Необходимость молниезащиты зданий. Нужна ли молниезащита? Испытание и проверка

Молниезащитой называется комплекс различного рода мероприятий и средств для их осуществления, обеспечивающих безопасность людей, сохранность зданий и сооружений, оборудования и материалов от прямых ударов молнии, электромагнитной и электростатической индукции, а также от заноса высоких потенциалов через металлические конструкции и коммуникации.

На земном шаре ежегодно происходит до 16 млн гроз, т. е. около 44 тыс. за день. При этом ожидаемое число поражений молнией в год зданий и сооружений, не оборудованных молниезащитой, можно определить по формуле

N =10 -6 n [(a +6 h x )(b +6 h x )- 7,7h x 2 ],

где п - среднее число поражений молнией 1 км 2 земной поверхности в год, зависящее от интенсивности грозовой деятельности, изменяющееся в пределах 2,5...7,5: для средней полосы России можно принять п = 5; a, b - соответственно длина и ширина защищаемого здания или сооружения, м; h x - высота здания (сооружения) по его боковым сторонам, м.

Для дымовых труб котельных, водонапорных и силосных башен, мачт, деревьев и других объектов ожидаемое число ударов молнии в год определяют по формуле

N = 10 -6 πr 2 n,

где r- эквивалентный радиус, м: r= 3,5A; h - высота объекта, м.

Прямой удар молнии очень опасен для людей, зданий и сооружений вследствие непосредственного контакта канала молнии с поражаемыми объектами. Убытки только от пожаров и взрывов, вызванных этим явлением, в ряде случаев колоссальные. Прямой удар молнии также может производить сильные механические разрушения, приводя в негодность чаще всего дымовые трубы, мачты, вышки, а иногда и стены зданий. Вместе с тем расчеты показывают, что затраты на осуществление молниезащитных мероприятий приблизительно в 1,5 раза меньше стоимости сгоревших за пять лет зданий и сооружений.

Существуют две основные разновидности молний: линейные и шаровые.

Линейная молния представляет собой разряд атмосферного электричества между облаками или между облаками и землей, происходящий за десятитысячные доли секунды, сопровождающийся громом и протеканием тока в десятки килоампер (в некоторых случаях до 500 кА). Путь молнии ветвистый, так как на ее пути встречаются участки воздуха с различными свойствами, а разряд всегда выбирает путь наименьшего сопротивления. При приближении разряда к земной поверхности на его дальнейшее продвижение начинают влиять другие факторы. Чаще всего разряд устремляется к возвышенным местам рельефа земли (холмы и т. п.) или к высоким строениям (трубы, мачты и др.), где заряды противоположного знака (положительные) особенно велики.

На избирательность разряда влияет и электрическая проводимость грунта. Нередки случаи прямого попадания молнии в дно глубоких оврагов с влажной почвой, обладающей хорошей электропроводностью. Поэтому в холмистой местности наиболее безопасными считаются каменистые и песчаные склоны, так как большое электрическое сопротивление грунта в таких местах снижает вероятность попадания в них молнии. При нахождении человека во время грозы на равнинной местности ему не следует идти, стоять или располагаться вблизи деревьев. В этом случае безопаснее сесть на какой-нибудь камень. При ударе молнии в автомобиль или трактор люди обычно не страдают, потому что металлическая кабина отводит возникающие при разряде токи мимо них в землю. Не имеющее молниеотвода здание с неметаллической крышей не всегда обеспечивает полную безопасность, так как при ударе молнии в строения такого типа возможны разряды со стен и крыши внутри здания.

Шаровая молния встречается сравнительно редко, примерно в 300...500 раз реже линейной. Она имеет вид светящегося шара, иногда вытянутого в форме груши. Температура шаровой молнии 3000...5000 °С, диаметр 10...20 см, а длительность существования от долей секунды до нескольких минут. Она способна перемещаться со скоростью до 2 м/с чаще всего по извилистому пути и в большинстве случаев в направлении ветра. При соприкосновении с шаровой молнией на теле человека возникают сильные ожоги, иногда приводящие к смерти.

Шаровая молния проникает в помещения через открытые окна, двери, дымоходы и даже через небольшие щели или замочные скважины, а иногда по электропроводке. После нескольких перемещений она может исчезнуть, но часто шаровая молния взрывается, что приводит к воспламенению сгораемых предметов, механическим разрушениям и в отдельных случаях к гибели людей.

Средства защиты от линейных молний часто неэффективны против шаровой. Поэтому рекомендуется дополнительно во время грозы закрывать все окна, двери, дымоходы и т. п., а вентиляционные решетки снабжать заземленными металлическими сетками, выполненными из проволоки диаметром 2...2,5 мм, с ячейками площадью 3...4 см 2 .

В зависимости от значимости объекта, наличия и класса взрыво- и пожароопасных зон в производственных зданиях, а также от вероятности поражения молнией применяют (если требуется) одну из трех категорий молниезащиты.

Молниезашиту II категории выполняют для производственных объектов с зонами классов B-Ia, B-I6 и В-IIа при условии, что эти зоны занимают не менее 30 % всего здания (если оно одноэтажное) или объема верхнего этажа, а также для открытых электроустановок с зонами класса В-1г. Молниезащита данной категории этих открытых установок обязательна на всей территории РФ, тогда как для зданий требуется только в районах с грозовой деятельностью не менее 10 ч в год. К объектам, защищаемым от молний по категории II, относятся мукомольные и комбикормовые заводы (цехи), аммиачные холодильники, склады жидкого топлива и смазочных материалов, отдельно стоящие помещения по заряду и ремонту аккумуляторов, склады удобрений и пестицидов и т. д.

