения

Что такое облако – это сгущение мельчайших капель воды и водяного пара, поднявшихся с поверхности земли высоко в небо. Образующиеся высоко в небе облака столь велики, что располагаются в разных температурных слоях из-за чего в одном облаке есть зоны, в которых температуры отличаются на 20-30 °С. И если нижний слой может быть охлажден до -10 -15 °С, то верхние уже могут иметь температуры до -40 -50 °С. Вода и пар при таких условиях кристаллизуется в мельчайшие кристаллы льда, которые, под воздействием постоянного их перемешивания под ветровой нагрузкой, трутся и удараются друг о друга, создавая статическое электричество.

Из-за существенной разности температур в нижней и верхней частях облака в его теле формируются слои с разныим электрическими зарядами, и облако становится похожим на слоеный пирог. Силы токов, появляющиеся и гуляющие в облаках, поистине колоссальны. Но электричество не может накапливаться вечно и рано или поздно оно должно куда-то сбрасываться. В результате этого в облаках появляются молнии. А гром – это звук, вызываемый прохождением ствола молнии, раскаленного до сотен тысяч градусов, сквозь воздушные массы за доли секунды.

Обычные молнии бывают трех основных видов

1. Молнии, разряжающиеся в сторону верхних слоев атмосферы;
2. Молнии, бьющие внутри разнозаряженных слоев внутри одного облака или между разными облаками;
3. И самый страшный для человека вид молнии – молния, замыкающаяся на поверхность земли.

Как все мы помним из начального курса школьной физики – электрический ток на пути своего движения всегда выбирает наикратчайшее расстояние. Потому молнии часто бьют в высокие сооружения, в кроны деревьев, в шпили церквей. Причем некоторые виды деревьев являются естесвенными молниеотводами, чем по всей нашей стране в деревнях и селах люди пользуются испокон веков, а знание это передается из поколения в поколение, но об этом чуть позже.

Но самое удивительное, что опасны не только те грозовые облака, что кружат у вас прямо над головой, изливая стены дождя и оглушая раскатами грома. Ученые по всему миру уже много десятилетий бьются над феноменом, когда молния вдруг появляется и бьет в поверхность земли за десятки, а иногода даже за сотни километров от прохождения грозового фронта. Так что в летние месяцы, когда активность молний особенно высока стоит быть особенно внимательным в вопросах защиты дома, особенно деревянного, от поражения ими.

По сути молния – это ни что иное как обычное короткое замыкание, возникающее между разнополярными проводниками – землей и облаком. Что же предпринять, чтобы максимально защитить свой дом от молний? Здесь на помощь приходит изобретение Бенджамина Франклина – молниеотвод.

Как сделать молниезащиту дома

Молниеотвод представляет собой устройство, возвышающееся над защищаемым объектом, через которое ток молнии, минуя защищаемый объект, отводится в землю.

Бытует мнение, что молниеотвод предназначен как бы «перехватывать» молнию на подлете ее к дому или другому строению – это немного неверно, хотя суть от этого, конечно же, не меняется.

На самом деле молниеотвод, представляющий собой идеальный электропроводник, уходящий вертикально в грунт и поднятый максимально высоко в воздух, как бы «провоцирует, вызывает» образование электрического разряда именно над собой.

если разряд в облаке все-таки образуется, то он беспрепятственно по кратчайшему пути уходит через систему молниезащиты прямо в землю. То есть молниеотвод – сооружение придуманное для намеренного вызова короткого замыкания между грозовым облаком и поверхностью земли именно там, где это необходимо сделать, чтобы обезопасить близлежащие объекты.

Устройство молниезащиты дома

Виды молниеотводов для молниезащиты дома

• Одиночные молниеотводы;
• Тросовые молниеотводы. Представляют собой тросы или систему тросов, натянутых между одиночными молниеприемниками. Вы всегда можете увидеть такой вид молниезащиты над любой высоковольтной линией электропередачи в виде грозозащитного троса. В бытовых условиях такой молниеотвод может быть использован для защиты целых участков. Его натягивают между мачтами по периметру земельного участка, или для защиты длинных зданий и сооружений.

Из чего состоит система молниезащиты дома

• Молниеприемник – электрод в виде тонкого, заостренного на конце стержня, устанавливаемый над защищаемым объектом;
• Токоотвод – кабель, покоторому ток молнии отводится вниз к заземлению;
• Заземлитель – собственно система заземления.

Молниеприемник

Самая верхняя, заостренная часть всей системы, которая первой принимает на себя удар молнии. Так же как и заземлитель, молниеприемник желательно делать из меди или сходных по своим качествам материалов.

Важно. Покрывать любые молниеприемники лаками или красками, равно как и помещать их в защитные кожухи для предотвращения коррозии нельзя. Иначе молниеприемник потеряет свое прямое функциональное назначение.

