Система молниезащиты 3 категории и. Электроэнергетика главное. Выбор компании и планирование тепловизионного обследования

Молния – источник повышенной опасности

Не все понимают настоящую опасность ударов молнии. Максимум, что делает человек во время грозы – выключает электроприборы, да и это делает не каждый.

Молния – это сильнейший разряд скопившегося атмосферного электричества с огромным потенциалом, образующегося в результате трения об воздух капель водяных паров. Заряд молнии достигает сотен тысяч ампер, а напряжение – двух миллионов вольт.

Электрический разряд воздействует на объект тремя способами:

  • Прямым попаданием молнии, в результате чего предмет резко нагревается и плавится. Это приводит к нарастанию внутреннего напряжения и взрывам. Частым итогом попадания молнии являются разрушения и возгорания.
  • Возникновением магнитного поля в металлических контурах. Наведенный ток приводит к искрообразованию и сильному перегреву конструкций, что очень опасно для промышленных объектов.
  • Ударом высоких потенциалов через внешние и подземные трассы. Занос потенциалов идет наряду с разрядами электричества и вызывает пожары и взрывы.

Молниезащита – это комплекс мероприятий и оборудования, необходимых для нейтрализации опасного воздействия атмосферных электроразрядов и обеспечивающих безопасность людей, сохранность зданий, сооружений и оборудования от взрывов, разрушений и пожаров.

Признаком классификации зданий и сооружений является характер необходимых работ по молниезащите. Объекты делятся на три группы:

І категория – опасные промышленные объекты, в которых попадание молнии может стать причиной пожара, взрыва, больших разрушений и привести к гибели людей (помещения, где ведутся работы с взрывоопасными и легковоспламеняющимися материалами, элекростанции и подстанции). В соответствии с Правилами устройства электроустановок (ПУЭ) эти объекты принадлежат к классу В-І и В-ІІ.

ІІ категория – взрывоопасные здания и сооружения, в которых горючие и другие вещества хранятся в металлических или специальных емкостях, то есть взрыв не приведет к большим разрушениям и возгораниям (склады топлива, ГСМ, аммиачные холодильники, мукомольные цеха). Согласно ПУЭ такие объекты имеют класс В-Іа, В-Іб, В-ІІа, В-Іг.

ІІІ категория – объекты, для которых прямое попадание молнии опасно лишь пожарами и разрушениями (жилые дома, детские сады, больницы, школы, трубы котельных и промышленных предприятий). По ПУЭ – класс П-І, П-ІІ, П-ІІІ.

Ряд зданий, которые не входят ни в одну из групп, считают условно безопасными. Но случаи попадания в них молнии известны.

Защита промышленных зданий от молнии

Производственные здания и сооружения промышленных предприятий в зависимости от их назначения, конструкции и географического расположения обеспечиваются молниезащитой. Выбор защитной системы и оборудования выполняется посредством проведения специальных вычислений. Расчету подлежит количество вероятных поражений молнией в год.

Защита промышленных зданий и сооружений от прямых ударов молнии обеспечивается молниеотводом, который включает в себя:

  1. Молниеприемник, принимающий разряд.
  2. Заземлители, отводящие ток в землю.
  3. Тоководы, необходимые для соединения молниеприемников с заземляющими устройствами.

При наличии громоотвода, разряд электричества проходит через приемник, обходя защищаемый объект. Действие устройства основывается на свойстве молнии поражать самые высокие конструкции с хорошим заземлением.

Молниеотводы делят на стержневые и тросовые. Первый вариант используется чаще, тогда как применение тросовых устройств ограничивается длинными и узкими сооружениями или объектами со множеством подземных коммуникаций, мешающих установке стержневых отводов.

Стержневые устройства могут быть:

  • одиночными (антенны);
  • двойными – с двумя отдельно размещенными стержнями;
  • многократными – с тремя и больше стержными, создающими общую защитную зону.

Стержневые молниеприемники имеют длину от 200 до 1500 мм, площадь сечения около 100 мм2.

Тросовые молниеотводы бывают также одиночными, включающими трос и две поддерживающие его опоры, и двойными, состоящими из двух одиночных устройств одинаковой высоты, установленных параллельно.