Молниезащита II категории обеспечивает защиту от прямого удара молнии, от заноса высоких потенциалов через надземные и подземные коммуникации, а также от электростатической и электромагнитной индукции (наведения потенциалов в незамкнутых металлических контурах при протекании импульсных токов молнии, создающих опасность возникновения искр в местах сближения этих контуров). Для защиты от электростатической индукции металлические корпуса и конструкции заземляют (зануляют), а от электромагнитной индукции применяют металлические перемычки между трубопроводами и аналогичными протяженными предметами (оболочками кабелей и др.) в местах их взаимного сближения на расстояние 10 см и менее не реже чем через каждые 25...30м. При устройстве молниезащиты II категории воздушные вводы электрических линий, в том числе телефона и радио, заменяют кабельной вставкой длиной не менее 50 м. Металлическую оболочку кабелей на вводе в здание и на последней опоре соединяют с отдельными заземляющими устройствами, имеющими сопротивления растеканию импульсного тока молнии R и ≤10Ом. Эстакадные трубопроводы заземляют аналогичным образом.

Молниезащиту III категории применяют при грозовой продолжительности 20 ч и более в год для наружных установок класса П-III, зданий III, IV степеней огнестойкости (детских садов, яслей, школ и т. д.); больниц, клубов и кинотеатров; вертикальных вытяжных труб котельных или промышленных предприятий, водонапорных и силосных башен при высоте более 15 м от земли. Если продолжительность гроз составляет 40 ч в год и более, то молниезащита данной категории требуется для животноводческих и птицеводческих зданий III...V степеней огнестойкости, а также для жилых домов при их высоте более 30 м в случае, если они расположены далее 400 м от общего массива.

Молниезащита III категории устраняет опасные и вредные факторы, которые могут возникнуть при прямом ударе молнии, а также предохраняет от заноса высоких потенциалов в здание через воздушные электрические линии и другие надземные металлические коммуникации, например трубопроводы. С этой целью

коммуникации на вводе в здание и на ближайшей опоре присоединяют к заземлителям с сопротивлением растеканию импульсного тока молнии R и ≤ 20 Ом. Емкости с топливными и смазочными материалами (кроме бензина), дымовые трубы и башни высотой более 15м защищают по категории III при допустимой величине R и ≤ 50Ом.

Для зданий и сооружений, совмещающих в себе помещения, требующие устройства молниезащиты I и II или I и III категорий, рекомендуется молниезащиту объекта в целом выполнять в соответствии с требованиями для I категории.

Невзрывоопасные помещения, выполненные из несгораемых материалов (в том числе перегородки, перекрытия, крыши), устройствами молниезащиты не оборудуют. Необходимость молниезащиты зернохранилищ, мастерских, гаражей, зерноочистительных агрегатов обосновывают с учетом ожидаемого числа ударов молнии в здание. Как правило, сооружение молниезащиты на этих объектах не требуется.

Похожая информация.

Нужна ли молниезащита?

Молнии, атмосферные разряды постоянный и практически повсеместный спутник людей. Их ужасающая сила представлялась нашим предкам проявлением воли богов. В мировой науке и практике разработаны эффективные методы защиты от последствий атмосферных разрядов. Защита от молнии - это комплекс мер по защите жизни и здоровья человека и его имущества. В настоящий момент молниезащита , как набор норм, приёмов и средств, является динамично развивающейся частью мировой техники.

Молния и её поражающие факторы.

Атмосферные разряды имеют сокрушительную силу и их разнообразные последствия представляют серьёзную угрозу для жизни человека и его имущества.

Существует несколько молниевых теорий, но главное то, что разность потенциалов до 1000 kV в облаках по отношению к поверхности земли вызывает разряд чудовищной силы до 200kA, который сопровождается вспышками, раскатами грома. Разогрев атмосферного канала разряда достигает 30 000 град. Средняя продолжительность разряда, наиболее часто возникающего удара молнией "облако-земля", составляет примерно 60-100 мкс. Многообразие поражающих факторов и последствий удобнее проанализировать на примере таблицы.

Из вышеперечисленного можно сделать выводы:

• молнии, грозовой потенциал представляет для жизни человека и его имущества реальную и многообразную угрозу.
• окружающая человека среда, по мере насыщения чувствительным современным электронным оборудованием, стала чрезвычайно уязвимой к воздействию атмосферных и коммутационных перенапряжений.

В качестве примера можно привести следующие статистические данные: более 25% страховых выплат в Германии приходится на покрытие ущерба от молнии и перенапряжений.

Необходимость молниезащиты и защиты от перенапряжений не вызывает сомнения у каждого, кто стал очевидцем последствий атмосферных разрядов.

Краткий перечень проблем связанных с защищённостью существующих сооружений, проектированием и реализацией молниезащиты зданий на территории РФ.

В своей основе проблемы российской молниезащиты имеют нормативный характер. Действующие на территории РФ нормы в области молниезащиты не отражают, в полной мере, достижений современной науки и техники. Эффективные методы и средства молниезащиты наиболее полно представлены в нормах МЭК (Международная электротехническая комиссия) и подтверждены широким практическим применением в промышленно развитых странах.

