Мълниезащита на сгради и съоръжения без взривоопасни зони. Имате ли нужда от мълниезащита? Мълнията и нейните увреждащи фактори

Тази тема е много актуална за беларуските дизайнери. Планирах да го напиша преди около две години. През това време много се промени, бяха публикувани няколко публикации по тази тема от водещи експерти в страната, но въпреки това искам да изразя своето скромно мнение.

Както е известно, в Република Беларус вместо RD 34.21.122 на 1 ноември 2011 г. влезе в сила TKP 336-2011 (Мълниезащита на сгради, конструкции и комунални услуги).

Веднага щом този TCP излезе, започнах усърдно да го изучавам. По това време вече започвах да осъзнавам какво всъщност е дизайнът.

Сега съм натрупал доста, които са създадени специално за конкретни дизайнерски задачи. Но този списък не включва програма за изчисляване на необходимостта от устройство за мълниезащита.

Всъщност имам такава програма или по-скоро дори две.

Първата ми програма, с която започнах да създавам личните си програми, се казваше: Програмата изглеждаше така:

Между другото фамилното ми име е там най-отгоре. Направих тази програма, когато този блог все още не съществуваше, а връзката е към стария ми блог, който не съм правил отдавна и в който съм упражнявал уменията си за изграждане на уебсайтове. Имаше 3 версии на програмата, в които поправих грешките си.

Програмата може да бъде изтеглена свободно от интернет във форума. Аз съм един от първите, които направиха такава програма и я пуснаха в интернет. В момента връзките за изтегляне не работят, защото... Тази програма не е актуална и в някои случаи може да не даде напълно правилни резултати.

Факт е, че по това време експертите все още не изискваха изчисление и програмата просто се оказа ненужна.

След известно време направих програма за себе си, която нарекох: Не разпространявам тази програма, дори няма да я преглеждам, тъй като има официална програма от Министерството на извънредните ситуации на Беларус: А тя изглежда така:

Научих за тази програма напълно случайно. Нося изчислението си на експерта и те ми казват защо сте изчислили всичко ръчно, ако има програма, разработена от Министерството на извънредните ситуации

Лично аз никога не съм използвал тази програма, но това, че програмата не работи правилно е 100%. В интернет има добър преглед на тяхната програма, където цитират куп грешки, надявам се, че тези грешки вече са отстранени.

На уебсайта на Министерството на извънредните ситуации на Република Беларус можете да изтеглите версията на програмата от 08.04.2015 г.

Преди да започнете изчислението, трябва да разберете същността на изчислението. Изчислението се прави, за да се разбере какви мерки трябва да се вземат за защита на сградата и хората от удари на мълнии.

Най-скъпото нещо, което може да се появи, е външно мълниезащитно устройство. Инсталирам ограничители на пренапрежение и система за изравняване на потенциала в почти всеки проект.

Първоначално не предприемате никакви мерки за защита от удари на мълнии. След като изчислите как сте определили, че рискът ви е по-висок от допустимия, започвате да добавяте различни дейности, като по този начин намалявате съответните коефициенти.

Служителите на Министерството на извънредните ситуации прецениха, че изчисляването само на R1 е достатъчно. Аз като дизайнер съм много щастлив, защото... те ни опростиха изчислението, но защо не броим R2? Най-очевидната грешка, която хваща окото ви, е, че при изчисляване на риска те сумират всички междинни стойности от Ra до Rz. Дори в първата ми програма това не е така.

Най-важното е, че експертизата го приеме и изборът на необходимите коефициенти няма да е труден.Въпреки че имаше случаи (не за мен), когато експертът принуди да се направи външна мълниезащита, въпреки изчислението, което не изискваше това.

Лично мое мнение.

С това изчисление трябва да продължите, както следва:

Изчисляване на риска

Това не се отнася конкретно за програмата на Министерството на извънредните ситуации. Има много малък смисъл от всички изчисления. Всички изчисления могат да бъдат коригирани до желаните резултати, тъй като не всички експерти са добре запознати с това изчисление. Това беше особено вярно в началния етап.

Най-трудното нещо, което срещнах при разработването на програмата, беше изчислението, свързано с екранирането на кабела и избора на подходящи коефициенти. Глупаво коригирам тези стойности до желания резултат, тъй като никой вътре в сградата няма да екранира захранващите кабели.

Бих искал да задам въпрос на специалистите, разработчиците на TKP 336-2011: защо не сте доволни от таблица 1 в RD 34.21.122-87 (Инструкции за мълниезащита на сгради и конструкции)?

Според мен е необходимо да вземем тази таблица и да я преработим. Добавете още обекти.

Например:

Училище – III клас.

Жилищна сграда 16 етажа - IV клас.

Едноетажна къща - не се изисква МЗ.

Напълно възможно е в таблицата да се изброят 100 обекта, по които да се вземат решения за външна мълниезащита. Освен това един обект трябва да се цитира в различни случаи: в градски райони, селски райони, може би също в зависимост от височината на сградата.

Това ще спести време както на проектанта, така и на проверяващия експерт.

Следващият път ще проверя дали всички грешки, които направих в програмата RMZ v.1.03, са коригирани.

В тази статия можете да обсъдите други проблеми и въпроси относно TCH 336-2011.

В Санкт Петербург е обичайно да се инсталират активни гръмоотводи. Цялата инсталация отнема около пет часа (включително забиване в дълбоко заземени електроди). Поръчахме от специализирана фирма (StroyMaximum-STMX, прочетете уебсайта за повече подробности).
Това, което ни подтикна да инсталираме професионална мълниезащита, беше, че в нашия вилен град (в квартал Приозерски) две къщи с домашна мълниезащита изгоряха по време на гръмотевична буря за малко повече от два месеца.
Както се казва, Бог пази внимателните.