Объекты І категории ниже 30 м оснащаются молниеотводами, монтируемыми отдельно или непосредственно на здании, но изолированно от него. Сооружения высотой более 30 м оборудуются устройствами, установленными не изолированно на самом здании.

Объекты ІІ категории защищают молниеотводами, расположенными на сооружениях. Для сохранности сооружений ІІІ группы используют заземление металлической крыши, которая служит молниеприемником.

Материал изготовления молниеприемников – сталь. В качестве устройств, принимающих на себя удар молнии, используют различные металлические конструкции: трубы, решетки и т. д., которые находятся выше защищаемого объекта.

В соответствии с «Инструкцией по устройству молниезащиты зданий и сооружений» (РД 34.12.122 – 87) в зависимости от взрывопожа-роопасности объектов, среднегодовой продолжительности гроз, а также от ожидаемого количества поражений молнией в год устанавливаются 3 кате­гории устройства молниезащиты и 2 типа (А, Б) зон защиты объектов от прямых ударов молнии.

Степень взрывопожароопасности объектов оценивается по класси­фикации зон по «Правилам устройства электроустановок» (ПУЭ) .

К первой категории относятся объекты с взрывоопасными зонами классов В-I, В-II независимо от места расположения объекта и от интен­сивности грозовой деятельности. Тип зоны защиты объектов от прямых ударов молнии А (т.е. обеспечивает перехват на пути к защищаемому объ­екту не менее 99,5 % прямых ударов молнии).

По второй категории осуществляется защита объектов, относимых по классификации по ПУЭ к взрывоопасным зонам классов В-Iа, В-Iб и В-IIа в местностях со средней продолжительностью гроз 10 часов в год и более. Тип зоны защиты определяется по ожидаемому количеству пора­жений объекта молнией в год (при N > 1 должна обеспечиваться зона за­щиты А, при N ≤ 1 – зона защиты Б (перехват не менее 95 % прямых уда­ров молнии).

Наружные установки, отнесенные согласно ПУЭ к зоне класса В-Iг, независимо от места расположения и интенсивности грозовой деятельно­сти относятся ко второй категории с зоной защиты Б.

По третьей категории организуется защита объектов, относимых по ПУЭ к пожароопасным зонам классов П-I, П-II, П-IIа при расположении объектов в местностях со средней грозовой деятельностью 20 часов в год и более. При ожидаемом количестве поражений в год N > 2 должна обеспе­чиваться зона защиты типа А, в остальных случаях – типа Б. По третьей


категории производится защита наружных установок и открытых складов, отнесенных согласно ПУЭ к зоне класса ПIII, а также общественных и жи­лых зданий, башен, вышек, труб предприятий.

Здания и сооружения, отнесенные по устройству молниезащиты к первой и второй категориям, должны быть защищены от прямых ударов молнии, электростатической и электромагнитной индукции и заноса вы­соких потенциалов через наземные и подземные металлические комму­никации.

Здания и сооружения, отнесенные по устройству молниезащиты к третьей категории, должны быть защищены от прямых ударов молнии и заноса высоких потенциалов через наземные металлические конструкции.

Объекты первой категории молниезащиты защищают от прямых ударов молнии отдельно стоящими стержневыми, тросовыми молниеотво­дами или молниеотводами, устанавливаемыми на защищаемом объекте, но электрически изолированными от него. Импульсное электросопротивление заземлителя для каждого токоотвода на объектах первой категории защиты должно быть не более 10 Ом.


Для защиты от ударов молнии объектов второй категории применя­ют отдельно стоящие или установленные на защищаемом объекте не изо­лированные от него стержневые и тросовые молниеотводы. Допускается использование в качестве молниеприемника металлической кровли здания или молниеприемной сетки (из проволоки диаметром 6 – 8 мм и ячейками 6 ´ 6 м), накладываемой на неметаллическую кровлю. Импульсное сопро­тивление каждого заземлителя должно быть не более 10 Ом.

Наружные установки, отнесенные по устройству молниезащиты ко второй категории, должны быть защищены от прямых ударов молнии и электростатической индукции.

