Молниеотвод: описание и фото

Молниеотводы. Виды и устройство. Работа и особенности

Если рассматривать статистику погибших людей от ударов молнии, то это количество больше, чем жертв в авиационных катастрофах. Молния каждый год уносит несколько тысяч жизней, а также наносит многомиллионный материальный ущерб. Каждый владелец дачи или собственного дома знает, что защитить свое имущество и родственников можно только самому. Поэтому молниеотводы лучше изготавливать самостоятельно.

Самодельные молниеотводы нормально работают, что подтверждается на практике. Такие устройства имеют и другое название – громоотводы. Гром никакого вреда не наносит, кроме громкого звука. А для защиты от молнии необходимо сооружать некоторую конструкцию.

Удар молнии обычно приходится в конструкцию с максимальной высотой, которая встречается на ее пути. Опасным местом во время грозы является жилой дом или другая постройка из-за наличия в них металлических элементов – крыша, телевизионная антенна и т.д. Жильцы городских квартир могут не беспокоиться, так как большинство многоэтажных домов уже имеют молниеотводы.

Если рядом с домом имеется вышка сотовой связи, то в устройстве молниеотвода нет необходимости. Во всех других случаях целесообразно все-таки обезопасить свой дом. Если вызывать для таких работ специалистов, то это обойдется вам недешево. Но если разобраться с устройством системы молниеотвода, то можно все сделать самостоятельно.

Виды и особенности устройства

На рисунке изображено устройство системы молниеотведения.

Существует несколько видов молниеотвода, но основные их части одни и те же:

Молниеприемник.
Токоотводящее устройство.
Заземление.

Виды молниеприемников

Верхняя часть этой защитной системы называется молниеприемником.

Стержневой приемник молнии заострен на конце. В него ударяет молния во время грозы. Оптимальным вариантом изготовления приемника молнии является медный штырь диаметром 15 мм. Он должен быть расположен достаточно высоко, однако слишком высокий приемник будет притягивать к себе электрические разряды молнии.Стержневые молниеотводы наиболее эстетичны, в отличие от тросового, но обеспечивают меньший защитный радиус на участке. От высоты металлического штыря зависит величина защищаемого пространства.

Тросовый приемник способен защитить большую площадь участка, в отличие от стержневого молниеприемника. Тросовые конструкции используются в устройствах линий электропередач. В них вместо металлических штырей применяют трос, который соединяется с другими элементами болтовым соединением.

Сетчатый приемник молнии изготавливается в виде металлической сетки на крыше дома.

Токоотводы

Следующей частью системы отведения молнии является токоотвод, состоящий из толстых алюминиевых или медных проводов, закрепленных специальными муфтами к приемнику молнии и заземляющему контуру. Для крепления его на стене применяются пластиковые крепежные элементы. Токоотвод необходимо изолировать от воздействия внешней среды. Для этого обычно используют пластиковый кабель-канал.

Заземление

Основные элементы заземления находятся в грунте. Заземлитель состоит из металлических стержней, сваренных между собой, либо скрепленных болтами.

Заземление системы отведения молнии является важной частью всей конструкции. Этот заземляющий контур аналогичен устройству заземления дома. Важным требованием при этом является то, что эти два разных контура заземления ни в коем случае не должны соединяться. Иначе во время грозы бытовые электрические устройства могут выйти из строя, либо возникнет возгорание деревянного дома от разряда молнии.

Требования к заземлению системы отведения молнии:

Металлические штыри, вставленные в грунт, должны быть длиной не меньше трех метров.
Сечение металлических штырей – не менее 25 мм 2 .
Штыри соединяются между собой треугольником, что является отличием от обычного заземления дома.
Между вершинами треугольника должно быть расстояние не менее 3 метров.
В качестве соединительных шин допускается применять металлический пруток диаметром не меньше 12 мм или полосу сечением 50 х 6 мм.
Длина сварных швов не должна быть меньше 20 см.
Для заземления молниеотводов устанавливается минимальная глубина над поверхностью земли 50 см.

Место для заземления

К этому вопросу следует подходить с наибольшим вниманием и аккуратностью. Заземляющие электроды не должны устанавливаться в местах нахождения животных, или возле детских площадок. Также нельзя располагать эти элементы возле скамеек или дорожек.

Лучше заземление будет работать во влажном грунте. Чтобы поддерживать работу заземления, можно самостоятельно создавать для этого условия, периодически поливая место заземления водой. Если нет возможности полива этого места, а почва в вашей местности слишком сухая, то рекомендуется при установке в почву электродов заземления посыпать их смесью соли и древесного угля.

Как работают молниеотводы

Чтобы разобраться в принципе действия системы отведения молнии, следует представить большой конденсатор, который постоянно заряжается. Его обкладками будут облака и земля. При наступлении грозы обкладки этого большого конденсатора начинают электризоваться между собой, и накапливать заряд. При достижении разницы напряжения между обкладками, равному напряжению пробоя молнии, возникает сильный разряд молнии, достигающий нескольких миллиардов вольт.

Чтобы заряд не накапливался, необходимо замкнуть этот конденсатор на землю. Таким замыкающим проводником и являются молниеотводы. Поэтому при грозе происходит разряжение конденсатора и обкладки не могут накопить заряд, а напряжение в молниеотводе уменьшается до нуля. Другими словами, система отведения молнии создает условия, в которых не способен возникнуть электрический разряд молнии, так как накапливаемый заряд отводится в землю.

Особенности самостоятельной установки молниеотвода

Молниеотводы рекомендуется изготавливать из материалов, не подверженных коррозии. Для этого применяется оцинкованный уголок, луженая жесть, профиль из дюралюминия, или сетка из неизолированной медной проволоки. Соединяющие проводники должны иметь необходимое сечение. Молниеприемник нельзя покрывать лакокрасочными материалами или другой изоляцией.
Для удобного расположения молниеотвода можно использовать высокое дерево, находящееся вблизи дома. Чтобы не причинять вред дереву, приемник молнии можно закрепить на длинном деревянном шесте, который фиксируют на дереве с помощью пластиковых хомутов, и располагают на максимальной высоте.
Если дерева нет, то можно использовать для крепления молниеприемника телевизионную антенну, которая закреплена на крыше дома.
Другим способом установки является печная труба, к которой можно закрепить металлический штырь и соединить его с заземлением.