Като цяло има интересна статия: Статистиката казва, че в планетарен мащаб мълнията удря всичко, което стои на земята с интензивност от около сто удара в секунда! А самите гръмотевични бури на планетата бушуват около 2000 едновременно.Един от резултатите от това могат да бъдат пожари (само у нас 7% от пожарите в жилищни сгради възникват от мълнии)
Попитайте вашите приятели, които наскоро са построили ваканционен дом, дали са го защитили от мълния. 90% от анкетираните ще отговорят с „не“. Причината е непознаване на възможните последици от подобно несериозно отношение или типичното руско „може би“. Има първични увреждащи фактори на мълния - пожар, разрушаване, както и вторични - въвеждане на индуциран потенциал, поява във вътрешната мрежа на източници на потребление на електростатична и електромагнитна индукция. Светкавицата е огромна искра, която има сложна траектория. Само 25-30% от светкавиците преминават от облака към земята. Много често виждаме мълния да идва от някъде отстрани, а мястото на произхода й може да бъде на няколко километра от мястото на удара. Външна мълниезащита
Гръмоотводът е устройство, състоящо се от три основни елемента: въздушен терминал, който приема мълниеотвод; проводник надолу, който трябва да насочи получения разряд към земята, и заземен електрод, който прехвърля заряда към земята. Гръмоотводът може да бъде под формата на метален щифт (пръчка), метален кабел, опънат по протежение на билото на покрива или метална армировъчна мрежа със стъпка на клетката обикновено 6-12 м. За защита от директен удар на мълния с големина възможно най-голяма площ, гръмоотводът трябва да бъде монтиран на такава височина, че защитата на зоната (това е всичко, което се вписва в конус, чиято височина се определя от височината на гръмоотвода, а диаметърът на основата е равен за утрояване на височината) избраните обекти паднаха. Доста често можете да чуете мнението, че металният покрив (например метални керемиди) ви позволява да не се притеснявате за мълниезащитата. Много опасна заблуда! Издържа се основно от самите продавачи на метални керемиди. Металният покрив може да действа като гръмоотвод, но такава защита няма да ви спести от „сериозна“ мълния, тъй като проектната дебелина на покривните листове трябва да бъде най-малко 4 mm (и кой използва това?). Светкавицата просто изгаря през по-тънки листове. Ако на покрива има изпъкнали елементи (например метални комини), върху тях се монтират гръмоотводи, стърчащи на 0,2 m над горния ръб и надеждно закрепени към метала на покрива. Напомняме ви още веднъж: сградите с метален покрив трябва да бъдат оборудвани с мълниезащитна система.
В допълнение към „механичните“ гръмоотводи има „физически“. Способността за изкуствено създаване на колона от йонизиран въздух отдавна предполага използването на приближаващ лидер на мълния като вид гръмоотвод. Първите йонизиращи устройства се основават на използването на радиоактивен изотоп. При подаване на напрежение към такова устройство се появи колона от йонизиран въздух, към която беше затворен лидерът от гръмотевичния облак. По-късно тези устройства са трансформирани в безопасни гръмоотводи, захранвани вече не от радиоактивни изотопи, а от електроника (ERICO, САЩ). Устройствата се оказаха доста ефективни, има опит в използването им в Руската федерация. Безспорните предимства на такива гръмоотводи включват отлична възможност за запазване на архитектурния облик на сградата, без да се нарушава с видими допълнения. Много от нас са наблюдавали колко често мълнии се разреждат в близост до различни високи предмети, без винаги да ги удрят. Но малко хора обръщат внимание на факта, че близо до високи обекти мълнията се наблюдава малко по-често, отколкото на други места. Този модел се обяснява с факта, че „контралидерът“ от високи обекти изглежда привлича лидери от облака не само строго над върха му, но и от периферните части на облака. Оказва се, че всяка мачта (например клетъчна комуникация) обективно привлича по-голям брой мълнии в зоната на нейното местоположение. Заземяване
Във всеки случай - както за "външна", така и за "вътрешна" мълниезащита - ролята на заземяването е много важна.Нека се върнем към нашите инструкции. Тя силно препоръчва заземяване на гръмоотводи към фундаментната армировка на къщата или, ако това не е възможно, заравяне на електродни щифтове в земята (между другото, заземяването към фундаментната армировка също не винаги е възможно, тук има ограничения: ако основата е хидроизолирана с епоксидни съединения или ако влажността на почвата е под 3%). Електродите трябва да бъдат заровени така, че да достигнат влажните слоеве на почвата. Говорим за така нареченото стъпково напрежение, което в непосредствена близост до заземяващите електроди може да бъде много значително и животозастрашаващо. По време на гръмотевична буря не се препоръчва да сте по-близо от пет метра от заземителя на гръмоотвода, за да не бъдете изложени на стъпково напрежение и напрежение на докосване.