Существует несколько способов организации молниеприемника

Можно на крыше дома, с разных его сторон и по центру, при необходимости, установить невысокие молниеприемники, высотой где-то в пол-метра – метр каждый. Затем соединить все в общую систему и замкнуть на заземлитель.

Так же на крыше деревянного дома, печной трубе или близкостоящем дереве можно установить деревянную мачту, на самом верху которой закрепить схожий с предыдущим токоприемник. А у домов с металлической кровлей может оказаться достаточным мероприятие по прямому заземлению крыши.

Причем чем выше будет находится токоприемная часть молниезащиты дома, тем больше площадь будет защищена под ним, но вместе с тем не следует устраивать чрезмерно высокий молниеотвод. При возвышении больше чем на 12-15 метров от земли его эффективность будет только снижаться.

Токоотвод

С токоотводом все проще. Здесь достаточно использовать медный или алюминиевый провод с максимальным сечением. Для его изготовления прекрасно может подойдет стандартный витой алюминиевый провод, используемый при прокладке воздушных электролиний. Такими же муфтами, клеммниками или обжимными трубками, о которых мы уже упоминали выше, он крепится к молниеприемнику, а другим концом – к заземлителю. Между ними направляется строго вертикально (чтобы соблюсти минимальное расстояние между молниеприемником и заземлителем). На стене дома или специальном шесте закрепляется, по возможности, пластиковым крепежом. Токоотвод допускается использовать изолированным от внешней среды или убирать в кабель-канал.

Заземление дома своими руками

Самое главное в молниезащите деревянного дома – это качественное и правильное заземление. Многие считают, что для устройства заземления дома своими руками вполне хватит воткнуть прут из арматуры в землю, прикрутить к нему проволоку и пустить ее к молниприемнику. Это не просто далеко от истины – это абсолютно неправильно. Устройство такого заземления, да и всего остального, не только не поможет, но и с большой долей вероятности только навредит при ударе молнии, причем довольно существенно.

Для того, чтобы выполнить по настоящему качественно и действенное заземление дома своими руками необходимо руководствоваться следующими советами:

Само собой лучше всего использовать качественные материалы – подойдут медь, латунь, аллюминий и другие нержавеющие материалы. Но по причине их дороговизны можно вполне использовать и обычную сталь. Согласно правил по работе с электроустановками и токоведущими частями такие заземлители необходимо обследовать на предмет повреждений и ржавчины не реже одного раза в год, а при уменьшении их в диаметре на 50% и более (в результате коррозии и разрушения металла) их следует незамедлительно менять на новые.

Во-вторых, необходимо использовать не один металлический стержень, погружаемый в землю, а сразу несколько, причем чем больше, тем лучше. На самом деле количество таких стержней и их длина – величины расчетные. Но для простоты и с запасом, для стандартного одно- или двухэтажного дома вполне хватит использовать три, четыре стержня.

Их длина должна быть такой, чтобы пройти глубину сезонного промерзания грунта с запасом в 20-30 сантиметров.

Между собой стержни должны быть соединены электропроводящим материалом, желательно медной или аллюминиевой проволокой или луженой пластиной железа. По сути конструкция становится очень похожей на букву «Ш» или даже расческу, закопанную в землю. Соединения стержней между собой, с применением проволоки, методом ее скрутки вручную или при помощи плоскогубцев крайне недопустимы. Ни в простом бытовом заземлении, ни в устройстве молниезащиты  дома особенно.

Все соединения должны держаться на сварке, с использованием обжимных гильз или на жесткой скрутке (так называемая холодная сварка). Холодная сварка представляет собой специальные зажимные колодки и клеммы, обжимные гильзы, прижимающие две детали между собой абсолютно крепко, с максимальной площадь соприкосновения между ними.

Такие соединения очень надежны, они не имеют подвижек, люфтов и не разболтаются со времеенем. Выглядеть все в сборе может примерно так

Заземлитель и токоотвод должны обязательно находится в недоступном для детей и домашних животных месте, и самым безопасным будет  устроить вокруг них отдельную ограду.

В качестве заземлителя так же можно использовать любой крупный металлический предмет, причем чем большую площадь соприкосновения с землей он имеет, тем лучше. То есть на первых порах для устройства заземления дома своими руками вполне может подойти и арматурная сетка, и спинка от старой металлической кровати и просто металлическая бочка или старая чугунная ванна.

Характерной особенностью электричества является то, что оно «любит» влажность. Ведь вода – отличнейший проводник. Поэтому заземлитель лучше всего устраивать там, где земля максимально долго и часто находится в хоть сколько-то увлажненном состоянии. Это вполне можно обеспечить, например, направив сток дождевой воды с крыши в это место, или просто изредка выливая туда одно-два ведра воды.

Если в доме присутствует центральное отопление, водопровод  или подведены внешние подземные электрические сети, то, как правило, заземление уже присутствует, и такие дома не нуждаются в устройстве дополнительных молниеотводов.