Для защиты от прямых ударов молнии заглубленных в землю резервуаров разрешается использовать магниевые протекторы, пред­назначенные для защиты от коррозии, с выполнением следующих ус­ловий:

1) стальной стержень протектора и присоединяемый к нему провод­ник токоотвода должны иметь диаметр не менее 6 мм, а при высокой аг­рессивности грунтов – не менее 8 мм и быть оцинкованными;

2) соединение стержня протектора и проводника токоотвода должно быть выполнено сваркой внахлест на длину, равную не менее шести диа­метров проводника;

3) импульсное сопротивление растеканию тока заземлителя должно быть не менее 50 Ом.


Для защиты резервуаров от электромагнитной индукции все подве­денные к резервуару трубопроводы, кабели в металлическом корпусе и другие протяженные металлические конструкции, расположенные друг от друга на расстоянии 10 см и менее, должны быть соединены через каждые 25 – 30 м металлическими перемычками установленного сечения.

Для предотвращения заноса высоких потенциалов в резервуар по трубопроводам и другим коммуникациям последние необходимо в месте ввода их в резервуары присоединить к одному из заземлителей резервуара.

Наружные металлические установки, содержащие взрывоопас­ные газы, пары, легковоспламеняющиеся жидкости (установки класса В-Iг), а также сжиженные газы, должны быть защищены от прямых ударов молнии следующим образом:

а) корпуса установок или отдельных емкостей при толщине металла
крыши менее 4 мм должны быть защищены молниеотводами, установлен­
ными отдельно или на самом сооружении;

б) корпуса установок или отдельных емкостей при толщине металла
крыши 4 мм и более, а также отдельные емкости объемом менее 200 м³ не­
зависимо от толщины металла крыши достаточно присоединить к заземли-
телям.

Наружные установки класса В-Iг с корпусами из железобетона должны быть защищены от прямых ударов молнии отдельно стоящими или установленными на них молниеотводами.

Для наружных установок со сжиженными газами при объеме парка резервуаров более 8000 м³, а также для наружных парков резервуаров класса В-Iг с корпусами из металла и железобетона при общем объеме парка более 100 тыс. м³ защиту от прямых ударов молнии следует, как правило, выполнять отдельно стоящими молниеотводами; допускается в экономически обоснованных случаях защита молниеотводами, установ­ленными на самих резервуарах. При защите металлических резервуаров отдельно стоящими молниеотводами корпуса резервуаров должны быть присоединены к заземлителям, и к этим же заземлителям допускается при­соединение токоотводов отдельно стоящих молниеотводов.

Парки подземных железобетонных резервуаров класса В-Iг, не обли­цованных изнутри металлическим листом, должны быть защищены от прямых ударов молнии отдельно стоящими молниеотводами. В зону защи­ты этих молниеотводов должно входить пространство, основание которого выходит за пределы резервуарного парка на 40 м от стенок крайних резер­вуаров в каждую сторону, а высота должна быть равна высоте газоотвод-


ных или дыхательных клапанов плюс 2,5 м. Парки подземных железобе­тонных резервуаров, содержащих мазут, при подмешивании к нему легких углеводородов и при подогреве также должны быть защищены от прямых ударов молнии отдельно стоящими молниеотводами, в зону защиты кото­рых должно входить пространство с основанием, совпадающим с террито­рией резервуарного парка, и высотой, равной высоте газоотводных или дыхательных клапанов плюс 2,5 м.

Очистные сооружения должны быть защищены от прямых ударов молнии отдельно стоящими или установленными на сооружениях молние­отводами, если температура вспышки продукта превышает его рабочую температуру менее чем на 10 ºС. В зону защиты молниеотводов должно входить пространство, ограниченное параллелепипедом, основание кото­рого выходит за пределы очистного сооружения на 5 м в каждую сторону от его стенок, а высота равна высоте сооружения плюс 3 м.

Если на наружных установках или емкостях класса В-Iг или на под­земных железобетонных резервуарах, облицованных изнутри металличе­ским листом, имеются газоотводные или дыхательные трубы, то они и пространство над ними должны быть защищены от прямых ударов мол­нии. Такое же пространство должно быть защищено над срезом горловин цистерн, в которые производят открытый налив продукта на сливно-наливной эстакаде. Защите от прямых ударов молнии подлежат имеющие­ся на установках и емкостях класса В-Iг дыхательные клапаны и простран­ство над ними, ограниченное цилиндром высотой 2,5 м и радиусом 5 м.

Эти газоотводные и дыхательные трубы, а также дыхательные клапаны могут служить опорными конструкциями для установки молниеотводов.

Для наружных установок заземлители защиты от прямых ударов молнии должны иметь импульсное сопротивление не более 50 Ом на каж­дый токоотвод и к ним должны быть присоединены молниеотводы, метал­лические корпуса и другие металлические конструкции установок.

Присоединение к заземлителям должно осуществляться не более чем через 50 м по периметру основания установки. При этом число присоеди­нений должно быть не менее двух.

2.4. Расчет количества поражений объекта молнией в течение года (N )

Исходными данными для расчета количества поражений (N ) молнией в год являются:

– среднегодовая продолжительность гроз в часах в месте расположе­ния объекта;

– наибольшая высота здания или сооружения, h , м;


– ширина здания, s , м;

– длина здания, l , м;

– среднегодовое число ударов молнии в 1 км² земной поверхности (удельная плотность ударов молнии в землю), n.

Среднегодовая продолжительность гроз в часах определяется по кар­те (РД 34.21.122 –87) или по утвержденным региональным картам продол­жительности гроз, или по средним многолетним данным метеонаблюдений (в течение 10 лет).

Определив среднегодовую продолжительность гроз, находим удель­ную плотность ударов молнии в землю n , 1/(кмІ/год) (табл. 6).

Таблица 6 Удельная плотность ударов молнии

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

Устройство молниезащиты на крыше

Опасности от удара молнии:

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

Что такое молния?

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

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

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

Поражающие факторы молнии

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

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

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

Проявляется в виде:

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

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

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

Тросовая молниезащита здания

Здания и сооружения по необходимости возведения грозозащиты разделяют на категории:

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

Варианты защиты

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

Активная защита от ударов молнии

Преимущества:

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

Недостатки:

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

Недостатки:

  • срабатывает не во всех случаях.

Преимущества:

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

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

Внешний тип

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

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

Внешняя молниезащита строения

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

Виды внешней защиты (инструкция РД 34.21.122-87):

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

Тросовая конструкция для защиты от ударов молнии

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

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

Внутренний тип

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

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

По типу попадания различают несколько видов перенапряжений:

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

Типы УЗИП по ГОСТ Р 50571.26-2002

  • 1 тип. Способен выдержать токовые нагрузки полностью от полученного разряда молнии. УЗИП 1 типа рекомендованы к установке в сельской местности с воздушными линиями электропередачи в зданиях с громоотводами, в отдельно стоящих строениях, расположенных в непосредственной близости к высоким объектам.
  • 2 тип. Применяется совместно с 1 типом. Аппараты не способны выдержать удары молнии. Допустимый бросок напряжения составляет 1,5..1,7кВ.
  • 3 тип. УЗИП 3 типа применяется после защиты 1 и 2 ступени. Предназначены для установки у потребителя: сетевые фильтры, устройства автоматики на бытовых электроприборах (котлах и др.).

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

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

Подключение молниезащиты выполняется по двум схемам:

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

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

Устройство защиты от импульсных перенапряжений 1 типа

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

Молниеприемник стержневой

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

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

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

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

Земляные работы при устройстве молниезащиты

Тросовые молниеприемники

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

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

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

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

Сетчатые громоотводы

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

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

Отдельно стоящие молниеотводы применяют в следующих случаях:

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

Металлические громоотводы применяются для защиты зданий высотой более 30 м.

Токоотводы

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

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

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

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

Заземление

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

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

Монтаж молниезащиты

Для частных домов чаще всего сооружают пассивную стержневую молниезащиту.

Подготовительные работы:

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

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

Устройство заземлителя:

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

Установка молниеприемника:

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

Монтаж токоотвода:

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

Молниезащита для деревянных домов

Внутренняя защита зданий и сооружений

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

Источники импульсных перенапряжений при грозе:

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

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

Преимущества использования УЗИП:

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

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

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

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

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

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

Параметры выбора УЗИП по ГОСТ Р 50571.26-2002:

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

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

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

Каждое УЗИП должно быть присоединено к заземляющему устройству отдельным проводником.

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

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

Видео про молниезащиту

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

Молнии – это концентрированный электрический ток, который испускается грозовым облаком, образующимся при повышенной влажности воздуха и резком изменении температуры. Молнии способны преодолевать огромные расстояния. Прямое попадание грозового разряда в объект обеспечивает нагрев до сверхвысоких температур с последующим плавлением и даже испарением. В конструкциях за счет резкого возрастания электродинамического напряжения могут происходить взрывы. Имеется и последующее негативное влияние молниевого разряда: спровоцированное ударом магнитное поле порождает электродвижущую силу на замкнутых контурах из металлических конструкций, которая, в свою очередь, может вызвать искры и сильный нагрев, вывести из строя электроустановки и стать причиной для электроударов и прочих несчастных случаев с людьми. Для предотвращения негативных последствий от ударов молнии необходимо предусмотреть устройство молниезащиты.

Что такое молниезащита зданий и сооружений

Коротко это комплекс действий и мероприятий, а также различные защитные приспособления для предотвращения аварий и возгораний в зданиях и сооружениях жилого и промышленного назначения при попадании в них молний.

Мероприятия по молниезащите подразделяются на внешние и внутренние. Внешняя защита состоит из устройств, которые перехватывают электрозаряд от молнии и направляют его в землю по специальным токоотводным каналам. Такие конструкции, смонтированные в соответствии с обязательными техническими правилами по молниезащите, надежно предохраняют строения и людей внутри них от поражения.

Внешние мероприятия по молниезащите зданий и сооружений делятся на активные и пассивные.

Пассивная защита представлена в следующих вариантах :

  • молниеприемная сетка из стальных прутков или катанки, ее применение разрешают все нормативы по молниезащите, хотя при малых превышениях сетка не в состоянии защитить поверхность кровли достаточно надежно;

  • металлические прутья (от одного до нескольких штук) для приема разрядов молний, специальный кабель связывает их и заземляющие контуры- молниеотводы;
  • молниепринимающие металлические тросы.

Все приспособления внешней молниезащиты имеют один стандарт и состоят из трех основных частей: перехватчика электроразряда из грозового облака – молниеприёмника; конструктивной части, проводящей электричество на заземлители, и заземляющего элемента, который выводит молниевый заряд в почву.

Внутренний комплекс мероприятий по молниезащите направлен на предотвращение вреда, который может получить электрооборудование от резкого скачка напряжения в сети в результате удара молнии. Исполнение внутренней молниезащиты представлено двумя типами: 1 – противостояние прямому удару молнии, 2 – противостояние непрямому удару, прошедшему вблизи зданий/сооружений.

Со вторичным воздействием молниевого разряда в виде высоких потенциалов внутри строений борются с помощью грамотной организации заземления. Электромагнитную индукцию в длинных железных конструкциях снимают с помощью установки перемычек из металла. Занос высоких электропотенциалов через вводы для коммуникаций предотвращают вентильными разрядниками и специальными искровыми прерывателями, которые срабатывают при резком скачке напряжения.

Также проблема решается запрещением ввода воздушных линий для некоторых категорий сооружений и заменой их подземными кабельными вводами.

Принципы действия молниеотводов

Работа этих устройств базируется на том, что молнии всегда бьют в наиболее высокие и выделяющиеся металлические части. Все молниеотводы имеют свою защитную зону – это территория, которая защищена от прямого попадания молнии. При приближении разряда самая первая молния поражает самую высокую точку здания или сооружения, а защита отводит электрическую энергию в почву, а сам охраняемый объект не затрагивается. В случае, когда размеры сооружения превышают размеры охранной зоны одного молниеотвода, устанавливают дополнительные устройства такого типа (три-четыре взаимосвязанных стержневых устройства, имеющих общее заземление).

Надежность защитных зон, которые обеспечивают молниеотводы, по ГОСТ подразделяется на типы: «А» – степень надежности приближена к ста процентам (99,5) и «Б» – степень защищенности от 95 процентов. Сама защитная зона имеет конусообразную форму, ее высота и площадь основания определяются габаритами здания. Самая большая высота громоотводов, которую допускают строительные нормы, составляет 150 метров.

