Молниезащита и заземление: разделение грозазощиты

Содержание

Как производится расчет молниезащиты

Когда учтены все конструктивные особенности строения, следует перейти к следующему этапу – выбору типа системы молниезащиты. Все молниеотводы можно разделить на два основных типа: тросовые и стержневые. Стержневые молниеотводы могут быть выполнены в виде одиночных, двойных и многократных. Тросовые молниеотводы бывают только одиночными и двойными (высота может различаться или быть одинаковой).

Рассматривая любой пример расчета молниезащиты, можно подумать, что на организацию систему защиты молнии влияет только тип строения, однако еще одним существенным элементом расчета является усредненное количество гроз за год в конкретной местности и регионе. На основе количества возникающих ежегодно гроз, можно сделать вывод и о примерном количестве ударов молний за этот период в каждый квадратный километр площади поверхности региона. В России и других странах СНГ усредненное количество гроз определяется с помощью специальной карты.

На следующем этапе проектирования системы определяется зона молниезащиты, для выбора которой следует пользоваться величиной вероятности попадания молнии в здание. На зону молниезащиты влияет число гроз в году, которое берется с соответствующей карты, а также тип сооружения, в котором организуется система защиты от молний. Для частных домов, производственных сооружений, общественных мест и других строений зона будет отличаться. Специалисты рекомендуют брать за основу максимальную величину вероятности поражения здания молнией. В некоторых нормативных документах говорится о том, что в сельской местности для частных домов, электропроектов деревянных домов и других сооружений система молниезащиты не является обязательной, в то же время отмечено не так уж мало случаев поражения таких сооружений разрядами во время грозы.

Пример проекта электроснабжения дома

Вперед

Чаще всего первый вариант расчета при проверке характеристик полученной системы оказывается недостаточно надежным и не может обеспечить достаточную защиту для электрики дома, потому на следующем этапе вычислений применяют метод последовательных приближений, чтобы подобрать наиболее подходящий тип и место размещения оборудования. При необходимости на следующем этапе дополнительно просчитываются размеры и габариты защитной системы и ее расположение на поверхности дома. Для этого используют схему электропроводки частного дома.

Ниже вы можете воспользоваться онлайн-калькулятором для расчёта стоимости проектирования сетей электроснабжения:

Гром и молния или зачем нужен громоотвод

В средних широтах европейского континента первомайские дни знаменуют собой начало сезона, когда дожди могут сопровождаться грозами. Большинство людей побаивается раскатов грома, вспышек молнии. И не беспочвенно. Статистика неумолимо показывает, что ежегодно в стране от удара молнии погибают десятки человек, еще чаще случаются пожары частных строений по вине грозового разряда и искр.

Громоотвод в частном доме актуален как для владельцев загородных коттеджей, так и для любителей провести время на даче. В силу особенностей электростатики, в последние десятилетия вероятность попадания электрического импульса при грозе немало возросла. Причиной тому обилие в домах электроприборов, электротехники, использующей эфирные каналы для обмена информацией. К тому же, как известно, молния скорее ударит в металлические предметы, если они есть рядом, чем в деревья. В современном жилье немало металлических предметов: металлическая кровля, антенна, защитный конус дымохода и др. Безусловно, в защите от молнии больше нуждаются деревянные постройки, но и при попадании в кирпичный дом, перечисленных фактов будет достаточно, чтобы возник пожар.

Вот несколько факторов, которые способны повлиять на решение – устанавливать или нет громоотвод в частном доме:

состав почвы;
высота участка над уровнем моря;
климатологические характеристики района (частота гроз, влажность воздуха и др.).

Может Вас заинтересует статья Заземление газового котла в частном доме. Монтируем сами.

Хотя в целом, целесообразность устройства громоотвода в частном доме сомнений не вызывает. При имеющейся возможности, лучше снабдить свое жилье и участок необходимой защитой.

