Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений

Самостоятельный монтаж молниезащиты

Исходя из вышесказанного, можно сделать вывод, что монтаж защиты от молний можно осуществить своими руками без привлечения наемных работников. Конечно, если вы обладаете элементарными навыками монтажных работ. В противном случае следует пригласить специалиста. Если вы все же решили осуществить монтаж громоотвода собственными руками, то сначала следует выполнить проектирование и расчет молниезащиты. Этот процесс не вызовет затруднений. Мы коротко расскажем о проектировании молниезащиты и ее самостоятельном монтаже на примере установки громоотвода со стержневым молниеприемником. Это самый популярный вариант защиты от грозы загородной недвижимости.

Громоотвод со стержневым приемником молний обеспечивает защиту в виде воображаемого конуса, c вершиной на конце молниеприемника. Во внутреннюю зону этого конуса, для обеспечения надежной защиты строения от молний, должен попадать весь объект.

На приведенном рисунке мы видим, что часть дома не попала в зону защиты, поэтому необходимо перенести молниеприемник на середину дома или увеличить его высоту. Лучшим местом для монтажа штыря молниеприемника является конек крыши или печная труба. Расчет высоты стержневого приемника рассчитывается по следующей формуле.

  • Rx — нижний радиус защиты воображаемого конуса, который необходимо замерить рулеткой на поверхности земли;
  • Ha — высота активной зоны защиты от молний, которая замеряется от земли до наивысшей точки воображаемого конуса;
  • Hx — самая высокая точка частного дома, которая может находиться на коньке кровли, печной трубе или на других элементах конструкции;
  • H — высота стержня молниеприемника.

После расчета длинны стержня молниеприемника следует определиться с его местоположением и проложить воображаемую трассу монтажа токоотвода от стержня до места установки заземлителя. На этом проектирование и расчет молниезащиты закончен и можно приступить непосредственно к монтажу громоотвода.

Монтаж заземлителя

В первую очередь следует смонтировать заземляющий контур. Для выполнения работ вам понадобится следующий инструмент и материалы:

  • болгарка с отрезными кругами, сварочный аппарат, кувалда, молоток и лопата;
  • стальной уголок 40×40 для вертикальных штырей и полоса 40×5 для перемычек.

Заземлитель следует монтировать недалеко от стены дома. Выбираем место и выкапываем равностороннюю треугольную траншею глубиной 70 см со сторонами 1.2 метра. До стены дома также необходимо прокопать траншею для укладки токоотвода. В углах треугольника забиваем отрезки стального уголка на глубину 2 метра.

К концам штырей приваривается полоса. К одному углу контура приваривается стальная полоса и выводиться на стену дома, где к ней будет присоединен токоотвод от молниеприемника. Траншея закапывается и утрамбовывается. Заземлитель готов к подключению токоотвода.

Монтаж приемника молний

Лучшим местом для крепления стержня молниеприемника является печная труба, расположенная вблизи конька кровли. Крепить мачту удобнее всего кронштейнами с хомутами на концах.

Альтернативным вариантом крепежа штыря молниеприемника является его установка на специальную опору на коньке дома.

На заключительном этапе монтажа к нижнему концу стержня крепится токоотвод при помощи хомута с резьбовым соединением.

Монтаж токоотводов

Токоотвод, металлический провод диаметром не менее 6 мм прокладывается непосредственно по кровле и стене дома, к месту выхода соединительной стальной полосы от контура заземления. Вся конструкция крепится к кровле и стенам дома пластиковыми или металлическими хомутами с опорой.

Нижний конец провода токоотвода закрепляется на металлической полосе заземлителя с помощью резьбового соединения.

На этом монтаж внешней грозозащиты закончен, но если не установить блок внутренней защиты от перенапряжений, то ваша система защиты от молний будет неполной.

Установка УЗИП

Устройство защиты от импульсных перенапряжений полностью обесточивает электрическую сеть дома при возникновении мощного индукционного поля, то есть вторичного поражающего фактора молнии. Модуль устанавливается в распределительный щиток по следующей схеме.

После установки УЗИП ваша молниезащита частного дома получает полностью законченный функциональный вид. С этой системой ваша недвижимость и бытовая техника надежно защищены от атмосферных электрических разрядов.

Виды молниеприемников

Молниеприемники по конструкции и материалу бывают:

  • стержневые — отдельно расположенные и на крыше;
  • тросовые;
  • сетчатые — на крыше.

Наиболее распространенные и часто встречаемые — стержневые и тросовые, которые применяются на простых и сложных двускатных крышах. Если строение крыши многоуровневое, рекомендуется использовать комбинированную систему с использованием двух разных видов приемников.

