Устройство и монтаж молниезащиты и заземления

Устройство молниеотводов

Молниезащитные устройства (молниеотводы) состоят из молниеприемников, установленных на опорах или непосредственно на здании, токоотводов и заземлителей.

Молниеприемники непосредственно воспринимают прямой удар молнии, По конструкции они могут быть стержневыми (укрепленный на опорах) или тросовыми (подвешиваемыми над защищаемым объектом).

В качестве молниеприемника может быть также использована, сетка, сваренная из стальной проволоки диаметром 6—8 мм, с ячейками 6х6 мм, уложенная на кровлю или под слой негорючего утеплителя.

Стержневые молниеприемники изготавливают из стали любых марок и профилей сечением не менее 100 мм2 (наименьший диаметр 12 мм). Минимальная длина молниеприемника 200 мм. Наиболее рациональная длина — 1—1,5 м. Типовые конструкции молниеприемников изображены на рис. 1.

Рис. 1. Конструкции молниеприемников: а — из круглой стали; б — из стальной проволоки; е — из стальной трубы; г — из полосовой стали; д-из угловой стали

Для защиты от коррозии молниеприемники оцинковывают или окрашивают. Меднение или, тем более, золочение и серебрение острия молниеприемника не требуется.

Тросовые молниеприемники выполняют из стального многопроволочного оцинкованного троса сечением не менее 35 мм2 (диаметр около 7 мм), натягиваемого над протяженным защищаемым объектом. Соединять молниеприемники с токоотводами нужно сваркой.

Опоры отдельно стоящих молниеотводов можно изготавливать из стали, антисептированного дерева и железобетона. Допускается использовать в качестве опор молниеотводов стволы деревьев, растущих на расстоянии 5—10 м от защищаемого объекта (рис. 2).

Рис. 2. Молниезащита здания при помощи молниеотвода установленного на дереве

Для объектов II и III категории молниезащиты при III, IV и V степени огнестойкости деревья, растущие на расстоянии менее 5 м от зданий или сооружений, могут быть использованы в качестве опор молниеотводов, если выполняется одно из следующих условий:

1. по стене защищаемого здания против дерева по всей высоте здания прокладывается токоотвод, нижний конец которого заглубляется в земле и присоединяется к заземлителю;

2. от молниеприемника, установленного на дереве, токоотвод перекидывается на другое дерево, расположенное на расстоянии более 5 м от защищаемого здания. Токоотвод спускается по этому дереву и соединяется с заземлителем.

У деревьев, как оборудованных, так и не оборудованных молниеприемниками, со стороны дома должны быть обрублены ветви на расстоянии не менее 3 м от строения.

Токоотводы — это проводники, соединяющие стержневые или тросовые молниеприемники или молниеприемную сетку на кровле с заземлителем.

В качестве токоотводов допускается использовать металлические конструкции: колонны, продольную арматуру железобетонных колонн, пожарные лестницы, трубы и т. п.

Токоотводы нужно располагать в отдалении от входов в здания, чтобы люди не могли к ним прикоснуться.

Для защиты от коррозии они должны быть оцинкованы или окрашены. Их рекомендуется прокладывать по защищаемому зданию по кратчайшему пути к заземлителю. Все стыки токоотводов и соединения их с заземлителями должны быть сварными.

Рис. 3. Конструкция разъема между токоотводом и заземлителем: а — токоотвод из полосовой стали; б — токоотвод из круглой стали

Величина импульсного сопротивления заземлителя может быть определена из значения сопротивления для тока промышленной частоты по формуле:

где α — коэффициент импульса, зависящий от величины тока молнии, длины горизонтальных проводников заземлителя и удельного сопротивления грунта; R

— сопротивление растеканию тока промышленной частоты.

Тип заземлителя выбирается исходя из удельного сопротивления грунта и требуемой величины сопротивления,

Если вблизи защищаемого сооружения (на расстоянии 25 — 35 м) имеется защитное заземление, предназначенное для электротехнических установок, например заземление подстанции, то оно должно быть использовано и для целей молниезащиты зданий. В большинстве случаев сопротивление защитных заземлений меньше, чем требуется для молниезащиты.

Пример. Необходимо выбрать заземляющее устройство для молниеотвода, защищающего жилой дом. Грунт — суглинок нормальной влажности.

По данным удельного сопротивления грунтов находим для суглинка ρ =40— 150 Ом•м. .Принимаем среднее значение 100 Ом•м.

По справочной таблице находим, что защищаемый объект относится к III категории молниезащиты, и следовательно, импульсное сопротивление заземлителя должно быть не более 20 Ом:

= 15 — 14 Ом), или по эскизу 7: горизонтальный полосовой заземлитель из полосы 40х4 мм длиной 5—10 м на глубине 0,8 м с подводом в середину (сопротивление R(7)

=12 — 19 Ом). Для первого варианта необходимо найти импульсный коэффициент по справочным таблицам.

Для ρ = 100 Ом•м α=0,7

Для заземлителя по эскизу 2 : R (2) н= α • R (2)

Для заземлителя по эскизу 7 импульсный коэффициент не учитываем, поэтому: R (7) н= R (7)

=19 Ом при длине 5 м (или 12 Ом при длине 10 м).