Зона защиты молниеотвода

Для расчета зоны защиты молниеотвода достаточно пользоваться простейшим правилом. Защитная зона одиночного стержневого молниетвода по своей форме близка к конусу с углом при вершине около 45°. У одиночного тросового молниеотвода защитная зона имеет форму уже трёхгранной призмы, ребром которой служит трос (мы уже говорили про грозозащитный трос у ЛЭП). Внутри таких зон вероятность прямого удара молнии составляет менее 1%.

Исходя из этого получается, что при нахождении молниеприемника на высоте, скажем, в 10 метров над землей мы получим защитный «конус» с диаметром на поверхности земли равным так же 10 метрам.

Есть и еще одна методика для расчета зоны молниезащиты дома. В ней используется формула R = 1,732 • h, где R – диаметр зоны защиты молниеотвода над самой высокой точкой дома, h – высота от самой высокой точки дома до пика молниеотвода.

То есть при высоте дома в 7 меров и превышении пика молниеотвода над самой высокой точкой его крыши еще на 3 метра (общая высота молниеотвода получается 10 метров), мы получим диаметр защитной зоны R=1,732*3=5,2 метра над крышей дома, с получившимся углом при вершине в 47°. Продолжая лучи до поверхности земли получим в итоге конус с диаметром у основания равным 9 метрам при общей высоте в 10 метров.

Наглядно видно, что разницы особой нет, рассчитывать ли зону защиты молниеотвода по формуле или просто принять ее равной высоте молниетвода, разница между этими методами крайне несущественна.

Немного о народных приметах и естественных молниеотводах

В начале этой статьи мы уже упоминали о некоторых видах деревьев, которые являются естественными молниеотводами. Это в первую очередь сосна, ель и конечно же береза.

Наверняка многие из вас замечали, что в сельской местности рядом с каждым деревянным домом растут березы. Садят их уже веками не только из-за красоты и привязанности «загадочной русской души» к этому дереву. Береза ко всему является прекрасным природным молниеотводом. Лучше нее с этой задачей справляются только сосна и ель, но в населенной местности с домами, улицами и дорогами их стараются не сажать. К тому же сосна и ель имеют более хрупкую древесину нежели береза.

Почему же именно эти деревья? Чем они так отличаются от остальных видов? Ведь в них нет металлических стержней или иных приспособлений, улучшающих электропроводимость.

Все дело в их корневой системе. Мы уже выяснили, что самое лучшее заземление имеет максимальную площадь соприкосновения с грунтом. Так же и с этими деревьями. Ведь и сосна, и ель, и береза, и даже пихта имеют мощную и сильно разветвленную корневую систему прямо у самой поверхности земли. Их корни буквально выпирают из грунта, расползаясь как веер в разные стороны от ствола дерева.

Именно поэтому электрический разряд молнии за доли секунды буквально «притягивается» к тому дереву, по которому он, достигнув земли максимально быстро, благодаря большой площади корневой системы, уйдет в землю. Так же как и в случае с самодельным молниеотводом. Ситуация повторяется.

К сведению. Вот почему в грозу нельзя прятаться под этими деревьями. Вероятность поражения электрическим током при этом только возрастет.

Ну вот вроде и все, что можно было написать о молниезащите деревянного дома, устройстве молниеотвода и о том, как сделать молниеотвод. Главное, что нужно запомнить, что только при правильной организации молниеотвод будет представлять собой действительно качественную электрическую цепь с наименьшим сопротивлением, по которой разрушительный электрический разряд благополучно уйдёт в землю, защитив ваш дом, имущество и конечно же ваши здоровье и жизнь.

© 2013 – 2017, Деревянный Дом. Все права защищены. При копировании статьи или любого ее фрагмента ссылка на первоисточник обязательна.

log-cabin.ru

9.1 Общая часть

В качестве спецвопроса в курсовом проекте может быть задано разработка устройства молниезащиты и заземления ОРУ. Устройство молниезащиты обеспечивает защиту ОРУ oт прямых ударов молнии (ПУМ). Эта защита осуществляется стержневыми молниеотводами. Разработка молниезащиты ОРУ заключается в выборе типа, высоты и таких мест установки молниеотводов, чтобы все токоведущие части и аппараты ОРУ располагались в их зонах защиты. Необходимые для расчета зон защиты геометрические размеры ОРУ принимаются из его конструктивных чертежей.

Заземляющее устройство ОРУ используется одновременно для защитного, рабочего и грозозащитного заземлений. При проектировании устройства заземления необходимо выбрать такую его конструкцию и размеры, при которых его сопротивление растеканию тока не превышает до­пустимого по ПУЭ значения.

Результаты расчетов отражаются на графической части и в записке. На плане ОРУ указываются места установки молниеотводов и их защитные зоны. Чертеж заземления ОРУ выполняется на миллимет­ровке и приводится в расчетно-пояснительной записке.

