Как правильно организуется молниезащита кровли?

Куда чаще всего попадает молния

Очень интересный вопрос, имеет неожиданный ответ. Абсолютное большинство уверено, что молния всегда попадает в самое высокое здание, сооружение, дерево и т. д. Объяснение довольно простое – они ближе всех к тучам. Значит, высокий молниеотвод будет ловить все молнии и направлять их огромный электрический заряд в землю. На самом деле, в правильно смонтированный молниеотвод молния не должна попадать, именно для достижения таких результатов он и делается.

Почему ударяет молния? Во время трения между собой облаков образуются отрицательные заряды, в земле накапливаются положительные. При увеличении напряженности появляется так называемый ступенчатый лидер – относительно небольшой заряд, который двигается от облака к земле по пути наименьшего сопротивления. Приближаясь к земле, он изменяет направление и движется к тем участкам, где накоплено больше всего положительных ионов. Вывод – основной заряд идет не от облака к земле, а наоборот, от земли к облаку.

Куда и почему попадает молния?

1. Ствол дерева. Он влажный, поднимает положительные заряды высоко над землей и становится ближе к ступенчатому лидеру, двигающемуся от облака к земле.
   

   Молния ударила в дерево

2. В высокие здания, если у них накоплено большое количество зарядов с земли. Но такое явление встречается довольно редко и только у специфических строений.
   

   Удар молнии в крышу дома

Эта зависимость всем понятна. Но почему молния чаще всего попадет около водоемов и рек хотя они расположены очень низко, а поблизости есть более высокие сооружения? Так происходит потому, что в этих местах очень влажная почва, а она накапливает и проводит максимальное количество зарядов. Ступенчатый лидер направляется не к высокому зданию на сухой почве, а к низинному болоту с большим количеством ионов. Еще один фактор, влияющий на частоту попадания молнии – наличие в земле металла. Это может быть руда или иные токопроводящие образования.

Молниеотвод целесообразно монтировать на зданиях, если они имеют хотя бы одну из нижеперечисленных особенностей:

• располагаются на переувлажненных грунтах;
• дома построены в промышленных зонах с большими запасами полезных ископаемых;
• строения имеют металлические несущие каркасы, отлично подающие токи на верхние этажи сооружения.

Если ваш деревянный коттедж расположен на сухих песчаных грунтах, то вероятность попадания молнии фактически равняется нулю, никакой молниеотвод не нужен.

Вывод. Задача молниеотвода не притягивать (принимать) молнии, а наоборот, создавать условия, при которых их удар в данной местности станет минимально вероятен. Это значит, что конструкция не имеет молниеприемника, наоборот, у нее есть стержень для отвода зарядов земли. Поэтому правильное название молниеотвод, а не молниеприемник. Через молниеотвод заряд из земли уходит в атмосферу, напряжение значительно падает, на этом участке нет предпосылок для возникновения молнии.

Если вам встречаются неграмотные или откровенно рекламные статьи на эту тему, то не стоит терять время на их прочтение. Ни один молниеотвод не украшает крышу и фасад здания, кроме того, монтаж устройств стоит существенных денег. И последнее. Чем больше элементов имеет молниеотвод – тем выше вероятность, что во время их установки повредится герметичность кровельного покрытия.

Необходимость молниезащиты

Молния — это электрический разряд в миллионы Вольт. По пути ее прохождения создается канал с температурой до 30000ºС, мгновенно воспламеняющий даже плохо горючие материалы. Сила тока, превышающая 200 кА, выводит из строя электрические приборы, расплавляет проводку. Динамические воздействия, возникающие при этом, разрушают конструкции зданий.

Разрушения способно вызвать не только прямое попадание молнии. Разряд, возникший на расстоянии до 500 м от дома, создает импульс тока в десятки киловатт. При этом травмируются люди, необратимо выходят из строя электронные устройства, воспламеняются электропроводящие кабели.

2.1.

– , .

– , , . .

– , , , .

– , . . .

() – , , .

– , .

– , , .

– , .

() – , .

– .

– , .

– .

– , .

-, .

– (), .

– , .

– , .

– , (, , ).

-, , .

, – , , .

– , , , , .

– , .

1 – .

– , , .

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.

Результат 1

Всего вопросов: 0

Правильных ответов: 0

Верно: 0%

Установка молниезащиты на мягкую кровлю

Монтаж молниезащиты на мягкую кровлю состоит из двух этапов:

• устройство самого молниеотвода на крыше;
• устройство контура заземления на земле.

Накрышная часть

Существует пассивная и активная молниезащита мягкой кровли.

Виды молниеприемников пассивной защиты:

• штыревой. Металлический штырь, установленный на коньке. От штыря к земле спускается токоотвод (проволока сечением от 6 миллиметров), его крепят к заземлителю – металлическому штырю, погруженному в землю на полметра ниже уровня промерзания грунта;

• тросовый. Вдоль конька протягивают трос, к нему приваривают токоотвод. Токоотвод спускается по скату и по стене к земле, здесь его замыкают на заземлитель;

• молниеприемная сетка. Выполняется из стальной проволоки сечением от 6 миллиметров. Шаг ячейки – 6 х 6 или 12 на 12 метров квадратных максимум. Сетку кладут либо поверх покрытия, либо устанавливают под слоем негорючего теплоизоляционного материала. При втором способе от удара молнии покрытие страдает, поэтому чаще используется первый.На двухскатных крышах сетку укладывают на скаты по отдельности. Обе секции должны быть заземлены.

Под активной защитой подразумевается мачта с молниеприемной головкой. Головка состоит из корпуса и генератора ионов. К мачте она крепится соединительной муфтой. Для этой конструкции тоже требуется токоотвод и заземлитель.