В обоих случаях обеспечивается требуемое нормами сопротивление заземления. Принимаем вариант по эскизу 2 как менее трудоемкий и дающий некоторый запас надежности. Если по местным условиям имеются трудности в забивании уголка или ввертывании круглых стержневых электродов, вполне допустимо выполнить заземление молниеотвода по эскизу 7 (длина полосы 5—10 м).

Заземление молниезащиты

Заземление – это техническая система или комплекс мер, представляющие собой преднамеренное соединение зданий и электроустановок с землёй или её эквивалентом. Оно предназначено для снижения электрического напряжения прикосновения до значения, безопасного для человека. Главная цель устройства — защитить людей от поражения электрическим током, а электроустановки от повреждения. Меры по защите зданий, промышленного и бытового электрического оборудования предпринимаются в обязательном порядке. Защитное заземление позволяет исключить или снизить до минимума опасность травм и аварий.

Защитное заземление зданий многоэтажных домов, общественных, офисных и производственных строений имеет сложное устройство в силу их большого объёма и распределённости электрической схемы, оснащённости электроприборами и числа пользователей. Дополнительный фактор данного вида строительства заключается в том, что дома подвержены влиянию атмосферного электричества. В них необходимо провести монтаж заземления, чтобы обезопасить от прямого попадания либо вторичного воздействия молний. В таких случаях речь идёт о контурах заземления как части системы молниезащиты.

Назначение

Основное назначение – отведение электрического тока при помощи заземляющих шин и электродов оптимального сечения, перераспределение его в земляном грунте. Заземляющая схема осуществляет выравнивание потенциалов между установленными токоотводами и управление ими на территориях, где присутствуют люди. Защитное заземление является серьёзным фактором безопасности в быту и на производстве.

Основные показатели

Главный показатель, определяющий способность заземляющего устройства выполнять свои функции — сопротивление растеканию. Максимально допустимые значения удельных сопротивлений для устройства и сечения его элементов прописаны в нормативной документации. Параметры заземляющих элементов не должны нарушаться при проектировании, выборе материала для проводников (электродов) и последующем монтаже. Выбор заземляющих материалов и схемы монтажа зависит от ряда параметров, в том числе от сопротивления грунта.

Проектирование

Грамотные защитные мероприятия начинаются с качественного проекта. Проект должен учитывать особенности постройки дома и отвечать нормативным документам. Оптимальный вариант — когда заземляющие конструкции закладывается в момент общего проектирования дома или дачи. Тогда можно использовать внутренние элементы сооружения в качестве составляющих защитной заземляющей системы — это снизит стоимость монтажа заземления.

Компания «МЗК-Электро» выполняет расчет заземления, проектирование, сборку и обслуживание молниезащиты и элементов заземляющих контуров, в качестве составной части системы и отдельной услуги.

Заземление зданий и электроустановок различного напряжения сооружают по одному из трех типов: кольцевому, глубинному или фундаментному. Выбор вида контура и материалов для заземлителя для конкретного строения производится с учётом его размеров и назначения, возможностей и ограничений монтажа, степени насыщенности электрооборудованием и ряда других причин. При необходимости можно соединять между собой несколько систем заземления (с учетом риска возникновения коррозии). Любое заземление зданий необходимо соединить с шиной уравнивания потенциалов.

Кольцевое заземление дома

Устройство

Кольцевой тип заземлителя иначе называют поверхностным. Такой заземлитель представляет собой замкнутую металлическую кольцевую заземляющую шину, проложенную по периметру постройки. Не менее 80% его длины должно контактировать с грунтом. Как правило, заземляющий контур прокладывают ниже точки промерзания земляного грунта (около 0,5 метра), на расстоянии от защищаемого объекта не меньше 1 метра. Монтаж заземления в районах с высокой вероятностью возникновения коррозии требует использования заземлителя кольцевого типа из нержавеющей стали. В таких случаях от коррозии должны быть защищены также резьбовые соединения элементов, расположенные ниже поверхности земли.

Шины кольцевого заземлителя изготавливаются из следующих материалов:

• Горячеоцинкованная или нержавеющая сталь,
  — плоский проводник, размер 40х4 мм,
  — круглый проводник, сечением 10 мм,
• Медь, круглый проводник, диаметром 8 мм.

Кольцевое заземление зданий является одним из самых эффективных видов устройства. Таким методом можно оборудовать дачи или загородные дома. Кольцевой контур из металла равномерно распределяет ток по периметру здания, а между токоотводами образуется равное напряжение. К недостаткам можно отнести только длительный и трудоемкий процесс монтажа.

Глубинный заземлитель

Устройство

Данный вид представляет собой несколько металлических стержней, вертикально погружённых в грунт на определенную глубину и соединённых с заземляющей шиной-контуром. Расчёт заземления и заглубления производится методом определения величины сопротивления.

Длина контура также зависит от характеристик грунта. Рекомендуется к каждому отдельному токоотводу заземляющего контура подсоединять один глубинный заземлитель длиной не менее 9 метров, прокладываемый на расстоянии не менее 1 метра от защищаемого объекта. По DIN V VDE V 0185 для категорий молниезащиты III и IV длина заземлителя должна составлять минимум 2,5 метра. Монтаж заземления производится с помощью бензо-, электро- или пневмомолотов (в зависимости от конкретного типа грунта). При оборудовании защиты в частном доме возможна установка заземляющих стержней вручную. Соединения, расположенные в земляном грунте, необходимо обезопасить от коррозии и подсоединить к шине уравнивания потенциалов.

