По подсчетам всезнающих статистиков, каждодневно на планете происходит около 50 тысяч гроз. И сопровождаются они не лишь громом и дождем. Самым опасным проявлением грозы является молния.
Не охота показаться занудой и цитировать учебник по физике, не знаю какого класса, но напомнить, что такое молния должен. Собственно говоря, молния, есть гигантская искра, проскакивающая между облаками и поверхностью Земли, поскольку они имеют противолежащую электрическую заряженность. По своей физической сути это есть аналог куцего замыкания в электросети. А поскольку электрический разряд ищет наиболее куцый путь для разряда, то местом, куда бьет молния, становятся раздельно стоящие предметы и сооружения, находящиеся выше поверхности земли. Это могут быть всевозможные башни, небоскребы, деревья, и даже кровля вашего дома. И хочется задать риторический вопрос. А ваш дом оборудован молниезащитой? Увы. В 99,9% случаев наши дома не имеют молниезащиты.
Опасность молнии или для чего необходима молниезащита
Чем так опасна молния, что от нее надо защищаться? В молнии сосредоточен огромный потенциал – от сотен тысяч до миллионов вольт и ток в тысячи ампер. Поскольку молния имеет электрическую натуру, то при ее попадании в дом, не защищенный молниезащитой, выходит из строя вся электропроводка и приборы, подключенные в этот момент к электропроводке. Огромный потенциал молнии может вывести из построения и приборы или оборудование, даже не включенные в сеть. А короткое замыкание в электропроводке может потребовать пожар. Кроме того, даже находясь в здании, но не оборудованное молниезащитой – люд и животные подвергаются опасности удара молнией, поскольку неизвестно по какому линии молния будет уходить в землю. В общем, молния – это грозное и опасное явление натуры. Но, и с молнией можно бороться.
И для успеха в этой борьбе используется «влюбленность» молний, как частного вида электричества, к металлу. Выяснил это в середине XVIII столетия один из отцов-основателей США, всеми нами любимый Бенджамин Франклин, гордо красующийся на стодолларовой купюре. Да, он не лишь занимался составлением Конституции новой страны, но и занимался проблемами атмосферного электричества. И добился успеха, постигнув механизм образования молнии, и предложил метод борьбы с ней. Он предложил использовать в качестве молниезащиты, металлический заземленный штырь, тот самый, какой в нашей стране, почему-то называется громоотводом.
Типы молниезащиты
Основная цель молниезащиты – отвести молнию от дома и направить ее в землю, где она и рассеется. Для прямой защиты зданий от попадания молнии используются, по сути, два метода.
Первоначальный – это традиционный штыревой молниеотвод, или молниеотвод Франклина.
Второй метод – это использование системы штырей. Ее еще именуют клеткой Фарадея.
Принципиально они ничем не отличаются. Единственно можно произнести, что штыревая система используется для защиты небольших зданий и коттеджей, а система штырей используется для защиты вящих зданий и объектов.
Состав системы молниезащиты
Система молниезащиты заключается из молниеприемника, токоотвода, и заземлителя. Назначение молниеприемника состоит в перехвате молнии, токоотвода или спуска – для передачи тока молнии от молниеприемника к заземлителю, а заземлитель – электрически связанный с землей, для гашения молнии в земле. Молниеприемник воображает собой стальной штырь сечением не менее 60 кв.мм. и длиной не немного 20 см. Для токоотвода используется стальная оцинкованная проволока диаметром 5-6 мм. Соединяется с молниеприемником с поддержкой сварки или болтового соединения (контактная площадка должна быть в два раза больше площади сечения стыкуемых деталей). Прокладывается по кратчайшему пути от молниеприемника к клемме заземлителя. Токоотвод должен располагаться на дистанции не менее метра от газовых магистралей, канализации, металлических частей дома.
Заземлитель – металлические штыри, закопанные в землю на 2-3 метра, сваренные между собой поперечной пластиной, к какой приваривается токоотвод. Заземлитель должен располагаться не ближе 5 метров от основных путей и дорожек загородного участка.
Естественно, вы понимаете, что заземление дома не надлежит контактировать с системой молниезащиты и заземлением системы молниезащиты.
Радиус защиты дома от попадания молнии зависит от вышины расположения молниеприемника относительно высшей точки дома, и рассчитывается по формуле: R=1,732*h, где h – дистанция от высшей точки дома до пика молниеприемника.
Активная система молниезащиты
Мы рассмотрели вариант инертной молниезащиты. Но, в настоящее время, разработаны активные системы молниезащиты (АМЗ). Состав АМЗ подобный же, как и у пассивной системы, кроме одного элемента. В верхней точке молниезащиты устанавливается деятельный молниеприемник.
