Молниеприемник и токоотвод

Грозы от давних времен являются очаровательным природным явлением. Но нельзя забывать, что они являются значительной природной опасностью для человека и его окружения. Разница в электрическом заряде между облаками и землей приводит к тому, что в атмосфере возникают грозовые фронты, особенно часто это случается в летние месяцы – июль и август. То, что воспринимается нами как молния, на самом деле состоит из негативного тока, проходящего от облака к земле. При попадании молнии в здание ток нагревает не только точку попадания, но и всю его конструкцию, что значительно увеличивает вероятность возгорания. Ежегодно в ущерб от попадания молнии в здания и сооружения составляет сотни миллионов. Только высокопрофессиональный монтаж систем молниезащиты в соответствии со всеми техническими нормами сможет обеспечить полную надежность и безопасность.

Основа Вашей работы: Действующие технические нормы

С ноября 2002 для технической стандартизации молниезащиты введена группа технических стандартов DIN V VDE V 0185, части 1 – 4.

Группа стандартов 0185 разделена по приведенной в таблице 1 схеме.

При планировании и монтаже систем молниезащиты особое значение необходимо уделить части 3«Защита зданий и людей», так как в ней подробно изложены основные нормы и требования к системам внешней молниезащиты.

Структурное распределение группы технических стандартов DIN V VDE V 0185

Часть 1	Основные принципы.
Часть 2	Анализ факторов риска. Оценка степени риска повреждения зданий и сооружений.
Часть 3	Защита зданий и людей. Часть 3 разделена на подпункты: Меры защиты; Молниезащита для специфических видов зданий и сооружений; Тестирование и обслуживаниесистем и устройств молниезащи-ты; Техническое обслуживание ипроверка систем молниезащиты.
Часть 4	Защита электрических сетей.

Категории молниезащиты и их классификация

Перед началом планирования системы молниезащиты необходимо классифицировать объект защиты в одну из четырех имеющих-ся категорий. Важно знать, что категория молниезащиты I отличается наибольшей эффективностью 99 %, а категория IV характеризуется самым низким показателем эффективности 84 % (смотри таблицу 2). Затраты на установку системы молниезащиты I выше,чем на аналогичную систему категории защиты IV (имеются в виду параметры молниеприемной сетки, угла защиты, токоотводящего спуска). В случае если объект не имеет соответствующего предписания, категория защиты определяется через оценку риска повреждения в соответствии с техническим стандартом IEC 62305-2, т. е. DIN V VDE V 0185-2. Еще одну возможность определения категории защиты предлагаеттехническая директива VdS 2010 («Молниезащита и защита от перенапряжения с повышенным фактором риска»), принятая Союзом немецких страховых обществ (GDV).

Параметры риска в зависимости от категории молниезащиты по IEC 82305

Категория молниезащиты	Минимальный пик тока молнии	Максимальный пик тока молнии	Вероятность улавливания
I	2,9 kA	200 kA	99 %
II	5,4 kA	150 kA	97 %
III	10,1 kA	100 kA	91 %
IV	15,7 kA	100 kA	84 %

Сырье и материалы

В системах внешней молниезащиты преимущественно используется сталь горячего цинкования, нержавеющая сталь, медь и алюминий.

Коррозия

Чаще всего коррозионная опасность возникает при соединении различных материалов. Именно поэтому медные части нельзя совмещать при монтаже с оцинкованными поверхностями или алюминиевыми соединениями, в противном случае под влиянием дождя или других погодных условий частицы меди попадут на оцинкованную поверхность. Если совмещения двух неблагоприятных материалов (-) избежать нельзя, то рекомендуется использование специальных соединительных зажимов из двух металлов. Такие места повышенной коррозионной опасности, как ввод в бетонированный участок или грунт должны быть выполнены с применением средств антикоррозионной защиты. Соединения в грунте должны быть защищены специальным антикоррозионным напылением. Элементы из алюминия нельзя монтировать на, в или под цементной, оштукатуренной, бетонной поверхностью и землей в незащищенном виде (без необходимого расстояния).

В таблице совместимости материaлов указаны возможные комбинации различных металлов с учетом контактной и воздушной коррозии.

Совместимость материалов: ++рекомендуемая, O возможная, – нежелательная

Материал	Сталь горячего цинкования (FT)	Алюминий (Alu)	Медь (Cu)	Нержавеющая сталь (VA)
Сталь горячего цинкования (FT)	++	O	–	O
Алюминий (Alu)	O	++	–	O
Медь (Cu)	–	–	++	O
Нержавеющая сталь (VA)	O	O	O	++

ПРИМЕРЫ МОНТАЖА:

Неправильный монтаж, коррозионное разрушение из-за неправильного совмещения различных материалов.	Правильный монтаж с использованием двойного соединительного зажима (алюминий /медь).	Неправильный монтаж, коррозионное повреждение алюминиевого провода из-за прямого монтажа на стене.

Наименьшее допустимое расстояние основных внешних систем молниезащиты:

При разработке системы молниезащиты должны учитываться все металлические части здания, электроприборы и электросоединения. Данная мера позволяет избежать опасности искрообразования между молниеприемником и токоотводом, с одной стороны, а также между металлическими частями здания и электроприборами, с другой стороны.

Наименьшее допустимое расстояние

При наличии достаточного расстояния между проводником для тока молнии и металлическими частями здания, риск искрообразования исключен. Данное расстояние получило название наименьшего допустимого расстояния s. Формула вычисления наименьшего допустимого расстояния приведена ниже.

Монтажные элементы с прямым соединением с установкой молниезащиты

Наименьшее допустимое расстояние можно не соблюдать в зданиях с переходными армированными соединениями стен и крыши или с переходными соединениями металлических фасадов и металлических крыш. Металлические элементы с расстоянием к проводнику внешней системы молниезащиты менее одного метра, не имеющие токопроводящего соединения к защищаемому зданию, должны быть соединены с установкой молниезащиты напрямую. К таким элементам относятся металлические решетки, двери, трубы (с негорючим или невзрывоопаснымсодержимым), элементы фасадаи т. п.

Ситуация	Оптимальное решение
Металлические конструкции, как например: решетки, окна, двери, трубы (с негорючим или невзрывоопасным содержимым), элементы фасада без токопроводящего соединения со зданием.	Соединение установки молниезащиты с металлическими элементами.
Кондиционеры, солнечные фотогальванические установки, электрические сенсоры /приводы, металлические вентиляционные трубы с токопроводящим соединением со зданием.	Изолировать на наименьшее допустимое расстояние (смотри примеры ниже).
ПРИМЕРЫ:

Неправильная инсталляция, наименьшее допустимое расстояние s не соблюдено, подсоединение разделительных искровых разрядников проведено неправильно, линия освещения должна быть проложена в области действия молниеотводной мачты.	Наименьшее допустимое расстояние между токоотводящим устройством и камерой наблюдения s соблюдено.

Правильно соблюденное наименьшее допустимое расстояние s между молниеприемником и спутниковой антенной.	Правильно соблюденное наименьшее допустимое расстояние s между молниеприемником и стальной трубой.

Планирование молниеприемника

Молниеприемник является составной частью внешней системы молниезащиты, ответственной за улавливание молний. Молниеприемник долженустанавливаться таким образом, чтобы оптимальнозащищать углы и края здания.
? Вопрос ?: Здание какого типа должно быть защищено? Метод защиты зависит от типа защищаемого здания. Правильный выбор соответствующего метода защиты представлен в таблице.

К какой категории молниезащиты относится здание? Перед началом планирования системы молниезащитынеобходимо классифицировать здание по категориям молниезащиты. В соответствии с действующими нормами дляустановления категории защиты необходимо располагать подробной информацией об объекте и реальной оценкойфакторов риска. При помощи таблицы 3 технической директивы Немецкого союза страховых обществ VDS 2010 можно провести классификацию здания без подробных сведений о нем и оценке риска. Например: общественноеадминистративное здание отнесено в этой таблице к категории молниезащиты III.

Планирование токоотвода

Задача токоотводящего устройства передавать ток молнии от молниеприемника к заземлителю. Количество токоотводов определяется объемом защищаемого объекта, но в любом случае, токоотводов должно быть как минимум два. При этом необходимо обратить внимание на тот факт, что пути для отвода тока должны быть короткими и без петлей (смотри рисунок). В таблице справа приведены показатели необходимого расстояния между токоотводамии соответвующими категориями молниезащиты здания.