Гроза

Особенности конструкции открытых систем

При проектировании современных устройств молниезащиты должны учитываться возможные варианты исполнения их основного элемента – приёмника грозового разряда, который может быть выполнен в виде:

одиночного штыря, закрепляемого на самой высокой точке защищаемого объекта;
металлического троса, натягиваемого вдоль конька и по скатам крыши;
сеточной конструкции, охватывающей всю защищаемую площадь кровельного покрытия.

Конструкцию молниеприёмника выбирается с учётом ряда факторов, основными из которых являются тип кровельного материала и грозовая активность в данной местности.

Так, для зданий, располагающихся в зонах с низкой грозовой активностью и имеющих покрытие из металлочерепицы или профильного настила, рекомендуется использовать приёмники штыревого типа. Его устройство наиболее простое, поэтому штыревую молниезащиту часто используют на дачах и в сельской местности.

В случае же когда защищаемое строение находится в районе с частыми грозами и закрыто шифером, в качестве молниеприёмника применяют тросовую систему защиты. И, наконец, при той же грозовой ситуации, но с покрытием, выполненным из обычной черепицы или рубероида, оптимальным считается вариант сеточной молниезащиты.

Наиболее ответственной частью системы молниезащиты является устройство заземления, обеспечивающее оптимальные условия для стекания грозового разряда в землю. Вследствие этого эффективность заземлителя в значительной степени определяется величиной его переходного сопротивления и качеством грунта в месте расположения конструкции.

Виды молниеприемников

Молниеприемники по конструкции и материалу бывают:

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

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.

Кто проводит проверку?

Выдача заключение на соответствие системы молниезащиты промышленных зданий требованиям норм — технически сложная процедура, которую могут выполнять только специализированные организации.

Необходимые условия выдачи протокола проверки молниезащиты включают следующие положения:

наличие у проверяющей организации тестирующей лаборатории, что дополнительно подтверждено свидетельством о регистрации;
профильное образование сотрудников лаборатории;
применение при тестировании измерительных приборов с действующей поверкой.

Лаборатория — это самостоятельная структурная единица организации с утвержденным штатным расписанием.

Монтажные компании обычно привлекают сертифицирующую лабораторию по субподряду.

Схема электрощита с УЗИП

Схема качественно укомплектованного с точки зрения защиты от всех скачков и перепадов напряжения распределительного щита, должна выглядеть примерно следующим образом.

На вводе перед счетчиком — вводной автоматический выключатель, защищающий прибор учета и цепи внутри самого щитка. Далее счетчик.

Между счетчиком и вводным автоматом — УЗИП со своей защитой. Электроснабжающая организация конечно может запретить такой монтаж. Но вы можете обосновать это необходимостью защиты от перенапряжения и самого счетчика.

В этом случае потребуется смонтировать всю схемку с аппаратами в отдельном боксе под пломбой, дабы предотвратить свободный доступ к оголенным токоведущим частям до прибора учета.

Однако здесь остро встанет вопрос замены сработавшего модуля и срыва пломб. Поэтому согласовывайте все эти моменты заранее.

После прибора учета находятся:

реле напряжения УЗМ-51 или аналог

УЗО 100-300мА – защита от пожара

УЗО или дифф.автоматы 10-30мА – защита человека от токов утечки

простые модульные автоматы

Если с привычными компонентами при комплектации такого щитка вопросов не возникает, то на что же нужно обратить внимание при выборе УЗИП?

На температуру эксплуатации. Большинство электронных видов рассчитано на работу при окружающей температуре до -25С. Поэтому монтировать их в уличных щитках не рекомендуется.

Второй важный момент это схемы подключения. Производители могут выпускать разные модели для применения в различных системах заземления.

Например, использовать одни и те же УЗИП для систем TN-C или TT и TN-S уже не получится. Корректной работы от таких устройств вы не добьетесь.