Директен удар на мълния в сграда или постройка и разряди от електростатичната индукция на облаци и от електромагнитната индукция на ток на мълния вътре в сграда могат да наранят хората в нея, да причинят пожари и експлозии, разрушаване на каменни и бетонни конструкции, разцепване на дървени подпори на въздушни линии и повреди изолацията. Защитата от атмосферно електричество трябва да се организира в съответствие с Инструкциите за монтаж на мълниезащита на сгради и конструкции.
В зависимост от наличието и класа на взривоопасните зони в дадена сграда се изисква една от трите категории мълниезащита или изобщо не се изисква мълниезащита.
Категория на мълниезащита I се използва за промишлени сгради с експлозивни зони от класове B-Ia и B-II. Това са всички неселски имоти.
Категория на мълниезащита II се използва за промишлени сгради със зони от класове V-Ga, B-Ib и B-IIa (при условие, че те заемат най-малко 30% от обема на цялата сграда, а ако са по-малко, тогава или цялата сграда е защитена по категория III или част от категория II), както и открити инсталации със зони от клас B-Id. Мълниезащитата за тези открити инсталации е задължителна в цялата област, докато мълниезащитата от категория II за сгради се изисква само в райони, в които има поне десет часа гръмотевични бури годишно. Разделянето на територията на зони с различен брой гръмотевични бури (часове на гръмотевична буря) е дадено в PUE и в Инструкциите за инсталиране на мълниезащита на сгради и конструкции. Мълниезащита от категория II се изпълнява за амонячни хладилници, мелници, фабрики или цехове за производство на храни за животни, сенно брашно, складове за горива и материали с бензин, някои торове и пестициди.
За други промишлени, жилищни и обществени сгради е необходимо да се изгради мълниезащита от категория III или изобщо да не се изгражда, в зависимост от предназначението и естеството на сградата, а понякога и от очаквания брой директни удари на мълнии в тази сграда годишно.
Този брой се определя чрез изчисление в зависимост от размера на сградата и броя на часовете с гръмотевична буря.
Независимо от броя на очакваните директни попадения на мълнии с 20 и повече гръмотевични часа годишно, мълниезащита от категория III се изгражда в следните случаи: за външни инсталации от класове II...III; за сгради със степен на огнеустойчивост III...IV - детски градини, детски ясли, училища и интернати, общежития и столове, детски оздравителни лагери и почивни домове; за болници, клубове, кина; за вертикални изпускателни тръби на котелни или промишлени предприятия, водни и силозни кули на височина над 15 m от земята. В райони с брой часове на гръмотевична буря най-малко 40 часа годишно се изисква категория мълниезащита III за животновъдни и птицевъдни сгради със степен на пожароустойчивост III...V: краварници, обори за телета и свинарници за най-малко 100 глави от всички възрасти и групи животни, обори за 40, кошари за 500 и птичарници за 1000 животни (всички възрасти); за жилищни сгради - само на височина над 30 m (повече от пет етажа), ако са разположени на повече от 400 m от общата площ.
Категория на мълниезащита III предпазва от директни удари на мълния и от въвеждане на високи потенциали в сградата чрез въздушни електрически линии, както и чрез други надземни метални комуникации (надлезни тръбопроводи, надземни железопътни линии).
При влизане в сградата и при най-близката опора тези комуникации са свързани към заземителни проводници със съпротивление не повече от 30 ома. На входа можете да използвате заземителен превключвател за защита срещу директни удари на мълния.
На въздушни електрически линии с напрежение до 1000 V, преминаващи през открита площ или по улица с едно- или двуетажни сгради (ако линията не е екранирана от високи дървета или къщи), изолационни куки или щифтове на фаза проводниците са заземени (включително линиите за улично осветление), а нулевият проводник най-малко на всеки 200 m по време на гръмотевични бури 10...40 часа годишно и най-малко на всеки 100 m по време на по-голям брой гръмотевични бури (повече се случва, например, на запад на Москва). Съпротивлението на заземяване трябва да бъде не повече от 30 ома; прави се на опори с разклонения до входа на сграда, където може да има много хора (училище, детска градина, болница, клуб), или към животновъдни помещения, складове, както и на крайните опори на линиите, ако от тях се прави вход в някоя сграда. В този случай предишното заземяване не трябва да бъде по-далеч от 100 m от заземената крайна опора по време на гръмотевични бури от 10...40 часа годишно и не по-далеч от 50 m, ако има повече от тях.
Когато се появят пренапрежения от мълния върху линейните проводници, изолаторите се припокриват по повърхността чрез електрически разряд върху заземените куки и само относително малки пренапрежения проникват в къщите. Само приближаването на няколко сантиметра до окабеляването по време на гръмотевична буря може да представлява опасност, например, когато се опитвате да включите или изключите светлината или радиото. И при липса или неправилно изпълнение на мълниезащита са наблюдавани случаи на нараняване на хора на разстояние 2 м от окабеляването или повече.
Всичко по-горе се отнася както за дървени, така и за стоманобетонни опори. За тези стоманобетонни опори, където не се изисква мълниезащитно заземяване, армировката, изолационните куки или щифтовете и лампите са заземени. Като заземител се използва стоманен прът с диаметър най-малко 6 mm, който се свързва към куките с телена превръзка и към нулевия проводник със скоба. На стоманобетонни опори се използва опорна армировка, към която са заварени горните и долните заземителни изходи за закрепване на заземителни куки и за свързване към заземяващия електрод. Мълниезащитните заземявания на линията се извършват по-често от многократните заземявания на нулевия проводник.
За защита от директни удари на мълния се използват прътови или кабелни мълниеотводи. Гръмоотводът е вертикален стоманен прът от произволен профил, монтиран върху опора, разположена близо до защитения обект, или върху дърво. Разстоянието от опората до сградата не е стандартизирано, но е желателно то да бъде най-малко 5 м. Площта на напречното сечение на пръта, наречена гръмоотвод, обикновено е най-малко 100 mm2, а дължината е най-малко 200 mm. Той е свързан към заземителния проводник чрез токоотвод, изработен от стоманена тел с диаметър най-малко 6 mm, но може да се използва като токопроводи за метални конструкции на защитени сгради и съоръжения чрез заваряване на техните съединения. Това са метални ферми, колони, асансьорни водачи, пожарни стълби.
За мълниезащита е необходимо максимално да се използват гръмоотводи от естествен прът: изпускателни тръби, водни кули и други високи конструкции, разположени в близост до защитения обект. Дървета, растящи на по-малко от 5 m от сгради от III...V степени на огнеустойчивост, могат да се използват като опора за гръмоотвод, ако на стената на сградата се постави токопровод към дървото до цялата височина на стената , като го заварявате към заземителя на гръмоотвода. Въпреки това, за всяка категория мълниезащита е разрешено поставянето на гръмоотводи директно върху защитената сграда без допълнителни мерки. Като гръмоотвод можете да използвате метален покрив, заземен в ъглите и по периметъра поне на всеки 25 m, или мрежа от стоманена тел с диаметър 6... 8 mm с размер на окото до 12x12 мм и възли, свързани чрез заваряване, нанесени върху неметален покрив, заземен по същия начин като метален покрив. Към мрежата или металния покрив се закрепват железни капачки над комините или специално поставен върху тръбата телеен пръстен, ако няма капачка.
Не са необходими специални гръмоотводи, ако покривното покритие се състои от метални ферми или стоманобетон, а хидроизолацията и изолацията са незапалими (от шлакова вата и др.). Фермите са заземени.
Възможно е да има един общ заземяващ проводник за защита срещу директни удари на мълнии, срещу пренапрежения на мълнии, пренасяни по въздушни линии или други комуникации на дълги разстояния, и срещу електрически удар. Комините на електроцентрали и котелни или силози и водонапорни кули трябва да имат височина на гръмоотвод над тръбата най-малко 1 м. Препоръчва се вместо инсталиране на специален изкуствен заземител да се използва стоманобетонна основа на тръбата или кулата . За стоманобетонни тръби и кули стоманената армировка служи като токопровод, докато за металните гръмоотводи и токоотводи изобщо не са необходими.
На фиг. Фигура 38 показва защитната зона на единичен гръмоотвод с височина h. Това е кръгъл конус с връх на височина h 0 1 и с граница на зоната на нивото на земята под формата на кръг с радиус r 0 . Хоризонталното сечение на защитната зона на височина h x е кръг с радиус r x . Има по-тясна зона, в която обектът е защитен от удар на мълния с вероятност 99,5%, и по-широка зона, където вероятността за защита е 95%. Селските имоти обикновено изискват по-широка защитна зона. За него са в сила следните съотношения: h 0 = 0,92h; r 0 = 1.5h; r x = 1,5 (h-h x /0,92); h = 0,67r x + h x /0,92.