Материалы для изготовления кольцевого контура:

• Оцинкованная или нержавеющая сталь,
  — плоский проводник, размер 40х4 мм,
  — круглый проводник, диаметр 20 мм,
• Оцинкованная сталь, труба, сечением 25 мм,

Важным элементом глубинного заземления является модульно-штыревая система. При этом монтаж модульных заземлителей производится штырями (стержнями), заглубленными один за другим с помощью ударного электроинструмента. В отдельных случаях в процессе установки это позволяет достигать глубины более 30 метров. Основной фактор, влияющий на глубину укладки и количество стержневых заземлителей — удельное сопротивление грунта. Профессиональный расчет заземления позволит определить все параметры системы максимально точно.

Соединение между стержнями и шиной создаётся резьбовое или безрезьбовое. Площадь, которую занимают элементы схемы при производстве работ по устройству модульно-стержневого контура, минимальна. Это позволяет производить монтаж заземления даже в подвалах строений.

Модульный принцип устройства заземления является альтернативой классической схеме. Устройство по классическому принципу основано на том, что вертикальные стержни-заземлители сравнительно небольшой длины забиваются друг за другом по прямой линии или хаотично, с учётом расстояния для снижения экранирования.

Измерение сопротивления растеканию желательно производить по мере работы, после каждого вбитого штыревого элемента. К сожалению, при самостоятельном устройстве заземлителя в загородном коттедже или на даче аппаратура для измерения сопротивления растеканию, как правило, отсутствует, и заземляющая конструкция делается «на глаз». В общем случае число вертикальных заземлителей и длина горизонтального проводника зависят от искомого результата. При этом необходимо знать удельное сопротивление грунта. Соответственно, для грунта с большим удельным сопротивлением понадобится в несколько раз больше заземлителей.

Важнейшее преимущество глубинной системы — ее доступность и простота установки. Монтаж такого контура можно осуществить самостоятельно. Заземление зданий дачного типа чаще всего делают именно таким способом. К недостаткам этого варианта можно отнести несколько меньшую, по сравнению с другими типами заземлителей, эффективность устройства при обслуживании электроустановок.

Фундаментный заземлитель

Устройство

Фундаментный заземлитель размещается в железобетонном фундаменте сооружения. Этот тип контура задействуется в тех случаях, когда из фундамента выведены арматурные стержни для присоединения токоотводов. Электроды при монтаже устройства соединяют с арматурой, чаще всего резьбовым соединением или муфтой, на расстоянии около 3 метров. При этом запрещается использовать в грунте клинообразные зажимы. Для устройства фундаментного контура лучше всего применять ленточные держатели, установленные с интервалом в 2 метра. При монтаже заземляющего оборудования в районах с высокой вероятностью возникновения коррозии необходимо устанавливать фундаментный заземлитель из нержавеющей стали.

Материалы для изготовления фундаментных заземлителей:

• Горячеоцинкованная или нержавеющая сталь,
  — плоский проводник, размер 40х4 мм,
  — круглый проводник, сечением 10 мм,
• Медь, круглый проводник, диаметр 8 мм.

К преимуществам фундаментного контура относится высокая экономичность и простота реализации, минимальное заглубление, отсутствие необходимости укладки дополнительных заземляющих шин. К сожалению, на этапе заливки железобетонного фундамента строители очень часто забывают как о молниезащите, так и о защитном заземлении в целом. По этой причине фундаментное заземление зданий используется реже остальных видов.

При выборе варианта реализации для промышленного здания, многоэтажного дома, загородного коттеджа, дачи или другого строительного объекта, включая кровлю, с любыми значениями напряжения, необходимо произвести точный расчёт заземления и правильно подобрать материалы. Лучше всего доверить работу по выбору, расчёту и монтажу систем электробезопасности грамотным специалистам, имеющим соответствующее образование и опыт работы.

Специалисты компании «МЗК-Электро» выполнят монтаж заземления быстро, квалифицированно и качественно, рационально использовав средства заказчика, рассчитав оптимальную схему и использовав надёжные заземляющие элементы из каталогов известных производителей.

Устройство молниезащиты

Для эффективной защиты от электрических грозовых разрядов, здания оснащают специальными устройствами молниезащиты.

Выбор молниезащиты производится с учетом конструктивных особенностей объекта, интенсивности грозовой деятельности в регионе, необходимой степени безопасности. В настоящее время все сооружения разделены на 3 категории, в зависимости от предъявляемых требований к защите от опасного воздействия молнии (прямого удара, вторичных воздействий, заноса высоких потенциалов):

• I категория – здания, в которых постоянно присутствуют взрывоопасные смеси паров, газов, пыли с воздухом, а также в открытом виде хранятся взрывоопасные химические вещества.

В случае взрыва возможны значительные разрушения и человеческие жертвы.

• II категория — здания, в которых взрывоопасные вещества хранятся в прочной (металлической) упаковке, а взрывоопасная смесь паров, газов и пыли с воздухом возникает только в момент аварии.

При взрыве возможны незначительные разрушения.