У водоема или озера

Вода является отличным проводником электричества, поэтому при грозе следует немедленно выйти из водоема и отойти от него на безопасное расстояние (минимум 100 м). Не стоит пережидать ее на берегу в палатке или прячась под деревьями, т.к. на берегу это самые возвышенные объекты.

Безопасность при грозе у воды

В случае если природное явление застало вас в лодке, и плыть до берега далеко, следуйте следующим правилам:

Мокрая одежда также способна притянуть молнию, как и водная поверхность водоема, поэтому сядьте на любые сухие вещи. Подойдет и спасательный жилет.
Сверху укройте себя тентом или целлофаном, но так, чтобы он ни в коем случае не касался воды.

Помимо воды и мокрой одежды, молнию способны привлечь следующие вещи: работающий мобильный телефон, зонт (особенно спицы и стержень), любые вещи из металла (ключи, инструменты).

Какие вещи притягивают молнию в грозу

Устройство защиты от молнии

Выяснили, что для защиты строений от ударов молнии, необходимо соорудить систему. Называется она молниеотводом и включает три равных по значению части:

Молниеприемник – устройство, воспринимающее непосредственно разряд молнии.
Токоотвод – система металлических линейных деталей, принимающих токи от молниеприемника и передающих их заземлению. Элементами токоотвода могут служить уже упомянутые прутки арматуры, металлические трубы водостока и т.п.
Заземлитель – линейный или замкнутый металлический контур. Состоит он из забитых в грунт вертикальных штырей, соединенных прутком или полосой. Заглубляется заземлитель минимум на 0,5м. Длину штырей и расстояние между ними определяют расчетными методами.

Молниеотвод постройки любого архитектурного типа обязан включать все три перечисленных части, иначе в устройстве системы не будет малейшего смысла. Различия заключаются в типе составляющих, зависящем от конфигурации крыши и здания.

Например, скатные кровли защищают от молнии посредством установки стержневых приемников. Над вытянутыми домами устраивают молниеотводы с тросовыми приемниками. Применение указанных разновидностей несколько портит архитектурный ансамбль, но в итоге оказывается наиболее экономичным.

Молниезащита 1, 2, категории

Так, молниезащита 1 категории применяется в случае с промышленными сооружениями, имеющими взрывоопасные зоны (помещения), относящиеся к классам В-Iи В-II. При этом не имеет значения место расположения объекта и интенсивность воздействия грозы. Тип зоны защиты здания обеспечивается посредством перехвата на пути к сооружению прямого удара молнии.

В данном случае устройство молниезащиты предполагает установку отдельно стоящих стержневых или тросовых отводов. Характерные особенности следующие:

импульсное сопротивление не должно превышать 10 Ом;
защита от электростатической индукции обеспечивается посредством монтажа заземлителя;
дополнительно устраиваются металлические перемычки за счет сварки или пайки;
сопротивление заземлителя также не должно превышать 10 Ом;
подземная прокладка коммуникаций и их заземление исключает заносы высоких потенциалов.

Грозозащита 2 категории применяется для производственных объектов. Сюда относятся классы B-Ia, B-I6 и В-IIа. Такая система устанавливается в местности, где молния имеет среднюю продолжительность 10 часов в год и более. Устройство коммуникации выполняется двумя способами – отдельно стоящими грозоотводами или посредством наложения специальной сетки на кровлю, которая должна быть выполнена не из металла. При этом молниезащита коттеджа, дома или любого другого объекта предполагает:

сопротивление не более 10 Ом;
объединение заземляющих элементов защиты от атмосферного электричества с приспособлениями электроустановок;
использование конструкций из металла.

Молниезащита 3 категории заключается в обеспечении безопасности объектов классов П-I, П-II, П-IIа, которые располагаются на местности, где средняя продолжительность воздействия грозы 20 часов в год и более. В данном случае устройство выполняется, как и в ситуации со 2-ой категорией. Единственное отличие – импульсное сопротивление не должно превышать 20 Ом. В случае с башнями, трубами и вышками из металла – 50 Ом.

