Виды молниеотводов

В зависимости от того, каким будет объект строительства – жилое или нежилое здание, капитальное или временное – определяется его внешний вид и технические характеристики. Независимо от его назначения, каждый из них рекомендуется защитить от разрушительного воздействия молний. Для обеспечения безопасности людей и защиты сооружений, на здание устанавливают систему молниезащиты. Принцип ее действия построен на том, что удар молнии чаще всего поражает наиболее высокие объекты, имеющие хорошую электрическую проводимость и связь с землей. При ударе молнии в молниеприемную часть системы грозозащиты (специально предусмотренные стержни, тросы и пр.), переходит к заземлителю, не имея разрушительных последствий.

Оптимальный вариант, когда проект молниезащиты готовится на этапе строительства объекта, что дает возможность учесть все особенности объекта. Также за установкой системы защиты от молнии обращаются многие владельцы уже отстроенных домов и технических помещений, так как с каждым годом рост грозовой активности увеличивается, что подтверждается научными исследованиями (V Российская конференция по молниезащите). Опытные специалисты готовы работать с нестандартными архитектурными решениями и установить грозозащиту, которая обеспечит самый высокий уровень защищенности здания, используя молниеотводы в виде сетки, стержней, подвешенного троса.

Молниеприемная сетка

В нашей стране один из самых распространенных молниеотводов для габаритных зданий с плоской кровлей — молниеприемная сетка. Это обусловлено возможностью ее использования по двум главным нормативным документам по молниезащите (СО 153-34.21.122-2003 и РД 34.21.122-87) и простотой проектирования и монтажа.

По своей сути, сетка – это обычный тросовый молниеотвод, монтируется либо внутри пирога кровли, либо на кровле здания таким образом, чтобы она не выходила за внешние границы этого сооружения. Проводники сетки, проложенные под кровельным покрытием, выполняют 3 функции: обеспечивают заземление металлических элементов и конструкций, к которым она подключена, отвечают за распределение и протекание тока молнии между токоотводами и выравнивание потенциалов.

Существенной проблемой применения молниеприемных сеток является их низкий уровень защиты здания от прямых ударов молнии (ПУМ). Сетка, выполненная на поверхности кровли, не в состоянии обеспечить надежность защиты от ПУМ выше 50-55%, при требуемых минимум 80%. А молниезащитная сетка, расположенная в пироге кровли (под слоями гидроизоляции, утеплителя и пр.), никак не защищает от молний крышу здания и технологическое оборудование, установленное на ней.

Стержневые молниеотводы

Большой популярностью для защиты зданий и сооружений различных типов и назначений пользуются стержневые молниеотводы. Стержневые молниеприемники в зависимости от материала исполнения и защищаемого объекта могут иметь различные габаритные размеры (длинной от 30 см до нескольких десятков метров и диаметром от 6мм до десятков сантиметров). Стержневые молниеприемники могут быть установлены непосредственно на защищаемом объекте или на определенном удалении от него (отдельно стоящий молниеотвод). Для крепления молниеприеников могут быть использованы существующие конструкции здания или специально монтируемые опорные конструкции (например, бетонные основания). Мачтовые отдельно стоящие стержневые молниеотводы представляют собой самонесущие конструкции, состоящие из металлической или железобетонной опоры и молниеприемного стержня, закрепленного на ней. От молниеприемника прокладывается или используется естественный токоотвод, монтируется собственное или используется естественное заземляющее устройство. Мачтовый молниеотвод рассчитывается с учетом ветровых и иных нагрузок.

Основные преимущества создаваемой системы – сочетание высокого уровня защищенности, эксплуатационной надежности, простоты и легкости изготовления и небольшой стоимости. Стержневые молниеприемники чаще других являются самым оптимальным решением для защиты от молний.

Тросовые молниеотводы

Для решения нестандартных задач, требующих высочайшей надежности защиты от прямых ударов молний, отлично подходят тросовые молниеотводы. Длинные или узкие здания, объекты с уникальными, например, вогнутыми кровлями (например, ледовый дворец на Ходынском поле в г.Москве), высоковольтные линий электропередач – лучшее применение тросового молниеотвода.

Система представляет собой стальные оцинкованные канаты (специальный грозозащитный трос сечением не менее 35 мм2), натянутые непосредственно над защищаемым объектом на определенном рассчитанном расстоянии. Тросы закрепляют на опорах, где проложены токоотводы и выполнено заземление.

Активные молниеотводы (Early Streamer Emission (ESE) — раннее стримерное инициирование)

Кроме вышеперечисленных типов молниеотводов, которые используются при монтаже классической/пассивной системы молниезащиты, существуют также активные молниеотводы. Такой тип молниеотводов имеет встроенный источник высокого напряжения, который подает импульс на острую коническую вершину. Как заверяют производители активных молниеотводов, благодаря вышеописанной технологии, молния перехватывается на более далеком расстоянии от защищаемого объекта за счет образования длинного встречного лидера.

Важно отметить, что практика применения активных молниеотводов на территории РФ вызывает ряд острых дискуссий. Во-первых, их эффективность не была подтверждена ни при помощи численного моделирования, ни при полевых и лабораторных экспериментах (применение ESE-молниеотводов не приводит к расширению зоны защиты здания от молнии). Во-вторых, ни в одном из Российских или Международных стандартов или нормативных документов по молниезащите нет прямых указаний на их использование. В указанных документах содержаться предписания только по использованию классических молниеотводов — только они являются законным юридическим основанием для применения и планового обследования системы защиты от ПУМ (Прямой Удар Молнии).

www.amnis.ru

Виды молниеотводов пассивной молниезащиты

Стержневые системы являются наиболее распространенными, простыми и дешевыми в своем исполнении. Представляют они собой несколько вертикальных стержней, которые устанавливаются на определенном сооружении либо в его близи.

