Молниезащита

Опасность удара молнии известна человечеству с древних времен. В прошлом главными угрозами были пожары и физические повреждения строений от термического, а также механического воздействия. Однако с развитием электроники, цифровых технологий возникла новая проблема - защита оборудования от импульсных перенапряжений, вызванных грозовыми разрядами.

По прогнозам ученых, глобальное потепление климата приводит к росту грозовой активности. По расчетам, число гроз увеличивается на 10-12% с каждым градусом повышения температуры. К концу нынешнего столетия ожидается рост грозовых явлений примерно на 50%. Это делает вопрос молниезащиты все более актуальным.

Перед тем как вы выберите виды молниезащиты, которые будут эффективно решать поставленные задачи, изучите информацию из этого материала.

Классификация строений в соответствии с молниезащитой

Уровень молниезащиты объектов определяется их категорией, которая зависит от нескольких факторов:

• Назначение и степень важности объекта.
• Класс пожарной опасности и риск взрыва.
• Наличие, объем взрывопожароопасных материалов.
• Частота грозовых разрядов в регионе.
• Статистика попаданий молний в данную местность.

Существует несколько категорий зданий, каждая из которых требует специфического подхода к обеспечению защиты от прямых ударов молнии:

• Категория I. Обеспечивает высочайший уровень защиты и включает в себя взрывоопасные производства с зонами опасности классов В-I и В-II. Для таких объектов предусматривается создание зоны молниезащиты типа А.
• Категория II. Включает здания производственного и складского назначения, открытые площадки с наличием легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, газов и технологического оборудования. Для оборудования на открытых площадках предусмотрена зона типа Б, а для зданий - А или Б в зависимости от ожидаемой частоты грозовых разрядов.
• Категория III. Включает сооружения с огнестойкостью III-V степеней в районах с высокой продолжительностью гроз, превышающей 20 часов в год. Основной тип молниезащиты для таких объектов - тип Б.

Виды молниезащиты

В соответствии с целями и требованиями применяются разнообразные виды молнии защиты:

• Противодействие прямым молниевым разрядам. Для этой цели используются молниеотводы, включающие несущие опоры (часть здания), молниеприемники, токоотводы и заземлители. Варианты включают стержневые и тросовые молниеотводы, а также металлические сетки, установленные на крышах.
• Предотвращение электростатической индукции. Это достигается путем подключения всего электрооборудования к системе заземления объекта.
• Снижение электромагнитной индукции. Тут применяются токопроводящие перемычки между участками трубопроводов и эстакад.
• Борьба с переносом потенциала во время грозовых разрядов. Заземление всех коммуникаций, включая оболочки электрических кабелей до 1000 В.

Внешняя защита от молний

Это специальная конструкция для перехвата электрического разряда, отвода его в землю по токоотводам и защиты здания, людей и животных внутри. Она подразделяется на пассивную и активную.

Пассивная внешняя молниезащита:

• Молниеприемная сетка (пространственная клетка) на крыше.
• Стержневые молниеприемники - одиночные или групповые металлические стержни.
• Натяжные молниеприемные тросы по периметру защищаемой зоны.

Активная молниезащита генерирует высоковольтные импульсы для принудительного притяжения и отвода молнии на большом расстоянии от объекта.

Конструктивно внешняя молниезащита включает:

• Молниеприемник для перехвата разряда.
• Токоотвод от молниеприемника к заземлителю.
• Заземлитель для рассеивания тока разряда в землю.

Внутренняя защита от молний

Внутренняя молниезащита представляет собой систему защиты электрооборудования от перенапряжений, вызванных молнией через индуктивные и резистивные связи. Она классифицируется по типам:

• 1 тип. Защита от прямого удара молнии (импульс 10/350 мкс).
• 2 тип. Защита от близкого удара молнии (импульс 8/20 мкс).

Инструменты и методы молниезащиты

Независимо от предназначения сооружения, будь то жилой дом, промышленное здание, временная или капитальная постройка, важно обеспечить его защиту от разрушительного воздействия молнии. При попадании разряда в элемент молниеприемника системы, он направляется к заземлителю, избегая повреждений здания.

Оптимальное проектирование молниезащиты рекомендуется проводить на этапе строительства, учитывая все особенности конкретного объекта. Однако многие владельцы уже построенных зданий также решают установить системы грозозащиты, учитывая увеличение активности гроз с каждым годом, как показывают исследования, в том числе проведенные на V Российской конференции по молниезащите.

Молниеприемная сетка

Сетка представляет собой тросовый молниеотвод, монтируемый внутри кровельного пирога или непосредственно на кровле, не выступая за ее границы. Проводники сетки обеспечивают заземление металлоконструкций, распределение тока молнии между токоотводами и выравнивание потенциалов.