Заземление и зануление

Заземлить необходимо на заранее проверенную «землю». Это необходимо для того, чтобы заряд не скопился на корпусе детали. Нельзя заземлять на водопроводные трубы или трубы отопления, так как они обладают очень высоким сопротивлением (ток протекает по пути наименьшего сопротивления). Исходя их схемы защиты на примере фирменного нетпротекта (рис. №2) земля нужна для стекания заряда. В другом случае заряду некуда «деваться», и он может скопиться на корпусе оборудования, что приведет к поражению электрическим током любого человека.

Рис. №2. Нетпротект. Типовая схема

Зануление производить не желательно. Разница между «нулем» и «землей» в том, что ноль – это шина, которая служит для замыкания цепи и протекания тока (ее потенциал равен нулю). В то время как земля – это необходима для выведения накопившихся зарядов и защиты от статики. Зануление не оказывает положительного влияния на грозозащиту, а наоборот, повышает частоты ее срабатывания. Это ложные срабатывания. Соответственно, будут частые перерывы в работе сети (совет: зануление допускается в том случае, если нет возможности заземлить на настоящую «землю»).

Грозозащита не всегда спасает от бед с работой сетевого оборудования. Обрывания нуля, некачественная проведена земля, дешевое оборудование – все это приводит к перебою оборудования, временным и материальным затратам.

Категории и виды внешней защиты от молний

Атмосферная молния — это мощный разряд электричества, подчиняющийся основным законам физики. Всем известно, что электрический ток движется по пути с наименьшим сопротивлением. Главной задачей блока грозозащиты любого вида создать именно такой путь для прохождения электроэнергии, минуя конструкцию строения. При ударе молнии в частный дом, оснащенным таким блоком, вся мощь электрического заряда просто-напросто уйдет в поверхность земли, не нанеся ущерба постройкам, электроприборам и человеку.

В народном сленге такой виды защиты частных строений называется по-разному: заземлением загородного дома, системой молниеотводов, а также громоотводами. Последний вариант наименования совершенно некорректен, ведь гром — это звук удара молнии и отводить его никуда не нужно. Но термин давно прижился и используется в разговорной речи. Независимо от того, как называется защита дома от молний, она предназначена для выполнения одной задачи — отвода энергии атмосферного электрического разряда в землю. Блоки грозозащиты делятся на три категории: по методу и виду защиты, а также по конструктивным особенностям.

Методы защиты. Эта категория делится на два вида молниезащиты: активную и пассивную. В активной системе приемник молний оснащен специальным ионизатором воздуха, который своей работой провоцирует накопленное атмосферой статическое электричество на разряд. По своей сути, активная защита притягивает молнию, тем самым исключая возможность прямого попадания молнии в объект недвижимости и рядом находящиеся постройки.

Пассивные системы не оснащены никакими дополнительными устройствами, поэтому молния может на ней разрядиться, а может и ударить в другое место, но в любом случае данный вид молниезащиты создает надежный барьер от прямого попадания разряда в дом. В то же время она не способна защитить бытовую технику от вторичного поражающего фактора. Для защиты от него необходимо устанавливать дополнительное оборудование.
Виды защиты. В этой категории защита дома от разряда делится на два типа: внутреннею и внешнюю. Внутренняя система защищает частное владение от вторичного поражающего фактора, а внешняя от первичного. В связи с тем, что активные системы защиты от атмосферных электрических разрядов практически не применяются в быту, то блок грозозащиты дома, коттеджа или дачи должен состоять из двух частей: внешней и внутренней.
Конструктивные особенности. В этой категории блок грозозащиты для частного дома делится на типы по особенностям конструкции внешних приемников молний. На данный момент существует три основных типа молниеприемников: штыревые, сетчатые и тросовые. Каждый из них хорош по-своему. Штыревые молниеотводы самые дешевые, но менее эффективные по сравнению с сетчатыми и тросовыми приемными элементами.

Выбрать лучшую защиту от разряда атмосферного электричества для своего дома вам поможет следующая глава статьи, в которой мы расскажем о конструкции наиболее популярной пассивной внешней молниезащите, в дополнение к которой необходимо устанавливать и внутреннюю защиту от вторичного поражающего фактора.