Тросовые системы составляют несколько тросов, которые крепятся на определенных опорах, вдоль которых укладывают токоотводы, присоединяемые к одному заземлителю. В качестве токоотводов используют любые их вариации, изготовленные из высококачественной стали.

Если сравнивать между собой эти два вида, то стержневые считаются более надежными, хотя по цене они практически одинаковы. Тросовые системы используются лишь для защиты довольно протяженных зданий.

Еще одной разновидностью молниеотводов можно назвать антенны и сетки, которые натягиваются над сооружением.

Активная молниезащита

Если у нас этот вариант еще не так популярен, то причина лишь в том, что на просторы Российской Федерации эта альтернатива попала не так давно.

Принцип работы таких молниеотводов иной. Если пассивная молниезащита принимает на себя разряд и отводит его к земле, то активная вовсе предупреждает удар молнии. Происходит это за счет образования области ионизации во время грозы.

Благодаря этому в случае удара молнии создается опережающий разряд, который направляется в ее сторону. Таким образом, эта молния перехватывается и через созданный канал направляется к заземлению.

Стоит отметить, что среди преимуществ такого вида системы можно назвать больший радиус защищаемой территории, а также более легкую установку.

Типовые молниеотводы

Помимо названных вариаций виды молниеотводов могут также включать следующие:

• МОГК или граненые конические молниеотводы. Изготавливаются они из листовой стали горячего проката и представляют собой металлическую конструкцию, которая принимает на себя разряды молнии. Существует возможность оборудовать их осветительными приборами, так что они являются оптимальным вариантом для монтажа на улицах города
• ВГН и ВГМ, отличаются лишь расположением осветительных приборов. Они представляют собой граненые мачты, которые оснащаются молниеприемником и специальными кронштейнами для крепления фонарей.

Итоги

Можно утверждать, что на сегодняшний день виды молниеотводов достаточно разнообразны и способны обеспечить любой уровень безопасности от поражения молнией.

Однако хочется подчеркнуть, что не следует судить о представленных вариантах в категориях «хорошо» и «плохо». Этот подход является неверным, так как различные типы будут уместными в различных ситуациях.  

Изображение: shutterstock.com

www.mzke.ru

Если рассматривать статистику погибших людей от ударов молнии, то это количество больше, чем жертв в авиационных катастрофах. Молния каждый год уносит несколько тысяч жизней, а также наносит многомиллионный материальный ущерб. Каждый владелец дачи или собственного дома знает, что защитить свое имущество и родственников можно только самому. Поэтому молниеотводы лучше изготавливать самостоятельно.

Самодельные молниеотводы нормально работают, что подтверждается на практике. Такие устройства имеют и другое название – громоотводы. Гром никакого вреда не наносит, кроме громкого звука. А для защиты от молнии необходимо сооружать некоторую конструкцию.

Удар молнии обычно приходится в конструкцию с максимальной высотой, которая встречается на ее пути. Опасным местом во время грозы является жилой дом или другая постройка из-за наличия в них металлических элементов – крыша, телевизионная антенна и т.д. Жильцы городских квартир могут не беспокоиться, так как большинство многоэтажных домов уже имеют молниеотводы.

Если рядом с домом имеется вышка сотовой связи, то в устройстве молниеотвода нет необходимости. Во всех других случаях целесообразно все-таки обезопасить свой дом. Если вызывать для таких работ специалистов, то это обойдется вам недешево. Но если разобраться с устройством системы молниеотвода, то можно все сделать самостоятельно.

Виды и особенности устройства

На рисунке изображено устройство системы молниеотведения.

Существует несколько видов молниеотвода, но основные их части одни и те же:

• Молниеприемник.
• Токоотводящее устройство.
• Заземление.

Виды молниеприемников

Верхняя часть этой защитной системы называется молниеприемником.

• Стержневой приемник молнии заострен на конце. В него ударяет молния во время грозы. Оптимальным вариантом изготовления приемника молнии является медный штырь диаметром 15 мм. Он должен быть расположен достаточно высоко, однако слишком высокий приемник будет притягивать к себе электрические разряды молнии.Стержневые молниеотводы наиболее эстетичны, в отличие от тросового, но обеспечивают меньший защитный радиус на участке. От высоты металлического штыря зависит величина защищаемого пространства.

• Тросовый приемник способен защитить большую площадь участка, в отличие от стержневого молниеприемника. Тросовые конструкции используются в устройствах линий электропередач. В них вместо металлических штырей применяют трос, который соединяется с другими элементами болтовым соединением.

• Сетчатый приемник молнии изготавливается в виде металлической сетки на крыше дома.

Токоотводы

Следующей частью системы отведения молнии является токоотвод, состоящий из толстых алюминиевых или медных проводов, закрепленных специальными муфтами к приемнику молнии и заземляющему контуру. Для крепления его на стене применяются пластиковые крепежные элементы. Токоотвод необходимо изолировать от воздействия внешней среды. Для этого обычно используют пластиковый кабель-канал.

Заземление

Основные элементы заземления находятся в грунте. Заземлитель состоит из металлических стержней, сваренных между собой, либо скрепленных болтами.