9.2. Выбор типа стержневых молниеотводов

В состав стержневого молниеотвода входят четыре конструктив­ных элемента: молниеприёмник, несущая конструкция, токопровод и заземлитель. Если функции несущей конструкции выполняют порталы, то в качестве заземлителя используется общее заземляющее устройство ОРУ. Отдельно стоящие молниеотводы имеют обособленный заземлитель.

На порталах стержневые молниеотводы устанавливаются обычно в виде стальной трубы, нередко состоящей из труб нескольких диаметров. Молниеотводы высотой более 5 м в основании имеют решётчатую конструкцию из угловой стали. Крепление молниеотводов к порталам ОРУ осуществляется хомутами и крепежными планками посредством болтов и сварки.

Установка молниеотводов на порталах ОРУ является наиболее простым и экономичным решением. Однако при поражении молниеотвода молнией значительно возрастает напряжение на заземляющем контуре и заземляемых частях ОРУ. Поэтому должны быть приняты меры для предупреждения обратных перекрытий изоляции. Вероятность обратных перекрытий тем выше, чем ниже U_ном ОРУ, так как с понижением U_ном снижается уровень изоляции её оборудования. Выходом из положения является установка отдельно стоящих молниеотводов с обособленным заземлителем. Наибольшее применение получили отдельно стоящие молниеотводы на металлических опорах из прокатной угловой стали с площадками для установки прожекторов высотой до 40 м, разработанные в 1976 г. Северо-западным отделением института “Энергосетъпроект”. Защита от ПУМ оказывается при этом значительно надежнее, но дороже. При выборе конструкции молниеотводов ОРУ сопоставляются приведенные затраты по указанным вариантам с учетом ущерба, который может принести поражение ОРУ молнией.

Согласно руководящим указаниям в ОРУ 220 кВ и выше молниеотводы всегда устанавливают на порталах. В ОРУ 110 и 150 кВ молниеотводы на порталах устанавливаются при удельных сопротивлениях грунта () в грозовой сезон менее 1000 Омм. При 10002000 Омм установка молниеотводов на порталах ОРУ 110 и 150 кВ допускается при условии, что площадь, занимаемая заземляющим контуром, составляет не менее 10000 м². При таких размерах контура обеспечивается сопротивление молниеотвода, позволяющее снизить импульсное напряжение на заземлителе до безопасной величины. На конструкциях ОРУ 35 кВ молниеотводы устанавливаются при грунтах с 500 Омм независимо от размеров площади заземляющего контура подстанции и при грунтах с 500750 Омм с площадью контура не менее 10000 м². При этом фазная изоляция ОРУ 35 кВ выполняется на класс напряжения 110 кВ.

Установка молниеотводов на трансформаторных порталах допускается при соблюдении следующих условий:

а) удельное сопротивление грунта не превышает 350 Омм;

б) непосредственно на выводах обмоток 3-35 кВ трансформаторов или на расстоянии не более 5 м от них должны быть установлены вентильные разрядники.

Когда перечисленные выше требования не выполняются, применяются отдельно стоящие молниеотводы с обособленным заземлителем. При их установке расстояние в земле между обособленным заземлителем и ближайшей к нему точкой заземляющего контура должно быть не менее 3 м. Аналогично расстояние по воздуху от молниеотвода до токоведущих частей ОРУ должно быть не менее 5 м. Сопротивление обособленного заземлителя не должно превышать 25 Ом. Отдельно стоящие стержневые молниеотводы выполняют также функции прожекторных мачт. Их устанавливают по углам площадки ОРУ, независимо от наличия мол­ниеотводов на порталах, и учитывают при построении защитной зоны ОРУ. Как правило, отдельно стоящие молниеотводы совместно с мол­ниеотводами, установленными на здании машзала, обеспечивают защи­ту от ПУМ гибких связей и шинных мостов.

Допускается не защищать от ПУМ:

а) ОРУ 20-35 кВ с трансформаторами единичной мощностью 1000 кВА и менее в районах с интенсивностью грозовой деятельности не более 70 часов в году;

б) ОРУ 20-35 кВ с интенсивностью грозовой деятельности не более 20 часов в год;

в) подстанций 220 кВ и ниже с 2000 Омм с интенсивностью грозовой деятельности не более 20 часов в год.

3. Расчет зон защиты молниеотводов

После выбора типа стержневых молниеотводов определяется их количество, взаимное расположение и высота. Этот расчет выполняется в соответствии с [10].