Техническое обслуживание

Чтобы система молниеотвода работала без нареканий, необходимо обслуживать его конструкцию для поддержания в рабочем состоянии. Металлический штырь, играющий роль приемника молнии, необходимо чистить обычными чистящими средствами в виде наждачной бумаги или других аналогичных средств, чтобы предотвратить образование окиси и удалить загрязнения.

В засушливые времена необходимо периодически увлажнять почву в месте закладки контура заземления.

Молниеотвод

Сначала разберемся в сути понятия. Молниеотвод обозначает одно и тоже, что Грозозащита или Молниезащита и отличается от Громоотвода, которым называют чаще только молниеприемную часть системы защиты зданий и сооружений. То есть молниеотвод – это «молниеприемник + токоотвод + заземление», или внешняя составляющая системы. Если посмотреть на схему любой комплексной молниезащиты, будь то частный дом или здание промышленного, офисно-административного назначения, то это ее часть, которая предназначена именно для защиты от прямых ударов молнии.

Конструкции (виды) молниеотводов

Всего существует 3-и базовые схемы: стержневой (рисунки а, б), тросовый (в) и молниеотвод в виде молниеприемной сетки (или сетчатый) (г). Комбинированная схема предполагает сочетание базовых вариантов.

По количеству одинаковых молниеприемных частей – одиночный, двойной и т.д.

По характеру и месту установки стержневые делятся на молниеприемные стержни, сборные стержневые, которые могут устанавливаться на фланцах, кронштейнах, специальных опорах или быть отдельно стоящими. Молниеприемные мачты как правило имеют телескопическую конструкцию и метод установки на или в грунт.

Тросовый – это трос, натянутый между опорами. Контур может быть любым, в том числе замкнутым. К нему по сути относится и самый простой и дешевый вариант молниеотвода для частного дома или дачи, когда вместо троса на небольшом расстоянии от конька кровли натягивают проводник радиусом 8-10 мм (алюминиевый, стальной или медный в зависимости от материала и цвета кровли) на расстоянии не менее 20 мм от самого конька, выводят его концы за крайние точки на расстояние примерно 30 мм и загибают немного вверх.

Молниеприемная сетка используется на плоских или крышах с незначительным уклоном.

Итак, как мы сказали, система внешней молниезащиты может быть изолирована от сооружения (отдельно стоящие молниеотводы – стержневые или тросовые, а также соседние сооружения, выполняющие роль естественных молниеотводов), или может быть установлена на защищаемом здании и даже быть его частью.

Расчет молниеотвода

Выбор молниеотводов рекомендуют производить при помощи специальных компьютерных программ, способных на основании габаритов зданий, планов кровли и конструктивных элементов на ней вычислять вероятности прорыва молнии и зоны защиты. Вот почему надежнее обращаться в специализированные организации, которые быстро выдадут Вам различные варианты и конфигурации молниеотводов.

Хотя, если конфигурация защищаемого объекта позволяет обойтись простейшими молниеотводами (одиночным стержневым, одиночным тросовым, двойным стержневым, двойным тросовым, замкнутым тросовым), размеры их можно определить самостоятельно, пользуясь заданными в Инструкциях СО 153-343.21.122-2003 и РД 34.21.122-87 зонами защиты.

Объект считается защищенным, если он целиком попадет в зону защиты молниеприемного устройства, которой присвоен требуемый уровень надежности.

Зона защиты одиночного стержневого молниеприемника (согласно СО 153-34.21.122-2003)

Стандартной зоной защиты в этом случае является круговой конус с вершиной, которая совпадает с вертикальной осью молниеотвода. Размеры зоны в этом случае определены 2-мя параметрами: высотой конуса h и радиусом его основания r.

В таблице ниже указаны их значения в зависимости от требуемой надежности защиты для молниеотводов высотой до 150 м от уровня земли. Для больших высот необходимо применение специальных программ и методик расчета.

Для других типов и комбинаций молниеотводов вариации расчета зон защиты смотрите в главе 3.3.2 СО 153-343.21.122-2003 и Приложении 3 РД 34.21.122-87.

Теперь, чтобы определить попадает ли ваш объект Х в зону защиты рассчитываем радиус горизонтального сечения r_x на высоте h_x и откладываем его от оси молниеприемника до крайней точки объекта.

Правила определения зон защиты для объектов высотой до 60 м (согласно МЭК 1024-1-1)

В Инструкции СО есть методика проектирования молниеотводов для обычных сооружений по стандарту МЭК 1024-1-1, которая может быть принята только, если расчеты по ней получаются более «жесткие», чем требования указанной Инструкции.

По ней могут быть применены следующие 3-и способа для разных случаев:

метод защитного угла для простых по форме или маленьких частей больших сооружений
метод фиктивной сферы для сооружений сложной формы
защитная сетка в общем случае и в особенности для защиты поверхностей

В таблице для разных категорий (уровней) молниезащиты (подробнее о категориях или классах здесь) приведены соответствующие значения параметров каждого из методов (радиус фиктивной сферы, предельно допустимые угол защиты и шаг ячейки сетки).

Метод угла защиты для кровельных надстроек

Величина угла выбирается по графику на диаграмме для соответствующей высоты молниеотвода, которая отсчитывается от защищаемой поверхности, и класса молниезащиты здания.

Зона защиты, как уже было сказано выше, – это круговой конус с вершиной в верхней точке стержня молниепремника.

Метод фиктивной сферы

Применяется, когда сложно определить размеры зоны защиты для отдельных конструкций или частей здания по методу защитного угла. Ее границей является воображаемая поверхность, которую очерчивает сфера выбранного радиуса r (см. таблицу выше), если бы ее прокатили по вершине сооружения, обходя молниеотводы. Соответственно объект считается защищенным, если эта поверхность не имеет с ним общих точек пересечения или касания.

Читайте также: Подсветка ниши

Молниеприемная сетка

Это проводник, уложенный сверху на кровлю с выбранным в зависимости от класса молниезащиты здания шагом ячейки. При этом все металлические элементы на крыше (зенитные фонари, вентиляционные шахты, воздухозаборники, трубы и т.п.) обязательно должны быть соединены с сеткой. Иначе для них необходимо смонтировать дополнительные молниеприемники. Более подробно о конструктивных особенностях и вариантах монтажа можно прочитать в материале «Молниезащита на плоской кровле».