Заземление системы отведения молнии является важной частью всей конструкции. Этот заземляющий контур аналогичен устройству заземления дома. Важным требованием при этом является то, что эти два разных контура заземления ни в коем случае не должны соединяться. Иначе во время грозы бытовые электрические устройства могут выйти из строя, либо возникнет возгорание деревянного дома от разряда молнии.

Требования к заземлению системы отведения молнии

• Металлические штыри, вставленные в грунт, должны быть длиной не меньше трех метров.
• Сечение металлических штырей – не менее 25 мм².
• Штыри соединяются между собой треугольником, что является отличием от обычного заземления дома.
• Между вершинами треугольника должно быть расстояние не менее 3 метров.
• В качестве соединительных шин допускается применять металлический пруток диаметром не меньше 12 мм или полосу сечением 50 х 6 мм.
• Длина сварных швов не должна быть меньше 20 см.
• Для заземления молниеотводов устанавливается минимальная глубина над поверхностью земли 50 см.

Место для заземления

К этому вопросу следует подходить с наибольшим вниманием и аккуратностью. Заземляющие электроды не должны устанавливаться в местах нахождения животных, или возле детских площадок. Также нельзя располагать эти элементы возле скамеек или дорожек.

Лучше заземление будет работать во влажном грунте. Чтобы поддерживать работу заземления, можно самостоятельно создавать для этого условия, периодически поливая место заземления водой. Если нет возможности полива этого места, а почва в вашей местности слишком сухая, то рекомендуется при установке в почву электродов заземления посыпать их смесью соли и древесного угля.

Как работают молниеотводы

Чтобы разобраться в принципе действия системы отведения молнии, следует представить большой конденсатор, который постоянно заряжается. Его обкладками будут облака и земля. При наступлении грозы обкладки этого большого конденсатора начинают электризоваться между собой, и накапливать заряд. При достижении разницы напряжения между обкладками, равному напряжению пробоя молнии, возникает сильный разряд молнии, достигающий нескольких миллиардов вольт.

Чтобы заряд не накапливался, необходимо замкнуть этот конденсатор на землю. Таким замыкающим проводником и являются молниеотводы. Поэтому при грозе происходит разряжение конденсатора и обкладки не могут накопить заряд, а напряжение в молниеотводе уменьшается до нуля. Другими словами, система отведения молнии создает условия, в которых не способен возникнуть электрический разряд молнии, так как накапливаемый заряд отводится в землю.

Особенности самостоятельной установки молниеотвода

• Молниеотводы рекомендуется изготавливать из материалов, не подверженных коррозии. Для этого применяется оцинкованный уголок, луженая жесть, профиль из дюралюминия, или сетка из неизолированной медной проволоки. Соединяющие проводники должны иметь необходимое сечение. Молниеприемник нельзя покрывать лакокрасочными материалами или другой изоляцией.
• Для удобного расположения молниеотвода можно использовать высокое дерево, находящееся вблизи дома. Чтобы не причинять вред дереву, приемник молнии можно закрепить на длинном деревянном шесте, который фиксируют на дереве с помощью пластиковых хомутов, и располагают на максимальной высоте.
• Если дерева нет, то можно использовать для крепления молниеприемника телевизионную антенну, которая закреплена на крыше дома.
• Другим способом установки является печная труба, к которой можно закрепить металлический штырь и соединить его с заземлением.

Техническое обслуживание

Чтобы система молниеотвода работала без нареканий, необходимо обслуживать его конструкцию для поддержания в рабочем состоянии. Металлический штырь, играющий роль приемника молнии, необходимо чистить обычными чистящими средствами в виде наждачной бумаги или других аналогичных средств, чтобы предотвратить образование окиси и удалить загрязнения.

В засушливые времена необходимо периодически увлажнять почву в месте закладки контура заземления.

Похожие темы:

• Атмосферное электричество. Что это. Виды и особенности

• Устройство заземления. Правила, варианты и особенности. Монтаж

• Электролитическое заземление. Устройство и установка. Применение

• Система уравнивания потенциалов. Виды и назначение. Установка

• Защитное зануление. Принцип действия и порядок, чем опасно зануление

• Заземление в доме-квартире

• electrosam.ru

  Из чего состоит устройство

  Вне зависимости от вида, любой молниеотвод состоит из следующих конструктивных элементов:

  • молниеприемника;
  • токоотвода (токовод, спуск);
  • заземлителя.

  Молниеприемник — часть конструкции молниеотвода, непосредственно принимающая на себя удар молнии. Всегда выполняется из металла с высокой проводимостью и стойкостью к разрушению от погодных условий. Материалом для молниеприёмников может служить нержавеющая или оцинкованная сталь, алюминий или медь.

  

  Токоотвод — часть конструкции молниеотвода, которая непосредственно сбрасывает (спускает) принятый электрический заряд в заземлитель, непосредственно связанный с землей. Поэтому иное название токоотвода — спуск. Также выполняется из металла.

  Заземлитель — металлический проводник, погруженный в землю. Может выполняться в разных видах, от вкопанной в почву шины до железобетонной сваи, роль проводников в которой выполняет стальной каркас.

  Разновидности

  Виды молниеотводов, а точнее — систем молниезащиты классифицируются по трем категориям, каждая из которых применяется в строго оговоренных случаях. Но прежде чем говорить о категориях, разберемся с применяемыми типами молниезащиты.