Стержневые молниеотводы

Разнообразные по размерам и характеристикам стержни, которые могут быть длиной от 30 см до нескольких десятков метров и диаметром от 6 мм до нескольких сантиметров. Устанавливаются они непосредственно на объекте, на некотором расстоянии от него или на специально разработанной опорной структуре. Стержневые молниеотводы обладают высокой степенью защищенности, надежностью, простотой и при этом не требуют значительных затрат.

Тросовые молниеотводы

Применяются для решения нетипичных задач, где требуется максимальная надежность защиты от непосредственных ударов молнии. Они особенно эффективны для использования на длинных и узких сооружениях, объектах с сложной геометрией кровли и линиях электропередач.

Активные молниеотводы (ESE)

Имеют встроенный источник высокого напряжения, создающий импульс на коническую вершину для перехвата молнии на большем удалении. Российские и международные нормативы не содержат указаний на применение активных молниеотводов, основываясь только на использовании классических решений.

Компоненты громоотвода

Все элементы системы молниезащиты можно условно разделить на четыре основные группы в соответствии с их ролью в схеме:

• Молниеприемники (молниеприемная часть). Устройства для перехвата грозового разряда. В группу молниеприемников входят стержневые, тросовые и сетчатые устройства для непосредственного приема грозового разряда, а также специальные активные молниеприемники с генераторами высоковольтных импульсов.
• Токоотводы. Промежуточные элементы для отвода тока молнии от молниеприемников. Токоотводы — это различные виды проводов, кабелей и шин для безопасного отведения тока от молниеприемников к заземлителям.
• Заземляющие устройства. Элементы, обеспечивающие рассеивание тока в землю. Заземляющие устройства включают заземлители различных типов - горизонтальные, вертикальные, комбинированные, а также вспомогательные элементы для их монтажа.
• Устройства для уравнивания потенциалов и защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) - компоненты внутренней молниезащиты. Устройства для уравнивания потенциалов — это токопроводящие перемычки, соединяющие между собой разные участки коммуникаций, металлоконструкций и оборудования. В группу УЗИП входят разрядники, ограничители перенапряжения и другие приборы для защиты электрооборудования от импульсных перенапряжений.

Первые три группы относятся к внешней молниезащитной системе, остальные - к внутренней. Также необходимы различные элементы крепления, соединения и присоединения всех компонентов молниезащитной системы между собой и к конструкциям зданий.

Пассивные и активные системы громоотвода

Большинство современных систем молниезащиты относятся к пассивному типу. Они перехватывают ударившую молнию с помощью молниеприемников и отводят ее заряд в землю. При этом ключевую роль играет высота и конфигурация молниеприемных устройств по отношению к защищаемому объекту.

Однако в последнее время все большую популярность приобретают активные системы громоотвода. Они используют специальные молниеприемники, генерирующие направленные вверх потоки свободных электронов и ионов. Эти потоки создают проводящие каналы, привлекающие молниевый разряд на значительном удалении от объекта и предотвращающие непосредственный удар молнии по защищаемой конструкции. Таким образом, активные системы позволяют захватывать молнию на расстоянии до нескольких сотен метров.

Основные преимущества активной молниезащиты - увеличение радиуса защиты и повышение надежности перехвата молний особенно для объектов сложной формы, где создание эффективной пассивной защиты затруднено. Однако активные системы обычно сложнее в проектировании и эксплуатации, требуют постоянного электропитания и профилактического обслуживания.

Выбор типа молниезащиты - пассивной или активной, производится на основе тщательного анализа характеристик объекта и требований к уровню его защиты. На практике часто применяются и комбинированные системы, сочетающие преимущества обоих типов.

Заключение

Проблема защиты от молний становится все более актуальной в связи с глобальными климатическими изменениями и ростом грозовой активности. Разрушительные последствия прямых ударов молний, а также вторичные воздействия - импульсные перенапряжения, электромагнитные поля, опасны не только для жизни людей и животных, но и для электронного оборудования, зданий и промышленной инфраструктуры.

Системы различаются по типу, конструкции и компонентам с учетом назначения, размеров, а также других особенностей защищаемого объекта. Правильно спроектированная и смонтированная молниезащитная система является надежным барьером против угрозы молний и гарантирует безопасность людей, животных, зданий и оборудования.

Поэтому очень важно доверять установку молниезащиты только квалифицированным специалистам, хорошо знающим современные технологии, методики расчетов и строго следующим требованиям нормативных документов. В противном случае некачественная молниезащита способна не только не выполнить своей функции, но и сама стать источником опасности.

Системы молниезащиты — это обязательный атрибут любых капитальных строительных объектов и ответственных производств в современных условиях. Их роль будет только возрастать по мере развития технологий и усиления влияния глобального потепления климата.

Смотрите также:

Монтаж кабеля

Электромонтаж в квартире