Устройство молниеотводов

Любой молниеотвод состоит из трех основных элементов: приемника молний, токоотводящих жил (обычно из меди или стали) и защемляющего контура, передающего накопленный заряд в землю на глубину от полутора до трех метров. Простейший вид такого устройства представляет собой металлическую мачту. Опорные стойки приспособлений по молниезащите имеют, как правило, исполнение в виде стальных труб одинакового диаметра, а также колонн из древесины или железобетона. Токоведущие части молниеотводящих устройств часто крепятся на конструкционные элементы самих сооружений. Молниепринимающие ловушки на молниеотводах стержневого типа состоят из стали и должны быть не менее 20 сантиметров высотой.

Тросовые молниеотводы называют еще линейными, они представляют собой проволоку, натянутую между пары железных мачт. Такое устройство позволяет собирать все попадающие в поле защиты разряды молний. Линейные громоотводы соединяются с заземляющим контуром кабелем большого диаметра из меди или же простой металлической арматурой.

На высотных зданиях часто монтируют металлический или железобетонный каркас в качестве токоотвода.

Обратите внимание! Необходимо обязательно устанавливать надежное соединение (предусмотренное снип) для всех элементов каркаса. Также токоотводами могут служить балконные перила, лестницы для экстренной эвакуации и другие элементы конструкции из металла. Токоотводящие жилы крепятся к стеновым поверхностям сооружений с помощью пластиковых клипс, также можно использовать кабель канал, который поможет увеличить срок службы молниепровода. Планируя строительство, следует предусмотреть наличие заземляющих контуров с шагом 20-30 метров по всему периметру здания.

Классификация объектов, подлежащих защите

Согласно нормам гост, здания и сооружения, которые необходимо охранять от попадания молний, делятся по степени опасности на обыкновенные и спецобъекты. Обычными объектами считаются строения жилого и административного назначения для торговых, промышленных и сельскохозяйственных целей, высота которых не превышает 60 метров. К спецобъектам инструкцией по устройству молниезащиты зданий и производственных сооружений относятся:

  • потенциально опасные для окружающих людей и построек;
  • опасные для окружающей среды;
  • способные в случае удара молнией стать причиной радиационного, биологического или химического заражения – выбросов, превышающих санитарные нормы (как правило, это касается государственных предприятий);
  • сооружения с высотой, превышающей 60 метровую отметку, времянки, площадки для игр, объекты в процессе строительства и другие.

Для таких объектов устанавливается уровень молниезащиты не ниже 0,9. Хозяин сооружения или заказчик стройки может самостоятельно установить для здания повышенный класс надежности.

Обычные же объекты строительства, согласно гост, имеют четыре уровня надежности защиты от прямого удара молний:

  • первый (при пиковом токе молнии 200 килоАмпер), надежность – 0,98;
  • второй (ток молнии 150 килоАмпер), надежность – 0,95;
  • третий (ток 100 килоАмпер), надежность – 0,9;
  • четвертый (ток 100 килоАмпер), надежность – 0,8.

Категории молниезащиты

Руководящие документы (рд) выделяют три основных категории молниезащиты, определяемые средним числом и длительностью гроз в той или иной местности, местоположением здания и вероятностью поражения его молниями, наличием в строении зон пожарной и взрывной опасности.

К первой категории молниезащиты рд относят объекты промышленного производства с В-2 и В-1 категориями взрывоопасности. Вторая категория полной молниезащиты присваивается зданиям, где имеется В-2а, В-1а и В-1б классы опасности взрывов, такие площади занимают не менее 30 процентов помещений. Такой же уровень защиты от ударов молний присваивается складам ГСМ, удобрений, холодильникам с аммиаком и мукомольным заводам. Согласно рд, в производственных зданиях со 2 категорией молниезащиты необходимо заземлять все корпуса электромашин, выполненные из металла. При переходах воздушных линий в кабельные необходимо ставить разрядник перемычки на каждой фазе.

Молниезащита 3 категории устанавливается на сооружениях, имеющих 3 и 4 степень устойчивости к горению, а также при годовой длительности грозы не менее 20 часов: детские учреждения, школы, больницы, развлекательные центры, водонапорные башни, птицефабрики и животноводческие комплексы, а также отдельно стоящие жилые здания с высотой, превышающей 30 метров.