  

  Принципиально молниезащита любого вида, кроме активной, основанной на ранней стриммерной эмиссии (о ней отдельный разговор), действует одинаково. Молния бьет в молниеприемник, спускается по токоотводу и уходит в землю, при этом нивелируются и другие опасные эффекты, связанные с появлением напряжения на металлических частях здания, искрение вследствие электростатической и электромагнитной индукции.

  С конструктивной точки зрения виды молниеотводов различаются по:

  1. типологии молниеприемников;
  2. типу спусков;
  3. типу заземлителей.

  Молниеприемник может быть выполнен в виде сетки с определенным шагом между ячейками (шаг зависит от категории), в виде стержня или троса. Также в особых случаях для улавливания молний может служить покрытие крыши здания, если оно выполнено из стали толщиной не менее 4 мм, меди — не менее 5 мм либо алюминия — не менее 7 мм.

  Иногда молниеприемником могут служить трубы — дымовые и выхлопные, и другие металлоконструкции большой высоты. Опорой для тросового или стержневого молниеприемника может служить близко расположенное дерево.

  В роли токоотводов может выступать арматура железобетонных конструкций, а также пожарные лестницы, лифтовые направляющие либо специально проложенные металлические шины. С молниеприемником они соединяются сварным или болтовым способом (последний — только для III категории защиты).

  Тип применяемого заземлителя каждого молниеотвода зависит от категории всей системы, а также от электрического сопротивления почвогрунта на конкретном участке (у песка, чернозема, глины разные показатели сопротивления). В грунтах со слабым сопротивлением в его роли может выступать железобетонный фундамент здания, в других случаях это могут быть вертикальные, горизонтальные, кольцевые сооружения из меди либо стали, помещаемые в землю на определенной глубине.

  Категории

  Существует 3 категории молниезащиты, рассчитанные на применение в различных условиях. Они соответствуют классам пожаро- и взрывобезопасности.

  Первая категория

  Так, I категория — наивысшая, она применяется для защиты от молний взрывоопасных и легко воспламеняющихся объектов. Соответствует классу пожаро- и взрывобезопасности B-I и B-II. Она защищает объект от прямого удара молнии, от воспламенения и взрыва в результате искрения, вызванного явлением индукции (электромагнитной и электростатической), а также от переноса потенциалов на металлические части здания, то есть появления на металлоконструкциях опасного напряжения.

  

  К ней предъявляются особо жесткие требования. Нормируются все расстояния — от молниеотводов до защищаемого объекта, глубина расположения заземлителя, расстояние между перемычками индукционной защиты и так далее. Молниеприемник, как правило, стержневой либо тросовый. Внутренняя защита осуществляется присоединением металлоконструкций — станков, балок, троллея, любых других элементов — непосредственно к заземлителю, либо через заземляющий контакт электрооборудования. Общее сопротивление заземлителя не может быть больше 10 Ом.

  Вторая категория

  II категория молниеотводов предназначена для обеспечения защиты такого же уровня в местностях с меньшим количеством гроз в год, либо для зданий с меньшей взрыво- и пожароопасностью, например, для объектов класса B-Ia, B-I6, B-IIa, В-Iг (электроустановки).

  

  Этот вид молниеотводов монтируется подобно молниезащите I категории с тем отличием, что в качестве приемника может применяться уложенная непосредственно на крышу стальная сеть из прутьев определенного сечения (не менее 6 мм) и с определенным шагом сетки. Укладка производится на негорючую поверхность. Требования к соблюдению рабочих расстояний менее жесткие, так, дистанция от молниеотвода до здания может быть любой. Спуски монтируются аналогично более высокому классу.

  В роли «земли» может выступать фундамент из железобетона, если сопротивление грунта не более 500 Ом. Конкретные особенности прокладки молниеотвода зависят от типа защищаемого здания — производственный цех, административное здание, хранилище жидкого топлива или резервуар для газа, электроустановка и другое. Величина импульсного сопротивления на «земле» не может быть больше 10 Ом.

  Третья категория

  III категория видов молниеотводов применяется, если в местности общая продолжительность гроз более 20 ч в год, а также для объектов, соответствующих классу П-III по электробезопасности и III-V классу огнестойкости. К примеру, это детские сады, ясли, школы, кинотеатры, больницы, другие социально значимые учреждения, в которых, тем не менее, нет легко воспламеняющихся или способных взрываться устройств или материалов. Это вид молниеотвода отличается тем, что не обеспечивает защиты от электромагнитной и электрической индукции — только от возгорания вследствие прямого поражения молнией и от возникновения на металлических частях и других проводящих элементах опасного напряжения.

  

  Технологически выполненный по этой категории молниеотвод отличается от системы по II категории только большим шагом сетки — он может составлять 12*12 м — и порогом импульсного сопротивления — оно может составлять 20 Ом. Отдельно стоящие емкости с ГСМ, кроме бензина, а также трубы и некоторые другие элементы можно защищать с применением заземлителя импульсным сопротивлением до 50 Ом.

  В молниеотводе, выполненном в соответствии с III категорией, допустимо использовать соединение с помощью скрутки, если соединяемые элементы это позволяют.

  Во всех случаях расчет системы молниеотвода должен быть основан на количестве ожидаемых ударов молнии в год. Чем он выше, тем выше и категория. Допустимо не подключать к громоотводу помещения из несгораемых материалов, считающиеся невзрывоопасными.

  Если в здании есть помещения, относящиеся к разным классам пожаро- и электробезопасности, то категория молниеотвода выбирается максимальная из необходимых. Отдельных громоотводов II и III, например, категории в одном и том же здании не делают.