Для удобного восприятия текста статьи необходимо привести функциональные названия базовых разделов системы молниезащиты, принятых в международной практике.

При весьма обобщённом сравнении мировых и российских стандартов можно сделать ряд принципиальных выводов.

По разделу внешней молниезащиты:

• В отличии от норм РФ в стандартах МЭК детально разработан метод защиты посредством наложения молниеприёмных контуров (сетки) на сложные кровли зданий в сочетании с защитой выступающих частей.
• В российском руководящем документе "Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений" (РД 34.21.122-87) не закреплена мировая практика применения антикоррозионных материалов и элементов заводской готовности, в том числе заземлителей и болтовых соединителей из оцинкованной стали в заземляющих устройствах.
• В той же инструкции обусловлена однозначная практика приёма удара молнии металлическим кровельным покрытием. В тоже время в нормативных документах МЭК этот метод применяется только в том случае, когда отсутствует необходимость обеспечить сохранность данного покрытия.

По разделу внутренней молниезащиты:

На данный момент международная концепция зональной защиты от импульсного перенапряжения электроустановок зданий, информационных и телекоммуникационных систем, электронного оборудования и оконечных устройств, практически находится вне поля деятельности российских специалистов.

• В нормах МЭК тщательно отработаны правила и рекомендации на применение ограничителей перенапряжения в соответствии с зональной концепцией внутренней молниезащиты, а также требования к ним. В тоже время в новой редакции ПУЭ содержится лишь фрагментарное указание о необходимости установки разрядников на вводных электрических шкафах при воздушном вводе питающей линии.
• В российских нормах не разработан комплекс методов и средств по защите от грозовых и коммутационных перенапряжений современных слаботочных сетей, оборудования и устройств.

В результате можно привести неполный перечень реальных проблем, с которыми сталкиваются застройщики, подрядчики и владельцы недвижимости.

В условиях отсутствия практики применения элементов заводской готовности реализовать эффективную внешнюю молниезащиту коттеджей, усадеб и подобных зданий возможно только с применением отдельно стоящих высоких стержневых молниеприёмников. Как правило, застройщиков и владельцев не устраивает данное решение, т.к. нарушается архитектурная индивидуальность здания, а его реализация сопряжена со значительными затратами.

Использование металлического кровельного покрытия (особенно металлочерепицы) в качестве молниеприемника может привести к деформации и разрушению листового материала, а также возгоранию ниже расположенных горючих материалов конструкций кровли.

Возникают трудности при устройстве внешней молниезащиты на реконструируемых промышленных, общественных и административных зданиях. На таких объектах дешевле выполнить внешнюю молниезащиту и заземление независимо от токоведущих строительных конструкций, чем определять их пригодность и реконструировать. В условиях практической недоступности на рынке элементов заводской готовности эффективно и экономично реализовать молниезащиту данных объектов затруднительно.

Выполненные из подручных материалов в построечных условиях части молниезащиты и заземляющие устройства имеют, как правило, невысокую долговечность, недостаточную степень защиты от прямого удара, лишены средств защиты от занесённого и наведённого грозового потенциала.

Общественные и промышленные здания городской застройки, имеющие защиту от прямого удара молнии с использованием токопроводящих строительных конструкций, как правило, оснащены электроустановками без устройств внутренней молниезащиты. Владельцы и эксплуатирующие организации могут понести значительные затраты на ликвидацию последствий и покрытие ущерба от грозовых и коммутационных перенапряжений в сетях.

С каждым годом всё шире применяются в быту, управлении, промышленности и связи дорогостоящее и чувствительное к импульсному напряжению информационно-технологическое оборудование, системы телекоммуникации и автоматизации. Бесперебойная их работа и сохранность требует комплексного и квалитетного оборудования по ограничению грозовых и коммутационных перенапряжений с доступными пониманию специалистов правилами применения, инсталляции и эксплуатации.

В данных условиях вызывает живой интерес тема возможного снижения рисков страховых компаний, и соответственно, размера тарифов для страхователей недвижимости и имущества.

Специалисты предлагают Вам создавать новый уровень безопасности домов, в которых Вы живёте, которые Вы строите, оборудуете и проектируете. Комплексное оснащение системным оборудованием ведущего германского производителя OBO Bettermann - проверенное временем эффективное решение по защите от молнии и импульсных перенапряжений.

Молниезащита — комплекс мер, направленных на обеспечение безопасной эксплуатации зданий, сооружений и инженерных коммуникаций при воздействии на них грозовых проявлений, вызванных прямым ударом молнии и ее вторичными проявлениями.

Помните:

Установка системы молниезащиты обеспечивает безопасность, как строению, так и людям, находящимся в этом строении.

Молниезащита зданий и сооружений состоит из: молниеприемника (молниеприемная мачта) и токоотвода (оцинкованный круг или полоса).

Молниеприемный стержень принимает разряд молнии и передает по токоотводу заземляющему устройству.

Система молниезащиты жилого строения отличается от промышленного объекта, при том не только масштабностью молниезащиты, но и составляющими элементами.

Молниезащита зданий

Рассмотрим молниезащиту зданий . В качестве примера возьмем .