Нормативные документы по молниезащите

В силу важности защиты зданий и сооружений от попадания молний государство регулирует требования к молниезащите выпуском нормативных документов:

  • технические регламенты;
  • национальные стандарты – гост (например, гост Р МЭК 62305-1-2010. Менеджмент риска. Защита от молнии);
  • инструкции по ведомствам и местные руководящие документы – рд (например, «Инструкция по молниезащите зданий и сооружений” рд 34.21.122-87);
  • правила по устройству электрических установок – пуэ (в настоящее время действует редакция № 7).

Используются также международные стандарты ИСО.

Электрические разряды, накапливаемые в грозовых облаках и приносимые на поверхность земли молниями, могут нанести существенный вред зданиям, сооружениям и находящимся в них и поблизости людям и другим объектам. Для предотвращения негативных последствий применяются меры по молниезащите, в виде системы различных приспособлений и специальных мероприятий, которые минимизируют возможность электроударов, аварий и пожаров.

Видео

Страница 6 из 7

4.4. Молниезащита III категории
Здания и сооружения, отнесенные по устройству молниезащиты к III категории, должны иметь защиту от прямых ударов молнии. При этом в отличие от требований к защите от прямых ударов молнии зданий и сооружений, отнесенных ко II категории:

  1. молниеприемная сетка должна иметь ячейки площадью не более 150 м 2 (например 12 х 12 или 6 х 24 м);
  2. величина импульсного сопротивления каждого заземлителя от прямых ударов молнии должна быть не более 20 Ом; в грунтах с удельным сопротивлением 500 Ом-м и выше во всех случаях допускается сопротивление каждого заземлителя принимать не более 40 Ом.

Наружные металлические установки или отдельные емкости, содержащие горючие жидкости с температурой вспышки паров выше 45°С (установки класса П-Ш), должны быть защищены от прямых ударов молнии следующим образом:

  1. корпуса установок для емкостей при толщине металла крышки менее 4 мм должны быть защищены молниеотводами, установленными отдельно или на самом сооружении;
  2. при толщине металла крышки 4 мм и более корпуса установок или емкостей должны быть заземлены;
  3. корпуса емкостью менее 10 м 3 независимо от толщины металла крышки должны быть заземлены.

Установки с корпусами из железобетона или синтетических материалов должны быть защищены от прямых ударов молнии отдельно стоящими или установленными на них молниеотводами или путем наложения молниеприемной сетки с присоединением ее к заземлителю.
Пространство над газоотводными и дыхательными трубами может не входить в зону защиты молниеприемников. Заземлители для таких установок должны иметь импульсное сопротивление не более 50 Ом.
Установки с корпусами из железобетона или синтетических материалов и плавающие крышки должны также иметь защиту от электростатической индукции путем наложения стальной сетки на крышу емкостей и прокладки токоотводов по стенам емкостей не более чем через 25 м.
Неметаллические вертикальные вытяжные трубы промышленных предприятий и котельных, водонапорные башни, пожарные вышки высотой 15 м и более следует защищать от прямых ударов молнии молниеотводами, установленными на них. Для труб высотой до 50 м достаточно установить один молниеприемник и один наружный токоотвод. Трубы высотой более 50 м должны быть обеспечены не менее чем двумя молниеприемниками, расположенными симметрично по трубе, и двумя наружными токоотводами. Высота молниеприемников для труб до 100 м должна определяться расчетом зоны защиты.
Для труб высотой 100 м и более по периметру верхнего торца следует уложить стальное кольцо сечением не менее 100 мм 2 , к которому должно быть приварено не менее двух токоотводов. Такие же кольца должны быть проложены не реже чем через каждые 12 м по высоте трубы и присоединены сваркой к токоотводам в местах пересечения.
Защита от заноса высоких потенциалов по внешним наземным металлическим коммуникациям осуществляется путем заземления на вводе в защищаемое здание и присоединения к заземлителю с сопротивлением растеканию 20 Ом, а также первой опоры. Защита от заноса высоких потенциалов по B Л до 1000 В осуществляется по рекомендациям ПУЭ.



Похожие статьи