Виды контуров заземления

Вообще, контуры заземления могут быть в виде треугольника, прямоугольника, овала, линии или дуги. Оптимальный вариант для частного дома — треугольник, но вполне подойдут и другие.

Заземление в частном доме — виды заземляющих контуров

Треугольник

Заземление в частном доме или на даче чаще всего делают с контуром в виде равнобедренного треугольника. Почему так? Потому что при таком строении на минимальной площади получаем максимальную площадь рассеивания токов. Затраты на устройство заземляющего контура минимальны, а параметры соответствуют номам.

Чаще всего заземление в частном доме делают с контуром в виде треугольника

Минимальное расстояние между штырями в треугольнике контура заземления — их длина, максимальное — удвоенная длина. Например, если штыри забиваете на глубину 2,5 метра, то расстояние между ними должно быть 2,5-5,0 м. В этом случае при измерении сопротивления контура заземления получите нормальные показатели.

Во время работ не всегда получается сделать треугольник строго равнобедренным — камни попадаются в нужном месте или другие труднопроходимые участки грунтов. В этом случае можно штыри сдвигать.

Линейный контур заземления

В некоторых случаях проще сделать контур заземления в виде полукруга или цепочки штырей, выстроенных в линию (если нет свободного участка подходящих размеров). В этом случае расстояние между штырями тоже равно или больше длины самих электродов.

При линейном контуре необходимо большее число вертикальных электродов — чтобы площадь рассеивания была достаточной

Недостаток такого способа — для получения нужных параметров необходимо большее количество вертикальных электродов. Так как забивать их — то еще удовольствие, при наличии мета стараются сделать треугольный контур.

Защита систем видеонаблюдения от разрядов молнии

При монтаже систем видеонаблюдения самостоятельно или непрофессиональными монтажниками не учитывается очень важная проблема защиты видеокамер от разрядов молнии. И зря.

Первый же грозовой разряд в непосредственной близости от вашей системы наблюдения и последовавший за этим скачок напряжения может нанести камерам непоправимый ущерб, а если к камерам проведены кабеля, то и другому оборудованию. Как правило после такого разряда оборудование сгорает и нужно покупать новое. Не проще ли предотвратить подобный исход заранее, причем для этого не потребуется больших расходов

Во время грозы существует три фактора, которые способны вывести изь строя систему наблюдения:

непосредственный удар молнии в камеру или монтажную стойку, на которой она крепится;
электромагнитные наводки и электрические импульсы, которые могут возникать в кабелях во время грозы;
значительное перенапряжение в силовых питающих цепях, возникающее при разряде молнии.

Грозозащита для видеонаблюдения представляет собой комплекс мер и спецустройств, которые поддерживают работоспособность оборудования систем наблюдения во время грозы.

Этот комплекс должен обеспечить защиту от импульсных скачков напряжения, возникающих при разряде молнии, а также от прямого попадания молнии в объект, на котором расположены элементы видеонаблюдения.

Внешняя система грозозащиты видеонаблюдения включает три элемента:

Громоотвод;
Токоотвод;
Заземлитель.

Таким образом, создание системы грозозащиты должно предусматривать:

установку громоотвода и токоотвода;
монтаж заземляющих систем, которые будут отводить импульсные токи грозовых разрядов;
экранирование устройств наблюдения и линий передачи сигналов от электромагнитных наводок;
установку системы выравнивания потенциалов в местах подключения камер видеонаблюдения;
установку устройств защиты от импульсных перенапряжений, которые могут возникать в системах питания и передачи видеосигналов.

Качественная защита систем видеонаблюдения может быть обеспечена только в случае комплексной реализации всех перечисленных выше мер.