Шаг ячейки по российским нормам выбирают исходя из категории молниезащиты здания (может быть меньше, но никак не больше).

Молниеприемная сетка монтируется с соблюдением ряда условий:

проводники прокладывают наикратчайшими путями
при ударе молнии у тока для отвода к заземлению должна быть возможность выбора хотя бы 2-х разных путей
при наличии конька и наклоне кровли более, чем 1 к 10, проводник нужно обязательно проложить по нему
никакие части и элементы, выполненные из металла, не должны выступать за внешний контур сетки
обязателен внешний контур сетки из проводника, смонтированный по краю периметра крыши, а край крыши должен выступать за габариты здания

Материалы и сечения проводников молниеотвода

В качестве материалов, используемых для производства молниеприемного оборудования и токоотводов используются оцинкованная и нержавеющая сталь, медь и алюминий. К ним предъявляются требования коррозионной стойкости и механической прочности, если используется защитное покрытие, то оно должно иметь хорошую адгезию с основным материалом.

В таблице указаны требования к профилю проводников и стержней по минимальной площади сечения и диаметра (согласно ГОСТ 62561.2-2014)

Монтаж молниеотвода для частного дома и промышленного здания

Рассмотрим какие же элементы монтажа включают в себя обычно система внешней молниезащиты. На рисунках ниже показаны примеры молниеотвода частного дома и промышленного здания.

Соответсвующими номерами здесь обозначены следующие изделия и их наименования:

Круглые и плоские проводники, тросы

Компоненты молниезащиты на плоских кровлях, перемычки и компенсаторы

Компоненты молниезащиты на скатных кровлях, кровельные держатели проводника

Компоненты молниезащиты на металлических кровлях, кровельные держатели проводника

Токоотводы, держатели токоотводов

Стержни земляного ввода, соединительные проводники, смотровые колодцы, держатели проводников

Клеммы для водосточных желобов, клеммы, соединительные компоненты

Монтаж можно разделить на три этапа: устройство молниеприемной части внешней молниезащитной системы (молниеприемники и их элементы крепления), прокладка токоотводов (кровельная и фасадная часть здания) и земляные работы по устройству заземления. Как правило у всех компаний стоимость работ составляет некоторый процент от цены материалов.

Купить молниеотвод, цены на комплектующие

Компания МЗК-Электро предлагает отличные цены на молниеотводы и комплектующие. Ассортимент изделий на нашем складе составляет более 1.500 позиций, закупка осуществляется напрямую по дилерским контрактам у прямых производителей, что предполагает обязательную сертификацию и гарантию. Все изделия имеют необходимые сертификаты качества и гарантию. Мы также занимаемся проектированием и монтажом любых систем молниезащиты зданий и сооружений, как для частных домовладельцев, так и промышленных предприятий. Познакомиться с нашими ценами можно в соответствующем разделе.

Адрес объекта: Московская область, Мытищинский район, дер. Пруссы, д. 25

Вид работ: Проектирование и монтаж системы внешней молниезащиты.

Состав молниезащиты: По плоской кровле защищаемого сооружения уложена молниеприемная сетка. Две дымоходные трубы защищены посредством установки на них молниеприемных стержней длиной 2000 мм и диаметром 16 мм. В качестве молниеприемного проводника использована сталь горячего цинкования диаметром 8 мм (сечение 50 кв.мм в соответствии с РД 34.21.122-87). Токоотводы проложены за водосточными трубами на хомутах с зажимными клеммами. Для токоотводов использован проводник из стали горячего цинкования диаметром 8 мм.

Адрес объекта: г. Москва. Боровское ш., коммунальная зона «Терешково».

Вид работ: монтаж системы внешней молниезащиты (молниеприемная часть и токоотводы).

Комплектующие: производства фирмы OBO Bettermann.

Исполнение: Общее количество проводника из стали горячего цинкования для 13 сооружений в составе объекта составило 21.5000 метров. По кровлям прокладывается молниеприемная сетка с шагом ячейки 5х5 м, по углам зданий монтируются по 2 токоотвода. В качестве элементов крепления использованы стеновые держатели, промежуточные соединители, держатели для плоской кровли с бетоном, скоростные соединительные клеммы.

Адрес объекта:г. Москва, Космодамианская наб., д. 52, стр. 8

Вид работ: монтаж системы обогрева лотка поверхностного водосбора и участков сливов на балконах 2-го и 3-го этажей

Нагревательный элемент: саморегулирующийся нагревательный кабель Thermon RGS-2-60-PU.

Производимые работы: Ревизия электрической системы водостоков: замер сопротивления изоляции силовых и нагревательных кабелей; проверка состояния распределительных коробок; проверка работоспособности шкафов управления. Изготовление и монтаж электрической системы обогрева: применялись регуляторы ETR и ETV фирмы OJ, автоматические выключатели и контакторы ABB, кабель нагревательный саморегулирующийся Thermon.

Адрес объекта: Московская обл., Новорижское шоссе, коттеджный поселок

Вид работ: изготовление и монтаж молниеотвода и заземления для частного дома.

Для монтажа системы громоотвода использовались комплектующие фирмы Dehn: проводники Rd8 из оцинкованной стали, медные проводники Rd8, медные держатели Rd8-10 (в т.ч. коньковые), соединители универсальные Rd8-10 из оцинкованной стали, клемма-держатели Rd8-10 из меди и нержавеющей стали, медные фальцевые клемма Rd8-10, биметаллические промежуточные соединители Rd8-10/Rd8-10, лента и хомуты крепления ленты на водосток из меди.

Адрес объекта: Московская обл., поселок Икша

Вид работ: Проектирование и монтаж систем внешней молниезащиты, заземления и уравнивания потенциалов частного дома.

Комплектующие фирмы B-S-Technic.

Внешняя молниезащита: проводник Rd8, медь; держатель Rd6-11 типа “крюк”, медь; соединитель универсальный Rd8-10, медь; молниеприемный стержень Rd16 L=1500 мм.