  Документация

  Поскольку молнии несут реальную опасность пожара и поражения электрическим током находящихся в здании людей, на устройства молниезащиты существуют свои ГОСТы и инструкции по монтажу молниеотводов всех видов. Несоблюдение стандартов, как и несоблюдение любых подобных правил, может быть чревато несчастным случаем. Тем не менее, единого всеобъемлющего госстандарта на молниеотводы нет. Для каждого конкретного проекта строители руководствуются частными случаями, описанными в различных ПУЭ и ГОСТах для защиты электроустановок, зданий и сооружений.

  На международном уровне применение молниеотводов всех видов регламентирует документ МЭК 62305.4 . Основными нормативными актами в России являются РД 34.21.122-87 и CO 153—343.21.122-2003. На молниеотвод выполняется соответствующая сопроводительная документация. Он сдается при вводе в эксплуатацию здания или сооружения, как соответствующий элемент защиты.

  evosnab.ru

  Что представляет собой система защиты от удара молний

  Чаще всего знания о том, как работает молниеотвод, сводятся к нескольким общеизвестным фактам:

  • Молния ударяет во время прохождения грозового фронта над местностью с переменным рельефом или большим количеством деревьев, построек или плотной застройкой зданий и высотных объектов;
  • Металлические предметы, техника и строительное оборудование, вышки и высокие деревья чаще всего становятся объектом удара молнии;
  • Единственной возможностью безопасно компенсировать удар молнии является эффективное заземление молниеотвода.

  В модели молнии принято, что электрический разряд начинается в грозовых облаках, и при ударе светящийся лидер направляется к поверхности земли. Принцип работы молниеотвода сводится к тому, чтобы переключить электрический удар на специальную проводную шину, отправляющую заряд молнии глубоко в землю.

  

  Сегодня даже школьник знает, из чего состоит молниеотвод фото. Самая простая конструкция защиты от удара молнии строится на основе трех базовых частей:

  • Молниеприемника или оголовника молниеотвода, на который и приходится удар электрического разряда молнии;
  • Токопроводящего контура из толстой стальной шины или нескольких медных проводов большого сечения;
  • Системы заземления удара и рассеивания разряда молнии.

  

  Основным условием эффективной защиты от ударов молнии является правильный подбор сечения металла шины, установка молниеотвода на оптимальной высоте и безопасное обустройство заземления. Не стоит обольщаться простотой и даже примитивностью его устройства. При несоблюдении простейших правил стальной каркас и шина молниеотвода могут быть не менее опасными, чем собственно удар молнии.

  Что происходит во время грозы и удара молнии

  Процесс образования электрического разряда в землю достаточно сложен и плохо предсказуем. Даже современная техника и методы расчета не могут указать на место удара молнии. Поэтому принцип действия молниеотвода строится на так называемой инициализации или провокации разряда молнии.

  

  С первыми признаками грозы за счет мощного электрического поля в воздухе над высокими объектами, антеннами и оголовками молниеотводов резко увеличивается количество положительных зарядов. Еще нет грозы и ударов молнии, а над верхушками уже скопились огромные облака из заряженных ионов. Источником стекающих вверх зарядов является поверхность земли.

  Любой человек может даже почувствовать запах этих зарядов, всем известно, как перед грозой усиливается влажность, выразительнее становятся запахи растительности и сырой земли. Если коснуться своими руками молниеотвода, то можно испытать небольшой удар током.

  Так как молниеотвод соединен с грунтом, то вокруг оголовка и шины молниеотвода скапливается самый большой потенциал зарядов, поэтому удар молнии приходится именно в металлические части защиты, а не в крышу или соседний дом.

  

  В некоторых случаях молниеотводы и шины дополнительно оборудуют грозовыми разрядниками или вентильной защитой. По сути, это контур, согнутый из шины в виде кольца или эллипса с разрывом. По мере увеличения напряженности поля накопившийся заряд разряжается на контуре, тем самым уменьшает вероятность удара молнии именно в этот объект. В первую очередь подобными молниеотводами с вентильной защитой оборудуются объекты, для которых удары молнии могут привести к катастрофическим последствиям, например, хранилища топлива, трансформаторные подстанции или линии электропередач

  

  Как построить безопасный молниеотвод своими руками

  В том, что система защиты от удара молнии может представлять огромную опасность для жизни человека, электронных приборов, систем электроснабжения и даже для просто находящихся рядом людей и животных, нет ни капли преувеличения.

  

  Какую опасность представляет неправильно построенный молниеотвод

  Во время удара молнии в оголовок приходит электрический заряд 150-200 Кл или несколько сот киловатт электроэнергии. Этого достаточно, чтобы пережечь стальную шину защиты сечением в 100-150 мм² или зажечь стропильный каркас крыши, испарить 200-250 литров воды. После удара молнии пришедшие заряды в молниеотводе никуда не деваются, на какую-то тысячную долю секунды система защиты работает, как гигантский конденсатор.

  

  Если заземление молниеотвода построено правильно, то практически вся энергия заряда молнии стекает в поверхностный слой грунта. Процесс стекания заряда очень сложен, и точно сказать, как именно будут двигаться заряды от оголовника до заземляющей части молниеотвода, практически невозможно. Если токопроводящая шина обладает повышенным сопротивлением движению зарядов, то часть энергии может разрядиться на проходящую рядом электропроводку, телефонные линии, металлические детали крыши и каркаса здания.