• III категория – здания, где нет угрозы возникновения взрывоопасных смесей паров, газов и пыли с воздухом, не хранятся взрывоопасные химические вещества. Сюда относятся общественные или жилые здания, водонапорные башни, дымовые трубы и пр.

Удар молнии может спровоцировать пожар, разрушение объекта, поражение людей.

Здания I и II категории должны быть защищены от прямого удара молнии, вторичных воздействий, заноса высоких потенциалов. Здания III категории нуждаются в защите только от прямого удара и заноса высоких потенциалов.

Компания «МЗК-Электро» предлагает профессиональные услуги по проектированию, монтажу и обслуживанию систем молниезащиты и заземления.
Сроки проектирования – от 5 рабочих дней, стоимость — от 10 тысяч рублей
Гарантия на систему – 2 года с момента подписания акта приема-сдачи.
Проводим монтаж не только в Москве и Московской области, но и в регионах!
Кроме того, осуществляем работы по проведению замеров на объектах с выдачей протокола.

Устройство молниезащиты состоит из трех обязательных конструктивных элементов:

Устройство молниеприемника

Молниеприемник предназначен для перехвата электрического разряда молнии. Может быть сконструирован в виде сетки, стержня или тросовой конструкции.

Стержневой молниеприемник– это традиционный вид защитного устройства, придуманный еще в XVIII веке самим Бенджамином Франклином. Представляет собой металлический стержень, закрепленный на крыше здания. Чаще всего изготавливается из профильного металлопроката (прутки, трубы).

Для устройства тросового молниеприемника используют стальной канат, подвешенный на специальных опорных конструкциях. Применяется для защиты зданий и протяженных технических сооружений, например, воздушных линий.

Сетчатый молниеприемник укладывается по поверхности кровли защищаемого объекта. Для него используется стальной прокат круглого сечения или стальные полосы. Устройство молниезащиты в виде сетки требует обеспечения беспрепятственного стока талых вод, чистки кровли от снега и наледи. Ранее размеры ячейки сетчатого молниеприемника могли достигать 12х12 метров. В настоящее время в России стали действовать нормы Международной Электротехнической Комиссии, которые определяют предельный размер 5х5 м.

Устройство токоотвода

Токоотвод – это проводник, соединяющий две части молниеотвода: молниеприемник и заземлитель. В качестве токоотвода используется оцинкованный или черный стальной прокат диаметром не менее 6 мм. Данный элемент устройства молниезащиты соединяется с заземлителем при помощи сварки.

Токоотвод прокладывается самым коротким путем от молниеприемника к заземлителю. Для того чтобы исключить ослабление натяжения или механические повреждения, внешний токоотвод должен быть доступен для регулярного осмотра. Не допускается острых углов и петель при прокладке токоотвода из-за угрозы обрыва и пробоев.

Возможно использование в качестве токоотвода металлических элементов самого здания. Это могут быть трубы, пожарные лестницы, парапеты. Главное условие здесь – это надежный электроконтакт составных частей устройства молниезащиты. Также при возведении здания из железобетона токооводом может выступать арматура внутри плиты. Однако такая защитная конструкция требует грамотного, профессионального проектирования и монтажа.

Устройство заземлителя

Заземлитель представляет собой металлический проводник, непосредственно контактирующий с землей. В качестве заземлителя используется листовой, сортовой и фасонный металлопрокат. Чаще всего применяется полоса, труба, угловой профиль. Действующими нормативами по оборудованию молниезащиты, устройство заземлителя может быть выполнено из б/у или некондиционных водопроводных и газовых труб.

Заземлитель необходимо защитить от коррозии. Самый надежный способ – это оцинковка. Встречаются случаи, когда для экономии средств металлоэлемент красят, покрывают битумом или лаком. Такая обработка в разы снижает эффективность заземлителя,так как препятствует рассеиванию электрического тока. Поэтому нормативными документами такое антикоррозионное покрытие запрещено.

Для проектирования максимально эффективной системы молниезащиты дома необходимо учитывать множество параметров. Неспециалисту рассчитать конструкцию очень сложно. Наша компания предлагает услуги по проектированию и установке громоотводов для жилых зданий, объектов общественного и производственного назначения. Мы обеспечим полную безопасность сооружения от последствий электрического разряда молнии.

Примеры устройства молниезащиты

Адрес объекта: г. Москва, ул. Воздвиженка, д. 10

Вид работ: монтаж системы внешней молниезащиты.

Адрес объекта: г. Москва. Боровское ш., коммунальная зона «Терешково»

Вид работ: монтаж системы внешней молниезащиты.

Адрес объекта: Московская обл., г. Домодедово, трасса М4-Дон

Вид работ: изготовление и монтаж системы внешней молниезащиты.

Адрес объекта: Московская область, Дмитровский район, дер. Лупаново

Вид работ: проектирование и монтаж системы внешней молниезащиты.

Адрес объекта: Московская обл., поселок Икша

Вид работ: проектирование и монтаж систем внешней молниезащиты, заземления и уравнивания потенциалов.

Адрес объекта: Московская обл., Одинцовский район, Новорижское шоссе

Вид работ: изготовление и монтаж системы внешней молниезащиты.

Расчет стоимости молниезащиты

Характеристика объекта: Самая высокая постройка архитектурного ансамбля Московского Кремля. Высота – 81 м.

