виды, особенности, монтаж и проверка

Молниезащита зданий и сооружений — редкая система на крышах новых и современных домов. Это связано с уверенностью человека, что разряд молнии ударит куда угодно, только не рядом.

При попадании молнии в крышу, трубы и другие возвышающиеся конструкции придомовых территорий возникает грозовое перенапряжение и электромагнитные импульсы, которые создают угрозу любым электрическим приборам, включенным в электрическую сеть переменного тока.

к содержанию ↑

Особенности системы молниезащиты

Молниезащита объекта — комплекс мероприятий и устройств, которые способны защитить отдельно стоящие здания и сооружения от ударов молний.

Существует три основных фактора воздействия молнии:

• непосредственное попадание молнии в крышу здания;
• удар в близлежащие коммуникационные и технические объекты;
• удар в землю вблизи дома либо в рядом расположенный объект с дальнейшим попаданием разряда в землю.

В первом случае прямой удар может привести к серьезным разрушениям — резкое нагнетание температуры и запекание материалов кровли, а в редких случаях — даже к возгоранию деревянных конструкций и перекрытий крыш. Главный разрушающий фактор скрыт в ударной волне, которую порождает молния.

При ударе в коммуникационные объекты или в линии электропередач создается ток грозового импульса, который попадает в жилье по электрическим проводам и трубам. Это может привести к поражению человека электрическим током, повреждению оболочек и жил кабелей, поломке оборудования и сбою в работе внутренних систем.

В третьем варианте разряд попадает в землю. При большом сопротивлении земли либо из-за других факторов напряжение может пойти через заземлитель в нулевой провод обратно в дом. В частных домах ноль заземляется в поселковых трансформаторных подстанциях. Может возникнуть случай, когда напряжение будет и на фазе, и на ноле, что также приведет к поломке приборов и техники. Но это редкий случай: как правило, ток, попадая в землю, равномерно растекается.

Важно! Самые страшные последствия — разрушение или возгорание кровли в результате прямых ударов молнии.

к содержанию ↑

Виды молниезащиты

По исполнению системы защиты бывают:

• внешние;
• внутренние.

У каждой системы свое предназначение, и применять их нужно в комплексе, чтобы исключить все три фактора поражения молнией.

Внешнее устройство молниезащиты зданий и сооружений монтируется на крышах, близлежащих пристройках, сооружениях и состоит из молниеприемника, токоотвода и заземлителя. Основная их функция — отвести разряд тока в землю, не дав ему попасть на поверхность крыши. Разряд через токоотвод попадает в заземлитель и дальше растекается в земле.

 

Внутренний тип системы защиты от молний заключается в установке устройства внутри здания и служит для защиты от импульсных перенапряжений.

Бывают следующие виды внутренних устройств:

1. Реле контроля напряжения с возможностью ручной регулировки минимальных и максимальных показателей напряжения в сети. В случае нарушения показателей критических точек прибор выполняет отключение напряжения. Может быть установлен на весь дом или отдельно на каждый прибор. Самый простой и дешевый вариант.
2. Стабилизатор напряжения.
3. Реле контроля фаз (при трехфазном напряжении). Относится к микропроцессорным приборам.

к содержанию ↑

Виды молниеприемников

Молниеприемники по конструкции и материалу бывают:

• стержневые — отдельно расположенные и на крыше;
• тросовые;
• сетчатые — на крыше.

Наиболее распространенные и часто встречаемые — стержневые и тросовые, которые применяются на простых и сложных двускатных крышах. Если строение крыши многоуровневое, рекомендуется использовать комбинированную систему с использованием двух разных видов приемников.

к содержанию ↑

Стержневые молниеприемники

Главная особенность — длинный вертикальный штырь, основная функция которого — принять удар молнии. Прибор должен отличаться высокой прочностью, устойчивостью к осадкам и агрессивной среде, но быть легким и простым в монтаже.