Расчет молниезащиты ОРУ ведется по зонам. Зона защиты одиночного молниеотвода высотой до 60 м представляет собой круговой конус. Размеры этого конуса определены во Всесоюзном электротехническом институте на основе обширных лабораторных исследований, опыта эксплуатации и сведений о развитии разрядов молнии. При этом вероятность прорыва молнии к электрооборудованию ОРУ внутри зоны защиты не превышает допускаемой ПУЭ величины, равной 0,001 (один удар из 1000 разрядов молнии прорывается к токоведущим частям, аппаратам ОРУ, минуя молниеотвод). Для защиты ОРУ применяются многократные молниеотводы, расположенные в вершинах квадратов или в шахматном порядке. В результате общая зона защиты ОРУ слагается из ряда зон защиты трех или четырех молниеотводов. Последние при одинаковых высотах молниеотводов определяются согласно рис. 9.1. Очертание внешней зоны защиты (кривая mXO) совпадает с зоной защиты одиночного молниеотвода и определяется по формуле

, (9.1)

где r_х – радиус зоны защиты;

h_м, h_x, h_a=h_m-h_x -высота соответственно молниеотвода и защищаемого объекта, активная высота молниеотвода;

K_h – поправочный коэффициент для высоких молниеотводов;

K_h = 1 при h_м =30 м; K_h = при 30h_м100 м.

В общем случае следует определять радиус защитной зоны соответственно на высоте расположения токоведущих частей электрических ап­паратов, сборных шин и проводов ячейки. Высота расположения сборных шин и проводов ячейки определяется высотой шинных и ячейковых порталов ОРУ. Построение зон защиты молниеотводов начинают с проводов верхнего яруса (ячейки). Зоны защиты для проводов нижнего яруса (сборных шин и аппаратов) строят в том случае, если они не вписываются в зону защиты проводов верхнего яруса.

Очертание верхней границы (Кl_м на рис. 9.1) совпадает с зоной защиты двухкратного молниеотвода и имеет вид дуги окружности, причем расстояние

, (9.2)

где a – расстояние между молниеотвода­ми, которое определяется из конструктивного чертежа ОРУ. Внешняя граница (pqS на рис. 9.1) образуется двумя отрезками прямых, причем расстояние r_q , равное половине наименьшей ширины зоны двухкратного молниеотвода, определяется по кривым [10] или по формуле:

(9.3)

Рис. 9.1. Зона защиты многократного молниеотвода

Образующийся внутренний многоугольник UVWKУZ также защищен достаточно надежно, если диаметр окружности:

D8h_aK_h. (9.4)

Пример построения зоны защиты ОРУ 110 кВ от ПУМ показан на рис. 9.2. На рисунке изображены только порталы ОРУ. Так как удельное сопротивление грунта менее 2000 Омм, то стержневые молниеотводы устанавливаются на конструкциях порталов ОРУ. Места ус­тановки молниеотводов выбираем так, как это показано на рис. 9.2. Основанием к этому служит прикидочный расчет размещения минималь­ного числа стержневых молниеотводов с h_a= 5-10 м.

Разбиваем площадку ОРУ на секторы I-IV и определяем условия защиты каждого сектора. Минимальная активная высота молниеотводов для защиты прямоугольного сектора II

м,

для защиты прямоугольного сектора I

м;

для защиты треугольного сектора IV

м.

Рис 9.2 К примеру расчёта

Принимаем для всех молниеотводов высоту h_a = 7 м. Как видно из рис. 9.2, шинные порталы А и Б, имеющие высоту 8,2 м, находятся за пределами треугольных секторов III и IV. Прове­ряем защищенность этих порталов, производя построение защитных зон для двойных стержневых молниеотводов 4-8 и 6-7. Полная их высота h_м= 11 + 7 = 18 м (молниеотводы установлены на ячейковых порталах ОРУ высотой 11 м). Активная высота этих молниеотводов по отношению к шинным порталам ОРУ составляет h_a=18 – 8,2= 9,8 м. Зная h_a , строим защитную зону молниеотводов на высоте 8,2 м:

м.

Находим приближенно r_q по формуле:

м.

Построение, выполненное на рис. 9.2, показывает, что порталы I и 5 входят в защитную зону молниеотводов, установленных на ячейковых порталах 0РУ. Поэтому их установка на шинных порталах не требуется.

studfiles.net

Особенности выбора

Если на сооружении отсутствуют молниезащитные устройства, удар молнии может стать причиной возникновения пожара, разрушения объекта или же поражения человека.

Основное устройство молниеотвода одно, но используют различные материалы для сооружения. Выбирая эту конструкцию, следует учитывать такие параметры:

– Особенности конструкции сооружения.

– Интенсивность прохождения гроз за год в определенном районе.

– Желаемая степень безопасности.

Качественная молниезащита

Расчет зон молниеотвода должен происходить на основании информации о ширине, длине и высоте здания, для которого будет сооружена защитная конструкция.

Кроме того, следует учитывать среднегодовое число ударов молнии на определенном участке территории.

В процессе изготовления проекта специалисты самостоятельно высчитывают зоны защиты сооружения. По этим данным и сооружается молниезащита. Расчет несложный, для этого можно использовать множество калькуляторов, находящихся в сети.

Назначение сооружения и молниеотвода

Задумавшись о защите от молний, следует изготовить проект молниезащиты.

Сегодня существует три типа молниеотводов, которые отличаются друг от друга особенностями конструкции и требованиями к эксплуатации.