Количество молниеотводов на гибкой кровле зависит от площади и конфигурации крыши.

Обратите внимание

Для устройства штыревого молниеотвода на крыше загородного дома обычно хватает двух металлических штырей, расположенных на обоих концах конька.

Штыри должны подниматься над линией конька не меньше чем на полтора метра. Их можно изготовить из двух кусков арматуры.

Токоотвод

Для изготовления шины токоотвода можно использовать:

• стальную проволоку от 6 миллиметров;
• шину 15 на 3. Максимальная толщина – 6 миллиметров. Толще брать не рекомендуется, т.к. при ударе молнии может произойти разбрызгивание плазмы;
• пучок тонких оцинкованных проволок с суммарным сечением 45 миллиметров квадратных. Проволоки перед монтажом следует прихватить сваркой.

 

Контур заземления

Для заземлителей используют:

• круглые стержни из стали диаметром 16 миллиметров;
• полые трубы сечением от 32 мм с толщиной стенки 3,5 мм;
• профильные трубы либо уголки, сечение от 10 см, стенка от 4 мм.

Количество заземлителей зависит от площади дома и суммарной нагрузки всех приборов в нем. Существует три варианта конфигурации сети:

• линейный – две группы заземлителей по углам дома;
• полный контур по периметру сооружения.
• самый простой – три заземлителя, вкопанные в землю в полутора метрах от дома;

Заземлители соединяют одной общей шиной в единую цепь. Шина уходит в дом (там на нее заземляют электроприборы).

Все элементы конструкции, на земле и на кровле, соединяются сваркой.

Тестирование контура

После монтажа необходимо замерить сопротивление наземной части. Это можно сделать индукционным мегоммером.

Измеряется сопротивление самих заземлителей и сопротивление растекания. Для этого замера электроды погружают в землю на расстоянии не меньше 12 метров от контура. Расстояние между самими электродами – в пределах полутора метров. Сопротивление не должно превышать 4 Ом.

Кроме монтажа молниезащиты для обеспечения безопасности дома необходимо заземлить все находящиеся в нем электроприборы.

Устройство молниезащиты в частном доме с мягкой кровлей – дело несложное, но очень ответственное. Ошибка может повлечь за собой серьезные последствия.

Обращайтесь к нам в СТМ-Строй. Мы занимаемся устройством кровель и всех существующих кровельных конструкций больше 15 лет. Выполним точный расчет молниезащиты мягкой кровли и установим систему быстро, качественно, недорого.

2.2.

.

– , , , . – , .

, , . , , .

.

– , , 60 , , , .

:

, ;

, (, , );

, , , 60 , , , .

. 2.1 .

2.1 –

(). , , . 2.2.

2.2 –

0,9 – 0,999 .

, .

Части конструкции

В принципе, устройство любого молниеотвода подразумевает наличие трех составляющих.

Молнеприемник должен выдерживать напряжения в миллионы вольт, высокую температуру и существенное ударное воздействие (молния может расщепить крупное дерево).

Эту часть молниеотвода изготавливают из проводящего металла. Применяют стальную проволоку большого диаметра (10-12 мм), стальную полосу или пруток.

Токопровод, связывающий молниеприемник с заземлителем, выполняется из проводника, и должен выдерживать кратковременное протекание колоссальных токов. Производством токоотводов занимаются отечественные и зарубежные фирмы. Вместе с проводником они предлагают крепления, что значительно упрощает монтаж устройств.

Третья часть молниеотвода – заземляющее устройство (ЗУ), способствующее беспрепятственному растеканию тока в землю из токопровода.

Сюда же справедливо можно было бы добавить и основание, на котором собрана вся эта конструкция. Но обычно в его качестве выступают сами объекты защиты (здания, опоры ЛЭП и прочее), хотя устройство молниеотвода может предполагать его размещение как самостоятельной единицы на отдельном основании.

Для предотвращения коррозии элементы молниеотвода должны быть оцинкованы или хотя бы окрашены. Если применяется покраска, то часть заземлителя, находящаяся в грунте, не окрашивается.

Как работает система пассивной молниезащиты

Без установленного молниеотвода, полученный разряд молнии сам выберет для себя путь до земли. При этом выбранный путь будет не предсказуем, проводником может стать: телефонный кабель, электрические линии, водопроводные или газовые трубы, или (в случае армированный стен) само здание.

При естественных условиях, разряд молнии будет следовать по одному или нескольким из этих путей к земле, а также может пробить «воздушную подушку» (принцип электрической дуги между проводниками), с выбросом энергии и образуя при этом вспышку, чтобы достичь наиболее заземленного проводника (с более высоким сопротивлением).

В результате, молния представляет несколько опасностей для любого дома или здания:

1. Опасность возникновения пожара Возгорание может начаться в любом месте, где оголенные контакты, находятся вблизи горючих материалов (дерево, бумага, газовые трубы и т.д.) в здании, в том числе структурной древесины или изоляции внутри стен и крыш. Оголенные контакты образуются впоследствии прохождения разряда по электропроводке. Провода перегреваются, а иногда даже испаряются, создавая опасность возникновения пожара в любом месте вдоль пораженных цепей.

2. Опасность при пробивании «воздушной подушки»

При пробивании «воздушной подушки» между проводниками, разряд может проходить между комнатами, возможно, ранив всех, кто оказывается в пути, а также воспламеняя все горючие материалы на своем пути. 3. Повреждение строительных материалов

Взрывная ударная волна, создаваемая разрядом молнии, может разрушить участки стен, перекрытия, окна и двери.