Ориз. 38. Схема на единичен гръмоотвод и неговата защитна зона

Като заземителни проводници за гръмоотвод, разположен на покрива на защитена сграда, можете да използвате заземителни проводници, конструирани от съображения за електрическа безопасност (повтарящо се заземяване на нулевия проводник), и ако те са далеч от мълниеотвода или отсъстват изобщо ( при захранване на сградата чрез кабели с пластмасови обвивки), тогава може да се използва стоманобетонна основа на сградата, свързваща токоотвода от гръмоотвода към фундаментната армировка чрез заваряване. От всеки гръмоотвод на билото на покрива трябва да се простират два надолу проводника по двата покривни наклона до техните заземителни проводници. При липса на стоманобетонна основа се изгражда специална под формата на две вертикални пръти с диаметър 10...20 mm и дължина 3 m, разположени на разстояние 5 m една от друга и свързани под земята. на дълбочина най-малко 0,5 m със стоманена лента с напречно сечение най-малко 40x4 mm.
Когато гръмоотводът е във вид на заземен метален покрив или мрежа на неметален покрив, заземителният електрод се изпълнява под формата на заземителна стоманена лента 25x4 mm, положена на ръб по дължината на сградата на дълбочина от 0,5 ... 0,8 м и на разстояние от основата 0,8 м. K тези ленти трябва да бъдат свързани към всички метални конструкции, оборудване и тръбопроводи, разположени вътре в сградата.
За да се предотвратят удари на хора и животни от стъпково напрежение, концентрираните мълниезащитни заземителни проводници от всички категории се препоръчват да бъдат разположени на не по-малко от 5 m от пътища и пешеходни пътеки, от входове на сгради, на рядко посещавани места (тревни площи, храсти). Токопроводите не трябва да се разполагат близо до врати или порти на животновъдни сгради. Ако заземителните проводници са принудени да бъдат поставени на често посещавани места, тези места трябва да бъдат асфалтирани. Например, при поставяне на заземителен електрод по протежение на стената на хамбар, ширината на асфалтовото покритие трябва да бъде най-малко 5 m от стените.
Външни инсталации от клас P-III, в които се използват или съхраняват запалими течности с точка на възпламеняване на парите над 61 ° C, са защитени от директни удари на мълния, както следва: корпусите на тези инсталации или отделни контейнери с дебелина на покрива под 4 mm са защитени с гръмоотвод (свободно стоящ или монтиран върху защитаваната конструкция), като пространството над газоотвеждащите тръби не може да бъде включено в зоната на гръмоотвода. Ако дебелината на покривния метал е най-малко 4 mm или, независимо от дебелината на покрива, обемът на отделните контейнери е по-малък от 200 m3, тогава е достатъчно да ги свържете към заземителни електроди на разстояние най-малко 50 m около периметър на основата.
Удължени гръмоотводи (заземени кабели, изработени от многожилни стоманени въжета с напречно сечение най-малко 35 mm2) се използват за защита на дълги сгради от директни удари на мълния. Тогава за височина на кабелния гръмоотвод се приема височината на кабела над земята на мястото, където е най-близо до земята в резултат на провисване Nt, а провисването се приема равно на 2 m за дължина на сградата до 120 m, т.е. Nopor = Nt + 2. На нивото на земята Ro = = 1,7 Nt. На височина Нх (височина на стената) Rx = 1,7(Нт + Нх/0,92), а ако са дадени Нх и Rx (например половината ширина на сградата), то се получава Нт = 0,6 RxHx/0,92.
Малки сгради със степен на пожароустойчивост III...IV, разположени в селски райони със средна продължителност на гръмотевични бури годишно от 20 часа или повече, е разрешено да бъдат защитени от директен удар на мълния по опростен начин в сравнение с категория на мълниезащита III чрез един от следните методи.
1. Като опора за гръмоотвод се използва дърво, растящо на разстояние 3...10 m от сградата, ако височината му е най-малко 2 пъти височината на сградата, като се вземат предвид тръбите и антените, стърчащи над нея покрив. По дължината на ствола на дървото се полага заземителен проводник, който трябва да стърчи над върха му най-малко на 0,2 м. В корените на дървото се прави опростен заземителен проводник под формата на единичен вертикален прът с диаметър най-малко 10 mm и дължина 2...3 m или същата хоризонтална дълбочина най-малко 0,5 m (те също са заземени в три други варианта на опростена мълниезащита. Всички връзки могат да бъдат болтови, а не заварени). Основното опростяване при този вариант е липсата на проверка дали цялата конструкция е включена в зоната за мълниеотвод.
2. Ако билото на покрива съответства на максималната височина на сградата, над него се окачва кабелен гръмоотвод, издигащ се над билото най-малко на 0,25 м. Кабелните опори могат да бъдат дървени дъски, закрепени в краищата на покрива. Ако дължината на сградата е повече от 10 m, токовите проводници от двата края на кабела се полагат по крайните стени или по един наклон на покрива във всеки край, а ако дължината на сградата е по-малка от 10 m, тогава само един краят на кабела е заземен.
3. Ако комин се издига над билото и други елементи, върху него се монтира гръмоотвод, издигащ се най-малко на 0,2 m над комина. От него е достатъчен един спускащ проводник по един покривен наклон.
4. Металният покрив е заземен в една точка и всички метални предмети, стърчащи над него, са свързани към покрива, а водосточните тръби и металните стълби могат да служат като токоотвод, ако в тях е осигурена непрекъснатост на електрическата верига.