Для монтажа к поверхности кровли, фасада, водостоков и других конструктивных элементов здания, используют элементы молниезащиты — фиксаторы, зажимы и .

В качестве заземляющего устройства служит заземлитель. Реализовать заземление можно различными вариантами, подробнее о заземлении можно ознакомиться в нашей статье: заземление .

Результатом качественно выполненного заземления является выполнение действия — вывод полученного заряда в землю.

Интересно знать, что активная молниезащита является не более чем раскрученным мифом. Подробнее об этом мы скоро выпустим развернутую статью. Следите за обновлениями.

Молниезащита промышленных зданий (промышленная молниезащита)

Рассмотрим молниезащиту промышленного здания , или любого другого крупногабаритного строения с прямой кровлей.

Существенным отличием является наличие прямой кровли, в этом случае используют метод расположения проводника (в основном применяют оцинкованный круг Ø8 мм.) в виде сетки. Это создает своеобразный экранированный барьер, предотвращающий попадание молнии в кровлю строения.

При этом используют или .

Располагают держатели по всей поверхности кровли на расстоянии от 0,8 до 1,2 метров друг от друга.

Основным требованием, помимо взаимного расположения держателей (согласно ТКП 366-2011) является выдержка высоты. Проводник не должен находиться ближе 110 мм. к поверхности кровли.

Это требование выполняется габаритными размерами кровельного держателя (код: 30000 или код: 30001) ТерраЦинк.

Стоит отметить, что это требование (выдержать высоту 110 мм.) прописано только в технических требованиях Белорусских стандартов и в требованиях, прописанных в технической документации стран бывшего СНГ. И все же, зная предъявляемые требования, польские и немецкие производители продолжают выпуск держателей гораздо меньшей высоты.

В этих условиях, при применении таких держателей, при монтаже оцинкованного проводника в системе молниезащиты, приходится использовать дополнительные подкладки и удлинители, что сильно увеличивает стоимость в промышленной молниезащите .

Белорусская компания ООО «ТерраЦинк» предложила выход из данной ситуации. Предприятие по производству систем молниезащиты и заземления, с апреля 2015 года начала выпуск кровельных держателей собственного производства, соответствующих всем предъявляемым требованиям, прописанных в технической документации.

Аналогичные кровельные держатели польского производства:

Все остальные элементы молниезащиты: молниеприемные мачты; крепежные элементы и зажимы, используемые для монтажа проводника к фасаду здания и др., аналогичны применяемым элементам молниезащиты для жилого строения.

Какие воздействия оказывает молния на незащищенные объекты?

Молния характеризуется прямым ударом – мощным поражающим фактором, от которого происходят взрывы, пожары, гибель людей и животных, разрушения (повреждения) строительных конструкций и инженерного оборудования. При прямом ударе величина тока молнии может достигать до 200 кА, напряжение в 1000 кВ, температура канала молнии — до 30 000 0 С.

Вторичные проявления молнии возникают вследствие прямого либо близкого (до 1 км) удара молнии. Под вторичными проявлениями понимают занесенный электрический потенциал по проводам систем электроснабжения и металлическим трубопроводам, сопровождающийся импульсами перенапряжения до 100 кВ, электромагнитные наводки, которые создают помехи при работе высокочувствительного оборудования. При вторичных проявлениях происходят поражения током молнии человека, повреждение и возгорание изоляции электрической проводки, выход из строя электрооборудования, потери баз данных и сбои в работе автоматизированных систем.

Молниезащита цена

Для определения стоимости системы молниезащиты нам понадобится информация:

1. проект здания;
2. фотографии здания с 4-х сторон;
3. габаритные размеры здания (длина, ширина, высота стены до начала кровли, длина ската, длина конька);
4. материал покрытия кровли;
5. форма конька (полукруглый/углообразный);
6. наличие элементов (окно мансардное, труба дымовая, труба вентиляционная, антенна и т.д.) выступающих над кровлей (указать расстояние);
7. материал и размер труб на кровле (диаметр или по периметру, высота);
8. наличие ливневок; местоположение и диаметр водосточных труб;
9. материал фасада (основной материал стены; материал и толщина утеплителя);
10. наличие снегозадержания, ограждения кровли и лестниц для обслуживания;
11. вид почвы.

Воспользуйтесь нашим сервисом для .

Необходимо обратиться к сопровождающей документации, что бы ответить от чего зависит цена на молниезащиту, а точнее к ТКР 366-2011:

Для сооружений 1-го уровня молниезащиты количество используемых элементов в системе молниезащиты будет больше и соответственно цена молниезащиты будет выше. А для сооружений 4-го уровня количество используемых элементов меньше и цена молниезащиты соответственно меньше.

В то же время, независимо от уровня молниезащиты, для крупногабаритного объекта необходимо большое количество оцинкованного проводника (оцинкованный круг или оцинкованная полоса).

А при наличии сложного строения кровли (ломаная крыша, наличие большого количества выводимых труб и приемных антенн и других выступающих элементов, находящихся выше кровли) увеличивается количество молниеприемных мачт.

Все эти условия и будут оказывать влияние на формирование цены на молниезащиту.

Цена молниезащиты будет зависеть от количества необходимых элементов для обеспечения молниезащиты и заземления объекта.