4. Повреждение техники

Вся техника (телевизоры, микроволновые печи, телефоны, стиральные машины, лампы и др.) подключенная к сети будет повреждена и не подлежать ремонту. Электронные устройства и компьютеры являются особенно уязвимыми.

Установленная система молниезащиты принимает разряд молнии на себя и обеспечивает безопасный путь следования полученного разряда.

Молниеприемные мачты, молниеотводы и заземляющие стержни работают вместе, чтобы провести огромные токи на расстоянии от строения, предотвращая разрушения и возгорания.

2.3.

, .

2.3.1.

. , , , .

. 10 % 90 % .

(I), Q, QW/R. .

, , . 30 %- 90 %- . .

2.3.2. ,

. 2.2 ( 10 % 90 % ) . 2.3.

2.3 –

2.3.3.

, 1 2 , .

Ng , , 1/(2×):

,(2.1)

d – , .

2.3.4. ,

, , ,, , .. . , .

, , , . . , (. 2.4 2.5), (. 2.6) .

2.4 –

2.5 –

2.6 –

QL/T.

,(2.2)

I– ;

t– ;

t1 – ;

t2 – ;

h – , .

, (2.2), , . 2.7.

2.7 –

IT, . 2.6.

Принципы действия молниеотводов

Работа этих устройств базируется на том, что молнии всегда бьют в наиболее высокие и выделяющиеся металлические части. Все молниеотводы имеют свою защитную зону – это территория, которая защищена от прямого попадания молнии. При приближении разряда самая первая молния поражает самую высокую точку здания или сооружения, а защита отводит электрическую энергию в почву, а сам охраняемый объект не затрагивается. В случае, когда размеры сооружения превышают размеры охранной зоны одного молниеотвода, устанавливают дополнительные устройства такого типа (три-четыре взаимосвязанных стержневых устройства, имеющих общее заземление).

Надежность защитных зон, которые обеспечивают молниеотводы, по ГОСТ подразделяется на типы: «А» – степень надежности приближена к ста процентам (99,5) и «Б» – степень защищенности от 95 процентов. Сама защитная зона имеет конусообразную форму, ее высота и площадь основания определяются габаритами здания. Самая большая высота громоотводов, которую допускают строительные нормы, составляет 150 метров.

Как работает молниезащита, и почему она эффективна

Громоотвод на крыше дома эффективно защищает его от попадания молнии. Но как так происходит? Почему тонкий металлический штырь, соединенный с заземлением, способен противостоять разрядам мощностью в миллионы киловатт? Чтобы понять, как работает громоотвод, нужно понимать, откуда вообще появляются молнии, и почему в одних местах они бьют в сотни раз чаще, чем в других.

Рождение молнии и «выбор» цели

Во время дождя в грозовых облаках создается электрическое поле. Положительные заряды в облаке перемещаются вверх, а отрицательные скапливаются на его нижней границе. Если поле достаточно сильное, то оно вызывает лавинообразную ионизацию воздуха, из-за чего у поверхности земли накапливается положительный заряд. В результате напряженность между землей и облаками начинает расти до тех пор, пока не достигает критических значений. Именно в этот момент происходит разряд — молния. Иногда молния может ударить из верхних слоев облаков, тогда она будет притягиваться к отрицательно заряженным объектам. Но это бывает редко.

Разряд всегда происходит там, где наибольшая напряженность. То есть в зоне риска высокие объекты, поскольку между ними и облаками меньше расстояние, и любые места, около которых легко накапливаются положительные заряды: водоемы, металлические конструкции, линии электропередач.

Тем не менее, точно предсказать, где и когда ударит молния, невозможно. Известно только, что молния продвигается по ионному каналу между облаками и объектом-целью, и после удара этот канал исчезает не сразу. Поэтому если в грозовых облаках скопился большой заряд, молния может попасть в одно и то же место несколько раз. При этом согласно исследованию, проведенному физиками из университета Аризоны, с вероятностью 67% вторая молния ударит в радиусе нескольких десятков метров от места первого удара.

И хотя предугадать точное место появления молнии нельзя, можно защитить все сооружения в зоне риска с помощью громоотвода.

Устройство молниезащиты здания: разбираемся в деталях

Молниезащита частного дома — несложная система, которая традиционно состоит из трех элементов:

• громоотвод на крыше или, как его правильно называть, — молниеприемник;
• токоотвод или заземляющий проводник;
• заземление дома.

В последние 15-20 лет в молниезащиту дома стали включать еще и четвертый элемент — защиту электросети дома от скачков напряжения и импульсных помех. Это не обязательное, но желательное дополнение к системе, которое позволяет избежать повреждения чувствительной электроники из-за молнии, ударившей не только в молниеприемник на крыше дома, но и просто в 1-2 км от здания.

Молниезащита дома должна заставить молнию обойти здание и скользнуть по проводнику в землю, не причинив вреда. Это ее основная задача. Но есть и дополнительная: молниезащита сооружений в принципе снижает вероятность попадания разряда в здания за счет уменьшения напряженности около молниеприемника.

Молниеприемник

Громоотвод — первый элемент молниезащиты, задача которого — «встретить» молнию и не дать ей ударить по незащищенной крыше. Молниеприемник ставят в самой уязвимой части дома: на фронтоне, щипцах, башенках, совмещают с флюгером. Громоотвод для дачного дома обычно просто крепят в самой высокой точке фронтона по центру конька. Молниеприемник на большом коттедже либо делают в виде троса, натянутого между металлическими стержнями по длине крыши, либо ставят повыше — на специальной мачте высотой несколько метров.