К первой категории относятся сооружения, работающие со взрывоопасными химическими веществами и складирующие их. В таких помещениях постоянно присутствуют смеси пыли, паров и газов с воздухом. Они представляют огромную опасность для жизни человека.

Ко второй категории относятся сооружения, в которых хранятся взрывоопасные вещества в герметично упакованных металлических тарах. В таких условиях лишь при аварийной ситуации могут возникнуть опасные взрывные смеси, которые состоят из паров, газов и пыли с воздухом. В результате взрыва разрушения будут частичными.

К третьей категории относят помещения, в которых не могут образоваться взрывоопасные смеси.

Следует помнить, что установка систем молниезащиты, предотвращающих попадание прямых ударов, вторичных воздействий и заноса высоких потенциалов, необходима для сооружений, которые относятся к первой и второй категории. Здания, относящиеся к третьей категории, нуждаются в установке молниеотвода, предотвращающего попадание прямого удара молнии и заноса высоких потенциалов.

Виды

Давайте рассмотрим на примере многоэтажного дома устройство молниезащиты. Оно может быть как внешним, так и внутренним. Каждое имеет особое предназначение. И первый, и второй виды очень важны. Они обеспечивают безопасность не только вашего имущества, но и здоровье ваших близких.

Внешняя молниезащита в частном доме достаточно проста. Она состоит из таких элементов:

– Токоотвод.

– Молниеприемник.

– Заземлитель.

Перехват молнии непосредственно над крышей, а после пропуск заряда через безопасное русло и отвод его в землю – это молниезащита. Расчет необходимых материалов для сооружения конструкции должен быть приведен в проектной документации. Монтаж устройства сможет провести каждый человек самостоятельно.

А вот схема внутреннего громоотвода намного сложнее. Это целый комплекс мероприятий, которые позволяют обеспечить безопасность электроприборов и проводки по всему дому. Эту работу лучше доверить специалистам. Ведь только они могут правильно выбрать необходимое оборудование для вашего дома, которое поможет обезопасить помещение от повреждений.

Рассмотрим функции каждого элемента внешнего молниеотвода.

Токоотвод

Токоотвод – это специфический проводник, который соединяет заземлитель и молниеприемник друг с другом. Для его изготовления используют оцинкованный или черный стальной прокат диаметром более 6 мм. Этот элемент соединяют при помощи металлического хомута с гайками и болтами методом сварки с заземлением. Его необходимо прокладывать таким образом, чтобы между молниеприемником и зеземлителем было как можно меньшее расстояние. Внешняя часть данного элемента обязательно должна быть доступной. Это исключает возможность ослабления повреждения или натяжения токоотвода.

Токоотводом могут также быть и металлические элементы сооружения (трубы, пожарные лестницы и т.д.). Главное, чтобы происходил надежный электроконтакт между всеми элементами системы молниезащиты.

Молниеприемник

Молниеприемник предназначен для перехвата электрического разряда. Его роль могут выполнять металлическая сетка, стержень или трос.

Металлический молниеприемник в виде сетки устанавливают непосредственно на крышу здания. Для изготовления этого элемента используют стальной прокат с круглым сечением или же полосы из этого материала. Если вы решили установить молниеприемник этого типа, то следует создать условия для постоянной уборки наледи или снега с кровли. Также нужно позаботиться о беспрепятственном стоке осадков. Жидкость ни в коем случае не должна оставаться на этой части сооружения. Максимальный размер ячеек составляет 5 х 5 м.

Молниеприемник в виде металлического стержня является традиционным для нашей страны. Его начали использовать в XVIII веке. Чаще всего его устанавливают в частных домах. Закрепляют стержень на крыше. Его изготавливают из профильного металлопроката.

Молниеприемник в виде троса имеет вид металлического каната, который подвешивают на опорных конструкциях. Горизонтальные молниеотводы располагаются на двух заземленных опорах. Чаще всего их устанавливают на технических сооружениях, которые характеризуются значительной протяженностью (воздушные линии электропередач). Этот тип очень редко используют для защиты зданий от попадания удара молнии.

Молниезащита сооружений напрямую зависит от этого элемента системы.

Заземлитель

Он является металлическим проводником, который должен обязательно контактировать с почвой. Чаще всего в роли заземлителя выступают изделия металлопроката: угловой профиль, полоса или труба.

Изготовление молниеотвода своими руками допускает использование некондиционных или бывших в использовании труб газо- или водопровода. Помните, что заземлитель должен обязательны быть очищен от коррозии. Самым оптимальным вариантом является использование оцинковки. Если вблизи заземлителя во время грозы находятся люди, то его сопротивление не должно превышать 10 Ом.

Проект

Прежде чем приступить к сооружению, следует создать проект молниезащиты. Лучше это доверить специалистам. В проекте должно быть предусмотрено построение молниеотвода сооружения, учитывая его основное назначение, то есть категорию. К примеру, жилой дом относят к ІІІ категории.