Имате ли нужда от мълниезащита?

Мълниите и атмосферните разряди са постоянен и почти повсеместен спътник на хората. Тяхната ужасяваща сила изглеждаше на нашите предци като проява на волята на боговете. Световната наука и практика са разработили ефективни методи за защита срещу последствията от атмосферните разряди. Мълниезащитата е набор от мерки за защита на живота и здравето на човек и неговото имущество. В момента мълниезащитата, като набор от стандарти, техники и средства, е динамично развиваща се част от световната технология.

Мълнията и нейните увреждащи фактори.

Атмосферните изхвърляния имат опустошителна сила и различните им последствия представляват сериозна заплаха за живота и имуществото на хората.

Има няколко теории за мълнията, но основната е, че потенциална разлика до 1000 kV в облаците спрямо повърхността на земята предизвиква изхвърляне с чудовищна мощност до 200 kA, което е придружено от светкавици и гръмотевици. Нагряването на канала за атмосферно изхвърляне достига 30 000 градуса. Средната продължителност на разряда на най-често срещания удар на мълния облак-земя е приблизително 60-100 µs. По-удобно е да се анализира разнообразието от увреждащи фактори и последствия, като се използва примерът на таблица.

От горното можем да направим изводи:

• Потенциалът за мълнии и гръмотевични бури представлява реална и разнообразна заплаха за човешкия живот и имущество.
• Човешката среда, тъй като се насища с чувствително съвременно електронно оборудване, става изключително уязвима към въздействието на атмосферните и превключвателните пренапрежения.

Като пример може да се посочи следната статистика: повече от 25% от застрахователните плащания в Германия покриват щети от мълнии и пренапрежения.

Необходимостта от мълниезащита и защита от пренапрежение е извън съмнение за всеки, който е бил свидетел на последствията от атмосферните разряди.

Кратък списък от проблеми, свързани със сигурността на съществуващите конструкции, проектирането и изпълнението на мълниезащита на сгради на територията на Руската федерация.

В основата си проблемите на руската мълниезащита са от регулаторен характер. Действащите стандарти в областта на мълниезащитата в Руската федерация не отразяват напълно постиженията на съвременната наука и технологии. Ефективните методи и средства за мълниезащита са най-пълно представени в стандартите на IEC (Международната електротехническа комисия) и са потвърдени от широкото практическо приложение в индустриализираните страни.

За лесно възприемане на текста на статията е необходимо да се предоставят функционалните наименования на основните раздели на системата за мълниезащита, приети в международната практика.

При много общо сравнение на световните и руските стандарти могат да се направят редица фундаментални изводи.