  

  Электричество может пройти даже по арматуре железобетона или мокрой штукатурке. В результате удара молнии может произойти скачок напряжения в электросети, возгорание деревянных или пластиковых деталей здания. Если в момент электроразряда произойдет перегорание шины, то ток пойдет в землю по всем ближайшим проводящим поверхностям, даже если нет непосредственного контакта с заземляющим проводником.

  

  Еще более тяжелые последствия могут наступить, если рядом с шиной и металлом заземления находится человек. Даже если шина и заземляющая часть молниеотвода исправны, часть заряда молнии разряжается через влажный воздух и ближайшие проводящие детали. Последствия для человека могут быть такими же, как если бы он стоял под деревом, в которое пришелся удар молнии.

  Кроме того, в момент распространения разряда в грунте на доли секунды возникает шаговое напряжение, представляющее не меньшую опасность, чем собственно сам электрический разряд. Поэтому пешеход, двигаясь по дорожке в непосредственной близости к контуру заземления, имеет все шансы получить сильнейший электрический разряд. Статистика знает случаи, когда во время удара молнии боковой разряд перескакивал с шины на металлические детали зонтика.

  Требования к обустройству эффективного заземления молниеотвода

  Суть шагового напряжения сводится к следующему. Стекающий по шине заряд от молниеотвода к заземлителю входит в грунт практически в одной точке, в которой создается самый высокий электрический потенциал, по мере удаления величина электрического напряжения сильно уменьшается. Человек, делая шаг вблизи шины, попадает в ситуацию, когда каждая нога находится под своим потенциалом. В результате от одной ступни к другой начинает течь ток, и человек получает сильнейший удар.

  

  Поэтому первое требование эффективного молниеотвода относится к обустройству заземляющей части. Рассеивающий контур должен строиться по следующим правилам:

  • Конструкция заземления выполняется в виде замкнутого контура сечением не менее 4х4 см, чаще всего треугольной или прямоугольной формы с длиной стороны 1,5-2 м;
  • Контур приваривают к токоведущей шине только с помощью сварки. Если шина изготовлена из меди или алюминия, то на высоте не менее 30-40 см над уровнем грунта необходимо установить переходник «медь-сталь» или «алюминий-сталь»;
  • Глубина погружения контура составляет от 70 до 100 см, в зависимости от влажности и сопротивления грунта.

  Оголовок молниеотвода

  Более распространенные типы молниеотводов изображены на схемах, приведенных ниже. Идеальный вариант молниеотвода в частном доме должен изготавливаться в виде отдельно стоящей вышки или штанги, высотой равной полуторному расстоянию от грунта до конька жилого помещения.

  

  Чем выше установлен молниеотвод, тем большую площадь поверхности он обеспечивает защитой от поражения электрическим разрядом. Но на практике редко кто решается сделать такой молниеотвод в частном доме своими руками, так как бытует заблуждение, что штанга выше 12 м будет «собирать» все удары молний в округе.

  

  Большинство специалистов рекомендует поднимать молниеотвод на высоту до 18-20 м, особенно если здание находится в плотной застройке частного сектора. Это обеспечит защищаемую площадь в виде круга радиусом 15-20 м, что для одного домовладения вполне достаточно.

  Кроме штанги, широко используются виды молниеотводов, устанавливаемые на коньковую балку или трубу дымохода, с дополнительной разводкой медной шиной по коньку и слуховым окнам. Такая схема защиты от ударов молнии бывает достаточно эффективной, особенно если в качестве кровельного покрытия крыши используется металлочерепица или профнастил.

  

  Диаметр штыря молниеотвода может быть от 15 до 25 мм, лучше всего использовать нержавеющую сталь или легированный металл. Для оголовка нет смысла использовать латунь, медь, алюминий. При ударе молнии возникает локальный перегрев металла молниеотвода, иногда с искрами и разбрызгиванием капелек металла. Любая такая капля может стать инициатором стекания заряда на металлическую кровлю или, еще хуже, привести к пожару.

  Если на крыше установлены несколько выступающих труб и конструкций, то нужно будет устанавливать несколько стержней молниеотводов, или использовать универсальную систему защиты от ударов молний.

  Токопроводящая шина молниеотвода

  В задачу проводной шины входят не только функции «сброса» электрического заряда к заземляющему и рассеивающему контуру. Прежде всего, требуется вывести шине электрический разряд безопасно для постройки и людей, случайно оказавшихся рядом с домом.

  Специалисты определяют несколько базовых требований к прокладке токопроводящей шины:

  • Укладка шины выполняется без загибов под острым углом и тем более поворотов под углом 180^о. Любые петли и витки в спуске могут привести к возникновению мощного дугового разряда и перегоранию шины. В этом случае следующий удар молнии в молниеотвод может уничтожить крышу и само здание;
  • Шина должна соединяться с заземлением и оголовком молниеотвода только сваркой, без использования любых болтовых соединений, хомутов и стяжек. Даже незначительное повышение местного сопротивления шины приводит к ее локальному перегреву и оплавлению. Особенно опасна ситуация, когда токоведущая шина сваривается из нескольких лент разнородного материала;
  • Крепление токопровода по возможности должно выполняться с использованием петель и хомутов из диэлектрических материалов, например, стеклопластика. Исключением является ситуация, когда медные шины «разводятся» по поверхности металлической кровли.