В проекте обязательно должно быть указано следующее:

– Тип молниеприемника (из какого материала изготовлен, шаг ячеек).

– Особенности токоотвода (из чего изготовлен, диаметр проволоки, способ крепления к молниеприемнику, заземлению).

– Особенности заземления (место, глубина расположения, из какого материала изготовлен).

Монтаж громоотвода

Следует выбрать самую высокую точку на крыше. Здесь нужно закрепить мачту, на которой будет установлен молниеприемник. Ее высота вызывает споры даже у специалистов. Некоторые утверждают, что высокие мачты могут ловить молнии, которые могли бы обойти дом стороной. Другие считают, чем выше она будет, тем лучше будет молниезащита. Расчет высоты молниеприемника не ведут, так как этот вопрос спорный. Поэтому точную длину мачты специалисты не указывают.

Мачту лучше изготовить из деревянного бруса. Молниеприемник должен быть надежно закреплен к верхней части мачты. Чаще всего в этих целях используют прочно затянутые металлические хомуты.

К молниеприемнику следует присоединить проводник. Его крепят к мачте пластиковыми хомутами. В роли проводника часто используют кабель, который легко пропустить по водостоку вниз. Так вы сможете защитить его от порывов ветра, льда и снега.

Молниезащита и заземление тесно связаны друг с другом. Ведь именно правильное расположение последнего элемента способствует безопасному отводу электрического заряда.

На расстоянии 3 метров от дома следует выкопать яму. Лучше выбрать такое место, где редко ходят люди и не стоят автомобили. Глубина ямы зависит от уровня залегания грунтовых вод. Желательно укладывать пруты заземления в увлажненную землю. В выкопанную яму укладывают заземлитель, к которому крепят токоотвод. После яму аккуратно закапывают.

fb.ru

Оговоримся сразу, что речь в пойдет о системах внешней молниезащиты и заземления, поскольку они отвечают за последствия прямого попадания молнии и испытывают на себе нагрузки токов молнии, достигающих пиковых значений.

Компоненты и материалы: особенности использования

Основными материалами для изготовления компонентов систем грозозащиты, будь то молниеприемники, проводники (токоотводы), стержни заземления (заземлители) и крепеж (держатели, соединители, клеммы и т.п.) являются преимущественно:

• сталь горячего цинкования
• нержавеющая сталь
• медь
• алюминий

      

Оцинкованная сталь

Чаще всего встречается при устройстве молниезащиты. Оптимальное соотношение цена/качество: хорошие характеристики механической прочности, антикоррозионной стойкости, высокое максимальное сопротивление и самая низкая стоимость.

Используют разные методы оцинкования:

• горячее погружение (применяется в 90% случаев, обозначается у производителей как St/FT, St/tZn)
• огневое (St/F)
• гальваническое (St/gal Zn или St/G)
• конвейерное (St/FS)

На выбор метода влияет фактор производства той или иной детали, соответственно влияющий на ее стоимость, а также место применения в схеме молниезащиты.

Алюминий или алюминиевый сплав (Al, AlMgSi)

Самый легкий из материалов, обеспечивает хорошие показатели проводимости тока молнии, достаточно долговечный (не гниет, не ржавеет), второй по стоимости после оцинкованной стали. В силу этих своих качеств его любят использовать в качестве молниеприемников и токоотводов.

Чуть хуже оцинковки в плане совместимости с другими металлами, его также не рекомендуют использовать в системах заземления, в особенности в земле.

Нержавейка (V2A, V4A, NIRO)

К основным преимуществам относится то, что нержавейка совместима со всеми типами материалов и абсолютно не подвержена коррозии. Она может использоваться как альтернатива алюминию там, где требуется повышенная жесткость и прочность (различные держатели, клеммы, зажимы, элементы крепления в системах заземления).

К недостаткам относится в первую очередь цена; кроме того, в сравнении с алюминием, она существенно тяжелее и обеспечивает немного худшее растекание тока молнии.

Нержавеющая сталь с маркировкой V4A относительно V2A содержит больше никеля плюс 2% молибдена, что обеспечивает меньшее сопротивление.

Медь (Cu)

Самый дорогой металл, но в то же время имеет высокую теплоемкость и низкое удельное электрическое сопротивление. Очень пластичен, что облегчает монтажные работы, особенно когда приходится работать с проводником (пруток от 8-10 мм диаметром из стали очень трудно гнуть или выпрямлять).

Часто выбирают по эстетическим соображениям, если покрытие кровли и фасадов зданий и сооружений выполнено также из меди или в цвет нее. Там где медные элементы можно спрятать в конструктиве здания, чтобы не было заметно разницы в цвете, их иногда заменяют на более дешевые латунные (см. ниже).

Для удешевления стоимости в ряде случаев используют омеднение поверхности (например, стальные омедненные (St/Cu) стержни заземления у отечественных производителей). Иногда еще и для облегчения веса полностью медные токоотводы или молниеприемники заменяют композиционным материалом (например, алюминиевый проводник  с омеднением (Al/Cu) у компании DEHN+SOHNE).