В зависимости от площади крыши можно устанавливать несколько таких мачт. Такие конструкции нужно устанавливать на самую высокую точку крыши или стену. Необходимо, чтобы штырь возвышался не менее чем на 1,5 м.

Можно устанавливать такую систему и отдельно от жилья. Во втором случае мачта может достигать нескольких десятков метров. Стержневая конструкция образует вокруг жилья воображаемый конус — зону защищенного пространства.

Размер мачты можно определить из диаметра конуса и его высоты.

к содержанию ↑

Тросовые молниеприемники

Система горизонтального монтажа представляет натянутый стальной трос по всей длине конька. Удар молнии принимает на себя трос. Можно на разных концах крыши установить штыри и натянуть между ними трос, в результате чего получается комбинированный тип защиты. Это подходит крышам, у которых длина во много раз превышает ширину. Диаметр троса должен быть не менее 12 мм. Толщина троса определяется длиной монтажного пролета.

В системе есть особые требования к прочности натяжного элемента, что связано с ветровыми нагрузками и обледенением. Чтобы избежать повреждений системы, рекомендуется по всей длине крыши установить натяжение нескольких промежуточных креплений.

 

Экономичный и простой вариант получается с использованием вместо троса стальной катанки, которая легка в монтаже (можно приваривать к конструкциям и между собой) и достаточно прочна. Для крепления проволоки можно применять специальные болтовые зажимы — клеммы.

к содержанию ↑

Сетчатые молниеприемники

Система горизонтальная, монтируется на плоских крышах. Сетка изготавливается из проволоки-катанки диаметром 10 мм или стальной полосы любого диаметра. Такие приемники монтируются с помощью сварки и требуют большого расхода материала, поэтому система считается очень трудоемкой в монтаже.

Ее можно устанавливать и на скатных крышах. В таком случае сетку монтируют по периметру плоскости. Это основная причина, по которой на скатных крышах устанавливают более дешевые, простые и безопасные при выполнении работ системы. Такой тип защиты подходит для монтажа на крышах школ и детских садов, институтов и государственных учреждений. Считается самым надежным.

к содержанию ↑

Токоотводы

Этот элемент соединяет молниеприемник с заземлителем. Для изготовления применяют стальную проволоку диаметром 6 – 10 мм, подойдут и стальная полоса или полудюймовая водопроводная труба.

Очень важно сделать крепкое и надежное соединение между токоотводами и молниеприемниками с заземлителями.

Самым крепким считается сварное или болтовое соединение. Чтобы токоотвод был незаметен на фасаде, его можно покрасить в цвет обшивки или отделки дома. По всей длине спуска необходимо на расстоянии 1,5 – 2 метра сделать промежуточные крепления.

к содержанию ↑

Заземление

Устройство — металлическая конструкция, закопанная или забитая в землю и обеспечивающая хороший контакт системы с землей. При влажных почвах нет смысла оборудовать заземлитель глубже 80 см. Как правило, используют стальной пруток 18 – 20 мм либо уголок 40 – 50 мм, стальную полосу шириной 40 мм. Длина заземлителя должна быть не менее 3 метров.

Конструкция может иметь форму треугольника либо напоминать перевернутую букву «Ш». Соединение элементов заземлителя проводится с помощью сварки либо болтовым скручиванием. Конструкция должна быть надежна на протяжении многих лет, не ослабевать и не иметь люфтов.

Важно! Если возле дома есть готовый контур заземления, грозозащита зданий может быть подключена к нему.

к содержанию ↑

Монтаж молниезащиты

Монтаж стоит начать с обустройства молниеприемников. При выполнении работы на высоте соблюдайте правила безопасности. Если установку планируется выполнять самостоятельно, начните с примитивного проекта. Когда собираетесь подключаться к готовому контуру заземления, планируйте монтаж с учетом данного места подключения.

Всегда соблюдайте правило: токоотводы должны быть максимально короткими и прямыми. Выбираться самое кратчайшее расстояние от молниеприемника до заземлителя.

Обратите внимание! Если не уверены в своих силах, доверьте выполнение работ по монтажу молниезащиты объектов профессионалам. Специалисты выполнят проект и проведут предэксплуатационные испытания.