Стержневые молниеприемники

Главная особенность — длинный вертикальный штырь, основная функция которого — принять удар молнии. Прибор должен отличаться высокой прочностью, устойчивостью к осадкам и агрессивной среде, но быть легким и простым в монтаже.

В зависимости от площади крыши можно устанавливать несколько таких мачт. Такие конструкции нужно устанавливать на самую высокую точку крыши или стену. Необходимо, чтобы штырь возвышался не менее чем на 1,5 м.

Можно устанавливать такую систему и отдельно от жилья. Во втором случае мачта может достигать нескольких десятков метров. Стержневая конструкция образует вокруг жилья воображаемый конус — зону защищенного пространства. Размер мачты можно определить из диаметра конуса и его высоты.

Тросовые молниеприемники

Система горизонтального монтажа представляет натянутый стальной трос по всей длине конька. Удар молнии принимает на себя трос. Можно на разных концах крыши установить штыри и натянуть между ними трос, в результате чего получается комбинированный тип защиты. Это подходит крышам, у которых длина во много раз превышает ширину. Диаметр троса должен быть не менее 12 мм. Толщина троса определяется длиной монтажного пролета.

В системе есть особые требования к прочности натяжного элемента, что связано с ветровыми нагрузками и обледенением. Чтобы избежать повреждений системы, рекомендуется по всей длине крыши установить натяжение нескольких промежуточных креплений.

Экономичный и простой вариант получается с использованием вместо троса стальной катанки, которая легка в монтаже (можно приваривать к конструкциям и между собой) и достаточно прочна. Для крепления проволоки можно применять специальные болтовые зажимы — клеммы.

Сетчатые молниеприемники

Система горизонтальная, монтируется на плоских крышах. Сетка изготавливается из проволоки-катанки диаметром 10 мм или стальной полосы любого диаметра. Такие приемники монтируются с помощью сварки и требуют большого расхода материала, поэтому система считается очень трудоемкой в монтаже.

Ее можно устанавливать и на скатных крышах. В таком случае сетку монтируют по периметру плоскости. Это основная причина, по которой на скатных крышах устанавливают более дешевые, простые и безопасные при выполнении работ системы. Такой тип защиты подходит для монтажа на крышах школ и детских садов, институтов и государственных учреждений. Считается самым надежным.

Молниезащита зданий и сооружений

Молниезащита зданий

предусматривает монтаж контура заземления, выполненного из стержней 14,2 мм х 1,5 м. Точки входа в землю, находятся под спуском токоотводов по стенам здания. Стержни заземления соединены между собою полосой 40х4 мм. На стенах здания контактные спуски от молниеприёмников крепятся при помощи различных держателей. Крепления применяются в зависимости от материала фасада. Держатель токоотвода не должен подвергаться коррозии, и не терять свойства более 30 лет.

Молниезащита сооружений

из железобетона с армированием и имеющим класс опасности требует повышенного внимания при строительстве и эксплуатации. Прямое попадание удара молнии может вызвать частичное или полное механическое разрушение кирпичных зданий, бетонных и железобетонных сооружений. Опыты подтверждают, что импульсные токи полностью разрушают напряжённую арматуру.

На практике используются два основных типа оборудования. Это тросовые неизолированные и стержневые молниеотводы. Исходя из формы и конструкции объекта, молниезащита зданий и сооружений

подбирается персонально. При строительстве объектов ввод в здание всех токоподводящих сетей напряжением до 1000 В выполняется кабелем. Каждый молниеотвод соединяется с контуром заземления двумя токоотводами. Показатели импульсного сопротивления элементов заземления должна соответствовать категорийности объекта. При ширине здания более 100 метров укладываются горизонтальные электроды с расчётным сечением.

Значительно повышает безопасность и эффективность работы молниезащиты активный молниеприёмник

. При приближении грозы специальные конденсаторы накапливают заряд до 200 000 вольт, образуется напряжённость, которая притягивает разряд молнии. Установка активизирует грозовой потенциал тучи и исключает повторение грозового удара в защищаемое строение. Применение активной молниезащиты обеспечивает безопасность на большой территории.

Молниезащита и заземлениепроектируется и строится с учетом конструктивных и эксплуатационных особенностей объекта, интенсивности грозовой активности в регионе. В настоящее время все сооружения разделены на 3 категории, в зависимости от предъявляемых требований к защите от опасного воздействия грозовых разрядов в атмосфере.

Молниезащита АЗС

АЗС относится к объектам повышенной опасности. Нормативы определяют установку молниезащиты II категории, что позволит обезопасить их от воздействия прямых грозовых ударов молнии и от вторичных проявлений.