  

  Для токопроводящей шины обычно используют ленты из черного металла или меди. Наилучшим вариантом считается медная электротехническая шина диаметром не менее 8 мм, она выдержит любой удар молнии. Можно изготовить токоведущую линию из толстой алюминиевой катанки, диаметром не менее 12 мм. Например, использовать элементы насыпной обмотки мощного электродвигателя.

  Немаловажным является также способ крепления шины и деталей молниеотвода.

  Типовые конструкции молниеотводов

  Для защиты частного дома используется несколько видов молниеотводов, используемых при построении комплексной грозовой защиты.

  Типовая схема такой защиты приведена на рисунке. В состав защиты входят:

  • Несколько приемных оголовков-штырей молниеотводов, рассредоточенных на наиболее уязвимых точках кровли;
  • Разводка токопроводящей шиной по коньковой балке, ветровым планкам и скатам кровли. Как показывает практика, молния нередко поражает массивные металлические поверхности, находящиеся ниже молниеотвода;
  • Система комплексного заземления, при этом контур от молниеотвода не должен соединяться с заземляющей линией электропроводки, в противном случае сгорит большая часть домашней техники;
  • Устройство для защиты домашней аппаратуры и электросети при ударе молнии в линию электропередач.

  Нередко токопроводящая шина становится источником проблем для домашней электросети. Во время удара молнии по шине протекает мощный импульс тока, способный вывести из строя цифровую технику, мобильный телефон, компьютер или сетевое оборудование интернета.

  

  Поэтому перед тем как сделать молниеотвод, будущую линию укладки шины нужно обязательно экранировать. Для этого используется металлическая сетка с ячейкой не более 5 мм. Если шину молниеотвода предполагается уложить по бетонной или кирпичной стене, то сетку укладывают под штукатурку, и изолируют от шины. К экранирующей сетке припаивается провод, который подключается через вентильную защиту к общей системе заземления, но не к контуру молниеотвода.

  

  Варианты построения защиты от удара молнии

  Установка мачты с молниеотводом позволяет защищать большую часть придомовой территории. Для загородных дачных участков схема защиты от удара молнии не решает всех проблем. Особенно если учесть, что расстояние между постройками может составлять 40-50 м, высота защитной мачты в этом случае должна достигать нереальных 40-60 м. Поэтому все загородные постройки в обязательном порядке приходится оборудовать своими молниеотводами и системами защиты от ударов молнии.

  Простейшая схема молниеотвода приведена на следующем рисунке.

  

  Штырь или оголовок молниеотвода устанавливают на кирпичную трубу. Общая высота молниеотвода в верхней точке должна равняться величине диагонали коробки дома, умноженной на коэффициент 1,2.

  Заземляющую шину пропускают по ветровой планке и «слепому» ребру здания. Если есть возможность, то шину лучше всего пустить в навесном варианте без крепления к коробке дома.

  Для построек удлиненной формы приходится использовать защиту от удара молнией из нескольких штырей или устанавливать проволочный вариант молниеотвода, как на фото.

  

  В этом случае молниеотводы устанавливаются только на фронтонах, а между ними натягивается толстая стальная проволока или трос, диаметром не менее 8 мм. Чтобы ветер не раскачивал систему молниеотвода, провод натягивают с помощью двух боковых подвесов из керамических изоляторов и пластиковых шнуров. Использование изоляторов обеспечивает правильную работу молниеотвода, без них электрический заряд от удара молнии способен стекать на землю по намокшему от дождя капроновому канату.

  Третий вариант молниеотвода применяется для защиты кровельного покрытия крыши от прямого попадания молнии. Зачастую длина скатов крыши может превышать высоту дома в два и более раз, поэтому часть кровельного покрытия оказывается за пределами защищаемого круга. Если устанавливать дополнительные штыри по карнизу и на свесах, то это решит проблему, но серьезно повлияет на внешний вид здания, поэтому вместо штыревого молниеотвода устанавливают сетчатый.

  Схема мало чем отличается от предыдущего варианта, в дополнение к тросу и стальным стержням на скатах закрепляют с шагом 4-6 м несколько горизонтальных и вертикальных ниток толстой многожильной проволоки. Если кровля изготовлена из металла, сетку молниеотвода нужно обязательно изолировать от металлической поверхности с помощью резиновых прокладок.

  При ударе молнии диаметр пятна теплового поражения достигает 15-20 см, поэтому прямое попадание лидера, например, в металлочерепицу приведет к воспламенению обрешетки и гидроизоляции крыши.

  Строим своими руками

  Любое строительство грозовой защиты дома начинается с наиболее трудоемкой его части – с заземляющего контура. Схема постройки заземляющей части молниеотвода приведена ниже на чертеже.

  

  Заземление удара молнии

  Первоначально потребуется уточнить уровень грунтовых вод около фундамента дома. Если в здании есть погреб или подвальное помещение, регулярно затапливаемое водой, первоначально нужно будет сделать дренаж и защиту от влаги со стороны укладки металлического контура и шины.

  Для плитных фундаментов и МЗЛФ котлован под заземляющий контур можно сделать в непосредственной близости к бетонной ленте или плите. В других случаях место под траншеи нужно перенести на 2-3 м от отмостки.

  

  На первом этапе роем треугольную траншею с длиной стороны 300 см. Ширина траншеи не имеет значения, оптимальная глубина составляет 70-90 см. Для каменистых и песчаных грунтов траншею можно углубить по максимуму, для суглинка достаточно 70 см. Иногда под укладку деталей заземления отсыпают подушку из песка и отсева. Такой подслой хорошо впитывает воду из грунта, что обеспечивает малое сопротивление контура.