Принцип работы молниеприемника прост. Это острый проводник, из-за чего напряженность поля около него очень велика. Сильное электрическое поле приводит к появлению коронного заряда около острия громоотвода, который вызывает сильную ионизацию окружающего воздуха. В результате напряженность между землей и нижним краем облаков в точке, где установлен молниеприемник, снижается и, следовательно, уменьшается вероятность удара молнии. Впрочем, при большой высоте дома эффект разрядки очень незначительный, но коронный заряд все равно позволяет перехватить молнию на подлете и заставить ее пойти через громоотвод в землю, а не по стропильной системе крыши.

Виды молниезащиты разделяются в зависимости от типа молниеприемника, который используется в системе:

1. Металлический штырь. Самый распространенный и самый старый вид громоотвода. Как правило, это стальной металлический стержень длиной от 0,5 до 4 м и диаметром 10-12 мм. Медь для изготовления штыревого громоотвода подходит лучше, но в этом случае всю молниезащиту придется делать из медных прутков и пластин, а это дорого.
2. Тросовый молниеприемник. Это стальной трос диаметром от 10 мм, который натягивают вдоль конька кровли и ее верхних изломов. Такой громоотвод делают на крышах сложной формы и большой площади, поскольку высота штыревого молниеприемника недостаточна, чтобы обеспечить надежную защиту всего здания.
3. Сетчатый молниеприемник. Этот вид молниезащиты используют на больших коммерческих и общественных зданиях. В этом случае сразу несколько молниеприемников устанавливают в уязвимых частях кровли и соединяют друг с другом тросами. Получается токопроводящая сетка, которая защищает всю крышу здания.

Независимо от вида молниеприемника, критически важно качество его соединения с токоотводом. Помните: через этот узел будут проходить миллионы вольт, поэтому любые огрехи при креплении могут привести к расплавлению соединения со всеми вытекающими последствиями.

Токоотвод

Токоотвод — это обычный проводник из стали или меди диаметром 6-10 мм. Его задача — безопасно доставить заряд к заземляющему контуру. Крепят токоотвод к молниеприемнику сваркой или специальным болтовым соединением, а вот к заземляющему контуру его обязательно приваривают.

Для большей безопасности токоотвод спускают с крыши вдоль глухой стены, по возможности с противоположной стороны от входа в дом. Если в здании нет глухих стен, токоотвод проводят как можно дальше от окон. При прокладке его крепят так, чтобы провод не касался стен и поверхности кровли. При этом количество изгибов токоотвода должно быть минимальным. В идеале их должно быть всего два: поворот при спуске провода с крыши и поворот у земли для соединения с заземляющим контуром.

Заземление

Заземляющий контур нужен для рассеивания энергии молнии в грунте. Обычно это три проводника, выстроенные в линию и соединенные в один контур четвертым горизонтальным проводником. Всю эту конструкцию закапывают подальше от дома, например, у забора.

Иногда токоотвод подключают к уже готовому заземляющему контуру здания. Это ошибка. Если использовать общее заземление, частный дом вместо надежной защиты может получить дополнительный фактор риска. Дело в том, что энергия разряда молнии настолько большая, что она не сразу рассеивается в грунте. И за эти несколько секунд электроприборы, заземленные на тот же контур, могут сильно пострадать. Поэтому заземление дома и контур для молниезащиты не просто нельзя совмещать, их еще желательно расположить с разных сторон дома как можно дальше друг от друга.

Контур заземления может быть не только линейным, но и треугольным. Особой разницы между такими конструкциями по эффективности нет. Вопрос скорее в удобстве монтажа: треугольный контур делают в тех случаях, когда нет возможности вырыть длинную траншею. Схема подключения заземления в доме в обоих случаях приведена ниже.

Защита электросети дома

В большинстве частных домов уже стоит защита от перенапряжения, короткого замыкания и других ненормальных режимов работы электросети. Поэтому защита от молнии обычно сводится к установке только одного класса оборудования — устройств защиты от импульсных помех (УЗИП) или разрядников.

В отличие от обычного реле перенапряжения, УЗИП не сработает от перепада 10, 50 или 100 В. Его задача спасти электросеть от катастрофического повышения напряжения при ударе молнией либо в сам дом, либо рядом с ним, либо рядом с воздушной линией, от которой запитан ваш коттедж. В такой ситуации напряжение в сети может за доли секунды вырасти до нескольких тысяч вольт, что выведет из строя всю технику, если она не спрятана за УЗИП. Простое реле перенапряжения мало поможет при таком скачке напряжения — оно, скорее, само расплавится и сгорит вместе с остальным оборудованием.

Чтобы обеспечить надежную защиту, разрядники монтируются в три уровня:

1. Модуль первого класса ставят на вводном щите в дом, и он гасит основной разряд.
2. Модуль второго класса устанавливают в распределительном щитке в доме, и он берет на себя остаточный импульс.
3. Модуль третьего класса ставят для конкретного потребителя. Обычно это чувствительная электроника или критически важное для жизни оборудование, к примеру, аппараты искусственной вентиляции легких в медицинских центрах.

Для удешевления системы можно использовать только УЗИП второго класса. Но без фильтра в виде разрядника первого класса он может сгореть.

Некоторые критерии расчета защиты

1) Годовой показатель ожидаемого количества поражений молнией. Рассчитывается по эмпирической формуле, в которой задаются геометрические параметры защищаемого объекта и статистические данные среднегодового числа ударов молнии на площади в 1 кв. км.

2) Уровень молниезащиты зданий и сооружений определяется нормативными документами. Защитой от прямых попаданий и появления высоких потенциалов оборудуются строения I, II и III категорий.

Здания I и II категорий, имеющие помещения с взрывоопасной атмосферой, дополнительно защищаются от наведенных токов, вызываемых грозовыми разрядами.