к содержанию ↑

Испытание и проверка

Перед использованием молниезащиты необходимо проверить следующие элементы системы:

1. Сварочные соединения на прочность. Проводится визуально или простукиванием молотком.
2. Болтовые соединения и стяжки. Необходимо законтрогаить все соединения, особенно те, которые будут в земле или на крыше.
3. Сопротивление заземлителя. Измеряется специальным прибором — измеритель сопротивления изоляции.
4. Измеряются переходные сопротивления контактов и стыков измерителем сопротивления изоляции или омметром.
5. Измерение сопротивления растекания тока измерителем сопротивления изоляции.
6. Проверить на соответствие проектной документации.
7. Надежность закрепления молниеприемника и промежуточных фиксаторов.

Рекомендуется перед весенне-летним периодом ежегодно проводить визуальную проверку системы на наличие повреждений и обрывов после зимних обледенений и ветров.

На защите от поражения электрическим током человека и безопасности жилья и электроприборов не стоит экономить средства. Лучший вариант — комплекс мер по предотвращению последствий и разрушений от попадания молний.

Молниезащита зданий и сооружений: виды, особенности, монтаж и проверка

Виды молниеотводов, варианты для активной и пассивной молниезащиты

Если говорить в общем, то молниезащиту можно разделить на активную и пассивную. К первой относят молниеотводы, которые основаны на лазерном и ионном излучениях. Пассивную составляют антенные, тросовые и стержневые системы.

Стоит заметить, что широкое распространение получил именно второй тип молниезащиты, который мы и рассмотрим подробнее в этой статье.

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

Зона молниезащиты: параметры, расчет и построение

Молниезащита (грозозащита) это комплекс мер и приспособлений, применяемых для обеспечения безопасности сооружений и всего, что в них находится.

Молниезащита по принципам действия различается на активную и пассивную. Пассивная состоит из молниеприемника, молниеотвода и заземления. Ее действие заключается в том, чтобы перехватить молнию и провести разряд к земле. Активная громозащита, в отличие от пассивной, самостоятельно притягивает к себе молнии, генерируя восходящий поток ионов. Существуют стержневая и тросовая молниезащиты.

Пространство, находящееся в зоне защиты тросового или стержневого молниеотвода, вероятность попадание молнии в которое обычно составляет более 1 %, можно условно назвать зоной молниезащиты. Существует две зоны грозозащиты: А и Б. В зоне типа А пространство защищенности составляет 99.5 % и более. Расположена она ближе к молниеотводу внутри зоны молниезащиты. В зоне типа Б степень надежности составляет 95% и более. Если здание полностью находится в зоне защиты, то оно практически на 100% не будет поражено молнией.

При прямом попадании молнии в незащищенное или малозащищеное строение действующие факторы могут привести к значительному, а иногда и полному его разрушению, выходу из строя электрооборудования и электроники, что может привести к пожару. В случае присутствия животных или людей в здании прямое попадание молнии может привести к их травмированию или смерти. Поэтому для обеспечения максимальной безопасности любых промышленных, жилых и гражданских сооружений и эффективной работы системы внешней грозозащиты необходимо грамотно и точно выполнить расчет зон молниезащиты.

Категории молниезащиты

Категория молниезащиты каждого конкретного здания определяется в соответствии с его значимостью и классификацией помещений в соответствии с правилами устройства электрооборудования. Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений выделяет три таких категории.

Молниезащита взрывоопасных зон относится к I категории. Если взрывоопасная зона занимает не более 30% помещений одноэтажного здания или верхнего этажа многоэтажного сооружения необходимо обеспечить молниезащиту II категории. III категория выбирается для всех остальных зданий и сооружений. Если помещение одновременно относятся к нескольким категориям молниезащиты, то специалисты рекомендуют остановиться на обустройстве громозащиты высшей категории.