Заземление: стержень заземления Rd20 L=1500 мм, СГЦ; полоса Fl30 25х4, СГЦ; соединитель крестовой Fl40, СГЦ.

Внутренняя молниезащита: Разрядник DUT250VG-300/G TNC, производство CITEL GmbH.

Адрес объекта: Московская обл., Ногинский район.

Вид работ: устройство молниеотвода.

Комплектующие: J. Propster.

Внешняя молниезащита: По кровле защищаемого здания устроена молниеприемная сетка с шагом ячейки 10 х10 м. Зенитные фонари защищены посредством установки на них молниеприемных стержней длиной 2000 мм и диаметром 16 мм в количестве девяти штук.

Молниеотводы: Проложены в «пироге» фасадов здания в количестве 16 штук. Для токоотводов использован проводник из оцинкованной стали в ПВХ-оболочке диаметром 10 мм.

Заземление: Выполнено в виде кольцевого контура c горизонтальным заземлителем в виде оцинкованной полосы 40х4 мм и глубинными стерженями заземления Rd20 длиной L 2х1500 мм.

Монтаж молниезащиты на здании ФОК совхоза им. Ленина

Завершается строительство ФОК в поселке Совхоз им. Ленина и мы начинаем монтаж молниезащиты. Элементы будут выполнены в цвет кровли.

Типы молниеотводов

В зависимости от того, каким будет объект строительства – жилое или нежилое здание, капитальное или временное – определяется его внешний вид и технические характеристики. Независимо от его назначения, каждый из них рекомендуется защитить от разрушительного воздействия молний. Для обеспечения безопасности людей и защиты сооружений, на здание устанавливают систему молниезащиты. Принцип ее действия построен на том, что удар молнии чаще всего поражает наиболее высокие объекты, имеющие хорошую электрическую проводимость и связь с землей. При ударе молнии в молниеприемную часть системы грозозащиты (специально предусмотренные стержни, тросы и пр.), переходит к заземлителю, не имея разрушительных последствий.

Оптимальный вариант, когда проект молниезащиты готовится на этапе строительства объекта, что дает возможность учесть все особенности объекта. Также за установкой системы защиты от молнии обращаются многие владельцы уже отстроенных домов и технических помещений, так как с каждым годом рост грозовой активности увеличивается, что подтверждается научными исследованиями (V Российская конференция по молниезащите). Опытные специалисты готовы работать с нестандартными архитектурными решениями и установить грозозащиту, которая обеспечит самый высокий уровень защищенности здания, используя молниеотводы в виде сетки, стержней, подвешенного троса.

Молниеприемная сетка

В нашей стране один из самых распространенных молниеотводов для габаритных зданий с плоской кровлей – молниеприемная сетка. Это обусловлено возможностью ее использования по двум главным нормативным документам по молниезащите (СО 153-34.21.122-2003 и РД 34.21.122-87) и простотой проектирования и монтажа.

По своей сути, сетка – это обычный тросовый молниеотвод, монтируется либо внутри пирога кровли, либо на кровле здания таким образом, чтобы она не выходила за внешние границы этого сооружения. Проводники сетки, проложенные под кровельным покрытием, выполняют 3 функции: обеспечивают заземление металлических элементов и конструкций, к которым она подключена, отвечают за распределение и протекание тока молнии между токоотводами и выравнивание потенциалов.

Существенной проблемой применения молниеприемных сеток является их низкий уровень защиты здания от прямых ударов молнии (ПУМ). Сетка, выполненная на поверхности кровли, не в состоянии обеспечить надежность защиты от ПУМ выше 50-55%, при требуемых минимум 80%. А молниезащитная сетка, расположенная в пироге кровли (под слоями гидроизоляции, утеплителя и пр.), никак не защищает от молний крышу здания и технологическое оборудование, установленное на ней.

Стержневые молниеотводы

Большой популярностью для защиты зданий и сооружений различных типов и назначений пользуются стержневые молниеотводы. Стержневые молниеприемники в зависимости от материала исполнения и защищаемого объекта могут иметь различные габаритные размеры (длинной от 30 см до нескольких десятков метров и диаметром от 6мм до десятков сантиметров). Стержневые молниеприемники могут быть установлены непосредственно на защищаемом объекте или на определенном удалении от него (отдельно стоящий молниеотвод). Для крепления молниеприеников могут быть использованы существующие конструкции здания или специально монтируемые опорные конструкции (например, бетонные основания). Мачтовые отдельно стоящие стержневые молниеотводы представляют собой самонесущие конструкции, состоящие из металлической или железобетонной опоры и молниеприемного стержня, закрепленного на ней. От молниеприемника прокладывается или используется естественный токоотвод, монтируется собственное или используется естественное заземляющее устройство. Мачтовый молниеотвод рассчитывается с учетом ветровых и иных нагрузок.

Основные преимущества создаваемой системы – сочетание высокого уровня защищенности, эксплуатационной надежности, простоты и легкости изготовления и небольшой стоимости. Стержневые молниеприемники чаще других являются самым оптимальным решением для защиты от молний.

Тросовые молниеотводы

Для решения нестандартных задач, требующих высочайшей надежности защиты от прямых ударов молний, отлично подходят тросовые молниеотводы. Длинные или узкие здания, объекты с уникальными, например, вогнутыми кровлями (например, ледовый дворец на Ходынском поле в г.Москве), высоковольтные линий электропередач – лучшее применение тросового молниеотвода.

Система представляет собой стальные оцинкованные канаты (специальный грозозащитный трос сечением не менее 35 мм2), натянутые непосредственно над защищаемым объектом на определенном рассчитанном расстоянии. Тросы закрепляют на опорах, где проложены токоотводы и выполнено заземление.

Активные молниеотводы (Early Streamer Emission (ESE) – раннее стримерное инициирование)

Кроме вышеперечисленных типов молниеотводов, которые используются при монтаже классической/пассивной системы молниезащиты, существуют также активные молниеотводы. Такой тип молниеотводов имеет встроенный источник высокого напряжения, который подает импульс на острую коническую вершину. Как заверяют производители активных молниеотводов, благодаря вышеописанной технологии, молния перехватывается на более далеком расстоянии от защищаемого объекта за счет образования длинного встречного лидера.