Молниезащита АЗС

выполняется 2 способами – внешней и внутренней системами.

Внешняя молниезащита предусматривает установку стержневых или тросовых молниеотводов, которые обязательно устанавливаются рядом с резервуарами, наливным оборудованием и топливораздаточной аппаратурой. При этом соблюдаются места установки и требования к размерным характеристикам. Внутренняя система обеспечивает защиту электрического оборудования от повышения напряжения в сети, вызванное зарядами молнии. В конструкцию внутренней защиты входят токоотводы и заземление, обеспечивающее отвод и рассеивание статического заряда в земле. К основным требованиям организации систем молниезащиты АЗС относятся:

  • все соединения производятся сваркой;
  • токоотводы, расположенные на поверхности, окрашивают в черный цвет, кроме контактных соединений;
  • проводится экранированная защита оптоволоконных кабелей.

Классификация степеней надежности защиты

Эффект использования молниезащиты заключается в создании вокруг них зоны, в которой прямой разряд молнии произойдет с минимальной вероятностью. При устройстве системы и расчете зон молниезащиты учитывается не только высота, на которой должна находиться высшая точка молниеотвода, но и степень надежности создаваемой защиты.

Различают степень надежности:

  • А – ее показатель составляет > 99,5 % вероятности перехвата прямого удара молнии во время грозы.
  • Б – параметр колеблется в пределах 95… 99,5 % надежности защиты от прорыва электроразряда к контролируемому объекту.

Зона А включается в построение зоны молниезащиты для жилых домов, объектов повышенной опасности (легко воспламеняемых, взрывоопасных), объектов высокой ответственности и ценности.

Зона Б рассчитывается для сельскохозяйственных комплексов, ангаров, стоянок, складов, не связанных с хранением особо ценной продукции и товаров.

В разрезе, сделанном по вертикали молниеотвода, эти зоны молниезащиты накладываются, причем А расположена внутри Б. Внешние границы зоны А должны охватывать все находящиеся на территории контроля строения. Зона Б при этом имеет большее покрытие.

Заземляющее устройство

Заземляющая конструкция для молниезащиты рассчитывается исходя из требования достижения надежного контакта с грунтом, обеспечивающего идеальные условия для растекания токового разряда в землю.

Расчету этой части молниезащиты нужно уделить особое внимание, поскольку без надежного заземления все остальные элементы защитной системы теряют свою функциональность. Перед расчетом заземляющего контура молниезащиты необходимо отметить, что его конструкция изготавливается из вертикально забиваемых в землю толстых металлических штырей, труб или стальных профилей (швеллеров)

Перед расчетом заземляющего контура молниезащиты необходимо отметить, что его конструкция изготавливается из вертикально забиваемых в землю толстых металлических штырей, труб или стальных профилей (швеллеров).

Их длина и сечение определяются расчетным путем исходя из требований создания идеальных условий для стекания тока разряда молнии в землю.

Помимо этого, к расчетным элементам заземления относятся и стальные перемычки, объединяющие вбитые в землю стержни в единый контур и соединяемые методом сварки. Их расчетными параметрами являются длина и сечение, а также марка стали, которые обеспечивают требуемое сопротивление растекания.

В следующем разделе приводится пример расчета системы защиты от поражения молниевым разрядом.

Исходные данные для проектирования

Для начала проектировщику необходимо собрать следующую информацию и получить от заказчика нужные чертежи:

  • генплан объекта (все сооружения, которые необходимо защищать, а также инфраструктура, технологические линии, наземные и подземные коммуникации, трубопроводы, телекоммуникационные каналы, электро и слаботочка и т.п.) (если необходимо защищать несколько зданий или учитывать соседство других)
  • отдельные чертежи (планы) кровли и фасадов здания с перечнем используемых при строительстве материалов, включая наличие и материалы водосточной системы
  • прочие необходимые для расчета чертежи в составе строительной и архитектурной части, наличие и габаритные размеры крышных надстроек
  • назначение объекта, степень присутствия в нем людей
  • климатические условия местности, зона грозовой активности
  • характеристики грунта (тип почвы, уровень грунтовых вод)

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.

Комплексная молниезащита ОБО БеттерманнКомплексная молниезащита ОБО Беттерманн

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.

Конструкция молниеотводов

В общем случае, молниезащита зданий и сооружений представляет собой комплекс из молниеприемника, токопровода и заземлителя. Молниеприемники применяются в виде стержня, сети и натянутого троса.

Стержневой молниеприемник

Конструкция стержневой системы проста. Штырь молниезащиты соединяется с помощью токоотвода с металлическими штырями в грунте, обеспечивающими заземление.