  

  Металлический контур заземления должен изготавливаться в виде замкнутой рамы, такая конструкция обеспечивает наилучшее рассеивание заряда. Если на доме установлено три-четыре штыревых молниеотвода, каждый с заземляющей шиной, все токоведущие детали необходимо соединить одним контуром с помощью стальной ленты. Это позволяет выровнять потенциал и предупредить перетекание заряда в грунте.

  

  Наиболее подходящий материал для контура – стальной уголок №50 или профилированная квадратная труба 70х40 мм. После сварки основных деталей рамы к одной из сторон приваривается контактная полоса, которая будет выводиться на поверхность. Если грунт слишком сухой, вместо полосы можно приварить дюймовую трубу, через которую удобно заливать рассол или воду. В летние месяцы, если нет дождей более 4-5 недель, нужно периодически увлажнять песчаную подушку, чтобы сопротивление грунта на входе на шину не увеличивалось.

  

  После установки каркаса в вырытую траншею металл проливают соленой водой и засыпают влажной землей. На поверхности можно сделать отсыпку из щебня и уложить тротуарную плитку, чтобы уменьшить гальваническую связь и риск появления шагового напряжения. Делать бетонную стяжку нет смысла, так как через 10 лет придется сделать замену частей молниеотвода, и бетон будет лишней помехой в работе.

  Если уровень грунтовых вод достаточно низкий, то для контура молниеотвода потребуется пробурить несколько скважин диаметром 5-6 см на глубину до 2-3 м. Не обязательно бурить до воды, главное — достать до влажных слоев земли. В скважины вставляют металлические трубы, верхние части которых обязательно приваривают к общему контуру и к шине.

  Отвод от контура заземления, как правило, прячут в стеновой нише цоколя или специальном боксе. Туда же заводят шину молниеотвода. После сборки все металлические части тщательно изолируют, чтобы избежать случайного касания шины со стороны людей или животных.

  Наиболее подробное описание строительства молниеотвода в частном доме своими руками приведено на видео https://www.youtube.com/watch?v=0K6SNX1avXA.   

  Выполняем монтаж штыревого приемника и шины

  Самая простая конструкция оголовка молниеотвода выглядит, как обычный кусок арматуры с заостренным кверху концом. Считается, что острые края способствуют возникновению разряда и большей эффективности молниеотвода, но на практике особых преимуществ в защите от удара молнии перед обычными штырями не наблюдалось.

  Оголовок молниеотвода может выполняться в виде нескольких штырей, закрепленных в одной раме и даже в виде сетчатого каркаса. Некоторые конструкции молниеотводов позволяют в ночное время наблюдать интересное явление – при приближении грозы на остриях начинают зажигаться крошечные разряды молний. Это означает, что скоро будет гроза.

  

  Штырь молниеотвода нужно соединить с токоведущей шиной еще до его установки на крыше. Высота стержня молниеотвода должна быть как минимум на 100-120 см выше верхней точки рядом стоящих дымоходов и вентиляционных труб. Можно взять обычную водопроводную трубу ¾ дюйма, длиной не менее двух метров.

  В верхней части молниеотвода отверстие заваривается сваркой, если токоотводящая шина планируется из меди или алюминия, то проще всего использовать электротехнический переходник, позволяющий надежно соединять два контакта из разнородных металлов. Если просто закрепить медную проволоку на стальном штыре, через две-три недели из-за электрохимической коррозии место крепления окислится, и защита от ударов молнии перестанет работать. Молниеотводы и шины промышленного изготовления никогда не красят, металл фосфатируется и покрывается слоем никеля.

  

  Разумеется, увеличенное сопротивление на контакте в месте крепления медной шины к стальной трубе не в состоянии остановить сверхсильный удар молнии, но речь идет о другом. Положительно заряженные частицы, которые скапливаются вокруг штыря молниеотвода во время грозы, из-за отсутствия контакта на шине будут перетекать на дымоход и козырьки вентиляции на крыше. В результате удары молнии будут попадать в дымоход, в кровлю и в шину, но не в штырь молниеотвода. Эффект ионизации воздуха вокруг молниеотвода имеет и другие негативные последствия. Прежде всего, шина и крепление молниеотвода под воздействием ионов и влажного воздуха корродирует в 5-10 раз быстрее, чем обычный металл.

  После сварки штыря и шины молниеотвода их следует закрепить на крыше. Лучше всего это сделать с помощью хомутов или анкерными болтами. Нужно только следить, чтобы рядом с шиной не оказалось других проводящих деталей, например, кабеля от антенны или ограждения крыши. Не стоит крепить шину молниеотвода на неоштукатуренный кирпич или железобетонную плиту. Удар молнии, как правило, быстро разрушает оба материала.

  

  Прежде чем закрепить молниеприемник, нужно установить шину на стены и крышу дома. Главное, чтобы рядом не оказался ввод электросети от ближайшей линии электропередачи. При ударе молнии дуга может проскочить от шины к фазовому проводу, даже если они удалены друг от друга на пару десятков сантиметров. Кроме сгоревшего счетчика и вводного щита, будет крупный штраф за неправильную установку молниеотвода и шины.

  bouw.ru

  
  

  Другие статьи по теме:

  Цвет заземляющего провода Как проверить заземление мультиметром Сечение кабеля заземления Заземление на производстве Что называется заземлителем Проведение замеров сопротивления изоляции