Расчет зон молниезащиты

Зоны защиты могут иметь различную конфигурацию. Это зависит от типа молниеотводов, их количества и расположения. Для одного стержневого молниеотвода, изготовленного из нержавейки, алюминия или меди в России выбран круговой конус. Его вершина совпадает с макушкой стержня. В этом случае параметры зоны молниезащиты определены высотой конуса и его радиусом у земли. Сегодня вершину конуса размещают ниже макушки, чтобы повысить эффективность молниеотвода, обычно она составляет 0,85 высоты молниеотвода (h₀ = 0,85h). Чем ниже вершина конуса, тем выше надежность защиты. Для тросовых молниеотводов зона молниезащиты выглядит как симметричная двухскатная поверхность. Если выполнить ее поперечное сечение, то получится равнобедренный треугольник с такими же размерами, как и у поверхности, полученной в результате осевого сечения конуса для стержневого молниеотвода.

 

Любой расчет и построение зоны молниезащиты начинается с определения категории защиты имеющегося здания (в соответствии с ПУЭ), установления его габаритов (длина, ширина и высота). Для расчета важно знать значение удельной плотности ударов молнии в землю, средней продолжительности гроз в год для региона, где расположено здание, а также тип защиты (А или Б), количество и тип грозоотводов. Проводится расчет зон молниезащиты в соответствии с набором определенных формул, которые указаны в нормативных документах.

Для вычисления зоны молниезащиты одиночного стержневого молниеотвода высотой до 150 метров, как правило, используют следующие формулы:

1. Для зоны молниезащиты типа А:

h₀ = 0,85h; r₀ = (1,1 — 0,002h)h; r_х = (1,1 — 0,002h)(h – h_х/0,85), где

r₀– радиус основания образующегося конуса на уровне земли;

r_х– радиус зоны необходимой надежности (А или Б) на высоте от земли h_х.

2. Для зоны молниезащиты типа Б:

h₀ = 0,92h; r₀ = 1,5h; r _х = 1,5(h – h _х/0,92). 

Расчет для одиночного молниеотвода тросового типа высотой до 150 метров проводится по следующим формулам:

1. Для зоны типа А:

h ₀ = 0,85/h; r ₀ = (1,35 — 0,0025h)h; r _x = (1,35 — 0,0025h)(h — h_x/0,85).

2. Для зоны типа Б:

h₀ = 0,92h; r₀ = 1,7h; r_х = 1,7(h — h_х/0,92).

Расчет зон молниезащиты для двойного стержневого или тросового молниеотводов более сложный, так как необходимо учесть расстояние между молниеотводами. В настоящее время, существует масса специальных компьютерных программ, в том числе и онлайн, для расчета зон молниезащиты.

Молниезащита и заземление

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

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

Назначение

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

Основные показатели

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

Проектирование

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

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

Типы

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

Кольцевое заземление дома

Устройство

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

Шины кольцевого заземлителя изготавливаются из следующих материалов:

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

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

Глубинный заземлитель

Устройство

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

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

Материалы для изготовления кольцевого контура:

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

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

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

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

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

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

Фундаментный заземлитель

Устройство

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

Материалы для изготовления фундаментных заземлителей:

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

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

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

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

Смотрите также фотогалерею заземления

Состав системы молниезащиты по стандартам IEC (МЭК)

Комплексная молниезащита отводит и нейтрализует прямые атмосферные разряды, защищает от грозовых и импульсных перегрузок во внутренних сетях зданий.

Элементы системы

• Молниеприемник (1). Внешний элемент, который непосредственно принимает разряд.
• Токоотвод (2). Перенаправляет ток молнии от приемника к заземлению.
• Заземление (3). Нейтрализует энергию разряда, равномерно распределяя ток в земле, обеспечивает безопасное функционирование электросетей.
• Система уравновешивания потенциалов. Устранение разности потенциалов между заземлением, электрооборудованием и токопроводящими элементами здания.
• Устройства для защиты от перенапряжений. Разрядники ограничивают импульсные перенапряжения в электросетях, защищают электронику и телекоммуникации.