Принцип активной молниезащиты состоит в том, что активный молниеприемник формирует высоковольтные импульсы, «провоцирующие» разряд атмосферного электричества, какой приходится именно на молниеприемник, а не в другое место. Тем самым повышается надежность защиты от попадания молнии, и гораздо расширяются границы защиты.
Системы АМЗ не требуют специального контроля, они трудятся автономно. Почему? Перед грозой напряженность электрического поля возрастает до 10-20 кВм. Тем самым система АМЗ активизируется, «ощущая» приближение грозы, заряжается от этого электрического поля, и начинает генерировать высоковольтные импульсы.
Использование систем АМЗ позволяет гораздо сократить число пассивных систем молниезащиты, что дает существенный экономический эффект. Немаловажным фактором также является и эстетическая сторонка. Вместо нескольких пассивных молниеприемников, прямо скажем, не слишком украшающих загородный дом, устанавливается одинешенек, компактный активный молниеприемник. Дизайну и внешнему облику дома наносится минимальный ущерб.
Внутренняя система молниезащиты
Молния лукавый враг и может нанести ущерб вашему дому, как говорится, «исподтишка», не стукнув напрямую по вашему дому. Но, молния может ударить в электроподстанцию, мачту электропередач, да и, попросту, по проводам, или в землю, недалеко от вашего дома. И тогда, распространяясь по проводам, или по иным путям, она может достичь вашего дома и вызвать перенапряжение в электросети вашего дома, что может повергнуть к тем же последствиям, что и прямое попадание молнии в дом без молниезащиты. Поэтому, кроме внешней системы молниезащиты, назначенной для отвода молнии при прямом попадании молнии в дом, необходимо создание внутренней системы молниезащиты. Эта система воображает собой комплекс электронных устройств, защищающих дом от импульсных перенапряжений, поступающим в дом различными линиями – через воздушные линии электрической сети, через телефонные кабели, сквозь кабели системы общественного или кабельного телевидения, кабельный интернет и т.п. Коротко они обозначаются УЗИП.
Различают три вида импульсов, вызванных разрядом молнии:
— импульс 10350 мксек (10 – длительность фронта импульса, 350 – длительность полуспада импульса)
— импульс 820 мксек
— импульс 1,250 мксек.
Наиболее опасен первоначальный вид импульсов, поскольку он образуется при прямом попадании молнии в линию электропередач, или на весьма близком расстоянии от нее. Импульс может достигать амплитуды в сотни и тысячи ампер. Другой вид импульс может быть наведен разрядом молнии на большом дистанции от объекта, и поступить по различного вида коммуникационным линиям. Третий вид импульсов – отвечает остаточным видам импульсов.
УЗИП создаются с использованием электронных элементов способных остро менять свое сопротивление при перенапряжении, тем самым сглаживая импульс, не пропуская его к потребителю. Для этого используются тиристоры, варисторы, разрядники и т.п.
Различают три класса УЗИП:
— класс I (B) – для защиты от ровных попаданий молний в линии электропередач или в систему молниезащиты. Защищают от импульсов 10350 мксек. Устанавливаются на вводе в дом.
— класс II (C) – для защиты от перенапряжений в коммутационных сетях. Защищают от импульсов 820 мксек. Устанавливаются в распределительных щитах.
— класс III (D) – для защиты от высокочастотных помех и остаточных импульсов. Устанавливаются прямо перед потребителем. Это могут быть, специальной конструкции розетки, фильтры, модули.
Необходимо отметить, что системы молниезащиты должны проектироваться совместно со всеми системами жизнеобеспечения дома, и создаваться вместе с ними. В противном случае, создать, к образцу, систему внутренней молниезащиты, когда вся электропроводка, и коммуникационные сети проложены, будет немало проблематично.
В целом, комплексная система молниезащиты дома будет глядеть следующим образом.
Нормативные документы проектирования молниезащиты
К сожалению, существующая нормативная база по молниезащите, не в целой мере отражает передовой мировой опыт создания систем защиты от молний, какой накоплен к настоящему времени. Ведь западные страны намного ранее нас озаботились разработкой эффективных систем защиты и разработали стандарты, какие отвечают всем мерам безопасности.
Тем не менее, при создании систем молниезащиты необходимо использовать вытекающие нормативные документы:
— «Правила устройства электроустановок»;
— РД 34.21.122-87;
— СО -153.34.21.122-2003.
Кроме того, необходимо обратить внимание на два ГОСТа:
ГОСТ Р МЭК 62305-1-2011 и ГОСТ Р МЭК 62305-2-2010. Они впрыскивают в России стандарт МЭК (Международной электротехнической комисии) — МЭК 62305, посбольшенный молниезащите.