Специалисты компании ООО «ТерраЦинк» в кратчайшие сроки и бесплатно проведут расчет и составят перечень необходимых элементов для Вашего строения. А также объяснят почему выбраны именно эти элементы для молниезащиты Вашего сооружения. И ответят на вопрос: молниезащита цена.

При необходимости направим в дружественную проектную организацию (с хорошей скидкой), где составят проект и выдадут необходимый комплект сопровождающей документации, согласно законодательству РБ.

Попадание молнии непосредственно в здание вызывает пожар из-за деформации материалов, резкого и сильного повышения их температуры. Поэтому молниезащита зданий и сооружений - необходимый элемент в оборудовании любого гражданского, административного или промышленного объекта. Это комплекс технических мер для обеспечения безопасности сооружения, оборудования, имущества и людей, находящихся в здании. И это далеко не надуманная проблема, поскольку на планете в среднем за день происходит более 40 тысяч гроз. Но есть и другой аспект в современном мире - это повреждение или полный выход из строя электронного оборудования в результате перегрузки, вызванной даже удаленными грозовыми разрядами. А это во времена компьютеров и интернета проблема очень значительная.

Для того чтобы этого не случилось, разработана системная комплексная молниезащита зданий и сооружений. Попадание молнии в даже на расстоянии в несколько сот метров от объекта вызывает мощный импульс, который способен перейти в здания, находящиеся неподалеку, вывести из строя и создать возгорание. В связи в различными характерами угроз разработаны две системы: внешняя молниезащита зданий и сооружений и внутренняя. Каждая из них призвана решать конкретные задачи.

Внешняя система должна поймать молнию, направляющуюся в здание, транспортировать ее по специальному отводу в землю, при этом полностью блокируя возможность нанести ущерб сооружению и людям, находящимся в нем. Внутренняя молниезащита может обеспечить снижение электромагнитных эффектов на системы коммуникаций, расположенные на объекте. Такие системы введены в обязательном порядке нормативными документами как на стадиях разработки проектов, строительства или реконструкции, так и на эксплуатационный период всех видов объектов и промышленных коммуникаций независимо от права собственности и Но ситуация далеко не так проста, поскольку существует два документа: молниезащита зданий и сооружений СО 153-34.21.122-2003 и РД 34.21.122-87. Эти инструкции не равнозначны.

Принципиально устройство молниезащиты зданий и сооружений зависит от функций, которые оно должно выполнять. Внешняя система состоит из молниеприемника, токоотвода и заземляющего элемента. Внутренняя более сложна - это молниеразрядники, устройства защиты от для искр и газа, барьеры для молниезащиты. В странах Америки и Европы требования к данным системам гораздо выше, нежели в нашей стране. Устройства молниезащиты там активизируют свои функции уже в случае угрозы разряда за счет специальных датчиков, способных улавливать повышение напряжения в атмосфере. Это так называемые стержневые молниеотводы. Они способны защитить гораздо большую площадь.

Издавна люди понимали, что качественная молниезащита зданий и сооружений - это обеспечение безопасности людей и собственности от угроз пожара и смертей. Это в первую очередь гарантия собственного благополучия.

Молниезащитой называют совокупность мероприятий, направленных на снижение материального ущерба и травматизма людей от ударов молний.

Устройство молниезащиты на крыше

Опасности от удара молнии:

• полное или частичное разрушение сооружений и зданий, инженерных сетей;
• выход из строя электроприборов, находящихся в зоне поражения молнии;
• травматизм и гибель живых организмов, оказавшихся внутри или поблизости с сооружением, в которое ударила молния.

Что такое молния?

Молнии представляют большую опасность как для человека, так и для зданий и сооружений. Молнии – электрические разряды большой мощности, которые при попадании могут разрушить конструкции, вывести из строя электроприборы и линии электропередачи. При возведении качественно выполненных молниеотводов, сокращается количество травматизма и разрушений сооружений и инженерных сетей. Природа молнии такова, что по достижении нижних слоев атмосферы удар приходится на самую высокую точку в радиусе опасной зоны.

Главным условием образования грозовых облаков является быстрое изменение температуры и высокая влажность. При таких условиях в атмосфере появляются отрицательно заряженные скопления облаков. Вследствие электростатической индукции на движущееся заряженное облако в атмосфере образуются разряды. Т.е. условно оно является конденсатором, а расстояние между облаком и поверхностью земли является промежутком между пластинами. С течением времени увеличивается напряженность электрического поля, а высокие сооружения (деревья), ионизируя воздух, уменьшают удельное сопротивление и провоцируют удары молнии на землю.

Благодаря этому свойству разработаны конструкции, которые способны принять удар на себя и отвести опасный потенциал в землю без повреждений и пожаров. Нормативы для проектирования и монтажа грозозащиты: ПУЭ, инструкция РД 34.21.122-87, ГОСТ Р МЭК 62561.2-2014, СНиП 3.05.06-85. Молниеотводы – обязательная мера защиты от ударов молнии, если здание расположено не в городской высотной застройке, если рядом имеется водоем и др.

Поражающие факторы молнии

1. Первичный. Характеризуется тепловым и механическим воздействием. Прямое попадание молнии в здание или линию электропередачи, вследствие чего возникает вероятность возникновения пожара. Без дополнительного оснащения защититься от первичного фактора невозможно. Необходимо устройство молниезащиты.