Стержни (штыри) изготавливают из оцинкованной или омедненной стали высотой от полуметра до 5-7 метров. Диаметр зависит от высоты стержня и климатического района расположения. Омедненный стержень имеет лучшую электрическую проводимость по сравнению с оцинкованной сталью.

В зависимости от конфигурации здания и его кровли на крыше устанавливаются несколько стержней. Они крепятся к коньку, фронтону, вентиляционным колодцам и прочим капитальным конструкциям.

Стержневой молниеприемник в 3D. ООО "ВЗРК", vzrk.ruСтержневой молниеприемник в 3D. ООО «ВЗРК», vzrk.ru

Зона влияния молниезащиты представляет собой конус с вершиной на острие молниеотвода. Стержни располагают таким образом, чтобы зоны их действия перекрывали все здание. Для стержневых молниеприемников правило защитного конуса с 90 градусной вершиной справедливо для стержня высотой до 15 м. Чем выше молниеприемник, тем меньше угол вершины защитного конуса.

Сетевой молниеприемник

Молниеприемная сеть представляет собой оцинкованный или омедненный провод диаметром 8-10 мм, покрывающий в виде сети всю крышу здания. Обычно молниезащиту в виде сетки устанавливают на плоские кровли.

Сеть формируется за счет перпендикулярно расположенных относительно друг друга проводов с определенным шагом. При помощи держателей провода соединяются между собой и крепятся к кровле. Иногда, вместо провода используют стальную полосу.

Провод или полоса обязательно должны быть соединены с заземлением. Для соединения применяют сварку, но можно его делать специальными зажимами. Зажимы для соединения электродов заземления с проводниками часто идут в комплекте, если приобретать все детали в специализированном магазине.

Тросовый молниеприемник

Тросовые молниеприемники представляют собой стальной или алюминиевый трос, натянутый между двумя мачтами. Мачты соединены с токоотводов, а тот в свою очередь с заземлением. Представьте, что трос является коньком двускатной крыши.

Тогда область под этой виртуальной крышей будет находиться под защитой от ударов молний. Таким образом, натянув над крышей дома и прилегающей территорией несколько тросов можно обеспечить надежную молниезащиту.

Токопроводы представляют собой оцинкованные или омедненные стальные провода диаметром 10 мм, часто применяют и стальные полосы сечением 40х4 мм покрытые цинком или медью. Они соединяют молниеприемники с заземлителем.

Типы конструкций молниеотводов

Наша компания предлагает различные модели защитного электрооборудования. В каталоге представлены молниеотводы:

Одностержневые – выполнены в виде заостренного сверху стержня или мачты. Стержневая молниезащита устанавливается непосредственно на здание в высшей его точке либо рядом с ним на некотором удалении, не превышающем радиус зоны молниезащиты. 

Двухстержневые, выполненные с одинаковой или различной высотой, — устанавливаются на противоположных концах зданий либо с максимально возможным удалением друг от друга, но при этом создающие неразрывную зону молниезащитывытянутого контура.

Многократные стержневые – используются для создания плотной зоны молниезащитысложной формы на больших площадях, выделенных под малоэтажную застройку.

Одиночные тросовые – из многожильного металлического троса, натянутого вдоль здания или линии электропередачи по высшим точкам конструкции и закрепленного на опорах, соединенных с заземлением посредством токоотводов. Тросовая молниезащита обеспечивает безопасность объектов большой протяженности.

Многократные тросовые – выполнены в виде сетки, изготовленной из металлических тросов. Предварительный расчет зон молниезащитыдает показатель расстояния между параллельными тросами, образующими сетку. В местах пересечения граней ячеек используется сварка для обеспечения надежного соединения жил, препятствующего образованию искры. Сетка размещается поверх верхней плоскости объекта, надежно фиксируется и подключается через токоотводы к системе заземления.

Различают два типа грозозащиты:

  • Пассивная молниезащита – система, принимающая на себя прямой удар молнии во время разряда.
  • Активная молниезащита – приспособление, провоцирующее электрический разряд в себя. Осуществляется посредством инициации процесса ионизации воздуха при росте потенциалов напряжения, возникающего перед началом появления молнии.

Цель расчета защитного заземления

Обустраиваемое на стороне потребителя заземляющее устройство предназначено для защиты не только персонала, обслуживающего электроустановки, но и рядовых пользователей.

Полноценный расчет заземления гарантирует образование надежного контакта защитного устройства с землей, приводящего к растеканию тока и снижению уровня опасного напряжения.