Во время грозы наведенные перенапряжения в сигнальных кабелях могут вывести из строя видеокамеры, коммутаторы и другую аппаратуру.
Для защиты аппаратуры от наводок применяют ряд мер:

заземляют металлические несущие конструкции (мачты, тросы, лотки, короба);
заземляют защитные металлические и металлизированные оболочки проводов и кабелей;
на концах линий связи, вблизи видеорегистраторов, cctv камер, коммутаторов и другого оборудования обработки сигналов устанавливают устройства грозозащиты.

Во время грозы в воздушных и кабельных линиях электропередач могут наводиться большие импульсные перенапряжения. Они возникают из-за непосредственного попадания молнии в линии электропередачи или вызываются токами растекания грозового разряда.

Высоковольтные импульсы могут передаваться на многие километры и нанести серьезный ущерб системам видеонаблюдения. Для защиты от перенапряжения силовых и сигнальных линий используется установка УЗИП (устройств защиты от импульсных перенапряжений).

УЗИП представляет собой металлический корпус с двумя разъемами. В случае коаксиала это разъемы BNC. Внутри корпуса размещены два газовых разрядника, два резистора, конденсатор и двунаправленный (симметричный) стабилитрон. Они образуют две ступени ограничения напряжения.

В случае поражения камеры, сигнальных линий или линий питания защита требуется не только камерам, а и оборудованию диспетчерского пульта, с которого происходит наблюдение и управление работой системы.

Защита устройств управления реализуется посредством установки защитных модулей как со стороны камер, так и в месте расположения центральной системы управления.

Только комплексная и надежная защита каждой составляющей системы видеонаблюдения позволит защитить ее работу от последствий грозовых разрядов.

2021-02-12T17:12:31+03:0012, Октябрь, 2018|Монтаж видеонаблюдения|

Заземлители

Это конечный этап, который предусматривает пассивная молниезащита, и призван он, чтобы обеспечить оптимальное растекание разряда в земле. Устанавливают их в труднодоступных местах, чтобы ненароком не зацепить, а также на почтительном расстоянии от инженерных коммуникаций.

К тому же надо позаботиться и о том, чтобы крепление вышеобозначенных элементов было достаточно жестким, так как от этого многое зависит. Как правило, используют болтовое крепление, либо применяют сварку.

Но в любом случае, пассивная молниезащита и ее надежность будут зависеть от множества факторов, учесть которые смогут лишь квалифицированный работники.

О важности грозозащиты

Изучение атмосферного электричества проводится учеными в разных странах в течение многих лет. За эти годы были накоплены и проанализированы большие массивы данных. Многочисленные наблюдения за молниями дает представление о том, какие физические процессы сопровождают грозовую активность. Основываясь на этих данных, инженеры разрабатывают всевозможные системы грозозащиты, чтобы обезопасить наземные сооружения от попадания молнии. Несмотря на то, что ученые предлагают типовые защитные комплексы, универсальных решений не существует. Это связано с целым рядом дополнительных факторов, среди которых:

особенности строения и его функционирования;
тяжесть повреждений при возможном попадании молнии;
регион (известно, что грозовая активность возрастает в направлении от полюсов к экватору);
статистические данные (во внимание принимаются сведения о средней плотности разрядов молнии в данной местности).

Чем больше будет предполагаемый ущерб при попадании электрического разряда в объект, тем надежнее должна быть система молниезащиты. Если комплекс сооружен согласно действующим нормативным документам, то на объекте гарантируется достаточный уровень безопасности. Это позволяет защитить различные системы, строения и инженерные коммуникации от прямого попадания молнии.

Невозможно предотвратить или избежать грозовой активности, поэтому единственным действенным решением является создание надежной системы молниезащиты. Это поможет избежать серьезных повреждений, порчу имущества и сохранить жизни людей, находящихся на объекте.

Что такое молния

Под определением «молния» подразумевается мощный электрический разряд в результате происходящих в атмосфере процессов. Во время движения воздушных масс накапливается электростатическая энергия, а после достижения критических величин происходит «пробой» — поток заряженных электронов, направленный к земле.