Все категории молниезащиты зданий и сооружений предполагают соблюдение установленных норм и стандартов. Это гарантия не только бесперебойного функционирования, но и максимальной безопасности.

Внутренняя защита от молний

Ее обеспечивают специальные устройства, которые добавляются в схему домового щитка и ВУ. Суть их в следующем: даже если молния не попадает в дом, во время грозы частенько случаются скачки напряжения, помехи в телевизоре и радио. Это объясняется тем, что электромагнитное поле при ударе молнии может создавать импульсные токи в проводке и устройствах. Разряд необязательно должен ударить именно в дом — это может произойти на расстоянии нескольких сотен метров и даже километров. Если же молния попадает в дом, то в лучшем случае молниеотвод сбросит напряжение в заземлитель, в худшем — разряд со всей силой ударит по электрической сети.

На схеме показаны подключения ОПН, которые располагаются между входным автоматом и проводником заземления, сеть трехфазная

Даже когда энергия молнии стечет по молниеотводу, ток, возникающий в проводке, может привести к порче чувствительной аппаратуры (компьютеров, холодильников и телевизоров). Лучше и не представлять, что случится при прямом воздействии. Как раз для защиты от таких ситуаций и существуют специальные устройства — ограничители. Внутри ВРУ можно установить ограничители перенапряжения (ОПН). Эти устройства по внешнему виду напоминают обычные автоматы (ВА), только без рычага отключения. Все, что надо знать про ограничители, — что они устанавливаются между фазой и заземлением или нулевым проводом и заземлением.

На схеме показаны подключения ОПН, которые располагаются между входным автоматом и проводником заземления, сеть однофазная

Ограничители бывают 3 видов и различаются по чувствительности к току перенапряжения.

1. Класс «В» — такие ограничители ставят на входе в щит. Они предназначены для защиты от сверхвысокого напряжения — прямого удара молнии.

2. Класс «С» — устройства устанавливаются по схеме после ограничителей класса «В» и служат защитой от наведенных токов.

3. Класс «D» устанавливают, когда в доме находится особо чувствительная аппаратура.

Применять следует все 3 вида устройств, поскольку у них разный уровень чувствительности, и ставить по схеме один за другим.

Схема подключения ОПН

Примечание. Если в доме не установлены ограничители, то во время грозы желательно отключать бытовую технику.

Схема подключения ОПН при однофазной цепи

Например, при близком ударе молнии сработает ограничитель «В», а при прямом ударе — «С». Именно поэтому нельзя поставить устройство класса «D» и на этом успокоиться, считая, что дом защищен. Ограничители рассчитаны как на однофазные сети, так и на трехфазные. Ниже приведено несколько схем подключения ограничителей.

Применение ОПН различного класса для защиты аппаратуры, находящейся в доме

1 — шина уравнивания потенциалов; 2 — хомут уравнивания потенциалов; 3 — полоса заземления; 4 — ограничитель перенапряжения, устанавливается между фазовыми проводниками и проводом РЕ; 5 — ограничитель перенапряжения категории «C», устанавливается в распределительных шкафах на вводе; 6 — ограничитель перенапряжения категории «D», устанавливается непосредственно перед каждым электронным потребителем электроэнергии; 7 — ограничитель перенапряжения категории «B», устанавливается в разрез антенного фидера; 8 — ограничитель перенапряжения категории «D»; 9 — ограничитель перенапряжения категории «B» для защиты телефонных линий; 10 — ограничитель перенапряжения категории «B»

Что бы еще почитать?

Метки: Громоотвод, Защита от молний, Молниезащита, Молниеотвод, Молниеприемник

Защита от импульсного перенапряжения: частный дом с однофазным питанием

Монтаж электропроводки в частном доме, особенно выполненном из древесины и горючих материалов, требует тщательного соблюдения правил электрической безопасности.

Необходимо учесть, что здание может быть запитано по разным схемам заземления:

типовой старой TN-C;
либо современной, более безопасной TN-S или ее модификациям.

Разберем оба случая.

Схема подключения УЗИП: 2 варианта по системе заземления TN-S

На картинке ниже представлена развернутая схема с защитой комбинированного класса 1+2, которое используется для установки после вводного автоматического выключателя.

Варистор ограничителя перенапряжения встроен в корпус модуля, защищает электрическую схему от прямых или удаленных атмосферных разрядов молний.

Традиционный для всех УЗИП сигнальный флажок имеет два цвета:

зеленое положение свидетельствует об исправности устройства и готовности к работе;
красное — о необходимости замены в случае срабатывания или перегорания.

Такой модуль может применяться во всех системах заземления, а не только TN-S. Он имеет 3 клеммы подключения:

сверху слева L — фазный провод;
сверху справа PE — защитный проводник заземления;
снизу N — нулевой провод.

УЗИП защищает электросчетчик и все цепи после него.

На очередной схеме показан вариант использования защиты с УЗО. После него создается дополнительная шинка рабочего нуля N1, от которой запитаны все потребители квартиры.

Схема вроде понятна, вопросов не должно возникнуть.

Для дополнительных систем заземления TN-C-S и ТТ предлагаю к изучению и анализу еще две схемы. У них УЗИП монтируется тоже во вводном устройстве.

Цепи подключения счетчика, реле контроля напряжения РКН и УЗО, а также потребители подробно не показываю. Но принцип понятен: используется защитная шина PE.

А вот в старой системе заземления ее нет, за счет чего снижается надежность и безопасность. Но все же она осуществляет защиту, поэтому и рассматривается.

Схема подключения УЗИП по системе заземления TN-C

Отсутствие шины РЕ диктует необходимость подключения УЗИП только между потенциалами фазного провода и PEN. Других вариантов просто нет.

Слева показан способ монтажа защиты для однофазной проводки, а справа — трехфазной.

Импульс перенапряжения снимается по принципу создания искусственного короткого замыкания в питающей цепи.

Испытание и проверка

Сварочные соединения на прочность. Проводится визуально или простукиванием молотком.
Болтовые соединения и стяжки. Необходимо законтрогаить все соединения, особенно те, которые будут в земле или на крыше.
Сопротивление заземлителя. Измеряется специальным прибором — измеритель сопротивления изоляции.
Измеряются переходные сопротивления контактов и стыков измерителем сопротивления изоляции или омметром.
Измерение сопротивления растекания тока измерителем сопротивления изоляции.
Проверить на соответствие проектной документации.
Надежность закрепления молниеприемника и промежуточных фиксаторов.

Рекомендуется перед весенне-летним периодом ежегодно проводить визуальную проверку системы на наличие повреждений и обрывов после зимних обледенений и ветров.

На защите от поражения электрическим током человека и безопасности жилья и электроприборов не стоит экономить средства. Лучший вариант — комплекс мер по предотвращению последствий и разрушений от попадания молний.

Виды молниеприемников

Молниеприемники по конструкции и материалу бывают:

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

Стержневые молниеприемники

Тросовые молниеприемники

Сетчатые молниеприемники

Молниезащита зданий и сооружений

Сооружения молниезащиты представляют собой взаимосвязанный комплекс устройств, которые устанавливаются внутри и снаружи здания. Цель — нейтрализовать удар молнии, отведя его разряд в землю. Если этого не сделать, высока вероятность возникновения пожара, поломки электроприборов и оборудования, получения ожогов и травм.

Расчет молниезащиты производится на основании масштаба и назначения объекта. Система защиты состоит из внешней и внутренней частей. Первая выполняет функцию перехвата заряда и отвода его в грунт. Вторая — обеспечивает защиту электроприборов от импульсного перенапряжения.

Внешняя защита частного дома от молнии

Система бывает пассивной и активной. Принцип действия первой – простой, как все гениальное. Металлический молниеприемник на крыше ловит (притягивает, перехватывает) разряд молнии и посредством токовода направляет его в землю, на заземлитель.

Активная защита от молнии

Такая молниезащита более эффективна, действует в радиусе 100 метров от «хитрого» молниеприемника, который ионизируя окружающий воздух, перехватывает разряд молнии. Дальше работает как и пассивная защита. Главным преимуществом устройства является «покрытие» молниезащитой соседних жилых домов и хозпостроек на довольно большой территории.

Типы внешней молниезащиты дома

По типу конструкции, различают модульно-штыревую, тросовую и сетчатую молниезащиту.

Штыревая

Штыревой система называется из-за молниеприемника, который устанавливается в самой высокой части крыши, и представляет собой металлический стержень (штырь). Эта конструкция подходит для молниезащиты частного дома с крышей из металлочерепицы или любого другого материала.

Тросовая

Установка такого вида защитного устройства допускается, если крыша шиферная, черепичная, но не металлическая.

Молниеприемником служит трос (толстая проволока, катанка) натянутая на высоте 0,3-0,5 м по коньку дома.

Сетчатая

Система считается наиболее сложной в плане монтажа. Выполняется она из катанки диаметром 6-8 мм, которая в виде сетки с ячейками 6х6 метров, укладывается по всей площади кровли. В местах пересечения горизонтальных и вертикальных прутьев – сваривается. К кровле крепится скобами.

Сетчатая молнезащита дома устанавливается, как и тросовая, на кровлю шиферную или черепичную.

Токоотвод

Для этого элемента системы применяется круглая сталь (медь, алюминий) диаметром не менее 6 мм. По кровле и стенам токоотвод крепится скобами. Обычно при монтаже стараются «маршрут» проложить подальше от оконных и дверных проемов, как того требуют нормативные документы, и чтобы не портить экстерьер здания.

При прокладке токопровода нужно соблюдать некоторые простые правила:

На деревянных поверхностях токопровод должен крепиться на расстоянии 15-20см от стены;
Если тросовый приемник большой длины, сетчатый большой площади или штыревой состоит из нескольких элементов, то и токоотводов должно быть несколько (СО 153-34.21. 122-2003)

При строительстве нового сооружения, молниезащита коттеджа или дома уже «заложена» в проектной документации. Но если загородный дом или дачный домик только что куплен и на нем нет «громоотвода», то наиболее разумным решением будет самостоятельно, или с помощью нанятых специалистов обезопасить себя и своих близких от грозовых разрядов.

Если у вас имеются навыки выполнения строительных работ, молниезащита частного дома своими руками не станет проблемным вопросом, но позволит сэкономить средства.

Контур заземления

Принцип устройства заземлителя предельно прост. Три стальных штыря-модуля длиной 1,5-2 метра, диаметром 16-20 мм с цинковым покрытием, забиваются в землю и последовательно соединяются между собой.

Такая конструкция имеет ряд преимуществ:

Возможность монтажа на любую глубину без применения спецтехники;
Малая трудоемкость. Работу может выполнить один человек;
Большая глубина погружения штыря-электрода увеличивает эффективность заземления;
Соединение элементов не требует сварки (на специальных зажимах);
Вся система скрыта под землей.

Контур забивается в землю не ближе 1 м к фундаменту дома, и не ближе 5 м к входной двери.

Измерения по четырехполюсной системе

При необходимости особо высокой точности результатов нужно исключить погрешности. В этом деле поможет использование четырехполюсной схемы.

Измерения осуществляют следующим образом:

Приемник соединяют с гнездами оборудования под литерами E и ES.
Оба щупа устанавливают так же, как в трехполюсной методике.
Поворотный переключатель направляют в положение RE 4p.
Нажимают кнопку START.
Фиксируют полученные данные по сопротивлению заземления и щупов (Rs и RH). Данные выводятся на монитор.

Измерительный щуп переставляют на один метр от защитной системы. После этого измерения производятся снова. Полученные результаты интерпретируют в том же ключе, как и в случае применения трехполюсной системы. По окончании исследования данные заносят в итоговый протокол.