Активный молниеприемник

Активная молниезащита — это решение в области систем внешней молниезащиты, появившееся в конце 90-х годов 20-го столетия. Активная молниезащита (активный молниеприёмник) обеспечивает ряд преимушеств по сравнению с традиционными средствами, например, такими как молниеприемная сеть, металлический молниеприемный стержень, молниеприемный трос. Для того, чтобы понять принцип действия активная молниезащита, ниже приведены некоторые основы теории молнии и систем молниезащиты.

Явление молнии

Молния - это разряд атмосферного электричества на землю вследствие роста напряженности в воздухе. Разряд происходит не мгновенно, а начинает развиваться сверху, из облака (так называемый нисходящий лидер или стример), и в определенный момент времени ему навстречу стартует восходящий лидер. В момент их встречи происходит главный разряд. Он и несет основную опасность при попадания молнии в какие-либо значимые объекты. Характеризуется главный разряд следующими основными параметрами: сила тока, форма импульса тока, длительность импульса. Соответственно, чем выше все эти параметры, тем опаснее разряд.

Системы молниезащиты

Систему молниезащиты можно условно поделить на две составляющие: внешнюю и внутреннюю.

Внутренняя молниезащита

Цель внутренней системы — ограничить импульсные перенапряжения, которые возникают вследствие прямых и непрямых попаданий молнии и могут причинить ущерб электрооборудованию. Внутренняя молниезащита представлена устройствами защиты от импульсных перенапряжений(УЗИП), которые устанавливаются в вводных щитах. Основную концепцию внутренней молниезащиты можно выразить следующим образом: УЗИП ограничивают уровень напржения на электрооборудовнаии на безопасном уровне.

Внешняя молниезащита

Цель внешней молниезащиты — уловить молнию и отвести её ток в землю, то есть не дать главному разряду поразить защищаемый объект. Система внешней молниезащиты состоит из нескольких элементов. Во-первых, молниеприемник (стержень, устанавливаемый выше защищаемого объекта), который улавливает молнию. Традиционный молниеприемник имеет некую, примерно коническую область защиты. После попадания молния «уходит» в землю по токоотводам, которые представляют собой стальные, медные или алюминиевые проводники. Токоотводы соединены с системой заземления, с помощью которой энергия молнии безопасно рассеивается в земле. Таким образом обеспечивается защита объекта.

Активная молниезащита

Отличие активной молниезащиты заключается в наличии активного молниеприемника. Его принцип действия основан на генерации высоковольтных импульсов на конце молниеприемника с помощью встроенного электронного устройства. Это позволяет, опережая формирование «естественного» лидера, формировать «искуственный» лидер, который, быстро распространяясь, захватывает молнию на большем расстоянии и направляет её на землю. Следовательно, увеличивается область защиты. Классифицируются активные молниеприемники по выигрышу по времени в образовании встречного лидера. Данный параметр был проверен в лабораторных испытаниях, действительно подтверждая большую зону защиты.

Автономность

Во время грозы напряженность электрического пол в воздухе возрастает до 10-20 кВ/м. Как только величина напряженности превышает значение, соответствующее риску образования молнии, молниеприемник активируется, «чувствуя» приближение грозы. Заряжаясь от внешнего электрического поля, он получает энергию, достаточную для излучения высоковольтных импульсов, создающих восходящий лидер. Таким образом, активный молниеприемник не требует дополнительных источников питания.

Преимущества

В силу большей области защиты число активных молниеприемников на объект в несколько раз меньше по сравнению числом традиционных молниеприемников. Отсюда вытекают два преимущества по отношению к традиционным систем молниезащиты.

Экономический эффект

Применение активной молниезащиты позволяет получить значительную экономию, так как при меньшем числе молниеприемников требуется меньшее число токоотводов. Таким образом, несмотря на довольно высокую стоимость самих активных молниеприемников, за счет экономии на материалах токоотводов достигается экономия на системе молниезащиты в целом. Сюда же можно отнести и растущую простоту монтажа.

Меньшее вмешательство в эстетический облик объекта

Данное преимущество особенно актуально при использовании активной молниезащиты в области гражданского строительства (в частности, на коттеджах), где в наш век дизайна владелец недвижимости предъявляет самые высокие требования к внешнему виду здания. Преимущество объяняется просто: меньшее число молниеприемников и токоотводов — меньшее нарушение эстетики объекта.