Важно отметить, что практика применения активных молниеотводов на территории РФ вызывает ряд острых дискуссий. Во-первых, их эффективность не была подтверждена ни при помощи численного моделирования, ни при полевых и лабораторных экспериментах (применение ESE-молниеотводов не приводит к расширению зоны защиты здания от молнии). Во-вторых, ни в одном из Российских или Международных стандартов или нормативных документов по молниезащите нет прямых указаний на их использование. В указанных документах содержаться предписания только по использованию классических молниеотводов – только они являются законным юридическим основанием для применения и планового обследования системы защиты от ПУМ (Прямой Удар Молнии).

Залогом действительно эффективной и надежной молниезащиты, т.е. получением того результата, на который рассчитывает человек озаботившийся за молниезащитой, является профессиональное проектирование, соответствующее всем нормативным документам. Только специалисты, обладающие огромным опытом, знают, для какого объекта в каком конкретном случае какой тип молниеотвода стоит применить для получения наилучшего результата.

Молниеотводы – назначение, виды, преимущества

Молниеотводы — специальные устройства, которые устанавливаются на сооружениях и зданиях для предохранения от молнии. Они подбираются с учетом условий использования и различаются особенностями конструкции, материалом изготовления и другими параметрами.

Характеристики молниеотводов и способы предохранения сооружений и зданий от молнии на территории РФ определяют инструкции РД 34.21.122-87 и СО 153-34.21.122-2003. При разработке систем, защищающих различные объекты от негативных внешних воздействий, следуют положениям одного из нормативных документов или используют их комбинацию.

Назначение молниеотводов

Во время грозы наблюдается возникновение разрядов атмосферного электричества, которые являются источником повышенной опасности для наземных сооружений и зданий, поскольку могут вызвать взрывы, разрушения и появление возгораний. Молниеотводы относятся к внешней системе защиты и предохраняют от прямых ударов молний, обеспечивая отвод тока в грунт. Они состоят из следующих элементов:

Молниеприемника, который используется для захвата молнии и устанавливается в зонах возможного контакта с электрическими разрядами.
Токоотвода, соединяющего молниеприемник и заземлитель и отводящий ток на заземление. Обычно в его качестве служит медный или алюминиевый провод большого сечения. Для изоляции токоотвода от внешних воздействий используют кабель-канал из пластика.
Заземлителя, который обеспечивает отвод тока в грунт и располагается в толще земли.

Важно! Функционирование молниеотводов основано на том, что чаще всего молния поражает только заземленные сооружения из металла, имеющие наибольшую высоту по сравнению с близлежащими постройками. Правильный выбор устройств позволяет обеспечить надежную защиту сооружений и зданий разного назначения.

Виды и характеристики

Молниеотводы, которые относятся к пассивным системам предохранения от молний, различаются вариантом исполнения молнеприемника. В зависимости от особенностей конструкции они бывают:

Стержневые. Такие устройства являются наиболее распространенными благодаря простоте монтажа и низкой себестоимости. Они выполняются в виде одного или нескольких стержней и могут устанавливаться непосредственно на объекте или на некотором удалении. Для крепления служат несущие конструкции здания или опорные конструкции, которые возводятся специально для монтажа молниеприемника. Длина стержневых систем зависит от материала изготовления и может варьироваться от 30 см до нескольких метров.
Тросовые. Идеально подходят для защиты невысоких объектов, узких или длинных зданий, высоковольтных ЛЭП и сооружений с нестандартной кровлей. Тросовые системы эффективнее стержневых конструкций и обеспечивают возможность предохранения на участках большей площади. Конструкция устройств такого типа предусматривает наличие одного или нескольких стальных тросов с цинковым покрытием, закрепленных на специальных мачтах. При правильном расположении опор разряды уходят в грунт за пределами защищаемых объектов.

Для предохранения от молний зданий с плоской кровлей и значительными габаритами используют специальную сетку. Она изготавливается из металлических прутков и укладывается поверх кровли или под утеплитель. Способ крепления сетки зависит от вида и огнестойкости кровли, а токоотводы устанавливают по периметру с шагом от 10 до 25 м. Надежность защиты от прямых ударов молнии не достигает нужного уровня, поэтому такая система менее популярна и может использоваться в сочетании с другими устройствами.

Важно! Размер ячеек сетки определяется категорией защищаемого объекта и может составлять от 5×5 м до 20×20 м.

Выбор молниеприемников осуществляется с учетом параметров строений. Согласно классификации различают три категории защитных устройств в зависимости от огнестойкости, пожарной и взрывной опасности, назначения и вместимости охраняемых объектов.

Среди типовых молниеотводов спросом пользуются следующие варианты:

Граненые конические. Они изготавливаются из прочной листовой стали и выполнены в виде металлической конструкции с защищенным от коррозии стержнем, принимающим разряды молнии. Молниеотводы производятся на основе стволов ВМО и ВМОН разного типа без осветительных приборов.
На базе опор освещения. Они могут быть со стационарной или мобильной короной. Молниеотводы ВГН и ВГМ представляют собой граненые конструкции из стали, которые комплектуются молнеприемниками и оборудованием для освещения. Для крепления прожекторов, камер наблюдений и пр. оборудования используют специальные кронштейны.

Важно! При расчете и выборе молниеотводов на основе высокомачтовых опор с мобильной короной (ВМО) и стационарной (ВМОН) учитывают условия эксплуатации и ветровую нагрузку на месте установки конструкций.

Преимущества молниеотводов

Популярность типовых молниеотводов, которые производятся на основе граненых опор, обусловлена высокой эффективностью защиты от молнии. К другим преимуществам таких конструкций относятся:

простота монтажа и обслуживания;
разнообразие моделей, позволяющее подобрать вариант с учетом условий эксплуатации и месторасположения;
возможность сочетания защитных функций с освещением дорожного полотна, тротуаров, парковок и других площадок.

Антикоррозийное покрытие продлевает срок службы сооружений, а прочность фиксации обеспечивается с помощью фланцев. Металлические конструкции способны выдерживать ветровую нагрузку, величина которой определяется месторасположением объектов.