Принципы работы системы молниезащиты

Главная задача защитной системы — улавливание атмосферных разрядов, метящих в здание. Процесс состоит из трех этапов:

• прием молнии;
• отвод тока;
• рассеивание в грунте.

Эффективная молниезащита не только безотказно выполняет свои основные функции, но также исключает тепловые, электрические и механические побочные эффекты, которые зачастую приводят к повреждениям здания, провоцируют появление опасного для жизни контактного или шагового напряжения во внутренних помещениях.

Молниеприемники и токоотводы

Это система молниеприемных конструкций, организованная с соблюдением требований МЭК. Проводники устраиваются на кантах, ребрах и коньках крыши, соединяются с молниеприемными стержнями, которые устанавливаются на выступающих вертикальных элементах кровли. Для крепления проводников, токоотводов и стержневых конструкций разработаны специальные держатели. В целях повышения эффективности и безопасности все соединения выполняются клеммами и особыми соединителями.

Заземление

В зависимости от особенностей объекта используются круглые или плоские заземляющие проводники, а также специальные заземлители. Предпочитаю также использовать естественные заземлители: железобетонные фундаменты, металлические трубы в земле, арматура.

Выравнивание потенциалов

Система соединяет между собой заземляющее устройство и все металлоконструкции и проводники, требующие заземления. Для наилучшего контакта и долговечности соединений используются шины, специальные хомуты, клеммы и другие соединительные приспособления.

Защита от внутренних перегрузок

Это так называемые разрядники, которые подключаются согласно методическим рекомендациям и требованиям IEC. Они ограничивают перенапряжение, защищают телекоммуникационные и электросети, а также оборудование и внутренние системы в здании.

Преимущества современной системы молниезащиты

• Высокий уровень безопасности зданий и электроустановок.
• Молниезащита без нарушения архитектурной концепции.
• Допускается применение на любых объектах.
• Организация системы допускается на всех этапах стройки, в том числе на готовых зданиях.
• Используются элементы заводской готовности, которые обеспечивают оперативный и технологичный монтаж.
• Все элементы выполнены из антикоррозионных материалов. Благодаря этому система долговечна и надежна.

Использование качественных материалов и соблюдение всех требований стандартов МЭК обеспечит высокую степень защищенности здания от прямых разрядов молнии и от перегрузок электросетей.

Элементы молниезащиты

Все элементы молниезащиты в соответствии с их местом в схеме можно укрупненно разделить на следующие большие группы:

• молниеприемники (молниеприменая часть)
• токооводы
• заземление
• уравнивание потенциалов
• устройства защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП)

Первые три относятся к внешней, а остальные два к внутренней составляющей молниезащиты. Каждая группа содержит свой набор комплектующих и элементов крепления и соединения их между собой и с конструкциями зданий и сооружений. Рассмотрим их подробнее.

Молниеприемники и компоненты

Предназначение – принимают на себя заряд молнии и перенаправляют его к системе токоотводов.

Молниеприемники подразделяются на:

• молниеприемные стержни
• составные или сборные конструкции (молниеприемники стержневые сборные)
• отдельно стоящие мачты
• активные молниеприемные головки

   

        

Для их фиксации на кровле, в грунте или на какой либо другой поверхности используют специальные приспособления:

• бетонные опоры
• треноги
• системы дистанционных держателей
• крепления для молниеприемников

  

    

Для присоединения к токоотводам применяются специальные клеммы и соединительные зажимы.

 Цены на молниеприемники и компоненты

Токоотводы с элементами крепления

Функция – отводят заряд молнии от молниеприемника к заземлителям. Прокладываются по кровле и фасадам желательно кратчайшим путем к системе заземления.

В качестве токоотводов применяются следующие типы круглых (очень редко плоских) проводников:

• медные (сечение не меньше 16 кв. мм)
• стальные (сечение > 50 кв. мм)
• алюминиевые (сечение > 25 кв. мм)

Аналогично в тросовых конструкциях берут площади сечений для медного, стального нержавеющего или оцинкованного, алюминиевых тросов.