Действие молний: расплавление металлических сооружений (толщиной менее 4 мм), частичное или полное разрушение строений из бетона, кирпича и камня (вследствие механического воздействия). Быстрый нагрев конструкций вызывает в них напряжения, провоцируя взрывы (инструкция РД 34.21.122-87).

1. Вторичный. При попадании разряда в близко расположенные сооружения в электросети появляется электромагнитная индукция, способная вывести из строя электроприборы. Для защиты от вторичного фактора достаточно отсоединить от сети все электронные устройства. Данный фактор невозможен без проявления первичного влияния (инструкция РД 21.122-87).

Проявляется в виде:

• электростатической индукции, выраженной искрениями между металлическими поверхностями конструкций, электроприборов. Вызывается статическими зарядами облаков на наземные сооружения;
• электромагнитной индукции. Возникает при разряде молнии из-за изменяющегося магнитного поля. Индукция вызывает нагрев замкнутых контуров, сопровождается неопасным для оборудования и людей нагревом.

Т.к. молния – электрический заряд, движение его происходит по пути наименьшего сопротивления. Защита от ударов молнии должна эффективно отводить заряды в землю. При попадании молнии в молниеотводы, ток уходит в землю, не причиняя урон зданиям внутри и вне зоны действия защиты.

Тип молниезащиты зависит от типа здания, электроприборов, типа заземления электросети, частоты гроз в выбранном климатическом районе.

Тросовая молниезащита здания

Здания и сооружения по необходимости возведения грозозащиты разделяют на категории:

1. Категория 1. В зданиях взрыво,- и пожароопасные вещества не хранятся постоянно, Происходит процесс переработки и хранение опасных веществ открыто или в неупакованных емкостях. Возникновение взрывов в таких сооружениях сопровождается значительными разрушениями и человеческими жертвами (РД).
2. Категория 2. В зданиях опасные вещества хранятся в запакованных емкостях. Взрывоопасные смеси образуются только в случае производственных аварий. Взрыв сопровождается незначительными разрушениями, без человеческих жертв (РД).
3. Категория 3. Прямое попадание молнии вызывает пожары, разрушения большой степени строений и инженерных сетей, поражения людей и животных. Такие здания должны иметь эффективную защиту от прямых ударов молнии (РД).

Варианты защиты

1. Активная. Новый вид защиты от ударов молнии. Искусственно притягивает разряды к себе при помощи встроенного ионизатора (РД).

Активная защита от ударов молнии

Преимущества:

• 100% работоспособность;
• исключение появления вторичного фактора поражения молнией.

Недостатки:

• Стоимость.

1. Пассивные молниеотводы. Особенность работы состоит в том, что попадание молнии в нее происходит не во всех случаях.

Недостатки:

• срабатывает не во всех случаях.

Преимущества:

• высокая надежность;
• низкая стоимость работ;
• возможность сооружения вручную.

Вид защиты (РД и ГОСТ Р МЭК 62561.2-2014)

Внешний тип

Защищает строения от первичного фактора воздействия молнии – от разрушений и пожаров. Позволяет перехватить разряды, и отвести удар в землю.

Во время удара молнии молниеотводы принимают на себя ток и по системе отводят его в землю, где энергия полностью рассеивается.

Внешняя молниезащита строения

Требования к молниезащите – при правильном проектировании и монтаже системы обеспечивается полная безопасность снаружи и внутри здания.

Виды внешней защиты (инструкция РД 34.21.122-87):

• сетчатый молниеприемник;
• молниеприемный стержень;
• натянутый молниеприемный трос.

Тросовая конструкция для защиты от ударов молнии

Составные части грозозащиты (РД и ГОСТ Р МЭК 62561.2-2014):

1. Молниеотводы – сооружения, которые перехватывают разряд. Изготавливаются из металла, как правило, нержавеющей стали, меди или алюминия.
2. Спуски (токоотводы) – металлические выпуски, по которым разряд отводится от молниеприемника к заземлителю.
3. Заземлитель – защитное устройство заземления, состоящее из токопроводящих материалов, которые находятся в контакте с землей. Имеет наружную и подземную часть (контур заземления).

Внутренний тип

Предохраняет дома от вторичного фактора воздействия электротока. Состоит из ряда устройств защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП). Целью приборов является предотвратить выход из строя бытовых электроприборов от перенапряжений в электросети, которые вызваны ударами молний.

Перенапряжения могут быть вызваны прямыми (при попадании молнии в здание или питающую линию электропередачи) и непрямыми (ударами в непосредственной близости сооружений или ЛЭП) разрядами молнии.

По типу попадания различают несколько видов перенапряжений:

• 1 тип. Вызваны прямыми ударами, представляют собой наибольшую опасность.
• 2 тип. Вызваны непрямыми ударами тока, запасенная энергия в 20 раз ниже, чем в перенапряжениях 1 типа.

Типы УЗИП по ГОСТ Р 50571.26-2002

• 1 тип. Способен выдержать токовые нагрузки полностью от полученного разряда молнии. УЗИП 1 типа рекомендованы к установке в сельской местности с воздушными линиями электропередачи в зданиях с громоотводами, в отдельно стоящих строениях, расположенных в непосредственной близости к высоким объектам.