Примерный алгоритм явления будет следующим:

Формируется нисходящий лидер (стример) — часть электронов из накопленного потенциала облака.
Формируется восходящий лидер — состоит из потенциала, накопленного на поверхности земли.
Происходит соединение частей — причина разряда.

В силу высокой скорости протекания процесса сторонний наблюдатель не может заметить отдельные его этапы и воспринимает их как однородное явление.

Способы защиты частного дома от воздействия грозового электричества

К сожалению, попадание молнии в загородные дома не редкость. Это приводит к самым неприятным последствиям, вплоть до гибели людей. При этом молниезащита частного дома не требует применения сложных технологий и инструментов и может быть сделана своими руками.

Есть несколько типовых схем молниезащиты, которые отличаются сложностью изготовления и способом применения.

Молниеприемная сетка

Чаще всего на практике применяют молниеотводную сетку. Она входит в состав систем защиты крупногабаритных строений с плоской кровельной конструкции. По сути — это обыкновенный тросовый громоотвод. Ее можно смонтировать или между слоев кровли, или непосредственно на поверхности крыши. Главное при укладке сетки — чтобы она не выходила за пределы крыши.

Сетка, уложенная под кровлей, выполняет три функции:

заземляет металлические конструкции;
распределяет ток от молнии;
минимизирует потенциалы.

Но она не всегда может гарантировать надлежащий уровень безопасности при попадании электрического удара. Кроме этого, сетка, уложенная в кровельный пирог, никак не предохранит от грозовых ударов крышу и смонтированную на ней технику.

Базовые схемы молниезащиты сооружений с плоской крышей основаны на использовании этой сетки. Молниеотводы бывают трех типов: стержневые, тросовые, активные. У всех разное предназначение и способ действия.

Стержневые

В строительной практике широкой популярностью пользуются стержневые громоотводы. Они имеют разные габариты, начиная от нескольких сантиметров и заканчивая десятками метров.

Мачтовый молниеотвод, представляет собой конструкцию, выполненную из металлопроката или бетонной опоры и стержня, установленного на ней. Он и принимает молнию на себя. От мачты укладывают токоотвод, который присоединяют к заземляющему устройству. Такой молниеотвод должен устанавливаться с учетом ветровых и других нагрузок.

Большая часть типовых проектов, применяемых для обеспечения сохранности деревянных домов, основано именно на использовании стержневых молниеотводов, оснащенных системой токоотведения и заземления.

Основные достоинства стержневого молниеотвода заключены в сочетании высокого уровня безопасности, относительно невысокой стоимости, простоты изготовления, а монтаж молниезащиты можно выполнить своими силами.

Тросовые

При решении сложных задач по обеспечению надежной защиты от действия молнии, например, стадионов с вогнутой кровлей, используют тросовые молниеотводы. С их помощью защищаются линии электропередачи.

В состав такой защиты входит стальной оцинкованный тросы, с диаметром сечения 35 кв. мм. Их натягивают непосредственно над объектом, который подлежит защите. Тросы фиксируют на специальных опорах, к которым подведены токоотводы и сделано заземление.

Активные

Кроме вышеназванных молниеотводов, существуют и активные модели. В их конструкции установлен встроенный источник высокого напряжения. То есть, при приближении грозового фронта, источник подает электрический импульс на острую коническую вершину. Таким образом, он осуществляет перехват грозового разряда на более дальнем расстоянии.

Требования СО 153-34.21.122-2003

Помимо вопросов, касающихся обустройства молниезащиты на государственных объектах любой формы собственности, в инструкции под данным обозначением рассматривается порядок подготовки и хранения всех сопровождающих документов.

Документация

Подготавливаемая при этом исполнительная документация должна включать в свой состав полный комплект расчётов, схем, чертежей и пояснительных записок, определяющих порядок монтажа специального оборудования в пределах защищаемой зоны.

При её подготовке должны учитываться как расположение здания на генеральном плане застройки (с учётом прокладываемых коммуникаций), так и климатические условия в данной местности.