Таким образом, назначение расчета заземляющих устройств – создание условий, исключающих риск поражения живых организмов высоким потенциалом путем его снижения в точке замыкания. В отсутствие хорошо просчитанного и функционального заземлителя любое прикосновение к корпусу поврежденного оборудования равнозначно прямому контакту с фазной жилой.

Поражающие факторы молнии

Для того чтобы до конца понять всю опасность ударов молнии, необходимо более подробно ознакомиться с ее поражающими факторами. Они в обязательном порядке учитываются, когда проектируется устройство молниезащиты зданий и сооружений. В момент разряда подавляющее число грозовых туч обладают отрицательной полярностью, тогда как на земле происходит индукция положительных зарядов.

В среднем, каждое облако перед началом разряда обладает следующими характеристиками:

  • Возле поверхности земли туча имеет напряженность электрического поля в диапазоне 5-300 кВ/м.
  • Потенциал составляет от 100 миллионов до 1 миллиарда вольт.
  • Единичный разряд тучи происходит в промежутке от 15х10-6 до 10-3 секунды, для полного разряда требуется 1,13 секунды.
  • Непосредственно в канале молнии образуется температура 20 тысяч градусов и более.
  • Величина амплитудного значения тока составляет 50 кА, в некоторых случаях – до 250 кА.

Действие электрических разрядов может быть первичным или вторичным в зависимости от поражающих факторов. Они учитываются, когда создается система молниезащиты зданий. Первичный поражающий фактор является прямым ударом молнии в конкретный объект. Основными последствиями считаются пожары и механические повреждения зданий и сооружений.

Вторичные поражающие факторы, которых существует несколько видов, проявляются в следующем:

  • Электростатическая индукция. На металлических конструкциях, изолированных от земли, возникают наведенные электрические потенциалы. Их появление связано со статическим полем высокой напряженности между грозовыми тучами и землей. В результате, между деталями оборудования и металлическими конструкциями наблюдается искрение.
  • Электромагнитная индукция. На металлических трубах, воздуховодах и других элементах большой протяженности, обладающих незамкнутыми контурами, в момент разряда происходит индуцирование ЭДС. Данное явление возникает под действием мощного магнитного поля, изменяющегося во времени. Как следствие, здесь также образуется искрение в местах максимально близкого взаимного расположения металлических конструкций.
  • Высокие потенциалы, которые могут попасть в здание по коммуникациям и металлическим конструкциям, находящимся вне объекта. Все это нужно учитывать при строительстве еще на стадии проектирования.

Все виды поражающих факторов вызывают те или иные негативные последствия. В первую очередь, это поражение людей электротоком, пожары, взрывы, разрушения вследствие механических повреждений. Все это приводит к значительному материальному ущербу и невосполнимым потерям.

Обслуживание и ремонт

Эксплуатация и обслуживание систем молниезащиты зданий и сооружений организуются в соответствии с ПТЭЭП и указаниями соответствующих инструкций (СО 153-34.21.122-2003 и другие).

Задача этих мероприятий состоит в поддержании специального оборудования в рабочем состоянии и полной технической исправности. В первую очередь отметим, что для выполнения поставленной задачи устройства молниезащиты перед началом сезона гроз должны подвергаться обязательной проверке.

Важное замечание! Проверка организуется и в тех случаях, когда в систему молниезащиты (МЗ) были внесены какие-либо изменения, а также после устранения возникших в ней неисправностей. При этом каждое техническое мероприятие проводится по заранее составленной и утверждённой ответственным лицом программе испытаний

Согласно программе обследование предполагает не только визуальный осмотр устройств, но и проведение специальных измерений, по результатам которых оценивается работоспособность всей молниезащиты.

Перед началом измерений обязательной проверке подлежат места сочленения отдельных элементов на предмет надёжности электрического контакта, а также все составляющие конструкции, имеющие непосредственный контакт с землёй.

Такие обследования проводятся, чтобы обнаружить следы коррозии и разрушений и в дальнейшем заменить неисправные части или отправить их в ремонт.

Измерительная часть программы испытаний включает в себя проверку переходных сопротивлений контактов, Проверка происходит с использованием специальной измерительной аппаратуры. Полученные результаты сверяются с приведёнными в нормативной документации данными с целью оценки состояния защитной системы.

Внешняя молниезащита зданияВнешняя молниезащита здания

Аналогичные обследования и измерения проводятся и в отношении заземлителя, конструкция которого проверяется на предмет соответствия сопротивления растеканию тока требованиям нормативов.

Результаты проведённых исследований после их окончания оформляются специальным протоколом (смотрите Правила ТЭЭП), а затем передаются на хранение ответственному за электрохозяйство лицу.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий