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:
|
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.