 Посмотреть цены на проводники (токоотводы)

Пожалуй к самой большой группе в квалификации элементов молниезащиты относятся держатели проводников (токоотводов). Они подразделяются в зависимости от типа кровли (для плоской или скатной) и материала кровли (для металлической, битумной, шиферной, черепичной, дранковой и т.д.) или фасада (дерево, бетон, кирпич, металл), конкретной конструкции на крыши или водосточной системы примерно на следующие классы:

• для крепления на коньке
• универсальные
• для плоской кровли
• для черепичной, шиферной кровли
• для мягкой, дранковой кровли
• для кровли из металла
• для водосточной системы
• фасадные (разные поверхности)
• для плоского проводника

Вторая по численности и разнообразию – группа, в которую входят клеммы и соединители, компенсаторы, а также мостовые опоры. Эти комплектующие предназначены для соединения между собой проводников, металлоконструкций и т.п.

• универсальные клеммы
• соединительные зажимы
• фальцевые клеммы
• клеммы для стальных конструкций (водосточная система, снегозадержание, ограждения и парапеты и т.п.)
• разделительные клеммы
• компенсаторы удлинения проводника

 Стоимость крепежных компонентов для молниезащиты

Заземление

Система заземления отвечает за направление и рассеивание заряда молнии в грунт.

Основным элементом являются стержни заземления (или заземлители), которые должны обладать в силу расположения в земле повышенной коррозионной и механической стойкостью. Поэтому их изготавливают обычно из нержавеющей, оцинкованной стали или меди (как вариант омедненная сталь).

  

Для простоты и удобства монтажа в грунт они комплектуются обычно:

• наконечниками (облегчают погружение)
• соединительными муфтами (существуют цапфовые конструкции, в которых стержни соединяются в стык и муфты отсутствуют)
• удароприемными головками (по ним посредством вибромолота или обычного молотка забивают конструкцию в землю)

              

В качестве контура заземления или для соединения между собой стержневых очагов обычно используют полосовую сталь (оцинкованная или нержавеющая полоса), которую соединяют с системой токоотводов через изолированный проводник или стержень земляного ввода.

     

 

Для соединения между собой отдельных компонентов применяют крестообразные или диагональные соединители. Они могут быть как универсальные, так и специальные для различных вариаций под конкретные сочетания полосы, круглого проводника или стержня.

Места стыковки для защиты герметизируют специальными составами (пастами) или антикоррозионными лентами.

 

 Посмотреть цены на элементы заземления

Уравнивание потенциалов и УЗИП

Обеспечивает безопасность людей и электробытовых приборов от возникновения опасной разности потенциалов. Применяется в комплексе с заземлением и устройствами защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП), которые отвечают за блокировку (сброс) повышенных скачков напряжения, возникающих в сетях вследствие вторичных электромагнитных воздействий заряда молнии.

Уравнивание потенциалов в контексте молниезащиты включает:

• шины заземления
• заземляющие элементы для различных конструкций

УЗИП разделяют в зависимости от назначения:

• для сетей электроснабжения
• для телекоммуникационных и информационных систем

Первые в свою очередь разделяются на классы в зависимости от категории защиты (классы I, II, III) или типа цепи (TNC, TNC, TT, TN).

Вторые по типу защищаемого оборудования делят на устройства для систем связи, телекоммуникационной техники, систем передачи данных, коаксиальных кабелей, внутренних систем зданий и т.д.

 Посмотреть цены на УЗИП и уравнивание потенциалов

Молниезащита, внутренняя и внешняя, молниеприемник и токоотвод

Атмосферное электричество несёт в себе колоссальную энергию, способную вызвать пожары и разрушения. Опасность для наземных строений представляет молния – спонтанный электрический разряд, возникающий во время грозы.

Для защиты зданий и сооружений, а также внутренней электропроводки и электрооборудования от разрушающего воздействия грозовых разрядов разработаны и стандартизованы различные технические устройства.