Стандарты

На данный момент применение систем активной молниезащиты регламентируется следующими нормативными документами:

NF C 17-102 (Франция)

IMRA 2426 (Аргентина)

MKS N.B4 810 (Македония)

NP 4426 (Португалия)

I-20 (Румыния)

JUS N.B4.810 (Сербия)

STN 34 1391 (Словакия)

UNE 21186 (Испания)

STR 2.01.06:2003 (Литва)

ТГН 34.210-301-2008 (Территориальные градостроительные нормы Свердловской области)

Производители

Активная молниезащита была изобретена во Франции, и, как следствие, основное число производителей происходят из этой страны: Duval-Messien, Indelec. Помимо этого на российском рынке представлена активная молниезащита Galmar, Forend, Schritec, КНГ, компания АББ представила свое решение в области активная молниезащита: две линейки мониеприеников Pulsar и OPR.

 Системы активной молниезащиты Forend.

Системы активной молниезащиты Forend из Турции.
Преимущества активной молниезащиты Forent:

• - 100%-ная защита объектов (зданий, сооружений, оборудования);
• - отведение разрядов молнии за счёт ионизации окружающего воздушного пространства;
• - радиус действия одного молниеотвода — до 107 м;
• - качество, гарантия, надежность громоотводов Forend;
• - экономическая целесообразность и простота установки систем Forend;
• - отсутствие необходимости в обслуживании в процессе эксплуатации;
• - срок службы – 25 лет;
• - не требует сварки;
• - сохраняет целостность кровли, не требует вмешательства в конструкцию;
• - не создает проблем при уборке и таянии снега на кровле/

Долгие годы для молниезащиты использовались традиционные стержневые и тросовые молниеприемники.

В последнее время все большую популярность завоевывают так называемые активные молниеприемники, которые не просто принимают удар молнии на себя, но и отводят ее от защищаемого объекта. Мы предлагаем Вам ознакомиться с принципом действия активного молниеприемника «FOREND».

Его работа осуществляется за счет разности потенциалов, образующихся между грозовым облаком и поверхностью земли.

В тот момент, когда напряженность электрического поля достигает критического значения, от молниеприемника исходит опережающий разряд в сторону молнии, и, при возникновении молнии над защищаемой территорией, она обязательно будет поймана молниеприемником и отведена в землю. Тем самым обеспечивается защита зданий, объектов и сооружений. К достоинствам активного молниеприемника  относится повышенная надежность защиты.

Радиус защиты активного молниеприемника, достигающий 107 м, превышает радиус защиты одностержневого / тросового молниеприемника и радиус защиты молниеприемной сетки, благодаря использованию предупредительных разрядов. Зона защиты громоотвода имеет более удачную площадь защиты и позволяет закрыть до 36 тыс. кв. м с большей надежностью, до 107 м, чем другие виды молниеотводов. При необходимости защиты здания большей площади можно использовать 2-3 молниеприемника и прилагающиеся к ним устройства заземления.

Еще одно достоинство активного молниеприемника — экономичность. Альтернатива применению активного молниеприемника для защиты больших помещений — использование метода молниезащитной сетки. Выбор в пользу сетки означает необходимость укладывать металлическую сетку и делать спуски с заземлителями, что во много раз увеличивает расход металла, усложняет конструкцию и снижает надежность системы. К тому же применение молниезащитной сетки не исключает вероятности ее обрыва, следствием чего становится нарушение контура заземления.

Активный молниеприемник «FOREND» защищен от атмосферного воздействия, прост в установке. Заземление для активного молниеприемника просто в изготовлении и снимает необходимость выкапывать траншеи по периметру здания и укладывать заземлители, что обязательно в случае применения пассивных молниеприемников.

Надежность активного молниеприемника «FOREND» подтверждена актами испытаний в лабораториях «ВЕТ» (Германия) и в Румынском национальном институте исследований, развития и тестирования электрической инженерии ICMET, а также одобрена к применению Федеральной службой по экологическому, технологическому и атомному надзору «Ростехнадзор».

 Системы активной молниезащиты Duval-Messien.

Активный молниеотвод  Satelit™ +G2, второе поколение активных молниеприёмников "Satelit +G", предлагает эмиттирование раннего стримера (ESE), оптимизированные электрические цепи и использовать специфические компоненты, разработанные лучшими инженерами, улучшенная выступления импульсного потенциала ионизации, которых эффективность и надежность подтверждены тестами соответствия NFC 17-102 стандарт независимыми лабораториями во Франции и за рубежом. Использование профессиональных, и простого использования, есть тестер для Satelit™ +G2 которых проверка исправности функционирования инструмента своей близости. СЕРТИФИЦИРОВАННЫЕ продукция Satelit™ +G2 была проверена в тест-центре Bazet (Франция), заверенные COFRAC, при содействии и под контроль Lloyd's register, а также высоковольтной лаборатории Пекин (Китай). Тесты, выполненные в соответствии с NFC 17-102 стандарты подтвердить Satelit™ +G2 выступления.  