• 2 тип. Применяется совместно с 1 типом. Аппараты не способны выдержать удары молнии. Допустимый бросок напряжения составляет 1,5..1,7кВ.
• 3 тип. УЗИП 3 типа применяется после защиты 1 и 2 ступени. Предназначены для установки у потребителя: сетевые фильтры, устройства автоматики на бытовых электроприборах (котлах и др.).

УЗИП устанавливаются совместно с автоматическими выключателями для предотвращения прогорания и возникновения пожара в электрощитке. Длительные перенапряжения могут вывести УЗИП из строя.

Вводные автоматы с номинальным рабочим током меньше 25А могут выступать в качестве защиты УЗИП (ГОСТ Р 50571.26-2002).

Подключение молниезащиты выполняется по двум схемам:

1. С приоритетом безопасности. УЗИП не разрушается, молниезащита работает бесперебойно. При ударе молнии полностью отключает потребителей.
2. С приоритетом бесперебойности. В этом случае отключение потребителей недопустимо, при ударе молнии отключается молниезащита.

При установке устройств следует выдерживать минимально допустимое расстояние 10м, что обеспечивает необходимую индуктивность для срабатывания автомата большей ступени.

Устройство защиты от импульсных перенапряжений 1 типа

Возможна совместная установка УЗИП 1 и 2 ступени в одном корпусе (ГОСТ Р 50571.26-2002). Для каждой системы заземления УЗИП разработаны соответствующего исполнения.

Молниеприемник стержневой

Устанавливается на крыше зданий так, чтобы конструкции была выше всех остальных точек. Для поддержания эстетики внешнего вида дома, молниеприемник следует установить на отдельно стоящей опоре (дереве).

В качестве молниеприемника (согласно ПУЭ) используют: угловую сталь 50х50, сталь круглую сечением более 25мм 2 .

В качестве громоотвода также допустимо использовать металлическую трубу диаметром 40..50 мм с заваренными с двух концов срезами.

Количество грозоотводов выбирают по расчету в зависимости от размера сооружения. Для домов площадью менее 200 м 2 достаточно одной конструкции. Для зданий площадью более 200 м 2 необходима установка двух стержней, расстояние между которыми не должно превышать 10 м. Во избежание протекания тока в дом стержень закрепляют на крыше изолирующими материалами, например, деревянными брусками и др.

Земляные работы при устройстве молниезащиты

Тросовые молниеприемники

Применяются для защиты зданий и сооружений большой длины и высоковольтных ЛЭП, т.е. для узких, длинных сооружений.

Основным элементом является металлический трос, который подвешивается по всей длине крыши. Закрепляется на деревянных опорах так, чтобы не было соприкосновений с поверхностью крыши. Со всех сторон здания сооружаются токоотводы в количестве не менее 2.

Для молниеотводов используют оцинкованный стальной канат ТК с необходимым расчетным сечением, но не менее 35 мм 2 . Проектирование молниеотводов из троса выполняется с учетом района по гололеду и требованиям ПУЭ. Зона действия этого типа молниеотвода имеет вид трехгранной призмы, верхней гранью которой будет натянутый трос на крыше зданий. Ели крыша имеет большой укос или несколько сооружений разной высоты, необходима установка стержневых молниеотводов ввиду уменьшения финансовых затрат.

В случае стержневых и тросовых молниеотводов расстояние от ближайших сооружений должно быть не менее 15 м либо установка предполагается на разных сторонах здания.

Сетчатые громоотводы

Изготавливают из стальной (алюминиевой) проволоки сечением 6мм в виде ячеек площадью не более 150 мм 2 так, чтобы сетка не имела точек соприкосновения с крышей (6..8 см от поверхности). Сетка натягивается по всей площади крыши по изолированным опорам, с суммарным размером не менее 6х6м. Токоотводы прокладываются по углам здания на каждые 25 м периметра.

В защитную площадь молниеотводов должны попадать все выступающие части сооружения. Все вентиляционные и газоотводящие трубы должны входить в зону действия грозозащиты, при условии их обязательной защиты специальными конструкциями.

Отдельно стоящие молниеотводы применяют в следующих случаях:

• необходимо защитить одной конструкцией несколько зданий;
• невозможно обустроить молниеотводы на крыше.

Металлические громоотводы применяются для защиты зданий высотой более 30 м.

Токоотводы

Задачей токоотводов является эффективное отведение заряда от молниеотвода к конструкции заземления.

В качестве токоотводов применяют стальную проволоку диаметром 6мм, металлическую ленту со стенкой не менее 2мм и шириной 30мм.

При условии, что стены не содержат токопроводящие элементы, токоотводы закрепляют вдоль стены в любом месте, при соблюдении габарита сближения с дверями и окнами. Для закрепления конструкции используют болтовое соединение и сварку.

Количество токоприемников принимают, исходя из количества молниеотводов. Для стержневых принимают равным количеству стержней, для сеточных и тросовых минимальное количество составляет не менее 2.

Заземление

Сооружается один контур с общим заземлителем электросети. Простейшей конструкцией является треугольный контур заземления. Вершины – вертикальные электроды, забитые в землю на глубину 3м. Оптимальное расстояние между вершинами составляет 3м.

Горизонтальный заземлитель (соединение вершин треугольника в единую конструкцию) закладывается на глубину не менее 0,5м. Соединение выполняется исключительно сваркой.

Монтаж молниезащиты

Для частных домов чаще всего сооружают пассивную стержневую молниезащиту.

Подготовительные работы:

• В первую очередь необходимо провести все замеры: ширина, высота дома, предполагаемый радиус защиты (для стержневых молниеприемников).
• После этого необходимо определиться с высотой молниеприемника, методом его закрепления.
• Длина токоотвода рассчитывается после определения точки установки молниеотвода. Путь от точки приема удара до заземления должен быть наикратчайшим, поэтому проектирование сложных конструкций не рекомендовано, соединения в виде кольца запрещены.
• Элемент заземления, согласно ПУЭ и СНиП, должен быть расположен на расстоянии не менее 1м от стены здания, не должен пересекать пешеходные дорожки и крыльцо.

После проведения точных расчетов длины и конструкции заземления необходимо приступать непосредственно к строительно-монтажным работам.

Устройство заземлителя:

• Для заземления используют сталь угловую 50х50 (ГОСТ 8509-93) или полосовую сталь 40х4 (ГОСТ 103-76). Также может применяться круглая сталь.
• Контур заземления выполняется в виде многоугольника, в вершины которого забиваются вертикальные электроды длиной не менее 2м. Полосовой сталью сваркой соединяют вершины треугольника в единую металлоконструкцию.

Установка молниеприемника:

• На крыше здания устанавливаются деревянные опоры, установка на которые полностью исключает контакт стержня с крышей здания.

Монтаж токоотвода:

• Последним этапом является установка токоотвода и соединение всех элементов молниезащиты. Токоотводы крепят на специальные конструкции – коньки, которые также исключают контакт с поверхностью дома.
• После завершения земляных и строительно-монтажных работ необходимо произвести замеры сопротивления молниеотвода и соответствия полученных значений расчетным.
• Для деревянных домов процесс сооружения системы молниеотвода аналогичен. Все элементы конструкции грозозащиты должны быть удалены от плоскости стены на 150мм.

Молниезащита для деревянных домов

Внутренняя защита зданий и сооружений

УЗИП обеспечивают защиту электрооборудования от импульсных перенапряжений и больших индуктивных нагрузок.

Источники импульсных перенапряжений при грозе:

• ПУМ (прямые удары молнии) в устройство грозозащиты, удары в рядом устроенные линии электропередачи;
• удары молнии вблизи объектов.

УЗИП устанавливаются в жилых и административных зданиях, объектах промышленности. Обязательным является включение УЗИП в схему электроснабжения в загородных домах, при одно,- и двухэтажной застройке местности (ГОСТ Р 50571.26-2002).

Преимущества использования УЗИП:

• надежная защита от импульсных перенапряжений;
• низкая стоимость устройств.

Принцип работы устройств основан на нелинейности вольтамперной характеристики. При значительном увеличении напряжения варистор сохраняет возможность пропускать электроток.

Приборы выходят из строя после нескольких срабатываний защиты. Необходимо проверять УЗИП после каждого рабочего цикла.

В схему перед УЗИП включают предохранители для защиты от сверхмощных токов.

В сетях до 1кВ предусматривают три ступени защиты от перенапряжений :

1. УЗИП 1 ступени. Класс B. Рассчитаны на токовые броски до 100кА. Устанавливаются в подготовленных металлических шкафах в вводно-распределительном устройстве или на главном электрощите.
2. УЗИП 2 ступени. Класс C. Амплитуда импульсных токов составляет 15..20кА. Применяются в зонах, полностью защищенных от прямых попаданий молний. Установка предусмотрена в распределительных щитках на вводах в здания и помещения.
3. УЗИП 3 ступени. Класс D. Предназначены для защиты оборудования от остаточных токов перенапряжения. Установка предусмотрена непосредственно перед электроприборами, минимально допустимое расстояние – 5м.

Параметры выбора УЗИП по ГОСТ Р 50571.26-2002:

• номинальное напряжение сети;
• длительно допустимое рабочее напряжение защитного аппарата – наибольшее напряжение, которое может быть приложено до времени срабатывания защиты;
• ток утечки варистора;
• время срабатывания защиты;
• ток импульса;
• максимальное значение напряжения при протекании тока через УЗИП;
• классификационное напряжение;
• максимальный импульсный разрядный ток – максимальная токовая нагрузка, при прохождении которой устройство остается рабочим.

Выдержка расстояний между устройствами необходима для гарантии временной задержки и обеспечения импульса для срабатывания следующей ступени защиты:

• между УЗИП 1 и 2 степени – не менее 10м;
• между УЗИП 2 и 3 ступени – не менее 5м;
• между УЗИП 3 класса (между собой) – не менее 1м.

Каждое УЗИП должно быть присоединено к заземляющему устройству отдельным проводником.

УЗИП 3 ступени защищает приборы на расстоянии до 10 м. При необходимости защитить сеть далее, требуется установка следующего аппарата.

Для надежной защиты зданий и сооружений необходимо использовать внутреннюю и внешнюю защиту от молний. Устройства защиты от импульсных перенапряжений не будут выполнять свои функции, если отсутствуют эффективно действующие молниеотводы.

Видео про молниезащиту

Для загородных домов качественная система молниезащиты крайне важна, т.к. позволяет предотвратить разрушение домов и порчу имущества. Возведение пассивных систем молниезащиты может быть выполнено своими руками, в соответствии с требованиями ПУЭ. Активные защиты требуют высокой квалификации и не могут быть устроены без помощи специалистов.