Особенности использования

ГК «Амира» предлагает большой выбор молниеотводов собственного производства, которые выпускаются на основе выскокомачтовых опор. Установка таких конструкций позволяет:

организовать равномерное освещение на прилегающих территориях;
защитить от ударов молнии;
обеспечить предохранение от перенапряжения в сети питания.

В зависимости от исполнения молниеотводы предусматривают наличие или отсутствие приборов освещения. Они производятся из прочной стали и покрыты защитным цинковым слоем, который наносится в соответствии с требованиями ГОСТ 9.307-89.

Покрытие не является декоративным и выполняет исключительно утилитарные функции, предохраняя металл от повреждений и появления ржавчины. Гарантии на коррозионную стойкость цинкового слоя составляют не менее 25 лет.

Молниеотводы на основе опор освещения ВМО и ВМОН, выпускаемые ГК «Амира», использовались при обустройстве “Северного потока”. “Турецкого потока”, нефтеперекачивающих станций, в портах, а также на Тобольской промышленной площадке (высота ВГН здесь 83 и 90 метров).

В ГК “АМИРА” каждый заказанный молниеотвод рассчитывается под конкретный ветровой район, климатическую зону. Помимо отдельно стоящих молниеотводов, возможно изготовление совмещенных. Что позволяет уменьшить число устанавливаемых опор на объекте и упрощает обслуживание.

Расчет конструкции для каждого объекта осуществляется персонально, а выбор вариантов исполнения позволяет устанавливать молниеотводы на основе высокомачтовых опор с мобильной короной (ВГМ) и стационарной короной (ВГН) в I-VII ветровых районах.

Молниезащита зданий, сооружений, оборудования и коммуникаций

Атмосферные явления с образованием молний, сопровождаемых яркими вспышками света, громом, называют грозами. Молнии – это грозовые разряды электричества, возникающие между облаками и Землей; внутри облаков.

Попадание молнии в дом

Опасность для жизни людей, сохранности промышленных, общественных строений, высотных инженерных сооружений – дымовых труб, антенн телевидения, радиосвязи, включая сотовую; вышек, опор электрических сетей; технологического оборудования, расположенного на открытых промышленных площадках, например, для ректификационных колонн предприятий нефтепереработки представляют молнии первого типа.

Необходимость устройства молниезащиты связана с тем, что напряжение при грозовых разрядах достигает 50 млн. В, а сила тока – до 100 тыс. А; с выделением огромного количества световой, звуковой и тепловой энергии. Грозовые разряды являются электрическими взрывами, сходными с детонацией, наносящими разрушения строениям, ломающими деревья, послужившие им источниками заземления; травмируют, контузят людей, что нередко приводит к их гибели.

Молниезащитой называют комплекс технических решений, что надежно обеспечивают безопасность людей, предохранение строений различного назначения, высотных объектов; технологического, инженерного оборудования производственных объектов; коммуникаций инфраструктуры населенных пунктов, линий электропередач как от прямых ударов грозовых разрядов, электромагнитной, электростатической индукции, так и от передачи электротока через металлоконструкции, коммуникации.

Заземление и молниезащита – это то, чем согласно нормам должны быть оборудованы промышленные здания, инженерные коммуникации, а также другие объекты. Кроме того, пункт 4 статьи 50 Федерального закона РФ №123-ФЗ предписывает в качестве одного из способов исключения источников зажигания устраивать защиту от молний для зданий, оборудования для повышения уровня пожарной безопасности на объектах.

Нормы устройства молниезащиты

Учитывая, что строения, сооружения, технологические установки, коммуникации довольно сильно отличаются по своему устройству, исполнению разработаны государственные, ведомственные, корпоративные нормы; стандарты, правила проектирования для организации оптимальной, эффективной защиты от грозовых разрядов для каждого типа объектов – от производственных объектов, где она впервые стала применяться, до жилых домов.

В основе норм, что регламентируют создание технической защиты от молний, опыт организации электрической безопасности строений разного вида, назначения, с учетом особенностей, присущих современным постройкам, сооружениям и коммуникациям инфраструктуры, связи.

Требования к молниезащите изложены во многих официальных документах. Проектирование, расчет молниезащиты ведется на основании следующей нормативно-технической базы:

«Правил устройства электроустановок». В настоящее время действует седьмое и некоторые главы шестого издания этого основополагающего документа, без знания требований которого невозможно проектирование любых видов, типов электрических установок, оборудования, аппаратуры защиты от поражения электротоком, включая молниезащиту. Промышленная безопасность защищаемых объектов с категориями по взрывопожарной опасности помещений, зданий также невозможна без этого вида защиты от высоковольтных разрядов электрического тока. Это учитывают требования по организации, исполнению молниезащиты для различных видов строений, инженерных сооружений, электрических коммуникаций, указанные в нескольких главах ПУЭ. Главы 2.4, 2.5 – для воздушных линий электропередач с рабочим напряжением меньше и больше 1 кВ соответственно, включая карту районирования территории России с указанием длительности гроз в году, что необходимо при проектировании систем, устройств молниезащиты. Глава 4.2 – для распределительных устройств, электрических подстанций напряжением больше 1 тыс. В. Глава 4.3 – для преобразовательных подстанций, установок.
РД 34.21.122-87 «Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений». Ее предназначение видно из названия. Несмотря на то что документ утвержден еще Министерством энергетики Советского Союза, по согласованию с Госстроем, он действует и сегодня.
Некоторые ее положения неизбежно устарели, не успевая за научно-техническим прогрессом, поэтому при проектировании современных технических систем, устройств защиты от грозовых разрядов пользуются российскими ГОСТ, идентичными стандартам Международной электротехнической комиссии; а также отечественными инструкциями по молниезащите, вышедшими в свет позднее.
Один из этих документов СО 153-34.21.122-2003, разработанный тем же коллективом ученых, регламентирует устройство молниезащиты как строений, так и инфраструктурных коммуникаций.
ГОСТ Р МЭК 62305-1-2010, ГОСТ Р МЭК 62305-2-2010, представляющие собой две части одного национального стандарта о менеджменте рисков при защите объектов от грозовых разрядов. В первой части сформулированы общие принципы, во второй – методики оценки рисков гибели, получения травм от поражения электротоком людей; полного/частичного разрушения объектов, общественных коммуникаций; экономических потерь от попадания молний.
Важно, что при этом рассматриваются такие факторы, как пожарная безопасность, так как в расчетах учитываются пространства с огнеопасной средой – воздушной смесью паров горючих жидкостей, газов, пыли.
ГОСТ Р МЭК 62561.1-2014. Это первая часть национального стандарта об элементах систем защиты от молний, касающаяся требований к их частям, соединениям.
ГОСТ Р МЭК 62561.2-2014 – к проводникам, электродам заземления.
ГОСТ Р МЭК 62561.3-2014 – к распределительным разрядникам.
ГОСТ Р МЭК 62561.4-2014 – к элементам крепления.
ГОСТ Р МЭК 62561.5-2014 – к смотровым колодцам, уплотнителям электродов заземления.