      

Проблемы коррозии

Исходя из рассмотренных случаев использования материалов получаем несколько комбинаций их соединений, которые по разному влияют на образование коррозии. Так комплектующие из меди ни в коем случае нельзя монтировать поверх алюминия или оцинковки, поскольку медь очень активный металл и ее частицы под воздействием погодных условий взаимодействуют с соседней поверхностью, вызывая коррозию. Гальванические покрытия деталей также усугубляют коррозию соприкасающихся поверхностей.

Ниже в таблице показаны допустимые комбинации металлов для молниеприемных систем и токоотводов и для присоединения к элементам конструкций с учетом контактной коррозии.

Материал	Оцинкованная сталь (FT)	Алюминий (Al)	Медь (Cu)	Нержавеющая сталь (VA)
Оцинкованная сталь (FT)	+	+ –	–	+ –
Алюминий (Al)	+ –	+	–	+ –
Медь (Cu)	–	–	+	+ –
Нержавеющая сталь (VA)	+ –	+ –	+ –	+

+ хорошая совместимость + – нейтральная – плохая

Если же возникает необходимость смонтировать между собой комплектующие из металлов, которые соединять не разрешается, то применяют специальные биметаллические соединители.

           

Что еще используют в системах молниезащиты

Рассмотрим особенности применения некоторых также встречающихся материалов и типов обработок поверхности.

Черная сталь (St)

Поскольку сталь без обработки является металлом, в большой степени подверженным коррозии, то в отдельном виде она в схемах молниезащиты не используется, но может быть пригодна для вспомогательных комплектующих, таких, например, как ударные наконечники для стержней заземления или насадки для вибромолота для их забивания.

Цинковый сплав (Zn)

Литье из цинкового сплава под давлением применяется в отдельных компонентах держателей, как правило для производства оснований стальных деталей, где в силу технологии такой способ изготовления экономически более целесообразен.

Латунь (CuZn или Ms)

Применяется в контактных пластинах на шинах уравнивания потенциалов. Латунь используют также для соединения медных или омедненных элементов между собой, поскольку она совместима с ними, но в то же время удешевляет изготовление аналогичной медной детали. Например, муфты для установки в ряд омедненных стержней заземления или соединители для медных проводников. Кроме того, латунные элементы в отличие от меди медленнее окисляются и имеют большую твердость.

Ковкий чугун (TG)

Только в сочетании с огневым цинкованием поверхности (TG/F) или горячеоцинкованный (TG/tZn). Из за своей ударопрочности из него делают наконечники для заземлителей.

                

Очень редко встречаются еще такие сочетания основного материла и обработки поверхности:

• латунь гальванически омедненная (Ms/gal Cu)
• латунь гальванически луженая (Ms/gal Sn)
• латунь никелированная (CuZn/N)
• медь гальванически луженая (Cu/gal Sn)

Как правило использование таких вариантов обусловлено опять же удешевлением или облегчением детали с сохранением свойств основного материала или желанием изменения цвета ее поверхности.

Бетон

Устанавливается самостоятельно либо в качестве блочной вставки в пластиковый корпус как утяжелитель для крышных держателей проводника или молниеприемника.

                

Бетонные основания (или опоры) имеют технологические отверстия для монтажа и установки переходников (клиновых или резьбовых) для крепления молниеприемников. Они рассчитываются по весу на разные длины молниеприемных стержней или отдельно стоящих молниеприемников на треногах, с которыми применяются в основном для защиты небольших выступающих конструкций на плоских кровлях.

    

Могут использоваться для монтажа дистанционных держателей под изолированные проводники.

Марка бетона должна удовлетворять требованиям стандартов по морозостойкости и EN 1338 (для мостовых камней).

Пластики (GFK, PA, PE, PP, PS)

Широко применяются в системах изолированной молниезащиты и как элементы кровельных и фасадных держателей.

GFK – основной тип пластика для систем изолированной молниезащиты, обладает высокой термо-,  коррозионно- и стойкостью к ультрафиолету. Из GFK-изолятора изготавливают траверсы (или дистанционные держатели) для выдерживания безопасного расстояния и предотвращения пробоя при прохождении тока молнии (бывают обычные и телескопические на разные расстояния).

Полиамид (PA), Полиэтилен (PE), Полипропилен (PP) не сильно отличаются друг от друга характеристиками (немного по разному взаимодействуют с химическими соединениями и имеют разный рабочий температурный диапазон). Из них изготавливают разнообразные зажимы проводника для держателей молниезащиты.

       

---

Купить комплектующие и материалы отчественных и зарубежных производителей можно в нашем Интернет-магазине: более 1.000 позиций оборудования (элементы систем заземления, молниеприемное оборудование, проводники, держатели, соединители, клеммы, УЗИП, уравнивание потенциалов и т.д.).

www.mzke.ru