3) Надежность защиты. Регламентируется нормами инструкций не менее 99,5% для зоны А и 95% для зоны Б.

Расчет молниезащиты

3.1.

[ ()] ( ). . .

( – , , ), .

.

, , () .

Виды

В общем случае можно выделить следующие виды громоотводов, применяемых на практике:

• наиболее распространенные, благодаря низкой стоимости и простому устройству, но оттого не менее эффективные, стержневые молниеотводы;
• тросовые молниеотводы обеспечивают защиту протяженных объектов типа длинных строений или высоковольтных ЛЭП;
• сетчатым молниеотводам, обладающим наибольшей эффективностью, отдают предпочтение в случае защиты особо важных объектов.

Стоимость сетчатого громоотвода весьма высока. Поэтому, несмотря на высокую степень защиты, такие устройства применяются крайне редко, когда молниезащита имеет особое значение. Тросовые и стержневые системы примерно равнозначны по эффективности, но из-за простоты в обслуживании и небольшой разницы в стоимости последние имеют приоритет в применении.

Отдельным видом молниеотводов является активные системы молниезащиты. Внешне они практически ничем не отличаются от стержневых устройств.

Разница лишь в том, что в молниеприемник (самый кончик) встраивается электронное устройство, способствующее генерации высоковольтных импульсов во время грозы. Создавая такую «приманку» для молнии, активные системы в буквальном смысле ловят ее. Устройство такого типа принято считать самыми эффективными.

Есть компании, освоившие производство молниеотводов на промышленной основе, но зачастую эти устройства, учитывая их простоту, делают самостоятельно.

Разрушительные последствия молнии

При попадании молнии в человека – смерть или серьезная травма, а при попадании в здание, незащищенное внешней системой молниеотвода, – пожар. Ежегодно в России фиксируются сотни таких случаев. В то же время значительно чаще по причине разрядов атмосферного электричества происходят перенапряжения в электросети, вследствие которых выходят из строя электроприборы.

Чтобы защититься от плачевных последствий во время грозы, стоит своевременно подумать о монтаже системы молниеотвода.

Виды молниезащиты

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».

3.2.

, . . 3.1.

3.1 –

3.2.1.

3.2.1.1.

, , ; .

: , (), ().

3.2.1.2.

:

) , :

;

t, . 3.2, ;

0,5 , ;

. 0,5 , 1 ;

/ ;

) (, );

) , , .., , ;

) , 2,5 ;

) , t, . 3.2, .

3.2 – , ,

3.2.2.

3.2.2.1.

, :

) ;

) .

3.2.2.2. ,

, ( ), .

() (), .

, , . .

3.2.2.3.

, , . 3.3.

20 .

3.3 –

3.2.2.4.

, . .

:

, ;

, , ;

, , 0,1 . .

. .

, . .

3.2.2.5.

:

) , :

. 3.2.4.2;

, ;

;

) ;

) ;

) , , :

, , 0,5 ;

, :

– 50 % ( , );

– , .

, .

3.2.3.

3.2.3.1.

, , . – , .

3.2.3.2.

: , () , , , .

, , .

0,5 1 . 0,5 ; .

, .

3.2.3.3.

, . 3.2.2.5. , , . , , .

3.2.4.

3.2.4.1.

, (, ).

3.2.4.2.

. , , .

Документация

После того как проверят молниезащиту зданий, собственник получает технический отчет с реальными характеристиками системы и акт проверки. Дополнительно к нему прилагается протокол, в которых описан ход измерений и мероприятий, а также документы из электротехнической лаборатории, которая их проводила.

Как уменьшить опасность поражения молнией?

Для снижения опасности поражения молнией объектов экономики, зданий и сооружений устраивается молниезащита в виде заземленных металлических мачт и натянутых высоко над сооружениями объекта проводами.

Перед поездкой на природу всегда уточняйте прогноз погоды, и если предсказывается гроза, то перенесите поездку на другой день. Если Вы заметили грозовой фронт, то в первую очередь определите примерное расстояние до него по времени задержки первого раската грома, первой вспышки молнии, а также оцените, приближается или удаляется фронт. Поскольку скорость света огромна (300 000 км/с), то вспышку молнии мы наблюдаем мгновенно. Следовательно задержка звука будет определяться расстоянием и его скоростью (около 340 м/с).

Пример: если после вспышки до грома прошло 5 с, то расстояние до грозового фронта равно 340 м/с х 5с = 1700 м.

Если запаздывание звука растет, то грозовой фронт удаляется, а если запаздывание звука сокращается, то грозовой фронт приближается.

Анализ

№	Вопрос	Результат
1	В каком случае проводится внеочередная проверка знаний? Правильный ответ: При перерыве в работе в данной должности более 6 месяцев. Ваш ответ: Комментарий:
2	В каком случае допускается использовать алюминиевые оболочки кабелей в качестве естественных заземлителей? Правильный ответ: Ни в каком случае не допускается. Ваш ответ: Комментарий:
3	Что следует понимать под прямым прикосновением в электроустановках? Правильный ответ: Электрический контакт людей с токоведущими частями, находящимися под напряжением. Ваш ответ: Комментарий:
4	Какое из перечисленных мероприятий должно быть выполнено до вывода основного оборудования электроустановок в капитальный ремонт? Правильный ответ: Все вышеперечисленные мероприятия. Ваш ответ: Комментарий:
5	С какой периодичностью должен проводиться осмотр распределительных устройств без отключения на объектах без постоянного дежурства персонала? Правильный ответ: Не реже 1 раза в месяц. Ваш ответ: Комментарий:
6	Каково допустимое время пребывания работника в электрическом поле при уровне напряжённости 22 кв/м? Правильный ответ: Не более 10 минут. Ваш ответ: Комментарий:
7	Какие дополнительные обязанности может выполнять производитель работ из числа оперативно-ремонтного персонала в электроустановках с простой наглядной схемой? Правильный ответ: Обязанности допускающего. Ваш ответ: Комментарий:
8	Кому разрешается изменять состав бригады при работах по наряду? Правильный ответ: Любому из работников, перечисленных выше в пунктах 1 и 2. Ваш ответ: Комментарий:
9	Какие средства защиты, находящиеся в эксплуации, не подлежат нумерации? Правильный ответ: Все вышеперечисленные средства защиты. Ваш ответ: Комментарий:
10	Какие требования предъявляются к молниеприёмной сетке зданий? Правильный ответ: Все вышеперечисленные требования. Ваш ответ: Комментарий:

Повторить

3.3.

3.3.1.

. , .

, , – .

, ( ) .

, , .

( , , , , ), , .

, (I 1024) , , .

3.3.2.

3.3.2.1.

hh0 < h, (. 3.1). : h0r0.

(. 3.4) 150. .

3.4 –

3.1 –

(. 3.1) rxh:

.(3.1)

3.3.2.2.

h , h0 < h 2r0(. 3.2).

(. 3.5) 150 . . h ( ).

rx (. 3.2) h :

.(3.2)

3.2 –

, , . 3.4. , , , , .

3.5 –

3.3.2.3.

, LLm. .

( hL ) . 3.3. ( h0, r0) 3.6 .

3.3 –

h0h, , – . L£Lc (h = h0). L£L³Lmh

.(3.3)

LmLc . 3.6, 150 . .

, :

rh:

;(3.4)

lhx³h:

,(3.5)

hx < hl = L/2;

2rhx£h:

.(3.6)

3.6 –

3.3.2.4.

, LLm. .

( hL) . 3.4. ( h0, r) 3.5 .

h0h, , – . L£L (h = h0). L£L³Lmh

.(3.7)

3.4 –

LmLc . 3.7, 150 . .

h :

, ;

, .(3.8)

, , , LLm, . 3.6. .

, , . , .

3.7 –

3.3.2.5

. 3.3.2.5 , h0 < 30 , S0 , D(. 3.5). .

3.5 –

h :

h = + ×h0,(3.9)

:

) 3= 0,99

;(3.10)

;(3.11)

) 3= 0,999

;(3.12)

.(3.13)

, D>5 . – . , 0,99.

30 , . .

, , .

3.3.3.

60 , (I 1024-1-1). , :

;

, ;

.

. 3.8 I – IV , , .

3.8 –

, , , , a . . 3.8, h , .

, h , , . 3.8 .

, , . 3.4 . , , , , .

, :

, ;

, 1/10;

, (. . 3.8), ;

. 3.8;

, , , ; .

, , .

3.3.4.

3.3.4.1.

* , ( ) , . 3.9.

* – ;

– .

3.9 – 100

3.3.4.2. ,

10 , .

n0 . 3.9 np 100 :

.

3.3.4.3.

, , ( ..), 100 . . , , . .

3.3.5.

3.3.5.1.

, ( ) , . 3.10.

3.10 – 100

3.3.5.2.

, . 3.11, . , .

3.11 –

3.3.5.3.

, , ( ..), 100 . .

.

3.3.6. ,

, 110 , .

3.3.7. , , , ,

, , 6 ( , , , ..) , ( ) , . 3.12 .

3.12 – ()

Создание молниезащиты 

Каким образом заземление соединяется с токоприемником

Поперечное сечение жилы, из которой состоит токовод, не должно быть мене 6 миллиметров в случае применения цельной жилы. Если берется прут, то его диаметр должен быть не менее одного сантиметра.
Соединение шины с заземлением и приемником облегчается, если вся система изготовлена из стали. Тогда все соединения можно произвести при помощи сварки. Важна длина сварного соединения: провар должен иметь в длину не меньше 60 см. Если же речь идет о жиле, то в этом случае придется действовать при помощи специальных клемм, представляющих собой пластины со специальными ложбинками для кабеля.
Крепление токоотводящей жилы к стене дома можно осуществить пластиковыми клипсами. Можно также само провод поместить в короб из токоизолята.

4.3.

.

. , , , , , , , , . ( , , , , , ..). (. 4.3).

4.3 –

, , , . . :

;

;

.

.

, .

, , , . , . , .

Видео описание

Подробнее о монтаже молниеприемника расскажет видео:

Обсудить молниезащиту на форуме

//forum.dobro-est.com/molniezashchita- … -grozozashchita-t456.html

4.4.

. , , . , , , .

4.4.1.

.

, , ( ). , , . , . , , .

, , . , .

, , 5 . – 50 2.

, , , .

, 0 1, , . 2.3. , .

, , .

. 4.1 4.2. 4.1, 25 % , 4.2– 25 %.

4.1 – ,

4.2 – ,

, .

Um .

Um , .

, , , . , (, ).

. . .

4.4.2.

, , , , , , . .

. 4.2. , .

. .

, , .

, .

. , .

(. 4.4). . , , . , . . .

4.4 –

(. 4.5). . , . . , . , . , , , , , , , .

4.5 –

, , , . 4.6., , .

4.6 –

Экранирование вторичных цепей и МП аппаратуры

Как видно из приведенного примера, применение концепции распределенного РЩ или описанной выше методики построения системы молниезащиты не всегда позволяют снизить разности потенциалов, возникающие при молниевых разрядах, до полностью безопасного для МП аппаратуры уровня. В этом случае (особенно если речь идет о существующих объектах, не подвергаемых капитальной реконструкции) эффективным вариантом решения проблемы защиты МП аппаратуры от вторичных проявлений молниевых разрядов является использование экранированных кабелей с двухсторонним заземлением экранов. При использовании экранированных кабелей с двухсторонним заземлением экранов защита обеспечивается не только от наводок, но и от импульсных разностей потенциалов, которые будут возникать между различными элементами ЗУ ПС или ЭС. Результаты экспериментов с использованием импульсного генератора, проведенные на действующих ПС с традиционной компоновкой, показали следующее.

Импульсные помехи на входе МП аппаратуры, а также перенапряжения, приложенные к изоляции вторичных цепей, уменьшаются в 4-7 раз при заземлении экранов кабелей с двух сторон. Аналогичные эксперименты были недавно выполнены на ОРУ 220 кВ, где реализована концепция распределенного РЩ. В этом случае заземление экранов кабелей с двух сторон оказало еще больший эффект: перенапряжения на входах МП аппаратуры уменьшаются в 20 раз! На рис. 4 приведены осциллограммы, полученные в результате экспериментов для различных вариантов заземления экранов кабеля. Измерения проводились непосредственно в РЩ: разность потенциалов измерялась между заземлением РЩ и жилой фазы В трансформатора тока (ТТ), которая была заземлена на ОРУ непосредственно возле ТТ. Молниевый разряд имитировался в ближайший к ТТ молниеприемник (расстояние между ТТ и молниеприемником составляло ~6-7 м). Пересчет к току молнии (100 кА) показал, что разности потенциалов, приложенные ко входам аппаратуры РЗА, по схеме «провод-земля» составят:

13,1 кВ — в случае, если экран кабеля не заземлен;

14,1 кВ — в случае, если экран кабеля заземлен со стороны ТТ;

15,8 кВ — в случае, если экран кабеля заземлен со стороны РЩ;

0,64 кВ — экран кабеля заземлен с двух сторон.

Особо следует отметить случаи, когда заземление экранов с одной стороны не только не приводит к уменьшению импульсных перенапряжений, но и несколько увеличивает (на ~10-20 %) разности потенциалов, прикладываемые ко входам МП аппаратуры.

Таким образом, применение экранированных кабелей с двухсторонним заземлением экрана является одним из самых эффективных вариантов подавления импульсных помех. В настоящее время использование экранированных кабелей предусматривается в большинстве современных проектов, причем, помимо защиты от вторичных проявлений молниевого разряда, они используются для защиты от коммутационных помех, взаимовлияния цепей различного назначения, защиты от полей радиосредств и т.п.

Когда речь идет об экранировании, следует помнить и о необходимости экранирования самой МП аппаратуры.

Это особенно важно при применении концепции распределенного РЩ, когда МП аппаратура располагается непосредственно на ОРУ в небольших зданиях. При этом могут использоваться как специальные экранирующие шкафы, так и экранирование собственно помещений или зданий с МП аппаратурой. Измерения, проведенные на реальных ПС (где применяется концепция распределенного РЩ), показали, что использование металлических блок-контейнеров позволяет эффективно ослаблять не только импульсное магнитное поле (создаваемое током молнии), но и магнитное поле промышленной частоты (создаваемое при к.з.).

На одной из ПС 500 кВ, где реализован принцип распределенного РЩ, контейнеры для размещения аппаратуры РЗА на ОРУ представляют собой блочное модульное здание (БМЗ)

Стены БМЗ выполнены из нескольких оцинкованных стальных листов суммарной толщиной примерно 1,5-2 мм. Прямые имитационные измерения эффекта экранирования магнитного поля промышленной частоты (имитационный ток составлял ~30 А) стенками металлического блок-контейнера показали следующее.

• Металлические стенки БМЗ позволяют снизить напряженность магнитного поля (50 Гц) внутри БМЗ более чем в 3 раза.
• Наличие щелей между стенками и дверью БМЗ (зазор составлял 3-4 мм) резко снижает экранирующий эффект. Напряженность поля в контейнере БМЗ непосредственно у двери в 2 раза выше, чем на расстоянии 1 м от двери непосредственно за стенкой контейнера.
• С увеличением расстояния от стенок внутри контейнера напряженность магнитного поля спадает быстрее, чем по закону 1/r (что объясняется, вероятно, неодинаковым спадом составляющих магнитного поля, ослабленного экраном и прошедшего через щели), и на расстоянии около 1 м коэффициент ослабления магнитного поля (50 Гц) составляет около 5.
• Металлические стенки БМЗ позволяют снизить напряженность импульсного магнитного поля внутри БМЗ на расстоянии около 1 м от стенок контейнера более чем в 10 раз.

Так, например, неослабленное импульсное магнитное поле в местах размещения МП аппаратуры на РЩ составило бы ~1500 А/м. При этом металлические стенки контейнера БМЗ ослабляют поле до ~150 А/м.

. Это позволит использовать аппаратуру, испытанную по 4-му классу жесткости на устойчивость к импульсным магнитным полям (согласно ГОСТ 50649-94), без дополнительного экранирования шкафами.

Факты необходимости применения молниезащиты

— системы защиты от молнии не привлекают и не притягивают молнии, а также не влияют, где молния ударит.
— системы молниезащиты не могут предотвратить удар молнии и не могут ее «разрядить».
— системы защиты от молнии (в том числе размещение молниеприемников, молниеотводов и заземлений) разрабатываются и устанавливаются специалистами. Грамотный монтаж требует должной квалификации сотрудников.

  Все элементы системы молниезащиты в каталоге: элементы молниезащиты

  Об использовании и применении читайте в статье: Молниезащита. Назначение и применение.

Где купить комплектующие для молниезащиты

Приобретение элементов конструкций защиты от поражения молнией не составляет проблемы. Все необходимое продается в специализированных магазинах, ближайшие из которых находят через Интернет.

Стальные круглые стержни для заземления и молниепроводов можно купить также на любой базе, торгующей металлопрокатом. Как правило, тут они обходятся дешевле. Оборудование держателей проводников на кровле приобретают типовое. Если оно не комплектуется бетонными утяжелителями, их покупают отдельно, заказывают или заливают самостоятельно.

4.5.

– (50 % ) . ( , ..). . . , . . () 5 . .

. , 5 .

5 , 1 . . .4.7 4.8 .

. – . , . . – .

1- ; 2 –

4.7 –

1- ; 2 – ; 3 – ; 4 –

4.8 –

4.2.141

При использовании прожекторных матч в качестве молниеотводов электропроводку к ним на участке от точки выхода из кабельного сооружения до мачты и далее по ней следует выполнять кабелями с металлической оболочкой либо кабелями без металлической оболочки в трубах. Около конструкции с молниеотводом эти кабели должны быть проложены непосредственно в земле на протяжении не менее 10 м.

В месте ввода кабелей в кабельное сооружение металлическая оболочка кабелей, броня и металлическая труба должны быть соединены с заземляющим устройством ПС.

4.6.

() ,, , . , (. 4.9).

. (, ..). , 0 1.

4.9 –

, 1. , , .

, , . , . .

4.2.142

Защита ВЛ 35 кВ и выше от прямых ударов молнии на подходах к РУ (ПС) должна быть выполнена тросовыми молниеотводами в соответствии с табл.4.2.8.

Таблица 4.2.8 Защита ВЛ от прямых ударов молнии на подходах к РУ и подстанциям

Номи- льное напря- ние ВЛ, кВ

Подходы ВЛ на опорах с горизонтальным расположением проводов

Подходы ВЛ на опорах с негоризонтальным расположением проводов

Наибольшее допустимое сопротивление заземляющего устройства опор, Ом, при эквивалентном удельном сопротивлении земли, Ом·м**

Длина защищенного подхода, км*Число тросов, шт.Защитный угол троса, град.Длина защищенного подхода, км*Кол-во тросов, шт.Защитный угол троса, град.До 100Более 100 до 500Более 50012345678910351-22301-21-2301015201101-3220***1-31-220***101520****1502-3220***2-31-220***101520****2202-32202-3220***101520****3302-42202-4220101520****5003-4225–––101520****7504-5220-22–––101520****

* Выбор длины защищаемого подхода производится с учетом табл.4.2.10-4.2.13.

** На подходах ВЛ 110-330 кВ с двухцепными опорами заземляющие устройства опор рекомендуется выполнять с сопротивлением вдвое меньшим указанного в табл.4.2.8.

*** На железобетонных опорах допускается угол защиты до 30°.

**** Для опор с горизонтальным расположением проводов, устанавливаемых в земле с эквивалентным удельным сопротивлением более 1000 Ом·м, допускается сопротивление заземляющего устройства 30 Ом.

На каждой опоре подхода, за исключением случаев, предусмотренных в 2.5.122, трос должен быть присоединен к заземлителю опоры.

Допускается увеличение по сравнению с приведенными в табл.4.2.8 сопротивлений заземляющих устройств опор на подходах ВЛ 35 кВ и выше к ПС при числе грозовых часов в году не менее 20 – в 1,5 раза; менее 10 – в 3 раза.

Если выполнение заземлителей с требуемыми сопротивлениями заземления оказывается невозможным, должны быть применены горизонтальные заземлители, прокладываемые вдоль оси ВЛ от опоры к опоре (заземлители-противовесы) и соединяемые с заземлителями опор.

В особо гололедных районах и в районах с эквивалентным удельным сопротивлением земли более 1000 Ом·м допускается выполнение защиты подходов ВЛ к РУ (ПС) отдельно стоящими стержневыми молниеотводами, сопротивление заземлителей которых не нормируется.

4.7.

. , , , .

, . . 4.3– 4.6.

4.3 –

4.4 –

4.5 –

4.6 – ,

. 4.3 – 4.6 .

4.7.1.

– .

:

1) ;

2) , – ;

3) ;

4) ( ) , ; ;

5) ; ;

6) , , ; .

4.7.2.

. , .

, . .

,, , . , .

0/1 0/1/2 , .

, .

4.7.3.

, , , , ( , , , ..) , , , , .

, , . . . , , , . .

, , . , . . , , , , , . L– . , 62. , , , , , .. .

4.7.4.

: , ( , , ) . , , , .

( , ) . , . ( ), , . , . , , .

. . , , , .

. , ( ) , , . , , .

1. –

– , .

– :

– ;

– ;

– ( ), , , ;

– ( : ).

:

– ;

– ;

– ,, .

– – , , , , .

:

– , , , (, , ..);

– ;

– ( , , ..), , , ;

– (×) .

” ” , .

, () , , . .

, .

, : , ,, , .

.

2.

, (), , .

.

, :

– , ;

– ;

– .

:

– ;

– ( , );

– ( , , , , , .).

– .

. , , – .

, .

, , .

3.

, . .

.

, – , . .

:

– ;

– ;

– .

:

– ( ) , ;

– , ;

– , , ;

– ;

– ;

– , ;

– “-” ;

– , ;

– ;

– .

( I ) , , 20 % . 25 % .

(, , , ) .

, .

, .

, .

, , , , , , .

.