Сдача объекта

Кроме того, этим документом устанавливается общий порядок технической приёмки комплексов молниезащиты, а также особенности сдачи их в эксплуатацию. Особо оговаривается, что для приёмки здания или сооружения назначается специальная комиссия, состоящая из представителей исполнителя и заказчика, а также инспектора пожарной службы.

По результатам изучения представленной разработчиком документации оформляются акты приёмки и допуска оборудования молниезащиты в эксплуатацию.

После этого на каждое отдельное устройство обязательно оформляются специальные рабочие паспорта (на всю систему и заземлитель), которые остаются у лица, ответственного за электрохозяйство объекта.

Проверка

В разделах инструкции, касающихся эксплуатации введённых в действие устройств молниезащиты отдельно оговаривается, что порядок их содержания и обслуживания определяется основными положениями ПУЭ. При этом с целью поддержания систем в рабочем состоянии должны проводиться ежегодные проверки всех её составляющих.

Такие освидетельствования организуются перед началом сезона гроз, а также после внесения в конструкцию молниезащиты каких-либо изменений и усовершенствований.

Автоматы или предохранители перед УЗИП

Чтобы сохранить в доме бесперебойное электроснабжение, необходимо также установить автоматический выключатель, который будет отключать узип. Установка этого автомата обусловлена также тем, что в момент отвода импульса, возникает так называемый сопровождающий ток.

Он не всегда дает возможность варисторному модулю вернуться в закрытое положение. Фактически тот не восстанавливается после срабатывания, как по идее должен был.

В итоге, дуга внутри устройства поддерживается и приводит к короткому замыканию и разрушениям. В том числе самого устройства.

Автомат же при таком пробое срабатывает и обесточивает защитный модуль. Бесперебойное электроснабжение дома продолжается.

При этом многие специалисты рекомендуют ставить в качестве такой защиты даже не автомат, а модульные предохранители.

Объясняется это тем, что сам автомат во время пробоя оказывается под воздействием импульсного тока. И его электромагнитные расцепители также будут под повышенным напряжением.

Это может привести к пробою отключающей катушки, подгоранию контактов и даже выходу из строя всей защиты. Фактически вы окажетесь безоружны перед возникшим КЗ.

Поэтому устанавливать УЗИП после автомата, гораздо хуже, чем после предохранителей.

Есть конечно специальные автоматические выключатели без катушек индуктивности, имеющие в своей конструкции только терморасцепители. Например Tmax XT или Formula A.

Однако рассматривать такой вариант для коттеджей не совсем рационально. Гораздо проще найти и купить модульные предохранители. При этом можно сделать выбор в пользу типа GG.

Они способны защищать во всем диапазоне сверхтоков относительно номинального. То есть, если ток вырос незначительно, GG его все равно отключит в заданный интервал времени.

Есть конечно и минус схемы с автоматом или ПК непосредственно перед УЗИП. Все мы знаем, что гроза и молния это продолжительное, а не разовое явление. И все последующие удары, могут оказаться небезопасными для вашего дома.

Защита ведь уже сработала в первый раз и автомат выбил. А вы об этом и догадываться не будете, потому как электроснабжение ваше не прерывалось.

Поэтому некоторые предпочитают ставить УЗИП сразу после вводного автомата. Чтобы при срабатывании отключалось напряжение во всем доме.

Однако и здесь есть свои подводные камни и правила. Защитный автоматический выключатель не может быть любого номинала, а выбирается согласно марки применяемого УЗИП. Вот таблица рекомендаций по выбору автоматов монтируемых перед устройствами защиты от импульсных перенапряжений:

Если вы думаете, что чем меньше по номиналу автомат будет установлен, тем надежнее будет защита, вы ошибаетесь. Импульсный ток и скачок напряжения могут быть такой величины, что они приведут к срабатыванию выключателя, еще до момента, когда УЗИП отработает.

И соответственно вы опять останетесь без защиты. Поэтому выбирайте всю защитную аппаратуру с умом и по правилам. УЗИП это тихая, но весьма своевременная защита от опасного электричества, которое включается в работу мгновенно.