Целесообразность применения средств молниезащиты применительно к частному дому определяется на стадии проектирования исходя из оценки потенциальной опасности прямого попадания молнии. Здесь в первую очередь принимаются во внимание климатические особенности региона, а также место расположения дома. В частности, важным моментом является наличие вблизи строения высотных домов или конструкций, значительно возвышающихся над поверхностью земли. С учётом всех факторов оценивается вероятность прямого попадания разряда молнии в дом.

Молниеотводы могут быть из разных металлов, встречаются: нержавеющая либо оцинкованная сталь, алюминий или медь.

Разряд молнии представляет собой электрический пробой ионизированного воздушного промежутка между объектами, имеющими противоположные знаки электрического заряда. Такие разряды во время грозы могут происходить в верхних слоях атмосферы, когда носителями разных зарядов являются насыщенные влагой облачные образования. Для наземных сооружений и построек опасным является электрический разряд, проходящий между грозовым облаком и землёй.

Электрический пробой любой природы происходит по пути наименьшего электрического сопротивления. В случае разряда на землю, наиболее вероятными точками попадания молнии являются самые высокие части зданий и конструкций, так как они расположены ближе всего к носителю противоположного заряда статического атмосферного электричества — грозовому облаку. Исследованиями установлено, что электрическое напряжение разнополярных статических грозовых зарядов может достигать миллиарда вольт, а сила тока в момент разряда — 500 тысяч ампер. Эти величины совершенно несопоставимы с масштабами земной электроэнергетики.

Прямое попадание молнии влечёт за собой ряд последствий:

• оплавление и разрушение конструкций различного назначения;
• мгновенный разогрев материалов до сверхвысоких температур, вызывающий их возгорание, плавление и испарение.

Непрямое попадание грозового разряда вызывает мощные всплески электромагнитных волн, вызывающие импульсные перенапряжения в электрических сетях. Воздушные линии электропередачи, являясь основным видом транспортировки электрической энергии, имеют на поверхности земли значительную протяжённость и относятся к объектам, часто подвергающимся воздействию прямых и непрямых ударов молнии. Возникающие при этом импульсы перенапряжений достигают конечных потребителей электроэнергии, несмотря на существующие меры защиты электроустановок от грозовых атмосферных явлений.

Таким образом, частный дом может пострадать не только в результате прямого попадания в него молнии. Внутренняя домовая электропроводка и бытовые электроприборы могут быть повреждены в результате импульсного перенапряжения, вызванного ударом молнии, произошедшим далеко от самого дома. Отсюда следует вывод, что молниезащита частного дома должна выполняться комплексно, с учётом всех возможных факторов, способных нанести ущерб.

Читайте еще: что такое защитное заземление и зачем нужен дифавтомат?

Типы молниезащиты сооружений

Опасность грозовых разрядов заключается не только в прямом попадании молнии, но и в перенапряжениях в электрической сети. Для защиты дома от этих угроз существует два типа молниезащитных систем — внешние и внутренние.

Внешняя молниезащита

Данная система предназначена для защиты наземного объекта от прямых ударов молнии. Принцип работы внешней молниезащиты очень прост и основан на базовом свойстве электрического тока, которое заключается в том, что он протекает всегда по пути наименьшего электрического сопротивления.

Два наглядных видео, где показан пример внешней системы молниезащиты.

Поскольку существует опасность того, что грозовой пробой на землю может произойти через строительные конструкции дома, внешняя система грозозащиты представляет собой более лёгкий и безопасный для дома путь разрядного тока молнии.

Внешняя защитная система состоит из трёх основных конструктивных элементов:

• молниеприёмника;
• токоотвода;
• заземляющего устройства.

Молниеприёмник

Молниеприёмник представляет собой тонкий вертикально ориентированный стержень из металла, располагающийся как можно выше. Конец стержня является точкой наиболее вероятного попадания молнии, так как он, обладая потенциалом земли, расположен выше защищаемого объекта. Таким образом, чем выше расположен молниеприёмник, тем более обширную территорию он защищает. Молниеприёмник изготавливается из стали, меди или алюминия (последний не так долговечен).

