Молниезащита и опасные факторы молний

Ежедневно растет количество объектов на которых смонтирована молниезащита OBO Bettermann. Проектировщики и монтажники, которые хорошо знакомы с современными приемами молниезащиты и комплектующими ОВО Bettermann, почти ежедневно вынуждены рассказывать заказчикам об опасности грозового разряда и о тех мерах защиты, которые следует принять.

Опасные факторы молнии

Не надо объяснять, что электрический ток представляет опасность для здоровья и жизни людей и животных. В отличие от случаев прикосновения к оголенным проводам грозовой импульс достаточно коротким. Чаще всего он длится 6,7-10 мкс, а дольше - 33 мкс.

Время спада тока до 50% амплитудного значения в стандартизированном импульсе «10/350» принято 350 мкс. А разрушительное действие молнии определяется ее током. Согласно последней международной нормы МЭК 62305-2012 lightning protection высокий 1-й класс молниезащиты должен выдерживать 200 кА.

Описание опасных факторов молнии приведены в норме упомянутого документа. Рассмотрим большие и малые жилые дома, общественные здания, больницы, учебные учреждения, логистические комплексы, животноводческие фермы.

Термомеханические факторы молнии

В месте удара молнии в металлическую кровлю проплавляется отверстия, а горючие элементы (дерево, пенопласт) загораются. Ток молнии мгновенно превращает влагу, содержащуюся в дереве (стыках кирпичной кладки), на пар. Давление пара расщепляет дерево (отламывает наружные фрагменты стены).

Если металлическая арматура не имеет надежных электрических соединений, в толще железобетона вспыхивает мощная электрическая дуга. Давление ионизированных газов способно разрушить такую конструкцию. Когда ток молнии течет слишком близко к проводам, у них возникают электромеханические усилия, способные согнуть или сорвать их с креплений.

Поэтому в отличие от ранее действующей в Украине нормы РД 34.21.122-87, допускающую диаметр стального провода 6 мм, стандарт IEC 62305-2012 рекомендует большее сечение проводов.

для токоотводов (оцинкованный провод 8 мм арт. 5021081)
для стержневых молниеприемников (алюминиевый молниеприемник 16(10) мм арт. 5401989).

Итак, одна из задач молниезащиты - принять разряд молнии на себя и кратчайшим путем отвести его в землю. Пряча молниеприемники или молниеприемную сетку под толщу кровли в угоду эстетическим предпочтениям, мы подвергаем сооружение к возможности пожара и разрушения. Именно таковы последствия применения неквалифицированными подрядчиками.

Активная молниезащита

На рынке производителей оборудования для молниезащиты существуют продавцы «активных» молниеприемников, которые утверждают, что их устройство эффективнее стержня Франклина и образуют увеличенную зону защиты. Но уже зафиксированы случаи разрушения углов кровель коттеджей (и сооружений другого предназначения), на которых были установлены эти непроверенные ЕSЕ молниеприемники. Дальнейшие исследования активной молниезащиты в условиях действия естественных молний не довели их преимущества по сравнению с традиционной системой молниезащиты.

Испытания проведенные в политехническом институте Дармштадта показали, что концепция активных стримеров, состоящая на предположении об устойчивости системы «молния - стример ESE» на основании времени эмиссии встречных плазменных каналов - является ошибочным.

Напряжение прикосновения / шаговое напряжение

Касаться элементов молниеотвода во время грозы однозначно опасно, даже при условии безупречно выполненной молниезащиты. Напряжение прикосновения – это напряжение, появляющееся на теле во время одновременного прикосновения к проводникам в двух точках. Ведь ток потечет не только по проводнику, но и по телу человека (через руку, туловище, ноги).

Прогуливаться во время прохождения грозового фронта также не рекомендуется. Распределение потенциалов в земле вызывает пробегания части тока молнии между ногами человека, не обходя других чувствительных мест. Поэтому токоотводы отдаляют от дверей не менее чем на 3 м, а поверхность почвы вокруг сооружения устилают покрытием (5 см асфальт или 15 см гравия).

Надежными решениями является использование элементов фасада или арматуры здания, имеющих между собой электрическое соединение. Чем больше путей стекания тока молнии с крыши к заземлению, то меньше (безопасной) является напряжение прикосновения. Уменьшая количество токоотводов, экономя на их электрическом соединении на крыше и в земле, пряча их на невзрачной стороне коттеджа (пусть и по требованию владельца), мы уступаем безопасностью защищаемого объекта.

Защитное уравнивания потенциалов

Пребывание во время грозы внутри помещения, даже оборудованном внешней молниезащитой, не является безопасным, если в ней нет системы выравнивания потенциалов (его называют еще внутренней молниезащитой). Такая система предполагает надежное электрическое соединение всех металлических элементов внутри сооружения, к которым можно прикоснутся. Главная шина уравнивания потенциалов (ГШУП) устанавливается во вводном устройстве.

Жилы проводов присоединяются к ГШУП через разрядники ограничители перенапряжения, защищающие электрические и электронные системы от разрушительных импульсов молнии. Имейте в виду, что ГШУП устраивается в любом объекте, где есть потребители электроэнергии независимо от наличия внешней молниезащиты. С целью уравнивания потенциалов международный стандарт IEC 62305-2012 настоятельно рекомендует соединить все заземлители, которые есть на объекте.

Если какие-то заземлители с особо низким сопротивлением (до 0,5 Ом), нежелательно соединять гальваническое (по требованию производителя оборудования) с общим контуром из-за технологических соображений, электрическая связь с ними осуществляют коммутационными разрядниками ОВО Bettermann арт. 5099803.

Обслуживание молниезащиты

Каждая инженерная система должна проходить сервисное обслуживание, система молниезащиты не является исключением. Для дальнейшей проверки молниезащиты существуют устройства, которые способны зафиксировать факт прямого или близкого удара молнии. Простейшие из них имеет внешний вид карточки и выпускается фирмой ОВО Bettermann GmbH & Co.

Устройство способно «запомнить» импульсный ток 3-120 кА и сервисный инженер может определить силу удара молнии в объект. Также существуют устройства по обнаружению приближающейся грозы, локализации гроз на расстоянии до 100-150 км, слежения за их передвижением и предупреждения об опасном повышении напряженности электрического поля «туча-земля», которое заканчивается разрядом атмосферного электричества. Благодаря этому есть возможность заранее найти безопасное укрытие, предупредить других о надвигающейся угрозе.

ИТОГИ:

Молния является грозным природным явлением, которым человек не способен управлять, но современные приборы позволяют заранее узнать о приближении грозы.
Профессионально выполненный молниеотвод значительно уменьшает угрозу для здоровья, жизни и имущества.
Электрическое объединение всех металлических компонентов внутри сооружения, является непременной предпосылкой безопасности для людей, животных и электрического и электронного оборудования.
Элементарные научные данные об опасных факторах молнии позволяют правильно вести себя во время грозы.
Залог надежной молниезащиты - в соблюдении рекомендаций международной нормы IEC 62305-2012.

Не стоит «вестись» на соблазнительные предложения по поводу «активных» молниеотводов.