Относно секцията външна мълниезащита:

• За разлика от нормите на Руската федерация, стандартите на IEC са разработили подробно метод за защита чрез прилагане на мълниезащитни вериги (решетки) към сложни покриви на сгради в комбинация със защита на изпъкнали части.
• Руският ръководен документ "Инструкции за инсталиране на мълниезащита на сгради и конструкции" (RD 34.21.122-87) не предвижда световната практика за използване на антикорозионни материали и фабрично готови елементи, включително заземителни проводници и болтови съединители, направени от поцинкована стомана в заземителни устройства.
• Същите инструкции предвиждат недвусмислената практика за приемане на мълния с метално покривно покритие. В същото време в нормативните документи на IEC този метод се използва само в случаите, когато не е необходимо да се гарантира безопасността на това покритие.

Относно частта вътрешна мълниезащита:

В момента международната концепция за зонална защита от пренапрежение за електрически инсталации на сгради, информационни и телекомуникационни системи, електронно оборудване и крайни устройства е практически извън сферата на дейност на руските специалисти.

• Стандартите на IEC внимателно разработват правилата и препоръките за използване на ограничители на пренапрежение в съответствие със зоновата концепция за вътрешна мълниезащита, както и изискванията към тях. В същото време новото издание на PUE съдържа само фрагментарни инструкции относно необходимостта от инсталиране на отводители на входящите електрически шкафове за подаване на въздух на захранващата линия.
• Руските стандарти не са разработили набор от методи и средства за защита на съвременни слаботокови мрежи, оборудване и устройства от мълнии и комутационни пренапрежения.

В резултат на това това не е изчерпателен списък на реалните проблеми, пред които са изправени разработчиците, изпълнителите и собствениците на имоти.

При липса на практика за използване на фабрично готови елементи е възможно да се реализира ефективна външна мълниезащита на вили, имоти и подобни сгради само с използването на свободно стоящи високи прътови гръмоотводи. По правило разработчиците и собствениците не са доволни от това решение, т.к нарушена е архитектурната индивидуалност на сградата, а изпълнението й е свързано със значителни разходи.

Използването на метални покриви (особено метални керемиди) като гръмоотвод може да доведе до деформация и разрушаване на листовия материал, както и до запалване на подлежащите горими материали на покривните конструкции.

Трудности възникват при инсталиране на външна мълниезащита на реконструирани промишлени, обществени и административни сгради. При такива съоръжения е по-евтино да се извърши външна мълниезащита и заземяване, независимо от тоководещите строителни конструкции, отколкото да се определи тяхната годност и да се реконструира. Предвид практическата липса на фабрично готови елементи на пазара е трудно ефективното и икономично изпълнение на мълниезащитата на тези обекти.

Мълниезащитните части и заземяващите устройства, изработени от импровизирани материали в строителни условия, като правило имат ниска издръжливост, недостатъчна степен на защита от директни удари и липса на средства за защита срещу пренесен и индуциран потенциал на мълния.

Обществените и промишлени градски сгради, които са защитени от директни удари на мълния с помощта на проводими строителни конструкции, обикновено са оборудвани с електрически инсталации без вътрешни мълниезащитни устройства. Собствениците и експлоатационните организации могат да понесат значителни разходи за отстраняване на последствията и покриване на щети от мълнии и комутационни пренапрежения в мрежите.

Всяка година скъпото и чувствително към импулсно напрежение оборудване за информационни технологии, телекомуникации и системи за автоматизация се използват все повече в ежедневието, управлението, индустрията и комуникациите. Тяхната непрекъсната работа и безопасност изисква комплексно и висококачествено оборудване за ограничаване на мълнии и комутационни пренапрежения с разбираеми за специалистите правила за приложение, монтаж и експлоатация.

В тези условия темата за възможното намаляване на рисковете на застрахователните компании и съответно размера на тарифите за застрахователите на недвижими имоти и имущество е от голям интерес.

Специалистите ви предлагат да създадете ново ниво на сигурност за къщите, в които живеете, които строите, оборудвате и проектирате. Комплексното оборудване със системно оборудване на водещия немски производител OBO Bettermann е изпитано във времето ефективно решение за защита от мълнии и пренапрежения.

Мълниеносните разряди могат да засегнат сгради и конструкции с директни въздействия (първично въздействие), причинявайки прякото им увреждане и разрушаване, и вторични въздействия чрез явленията на електростатична и електромагнитна индукция. По време на удари на мълнии високият потенциал може да бъде пренесен в сградите чрез въздушни линии и различни метални комуникации. Каналът на мълнията има висока температура (20 000 ° C и повече) и когато е изложен на мълния, получените искри и нагряване на запалимата среда до температурата на запалване причиняват пожари в сгради и конструкции.
Необходимостта от мълниезащита на жилищни и обществени сгради и съоръжения се установява в съответствие с изискванията на „Инструкции за проектиране и монтаж на мълниезащита на сгради и конструкции“ (SN 305-69), въз основа на тяхното предназначение, интензитета на гръмотевичната активност в района на тяхното местоположение, както и очаквания брой мълнии в областта година. Средната гръмотевична активност в часове за една година се определя от картата, дадена в SN 305-69 или въз основа на данни от местни метеорологични станции.

На мълниезащита подлежат следните жилищни и обществени сгради и постройки:
1. Жилищни и обществени сгради или части от тях, издигащи се над нивото на общата строителна маса с повече от 25 m, както и отделни сгради с височина над 30 m, отдалечени от строителната маса най-малко на 100 m.
2. Обществени сгради от III, IV, V степен на огнеустойчивост (детски градини и ясли, учебни и общежития на училища и интернати, общежития и столове на санаториуми, почивни институции и пионерски лагери, общежития на болници, клубове и кина). ).
3. Сгради и постройки с историческо и художествено значение, подлежащи на държавна защита като паметници на историята и изкуството.
Посочените в ал. 1 и 2 сградите и съоръженията подлежат на мълниезащита, ако се намират в район, където средната гръмотевична активност е 20 или повече гръмотевични часа годишно. Сградите и конструкциите, посочени в точка 3, трябва да бъдат снабдени с мълниезащита на цялата територия на СССР.
Горепосочените жилищни и обществени сгради и постройки съгласно SN 305-69 подлежат на мълниезащита по категория III, т.е. с устройство за защита срещу преки попадения на мълнии и срещу внасяне на високи потенциали чрез надземни метални комуникации.

Стойността на импулсното съпротивление на всеки заземителен електрод от директни удари на мълния за жилищни и обществени сгради се приема не повече от 20 ома.

Сградите са защитени от директни удари на мълния чрез гръмоотводи, които се състоят от гръмоотводи, които директно поглъщат мълниеотвод, заземителни проводници за отвеждане на мълниеносния ток в земята и отвеждащ проводник, свързващ гръмоотвода със заземителния проводник. Гръмоотводите се разделят според местоположението на свободностоящи и монтирани директно върху сграда или конструкция; по вид на гръмоотвода - прътов, кабелен и специален; според броя на съвместно работещите гръмоотводи на една конструкция - единични, двойни и многократни. Ако поради архитектурни причини монтирането на гръмоотводи върху сграда е неприемливо, мълниезащитата на сградите може да се извърши чрез прилагане на метална заземена мрежа. За да направите това, използвайте стоманена тел с диаметър 6-8 mm, която е фиксирана към покрива под формата на рядка мрежа. Мълниезащитната мрежа трябва да има клетки с площ не по-голяма от 150 х 2, т.е., с размери 12 х 12 или 6 х 24 м. Тази мрежа от най-малко две противоположни страни е свързана към заземителни проводници с помощта на надолу проводници, изработени от същата тел и положени по стените на сградите. Ако защитената сграда е покрита с покривна стомана, тогава няма нужда да инсталирате специални гръмоотводи. Необходимо е да поставите стоманена тел с диаметър 6 mm около сградата по дължината на стрехите и да я закрепите здраво към металния покрив поне на всеки 15-20 m и да инсталирате токопроводи от тази жица към заземяващите проводници. Проводниците надолу са прикрепени към покрива с помощта на болтови скоби или заваряване. Коминните и вентилационните тръби, стърчащи над покрива, трябва да бъдат оборудвани с прътови гръмоотводи от стоманена тел с диаметър 6-8 mm, стърчащи над тръбата с 30 cm и свързващи ги към заземения покрив. При метални тръби не се изисква инсталиране на гръмоотводи, но тръбите и металните обтегачи, които ги закрепват, трябва да бъдат здраво свързани към покрива или заземителния електрод. Гръмоотводите са изработени от стоманени пръти с различни размери и форми на напречно сечение със защита от корозия. Минималната площ на гръмоотвода трябва да бъде най-малко 100 mm2, което съответства на кръгла стомана с диаметър 12 mm, лента 35 x 3 mm, ъгъл 20 x 20 x 3 mm или газови тръби със сплескани и заварени свободни край. Гръмоотводният гръмоотвод трябва да бъде изработен от поцинкован многожилен стоманен кабел с напречно сечение най-малко 35 mm2 (диаметър 7 mm). Проводниците трябва да бъдат изработени от стомана с напречно сечение 25-35 mm2, като се използва стоманена тел (валцован прът) с диаметър най-малко 6 mm или стомана с плоски, квадратни и други профили. Токопроводът на кабелен гръмоотвод трябва да бъде направен от кабел със сечение най-малко 35 mm2 или стоманена тел с диаметър най-малко 6 mm.

Във всички случаи се препоръчва използването на метални конструкции на защитени сгради и конструкции (колони, ферми, рамки, пожарни стълби, метални водачи на асансьори и др.) Като проводници надолу. В този случай е необходимо да се осигури непрекъснатост на електрическата комуникация във връзките на конструкции и фитинги, което по правило се осигурява чрез заваряване. Предварително напрегнатата армировка на стоманобетонни колони, ферми и други стоманобетонни конструкции не може да служи като проводник надолу.

Ако сградите са с горен таван от метални ферми, не е необходимо монтиране на гръмоотводи или поставяне на мълниезащитна мрежа. В този случай фермите са свързани чрез надолу към заземителни проводници. Във всички случаи е разрешено комбинирането на заземителни проводници за защита срещу директни удари на мълния, защитно заземяване на електрическо оборудване и заземителен проводник за защита срещу електростатична индукция.

Ако сградата е с ширина 100 m или повече и е защитена от директни удари на мълния чрез монтирани на сградата гръмоотводи, мълниезащитна мрежа или използване на метален покрив, тогава в допълнение към външните заземителни превключватели трябва да се монтират допълнителни заземителни превключватели за изравняване на потенциала вътре в сградата. Тези заземителни проводници са направени под формата на удължени стоманени ленти, положени на не повече от 60 m една от друга и по ширината на сградата. Лентите се приемат със сечение най-малко 100 mm2 и се полагат в земята на дълбочина минимум 0,5 м. Всеки заземител е свързан в краищата си към външните контури на заземителя за защита от пряка мълния удари, а също така е свързан на интервали от не повече от 60 m към долни проводници от гръмоотводи.