Адрес объекта: г. Москва, Соборная площадь Московского Кремля.

Вид работ: Проектирование и монтаж системы молниезащиты

Комплектующие: производства фирмы OBO Bettermann.

Исполнение: Здание относится к III категории по уровню защиты. В качестве элемента системы молниезащиты использована существующая конструкция купола с крестом, молниеотводы из стали горячего цинкования Rd8 выполнены по наружным фасадам с применением фасадных держателей типа СК. Заземляющее устройство выполнено в виде нескольких очаговых заземлителей.

Адрес объекта: Московская область, Мытищинский район, дер. Пруссы, д. 25

Вид работ: Устройство системы внешней молниезащиты.

Состав системы молниезащиты: По кровле защищаемого здания уложена молниеприемная сетка. Две дымоходные трубы защищены посредством установки на них молниеприемных стержней длиной 2000 мм и диаметром 16 мм. В качестве молниеприемного проводника использована сталь горячего цинкования диаметром 8 мм (сечение 50 кв.мм в соответствии с РД 34.21.122-87). Токоотводы проложены за водосточными трубами на хомутах с зажимными клеммами. Для токоотводов использован проводник из стали горячего цинкования диаметром 8 мм.

Адрес объекта: г. Москва, Борисоглебский переулок.

Вид работ: изготовление и устройство системы внешней, внутренней молниезащиты и заземления.

Комплектующие: DEHN+SOHNE Gmbh, J. Propster.

Система внешней молниезащиты: комбинированная в виде молниеприемной сетки из медного проводника Rd8 с шагом ячейки 10х10 м и двух стержневых алюминиевых молниеприемников Rd16 длиной 2,5 м; молниеприемный проводник уложен на держатели для мягкой кровли из пластика с бетонным утяжелением. В качестве элементов крепления и соединения использованы биметаллические универсальные соединители Cu/Al Rd8-10/Rd8-10 и стеновые держатели из меди Rd8-10.

Внутренняя молниезащита: 4-х полюсный разрядник перенапряжения компании J. Propster, тип сети TNS, 12.5 кА.

Заземление: выполнено в виде отдельных очагов с применением глубинных заземлителей из оцинкованной стали Rd20, полосы заземления сечением 40х4 мм, соединителей Rd20хFl40/Rd8-10 и изолированного проводника Rd10/13.

Адрес объекта: Московская обл., Ногинский район.

Вид работ: устройство системы внешней молниезащиты и заземления.

Комплектующие: J. Propster.

Внешняя молниезащита: По кровле защищаемого здания устроена молниеприемная сетка с шагом ячейки 10 х10 м. Зенитные фонари защищены посредством установки на них молниеприемных стержней длиной 2000 мм и диаметром 16 мм в количестве девяти штук.

Токоотводы: Проложены в «пироге» фасадов здания в количестве 16 штук. Для токоотводов использован проводник из оцинкованной стали в ПВХ-оболочке диаметром 10 мм.

Заземление: Выполнено в виде кольцевого контура c горизонтальным заземлителем в виде оцинкованной полосы 40х4 мм и глубинными стерженями заземления Rd20 длиной L 2х1500 мм.

Монтаж молниезащиты на здании ФОК совхоза им. Ленина

Завершается строительство ФОК в поселке Совхоз им. Ленина и мы начинаем монтаж молниезащиты. Элементы будут выполнены в цвет кровли.

Правила устройства молниезащиты

Под термином «молниезащита» понимается совокупность технических мероприятий, основной целью которых является снижение уровня причинённого грозой материального ущерба. Именно поэтому устройство молниезащиты на объектах с высокой вероятностью поражения молнией является важнейшей задачей, обеспечивающей безопасность их эксплуатации.

Нормативные документы

С целью регулирования вопросов проектирования и обустройства молниезащиты разработаны и успешно используются на практике следующие технические нормативы:

• ПУЭ (редакция №7);
• специальный ГОСТ Р МЭК 62561.2-2014;
• инструкция по устройству молниезащиты РД 34.21.122-87;
• инструкция Минэнерго под номером СО 153-34.21.122-2003;
• нормативы и рекомендации СНиП 3.05.06-85 и другие регламентирующие документы.

Помимо вопросов проектирования, в этих документах оговариваются и конструктивные параметры молниезащиты, состоящих из молниеприёмника, комплекта токоотводящих шин и заземлителя.

Положения инструкции

Согласно основным положениям инструкции молниезащита должна обеспечивать эффективное отведение грозового разряда в землю. Вследствие этого эффекта всем жилым и производственным объектам, расположенным в пределах действия молниезащиты, никакого вреда от удара молнии не причиняется.

Для различных условий эксплуатации строений, а также в зависимости от конструкции их кровли возможны различные варианты устройства молниезащиты, отличающиеся эффективностью действия всей системы в целом.

Все существующие постройки и сооружения в зависимости от опасности хранящихся в них материалов и веществ разделяются на 3 категории, которые и определяют необходимую степень их защищённости.

Для самой незащищённой категории зданий (первой) рекомендуется применение активных методов молниезащиты. Особенность их устройства заключается в искусственной ионизации воздуха и притягивании на себя опасных разрядов.

Однако активная молниезащита по причине своей высокой стоимости не пользуется особым спросом у рядового потребителя. К тому же есть мнение, что она действует не лучше пассивных систем. Молниезащита активного типа применяется лишь в случаях крайней необходимости.

Для всех остальных категорий зданий, как правило, достаточно обустройства традиционной пассивной молниезащиты, элементы которой монтируются открытым образом или же встраиваются непосредственно в конструкции и сети. Образцы локальных встроенных средств молниезащиты будут рассмотрены в отдельном разделе.

Пассивная защита

Приёмные элементы грозозащиты открытого типа размещаются в самой верхней точке строения и, несмотря на отсутствие 100%-ой гарантии гашения, отличаются следующими преимуществами:

• эксплуатационная надёжность и достаточно простое обслуживание;
• относительно низкая стоимость;
• возможность самостоятельного изготовления.

Все перечисленные достоинства пассивных систем молниезащиты удаётся реализовать лишь в случае неукоснительного соблюдения условий, оговариваемых в рассмотренных выше инструкциях и ГОСТах. Содержащиеся в этих документах требования строго регламентируют порядок и правила обустройства систем молниезащиты с подробнейшим описанием отдельных элементов конструкции.

Помимо этого в них включены и требования по проектированию и непосредственному монтажу этих систем, а также подробно описываются вопросы обслуживания и ремонта.

Особенности конструкции открытых систем

При проектировании современных устройств молниезащиты должны учитываться возможные варианты исполнения их основного элемента – приёмника грозового разряда, который может быть выполнен в виде:

• одиночного штыря, закрепляемого на самой высокой точке защищаемого объекта;
• металлического троса, натягиваемого вдоль конька и по скатам крыши;
• сеточной конструкции, охватывающей всю защищаемую площадь кровельного покрытия.

Конструкцию молниеприёмника выбирается с учётом ряда факторов, основными из которых являются тип кровельного материала и грозовая активность в данной местности.

Так, для зданий, располагающихся в зонах с низкой грозовой активностью и имеющих покрытие из металлочерепицы или профильного настила, рекомендуется использовать приёмники штыревого типа. Его устройство наиболее простое, поэтому штыревую молниезащиту часто используют на дачах и в сельской местности.

В случае же когда защищаемое строение находится в районе с частыми грозами и закрыто шифером, в качестве молниеприёмника применяют тросовую систему защиты. И, наконец, при той же грозовой ситуации, но с покрытием, выполненным из обычной черепицы или рубероида, оптимальным считается вариант сеточной молниезащиты.

Что касается устройства молниеотводов (токоотводов), то инструкцией определяются такие важные показатели, как общее количество, тип металла, длина и сечение проводников. При этом обязательно оговаривается надёжность контакта с молниеприёмником и заземляющим устройством (ЗУ).

Наиболее ответственной частью системы молниезащиты является устройство заземления, обеспечивающее оптимальные условия для стекания грозового разряда в землю. Вследствие этого эффективность заземлителя в значительной степени определяется величиной его переходного сопротивления и качеством грунта в месте расположения конструкции.

Обслуживание и ремонт

Эксплуатация и обслуживание систем молниезащиты зданий и сооружений организуются в соответствии с ПТЭЭП и указаниями соответствующих инструкций (СО 153-34.21.122-2003 и другие).

Задача этих мероприятий состоит в поддержании специального оборудования в рабочем состоянии и полной технической исправности. В первую очередь отметим, что для выполнения поставленной задачи устройства молниезащиты перед началом сезона гроз должны подвергаться обязательной проверке.

Важное замечание! Проверка организуется и в тех случаях, когда в систему молниезащиты (МЗ) были внесены какие-либо изменения, а также после устранения возникших в ней неисправностей. При этом каждое техническое мероприятие проводится по заранее составленной и утверждённой ответственным лицом программе испытаний.

Согласно программе обследование предполагает не только визуальный осмотр устройств, но и проведение специальных измерений, по результатам которых оценивается работоспособность всей молниезащиты.

Перед началом измерений обязательной проверке подлежат места сочленения отдельных элементов на предмет надёжности электрического контакта, а также все составляющие конструкции, имеющие непосредственный контакт с землёй.

Такие обследования проводятся, чтобы обнаружить следы коррозии и разрушений и в дальнейшем заменить неисправные части или отправить их в ремонт.

Измерительная часть программы испытаний включает в себя проверку переходных сопротивлений контактов, Проверка происходит с использованием специальной измерительной аппаратуры. Полученные результаты сверяются с приведёнными в нормативной документации данными с целью оценки состояния защитной системы.

Аналогичные обследования и измерения проводятся и в отношении заземлителя, конструкция которого проверяется на предмет соответствия сопротивления растеканию тока требованиям нормативов.

Результаты проведённых исследований после их окончания оформляются специальным протоколом (смотрите Правила ТЭЭП), а затем передаются на хранение ответственному за электрохозяйство лицу.

Промышленные образцы специальных средств защиты

Типичным примером встраиваемых локальных средств молниезащиты могут служить промышленные устройства под фирменным обозначением «SVP-08». Их используют для защиты приёмопередающих систем от мощных грозовых разрядов.

Приборы этого класса защищают коммуникационное оборудование от сопровождающих грозовой разряд импульсных наводок и возможных перенапряжений.

Все эти задачи решаются за счёт шунтирования на землю опасных потенциалов, образующихся после удара молнии не только на жиле коаксиального кабеля, но и на его оплётке.

Так называемая «встроенная» молниезащита может быть реализована и с помощью устройств типа «RVi-PS», надёжно защищающих 10/100 Base-T Ethernet линии от воздействия статического электричества.

Приборы этого типа подключаются с обоих концов передающего кабеля, поскольку его внутренние распределённые параметры не позволяют обеспечить надёжное заземление с помощью одного устройства.

Необходимым и достаточным условием эффективности работы устройств молниезащиты является наличие качественного заземления.

При соблюдении этого условия в подавляющем большинстве случаев приборы марки «RVi-PS» позволяют уберечь линии передачи информации от воздействия статики и сэкономить значительные материальные ресурсы.

Еще одно устройство под названием «ГЗ-RS485-Т», используемое в 2-х проводных линиях типа «витая пара», обеспечивает защиту канала связи по RS 485 не только от вторичной электростатики, но и от электромагнитных перенапряжений.

Эффективность такой защиты обеспечивается надёжным шунтированием всех электростатических наводок на шину заземления и отключением канала при превышении ими заданных значений.

Рассмотренные устройства и приспособления обеспечивают полный спектр защитных мер, гарантирующих сохранность объектов во время мощного грозового разряда.

Устройство молниезащиты и ее заземления

Жителей городов мало волнует молниезащита и заземление, государство уже о них позаботилось, обязав проектировщиков и строителей предусмотреть соответствующие технические решения. Вопрос защиты от молний особо актуален для владельцев дач и загородных домов.

Делать молниезащиту или не делать – домовладелец решает сам. Однако сооружение заземления и надежного молниеотвода уменьшает опасность пожара в разы, позволяет защитить проводку, электроприборы и жизни обитателей дома.

Опасность разряда молнии

Облака представляют собой водяной пар или мелкие кристаллы льда. Они постоянно движутся, трутся о теплые струи воздуха и электризуются. Когда разность зарядов между ними достигает критического значения, происходит разряд. Это и есть молния.

Когда между облаком и землей проводимость наименьшая, то молния ударяет в землю, весь накопленный заряд стекает в нее. Затем и нужно заземление, чтобы забрать на себя энергию разряда.

Молния ударяет в самую высокую точку сооружения, проходя минимальное расстояние от облака до объекта. По сути, получается короткое замыкание, протекают гигантские токи, выделяется огромная энергия.

Если молниезащита отсутствует, то вся энергия молнии воспринимается зданием и растекается по токопроводящим конструкциям. Последствия такого удара – пожары, поражения людей, выход из строя электротехники.

Молниезащита забирает на себя энергию разряда и по токопроводу переправляет ее через заземлитель в землю, которая ее полностью поглощает. Поэтому молниеприемники (громоотводы) и прочие элементы молниезащиты выполняются из токопроводящих материалов с высокой проводимостью.

Типы защиты

По месту расположения молниезащита делится на внешнюю и внутреннюю. Внешняя защита по принципу действия подразделяется на пассивную и активную. Устройство молниезащиты пассивного типа включает три обязательных части:

• молниеприемник;
• токоотвод (токовод);
• заземлитель.

В зависимости от строения крыши устанавливаются различные молниеотводы. В активной молниезащите на вершине стрежня или мачты находится ионизатор воздуха, который создает дополнительный заряд и привлекает, таким образом, молнию. Радиус действия такой защиты значительно больше пассивной, бывает достаточно одной мачты для защиты дома и участка.

Внутренняя защита от молний

Особенно нужна молниезащита внутри зданий с большим количеством компьютерного оборудованием. Внутренняя молниезащита представляет собой комплекс устройств защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП).

При попадании разряда молнии на линии электрической сети в ней возникают огромные кратковременные перенапряжения. Чтобы погасить их параллельно с проводниками фаза и ноль, фаза и земля, ноль и земля устанавливаются УЗИП. Это очень быстродействующие приборы со временем срабатывания от 100 нс до 5 нс.

Схема установки и характеристики УЗИП зависят от того, имеется внешняя молниезащита или нет. Они различаются конструкцией, представляют собой воздушные или газовые разрядники, варисторы, но суть одна.

При возникновении кратковременного перенапряжения шунтируют защищаемую цепь и всю энергию разряда принимают на себя. Но есть приборы и с последовательным соединением. Принцип действия тот же, при возникновении перенапряжений все падение напряжения происходит на устройстве.

УЗИП делятся на три класса. Устройства первого класса устанавливаются в главном распределительном щите. УЗИП снижает напряжение до 4 кВ. Приборы второго класса устанавливают перед вводным автоматом квартирного или домового электрического щита и снижают напряжение до 2,5 кВ.

Устройства третьего класса устанавливают в непосредственной близости от защищаемых приборов (компьютеры, серверы и подобные им устройства). Они обеспечивают снижение до 1,5 кВ. Этого снижения напряжения достаточно для большинства оборудования, особенно если продолжительность перенапряжения краткая. Расчет молниезащиты рекомендуется поручить специалистам.

Естественные молниеотводы

Кроме этого имеется естественные молниеотводы. Наши предки вольно или невольно тоже имели хорошую молниезащиту. Традиция высаживать около дома березу спасла не одну жизнь и не один дом. Береза, несмотря на то что она не очень хорошо проводит электрический ток, является замечательным молниеотводом и одновременно обеспечивает заземление.

А все из-за мощной корневой системы, которая расползается почти на поверхности почвы. За счет этого энергия молнии при попадании в дерево растекается по большой площади и благополучно уходит в землю. Сосна и ель в качестве молниезащиты даже лучше, но не сравнятся с березой из-за хрупкости древесины.

Конструкция молниеотводов

В общем случае, молниезащита зданий и сооружений представляет собой комплекс из молниеприемника, токопровода и заземлителя. Молниеприемники применяются в виде стержня, сети и натянутого троса.

Стержневой молниеприемник

Конструкция стержневой системы проста. Штырь молниезащиты соединяется с помощью токоотвода с металлическими штырями в грунте, обеспечивающими заземление.

Стержни (штыри) изготавливают из оцинкованной или омедненной стали высотой от полуметра до 5-7 метров. Диаметр зависит от высоты стержня и климатического района расположения. Омедненный стержень имеет лучшую электрическую проводимость по сравнению с оцинкованной сталью.

В зависимости от конфигурации здания и его кровли на крыше устанавливаются несколько стержней. Они крепятся к коньку, фронтону, вентиляционным колодцам и прочим капитальным конструкциям.

Зона влияния молниезащиты представляет собой конус с вершиной на острие молниеотвода. Стержни располагают таким образом, чтобы зоны их действия перекрывали все здание. Для стержневых молниеприемников правило защитного конуса с 90 градусной вершиной справедливо для стержня высотой до 15 м. Чем выше молниеприемник, тем меньше угол вершины защитного конуса.

Сетевой молниеприемник

Молниеприемная сеть представляет собой оцинкованный или омедненный провод диаметром 8-10 мм, покрывающий в виде сети всю крышу здания. Обычно молниезащиту в виде сетки устанавливают на плоские кровли.

Сеть формируется за счет перпендикулярно расположенных относительно друг друга проводов с определенным шагом. При помощи держателей провода соединяются между собой и крепятся к кровле. Иногда, вместо провода используют стальную полосу.

Провод или полоса обязательно должны быть соединены с заземлением. Для соединения применяют сварку, но можно его делать специальными зажимами. Зажимы для соединения электродов заземления с проводниками часто идут в комплекте, если приобретать все детали в специализированном магазине.

Тросовый молниеприемник

Тросовые молниеприемники представляют собой стальной или алюминиевый трос, натянутый между двумя мачтами. Мачты соединены с токоотводов, а тот в свою очередь с заземлением. Представьте, что трос является коньком двускатной крыши.

Тогда область под этой виртуальной крышей будет находиться под защитой от ударов молний. Таким образом, натянув над крышей дома и прилегающей территорией несколько тросов можно обеспечить надежную молниезащиту.

Токопроводы представляют собой оцинкованные или омедненные стальные провода диаметром 10 мм, часто применяют и стальные полосы сечением 40х4 мм покрытые цинком или медью. Они соединяют молниеприемники с заземлителем.

В комплект молниезащиты входят и держатели молниеприемников и токопроводов. Они выполняются из стальных и пластиковых материалов, имеют многообразные конструкции.

Расположение заземлителей

Заземление молниеотводов, в самом простом случае, представляет собой три трехметровых металлических стержня вбитых в землю на расстоянии 5 метров друг от друга. Между собой заземляющие штыри соединяются стальной полосой расположенной на глубине 50-70 см под землей.

Соединение производится методом сварки, которые затем покрываются антикоррозионным покрытием. В местах расположения штырей на поверхность должны выходить стержни для того, чтобы можно было присоединить токопроводы.

Заземление должно располагаться на расстоянии не менее 1 метра от сооружения и более 5 метров от крыльца, дорожек и других мест постоянного хождения людей. Это необходимо для того, чтобы человек не попал под шаговое напряжение, образующееся при растекании заряда молнии от заземлителя по земле.

Если здание имеет массивный железобетонный фундамент, то заземление молниезащиты рекомендуется располагать подальше от него и монтировать внутреннюю молниезащиту в виде грозоразрядников для защиты аппаратуры. Это необходимо из-за заброса части заряда на фундамент и все элементы, имеющие с ним хороший контакт, в первую очередь корпуса оборудования, инженерные коммуникации.

Требования к сопротивлению

Контур заземления дома должен быть соединен с заземлением молниезащиты через стальные проводники, которые сваривают между собой. Сопротивление заземления должно быть как можно меньше. Нормативное значение составляет 10 Ом для грунтов с удельным сопротивлением до 500 Ом, но при больших его значениях допускается иное сопротивление, которое вычисляется по формуле:

Rз – сопротивление заземлителя, а ρ – удельное сопротивление грунта.

Для достижения нормативного значения иногда заменяется грунт. Выкапывается траншея, закладывается новый грунт с соответствующими характеристиками, и после этого монтируется заземление. Другой вариант заключается в добавлении химических реагентов.

После установки заземления молниезащиты необходимо регулярно замерять его сопротивление. Если оно выходит за пределы нормативного значения, то придется добавить штырь или заменить на новый.

При этом нужно уделять пристальное внимание соединениям между элементами устройства. Использование нержавеющих материалов значительно увеличит срок службы заземлителя.