Требования к проектированию, устройству заземления, защиты от молний электроустановок, оборудования зданий, линий электропередач в СССР также устанавливал СНиП 3.05.06-85 об электротехнических устройствах. Сегодня действует свод правил, выпущенный как его актуализированная версия – СП 76.13330.2016.

Помимо норм, действующих на территории РФ, следуют упомянуть сходные требования к системам защиты от грозовых зарядов, применяемые в союзных государствах. В Республике Казахстан – это СП РК 2.04-103-2013 об устройстве молниезащиты объектов, вышедший взамен аналогичной инструкции СН РК 2.04-29-2005; в Республике Беларусь – технический кодекс ТКП 336-2011 о защите от молний объектов, инженерных коммуникаций.

Тип зон молниезащиты

Под системами защиты от молний объектов, инженерных, коммуникаций и технологического оборудования понимают внешние и внутренние технические устройства, позволяющие защитить их как от прямого воздействия ударов молний, так и от вторичных воздействий – электрических, электромагнитных полей, сопровождающий грозовой разряд.

Различают активные и пассивные системы защиты от молний.

Пассивная, способная перехватить молнию до ее разряда на конструкции строительного объекта, корпуса оборудования или части инженерного, коммуникационного сооружения, и отвести заряд в землю, состоит из следующих элементов:

Приемника молний.
Молниеотводов.
Заземляющих устройств.

В активной системе к этим неотъемлемым элементам добавляются устройства, генерирующие восходящий поток ионов, притягивающий к себе грозовой разряд.

Проектируются, монтируются несколько видов систем молниезащиты – стержневая, тросовая, которые по результатам проведенных расчетов, в зависимости от количества стержней/тросов, их расстановки/расположения, конфигурации площади защиты, могут создавать два типа зон молниезащиты:

А. Степень надежности защиты – от 99, 5%.
Б – от 95%.

Виды систем молниезащиты

На практике, если строительный объект, технологическая установка, вышка, столб, антенна инженерных коммуникаций полностью находится в зоне защиты от попадания молний, вероятность их поражения грозовым электрическим разрядом стремится к нулю.

Классификация зданий и сооружений по устройству молниезащиты

Существуют следующие категории молниезащиты строительных объектов, зависящие от назначения, значимости, класса пожарной опасности и возможности взрыва; пожарной нагрузки – наличия, количества, вида взрывопожароопасных материалов; региональной частотности грозовых разрядов; зафиксированных попаданий молний:

I категория, имеющая наивысший уровень защиты от возможного прямого попадания молний в объект. Это производственные объекты с наличием взрывоопасных зон классов опасности В-I, II. Тип зоны защиты – А.
II категория. Это здания производственного, складского назначения, открытые площадки как с хранением ЛВЖ, ГЖ, так и с установленным на них технологическим оборудованием, где они обращаются; а также взрывоопасные производства, наружные установки классом опасности ниже В-Iа. Тип зоны защиты для технологического оборудования, установленного на открытых промышленных площадках – Б; для объектов – А или Б в зависимости от прогнозируемого количества грозовых разрядов в год.
III категория. К ней относятся строительные объекты различного назначения III–V степеней стойкости к огню в районах, где годовая продолжительность гроз больше 20 часов. Основной тип молниезащиты – Б.

Определить все основные параметры системы защиты от попадания молний для любого конкретного объекта можно по таблице 1 РД 34.21.122.

Виды молниезащиты

Система молниезащиты в зависимости от категории объектов может быть нескольких видов:

Защищающая от прямых ударов. Устройства, используемые для этого, называют молниеотводами, состоящими из несущей опоры, в качестве которой может служить сам строительный объект, приемника разряда, токоотвода и заземлителя. Применяют как стержневые, тросовые молниеотводы, так и металлическую сетку, уложенную на кровлю защищаемого объекта. Для воздушных линий электропередач используют грозозащитные тросы, принимающие разряд молнии.
От электростатической индукции. Осуществляется путем подсоединения всего электрооборудования к системе заземления объекта.
От электромагнитной индукции. Для этого в местах соединений устраиваются токопроводящие перемычки между участками трубопроводов, эстакад.
От заноса электрического потенциала, вызванного грозовым разрядом. Для этого все входящие в здания, сооружения коммуникации, включая металлическую оболочку электрических кабелей напряжением до 1 тыс. В, заземляются. Воздушные линии электропередач на подходах к объекту оборудуют грозозащитными тросами, а на опорах монтируют разрядники, ограничители перенапряжения.

Средства и способы молниезащиты

К средствам защиты от грозовых разрядов электричества относят:

стержневые приемники молний;
грозозащитные тросы;
сетчатые молниеприемники;
токоотводы;
контуры заземления строительных объектов.

Варианты исполнения молниезащиты бывают двух видов:

Внешний, защищающий от прямого воздействия высокопотенциального электрического разряда, способного вызвать разрушения, взрывы и пожары, за счет его отвода в землю для рассеивания энергии.
Внутренний. Для защиты от вторичных факторов прямого или близкого к защищаемому объекту удара молнии. Для этого используют различные типы специальных приборов, называемых УЗИП – устройствами защиты от импульсных перенапряжений.

Установка молниезащиты, испытание молниезащиты по окончании монтажных работ производится организациями, выполняющими электротехнические работы.

Эксплуатация молниезащиты не требует дополнительных затрат, рассчитана на длительный период. Но, осмотр молниезащиты на предмет обнаружения механических повреждений приемников разряда, токоотводящих, заземляющих элементов, связей между ними все же обязателен.

Проверка молниезащиты позволяет собственникам объектов, руководству предприятий, организаций быть уверенными, что она не подведет в опасный грозовой период.

Молниеотвод: устройство, принцип работы, разновидности и монтаж

В большинстве случаев молния действует предсказуемо, несмотря даже на полную непредсказуемость этого природного явления – она не выбирает цель, а бьет непосредственно в самый высокий предмет. В общем, если ваш дом является самым высоким строением в радиусе 200-300м, то молниеотвод окажется не лишним дополнением к вашему дому. Именно он убережет вас от неприятных, а иногда очень опасных исходов, связанных с прямым попаданием молнии в дом. О нем и пойдет речь в этой статье, в которой вместе с сайтом stroisovety.org мы ответим на следующие вопросы: какие бывают молниеотводы, как они устроены и как изготавливаются своими руками?

Молниеотвод: разновидности и их конструкции

В принципе, конструкция молниеотвода представляет собой бесхитростный механизм, состоящий из трех простейших частей, изготовить которые самостоятельно и собрать в единую систему не представляет никаких сложностей.

Приемник молнии – это железный элемент, поднимаемый на несколько метров выше крыши строения. Размещаться он может как непосредственно на самом строении, так и рядом с ним, неподалеку.
Токоотвод. По сути, это толстая стальная или медная жила, по которой ток, полученный от разряда попавшей в приемник молнии, передается в контур заземления.
Заземляющий контур. Его назначение простое – именно с его помощью разряд молнии передается в землю, где он и гаснет, не причиняя постройкам и человеку никакого вреда.

Так устроены все виды молниеотводов без исключения. Причем два элемента этого устройства все время остаются неизменными – это токоотвод и контур заземления. На разновидности этих приспособлений оказывает влияние исключительно конструкция приемника молний, о которых мы и поговорим дальше.

Стержневой молниеприемник. Это устройство знакомо практически всем жителям частного сектора – оно представляет собой обыкновенную металлическую мачту, поднятую на пару метров над верхним краем крыши. Такая мачта может стоять как на крыше дома, так и немного в стороне от постройки или рядом, вдоль стены дома. Фактически отдельно стоящий молниеприемник в плане изготовления более простой – сама мачта одновременно является и приемником грозовых разрядов и токоотводом. Она напрямую подключается к контуру заземления самым что ни на есть жестким способом (сваркой).

Стержневой молниеотвод фото

Тросовый молниеотвод фото

Сетчатый молниеотвод фото

Этих основных конструкций улавливателей молнии вполне достаточно для того, чтобы полностью защитить свой дом от такого природного явления, как молния.

Молниеотвод в частном доме и его контур заземления

По большому счету, заземление молниеотводов устроено аналогичным образом, как и контур заземления самого дома – здесь следует сразу понять один момент, что эти два контура не должны быть связаны между собой – это два отдельных элемента. Подключив молниеотвод к контуру заземления дома, вы рискуете в один момент потерять не то что все электрооборудование, а и вообще весь дом целиком – для защиты от грозовых разрядов придется оборудовать отдельное заземление.

Изготавливается оно практически точно так же, как и заземление дома, за исключением некоторых отличий.

Глубина (или длина) заземляющих электродов – она не может быть менее 3000мм.
Сами электроды должны иметь сечение не менее 25мм и представлять собой цельный металлический прут.
Если контур заземления дома может иметь линейное расположение электродов, то здесь важно соблюсти именно их треугольное расположение.
Расстояние между вершинами этого треугольника должно составлять 3000мм.
Шина, соединяющая электроды в единый контур, должна иметь диаметр не менее 12мм (если это прут или арматура) и 50х6мм, если речь идет о металлической полосе.
Самое главное – это качественные сварные соединения, которые по своей длине должны составлять не менее 200мм.

Заземление молниеотводов фото

Как видите, между контуром заземления дома и такой же частью молниеотвода общий только принцип – требования к этим элементам защиты разнятся. Еще один момент, объединяющий эти две системы, заключается в глубине их залегания – верхняя часть контура располагается на глубине 500-800мм над поверхностью грунта.

Устройство молниеотвода: как соединить заземление и приемник молний

Токоотводящая или, правильнее сказать, токопередающая часть молниеотвода является не менее важным элементом, чем его заземление и сам приемник молний – вы только представьте, что случится с домом, если этот элемент устройства просто не выдержит нагрузку и сгорит. В таком случае все грозовые разряды попадут в дом, и тогда от беды может спасти только чудо. Именно по этой причине к токопроводящей шине следует отнестись не менее серьезно, чем ко всему другому. Здесь имеется всего два важных момента, которые нужно соблюсти, как говорится, беспрекословно.

Сечение токоотвода – оно не должно быть менее 6мм, если речь идет о цельной (монолитной) медной жиле и не менее 10мм, если для отведения грозовых разрядов используется стальной прут.
Соединение токоотводящей шины с заземлением и приемником молний. В значительной мере дело облегчается, если система целиком изготавливается из стали – в такой ситуации все соединения производятся с помощью сварки. Опять же, здесь важна длина сварного соединения – при стыковке токоотводящей шины к контуру заземления и приемнику провар должен иметь длину не менее 600мм. Если речь идет о медной жиле, то здесь придется действовать с помощью специальных клемм, которые представляют собой пластины с ложбинками для кабеля, соединяющиеся друг с другом посредством винтов.

Монтаж молниеотвода фото

Что же касается крепления токоотводящей жилы к стенам строения, то здесь используются пластиковые клипсы. В идеале, чтобы сохранить молниепровод в целостности в течение долгого времени, его лучше изолировать от окружающей среды, поместив в обыкновенный кабель канал.

В принципе, это все, остается добавить не так уж и много. А именно о таких моментах, как молниезащита отдельных элементов крыши. Если имеется дымоход, то вокруг него нужно намотать хотя бы пару витков отводящей ток жилы и соединить ее с общим молниеотводом. Также в защите нуждаются и все элементы кровли, изготовленные из металла – к примеру, отводящие воду желоба и трубы. Только в таком случае изготовленный самостоятельно молниеотвод будет являться надежной защитой дома от грозовых разрядов.