В зависимост от местоположението в земята и формата на електродите, заземителните електроди се разделят на следните видове:
вдлъбнати - изработени от лента или кръгла стомана. Те се полагат хоризонтално на дъното на ямата под формата на удължени елементи или контури по периметъра на основите;
вертикални - от стоманени вертикално завинтени кръгли стоманени пръти и задвижвани пръти от ъглова стомана и стоманени тръби. Приема се, че винтовите електроди са с дължина 4,5-5 м, а задвижваните електроди са с дължина 2,5-3 м. Горният край на вертикалния заземен електрод се издига от повърхността на земята с 0,5-0,6 м;
хоризонтални - изработени от лента или кръгла стомана. Те се полагат хоризонтално на дълбочина 0,6-0,8 m от повърхността на земята в един или няколко греди, отклоняващи се от една точка, към която е свързан токопроводът;
комбиниран - комбиниране на вертикални и хоризонтални заземителни проводници в обща система.

Дизайнът на заземяващите проводници се приема в зависимост от необходимото импулсно съпротивление, като се вземе предвид съпротивлението на почвата и удобството за полагането им. SN 305-69 осигурява типични конструкции на заземителни проводници и стойностите на тяхната устойчивост на преминаване на ток. Всички връзки на заземяващите проводници помежду си и към низходящите проводници трябва да се извършват само чрез заваряване с дължина на стъпката на заваряване най-малко шест диаметъра на кръглите проводници, които се заваряват. Болтовите връзки могат да се използват само при инсталиране на временни заземителни проводници.

Неметалните вертикални тръби на котелни и предприятия, водни кули, противопожарни кули с височина 15 m или повече са защитени от директни удари на мълния. В този случай стойността на импулсното съпротивление на заземяващите електроди се приема за 50 ома за всеки ток-ток електрод. За тръби с височина до 50 м се монтират един гръмоотвод и един външен токопровод. При височина на тръбата над 50 m се монтират най-малко два гръмоотвода и токопровода, разположени симетрично по дължината на тръбата. Тръбите с височина 100 m или повече по периметъра на горния край са оборудвани със стоманен пръстен с напречно сечение най-малко 100 mm2, към който са заварени най-малко два надолу проводника. Същите пръстени се повтарят по височината на тръбата на всеки 12 m.
За метални тръби, кули и дерики не се изисква инсталирането на отделни гръмоотводи и токопроводи; достатъчно е само свързването им към заземителен проводник.

Металните скулптури и обелиски (исторически и художествени паметници) трябва да бъдат свързани към заземителни проводници със стойност на импулсно съпротивление не повече от 20 ома.

Защитната зона е пространството около гръмоотвода, в което дадена сграда или конструкция е защитена от преки попадения на мълния. Ще има достатъчна надеждност за защита на обект от директни удари на мълния само ако всички негови части попадат в тази зона. Защитната зона може да се изчисли аналитично и графично с помощта на формули и номограми. Защитните зони могат да се оформят от едно-, дву- и многопръстови гръмоотводи, както и едно- и двужични гръмоотводи.

Ориз. 4. Защитна зона от четири гръмоотвода в план

Височината на гръмоотводите се определя с помощта на номограма доста точно и не изисква математически изчисления. Например, за да намерите височината на двоен кабелен гръмоотвод на фиг. 5 е показана номограма, изградена така, че височината на гръмоотвода h се определя в зависимост от разстоянието между гръмоотводите a и от стойността h0, която е най-малката височина на защитната зона между два гръмоотвода (вис. на защитената сграда) - ж
Получената височина на опорите на кабелния гръмоотвод трябва да се увеличи с височината на провисналата стрела в зависимост от дължината на обхвата. Номограмите, дадени в SN 305-69, могат да определят и височината на едно- и двупрътови мълниеотводи, както и едно- и двужични мълниеотводи с височина до 60 m.

Защитата срещу въвеждане на високи потенциали (атмосферни пренапрежения) е организирана по следния начин. По външните проводници на електропроводи с напрежение до 1000 V ударите на мълния причиняват пренапрежение, а пренасянето на високи потенциали през проводниците в сгради може да причини пожари и злополуки с хора и животни. Това може да бъде предотвратено чрез инсталиране на разрядници, искрови междини (5-8 mm) на линиите или чрез заземяване на куките и щифтовете на изолаторите на фазовите проводници и проводниците на радиоразпръсквателни, телефонни и други мрежи. Такава защита е задължителна за училища, детски ясли, клубове, болници и други сгради с голямо струпване на хора. Куките на стълбовете на електрозахранването трябва да бъдат заземени с нулев проводник от тел с диаметър 5-6 mm, навит върху куките, и чрез свързване на нулевия проводник към заземителния дренаж с калаени болтови скоби.

Ако входовете отиват в спомагателни помещения (складове, навеси и др.), Тогава защитата на опорите трябва да се извършва на всеки 5 входа към потребителите, като се редуват с незащитени опори. Разстоянието между защитените подпори не трябва да надвишава 200 m (5-6 обхвата). Влизането в сградата може да се извърши от незащитена опора, при условие че е разположена на разстояние не повече от 30 m от защитената опора.

Посочените защитни мерки може да не се вземат, ако мрежата за ниско напрежение е защитена от повреда от мълния от високи дървета, сгради и т.н. или е разположена в зони, които не са засегнати от повреда от мълния. Възможността за отказ от прилагане на определената защита във всеки отделен случай трябва да се решава от експлоатационни или проектантски организации съвместно с представители на организации за енергиен надзор. За да се предотврати пренасянето на високи потенциали на радиоантените, е необходимо да се постави токов проводник по дължината на всяка стойка, като единият край се свърже към заземителния електрод, а другият се постави на 10-12 mm от кабела на антената.

Не се изисква защита на жилищни и обществени сгради от вторично въздействие на мълния.