Активный молниеотвод  Satelit™ +G3, третье поколение активных молниеприёмников "Satelit +G"  - активный молниеотвод с фотоэлектрическим элементом создан фирмой DUVAL-MESSIEN, Франция. Это итог очень длительной работы  по совершенствованиюи всесторонних испытаний, с использованием многолетнего опыта по созданию элементов активной и пассивной молниезащиты.  В 2003 году SATELIT3 был представлен на еждународном рынке и во Франции.  В настоящее  это  единственный в мире активный молниеотвод с фотоэлектрическим датчиком и солнечными батареями для заряда элементов питания.

Основная задача, выполняемая Satelit3,   - быстрый прием разряда, т.е. ранний эмиттер стримера (ESE).

Пассивные системы молниезащиты ждут, когда в них ударит молния. Активная система обнаруживает ее возможность заранее и не допускает разряда не через молниеотвод - принуждает разряду пройти через молниеотвод. Satelit3 - это верх совершенства активных систем. Система на базе  Satelit3 активно наблюдает за процессом, активно в него вмешивается и активно защищает порученный объект. Наличие управляемого заряда большого потенциала противоположной полярности позволяет получить разряд на молниеотвод значительно раньше и значительно уменьшить вероятность разряда молнии по не нужному для Вас пути , который и может привести к неприятным, а потрой и очень страшным последствиям.

По сравнении с прочим системами активной молниезащиты SATELIT 3 имеет преимущества:

• внутренне возбуждение высокого напряжения на игле молниеотвода  происходит непосредственно в начале процесса молниеобразования,
• гибкие фотоэлементы и батареи для  подзарядки собственного аккумулятора питания обеспечивают полную автономность SATELIT 3 от внешних источников питания          
• система обнаружения изменения электростатического поля и определения полярности. Основной принцип молниезащиты -  захватить молнию и разрядить заряд на землю по заданному вами пути. Поэтому важно предварительно определить полярность (положительная или отрицательная) возникающего электрического поля переходных и определить характер потенциала для захвата молнии, активировать внутренние электронные устройства для заряда иглы молниеотвода.

Работает молниеотвод следующим образом:

(1) нормальное состояние:
три гибкие легкие батареи, расположенные на корпусе, постоянно подзаряжают внутреннюю аккумуляторную Ni-MH батарею (максимальное напряжение заряда 7.2 V), фотоэлементы, контроллер и датчик напряжённости и полярности электрического поля питаются от этой батареи. Диагностический пульт TELETST 3 получает данные о нормальном состоянии.
(2) начало процесса:
при возникновении вспышек или повышении напряжённости электрического поля фотоэлектрические датчики молний и датчики атмосферного электрического поля, возбуждают цепь контроля полярности (отрицательная или положительноя полярность). Контроллер, получивший информацию о вероятности молнии, напряженности поля и его полярности возбуждает преобразователь высокого напряжения. Преобразователь заряжает кончик иглы молниеотвода до потенциала 35 ~ 45KV. Что приводит к высокой онизации воздуха вокруг конца молниеотвода.
(3) вспышка и разряд молнии через молниеовод:
во время удара молнии в молниеотвод, в самом начале вспышки, прекращаются операции (2) . Подавляющее большинство молний в радиусе защиты захватываются на иглу и уводятся в землю. Внутренние элементы  не связаны с заземлением, поэтому не будут поражены молнией и выведены из строя.

После уменьшения электростатического поля система автоматически дезактивируется в течение 45 мин.
Если вновь появляются грозовые облака и увеличится электростатическое поле, система сработает снова, как описано выше.

Устройство Satelit™ +G3

Игла, корпус и гнездо разряда выполнены из нержавеющей стали. В конструкции используется нержавеющая сталь одного вида марки 304 L для исключения возникновения напряжения внутри конструкции между разными металлами.
Компоненты электронной схемы управления размещены внутри корпуса. Компоненты защищены от воздействия окружающей среды и старения наилучшим способом по современной технологии. В целях обеспечения надежности молниеотвода применены солнечные батареи и фотоэлементы, которые обычно применяются в космической промышленности. Высоконадёжный аккумулятор может, тем не менее, легко заменён. Высокая степень защиты от воздействия пыли, агрессивных осадков и перепадов температур теплоизоляция обеспечивают длительный сроком службы без сбоев. Конструкция оборудования обеспечивает защиту от любых климатических влияний. Его можно использовать как в тропиках, где постоянно очень высокая влажность, так и в условиях резко континентального климата – в Сибири или в пустынях с огромными суточными перепадами температур.