Что такое токоотвод?

Токоотвод — это металлический проводник, предназначенный для пропускания тока грозового разряда от молниеприёмника к заземлению. Токоотвод может иметь различные исполнения в зависимости от того, каким образом установлена система защиты.

Молниеприёмник может быть смонтирован на крыше защищаемого здания. Такая конфигурация системы оптимальна для случая, когда дом является единственным объектом защиты.

В этом случае не требуется установка несущей мачты, не занимается полезная площадь участка возле дома. Сам молниеприёмник, установленный на крыше может быть короче, чем при установке его на земле. Возникает меньше проблем с обеспечением его механической устойчивости. Токоотвод при этом прокладывается по строительным конструкциям дома и крепится непосредственно к ним.

Бывают ситуации, когда необходимо обеспечить защиту не только самого дома, но и других объектов, рассоложенных на участке — хозяйственных построек, гаража и т.п. В этом случае оптимальным местом установки молниеприёмника не всегда может оказаться крыша дома. Для определения места монтажа молниезащиты производятся расчёты и графическое определение зоны защиты молниеприёмника в зависимости от места его установки и высоты.

Заземляющее устройство

Заземляющим устройством называется металлическая конструкция, находящаяся под землёй и надёжно соединённая с токоотводом. Заземлители подразделяют на искусственные и естественные. Искусственные заземлители — это устройства, специально созданные для обеспечения электрической связи с землёй.

Как правило, они представляют собой металлические балки, соединённые между собой и закопанные в землю. СтабЭксперт.ру напоминает, что естественными заземлителями являются различные элементы строительных конструкций, части фундаментов, металлических оград и другие детали, не предназначенные специально для заземления, но имеющие контакт с землёй.

При постройке искусственных устройств рекомендуется, по возможности, соединять их с естественными заземлителями. Это даст более надёжный контакт с землёй, повышая функциональность и эффективность всей системы защиты.

Читайте еще: какие бывают автоматические выключатели — ВА?

Внутренняя молниезащита

Вред, наносимый перенапряжениями, возникающими в электрических сетях при атмосферных электрических разрядах, может быть не так велик по сравнению с ущербом от разрушающего действия прямых ударов молнии в дом. Тем не менее, ущерб от порчи электроприборов и пробоя электропроводки также может быть значительным. Основными элементами внутренней защиты здания от воздействия грозовых разрядов являются устройства защиты от импульсных перенапряжений.

Основной принцип действия УЗИП заключается в создании электрической цепи для разряда импульса повышенного напряжения фаз на защитный заземляющий проводник. В различных устройствах это достигается двумя основными путями. Первый способ решения задачи заключается в том, что между фазным и защитным нулевым проводом создаётся воздушный промежуток, пробиваемый повышенным импульсом напряжения, который возникает при грозовом перенапряжении.

Так выглядят модульные УЗИП монтируемые в щит.

Устройства, содержащие пробиваемый воздушный промежуток называются разрядниками. Через электрическую дугу, горящую между контактами разрядника, протекает ток импульсного перенапряжения, разряжая импульс на землю. Таким образом осуществляется защита электрооборудования и проводки от повреждения импульсным током.

Более современный вид УЗИП вместо воздушного промежутка содержит нелинейный элемент — варистор. Варистор примечателен тем, что его электрическое сопротивление зависит от приложенного к нему напряжения. Включается варистор между фазой и защитным нулевым проводом. В штатном режиме работы при номинальном напряжении сопротивление варистора стремится к бесконечности, то есть, в этом режиме он является изолятором.

При возникновении импульса перегрузки, резкий скачок напряжения вызывает уменьшение сопротивления варистора, пропускающего при этом большой разрядный ток на заземляющую шину. Таким образом, как системы внешней, так и внутренней молниезащиты работают по принципу создания возможности беспрепятственного разряда опасного импульса на землю.

Далее: