Атмосферные молниевые разряды имеют сокрушительную силу. В странах ЕС ущерб от молний и воздействия грозового потенциала составляет 300 млн. евро в год. В Германии, несмотря на наличие жестких норм молниезащиты, более 25% ежегодных страховых выплат приходится на покрытие ущерба от молнии и импульсного перенапряжения. В европейской части России и на Украине бывает всего около 20000 гроз в году со средней продолжительностью менее 1,5 часа. Однако, волна вызванного молнией перенапряжения способна распространяться по проложенным коммуникациям на многие километры и вывести из строя любое электрооборудование.
В самом начале своего применения молниезащита нужна была для защиты гражданских и промышленный зданий от повреждений и возгораний в результате попадания молнии. В дальнейшем возникла необходимость защиты электрических сетей и телефонных комуникаций. В дальнейшем развитие систем молниезащиты определялось развитием интернета, мобильной связи, локальных информационных сетей. В табл.1 приведены поражающие факторы молнии.
Проявление угрозы
Поражающие факторы
Возможные последствия
Прямой удар молнии в здание
Разряд до 200кА и 1000В. Нагревание плазмы до 30000°С
Поражение человека, разрушение частей здания, пожары
Удаленный разряд при ударе молнии в коммуникации (до 5 и более колометров)
Занесенный грозовой потенциал по проводам электроснабжения и металлическим трубопроводам (возможный импульс перенапряжения - сотни киловольт)
Поражение человека, нарушение изоляции электропроводки, возгорание, выход из строя оборудования, потери баз данных, сбои в работе компьютерных систем
Близкий разряд молнии (до 500м от здания)
Наведенный грозовой потенциал в проводящих частях здания и электроустановок (возможный импульс перенапряжения - десятки киловольт)
Поражение человека, нарушение изоляции электропроводки, возгорание, выход из строя оборудования, потери баз данных, сбои в работе компьютерных систем
Коммутации и короткие замыкания в сетях низкого напряжения
Импульс перенапряжения (до 4кВ)
Выход из строя оборудования, потери баз данных, сбои в работе компьютерных систем
В настоящее время под молниезащитой понимают не только защиту от прямого удара молнии (внешняя молниезащита), но и защиту от импульсного перенапряжения и помех в электрических сетях с номинальным напряжением до 1000В, оборудования связи и передачи данных, управления, контроля и измерения, сигнализации (внутренняя молниезащита). В связи с постоянным изменением стандартов зачастую молниезащиту приходится выполнять на неподготовленном объекте. При этом реализация внешней молниезащиты на объекте, где молниеприемную часть и токоотводы необходимо выполнить независимо от строительных конструкций, часто равносильно изобретению. В результате действий некомпетентных строителей часто встречаются громоотводы, не обеспечивающие надежную защиту и имеющие минимальный срок службы. Выполненные из подручных материалов в построечных условиях, устройства молниезащиты (да и заземление) имеют, как правило, невысокую долговечность и недостаточную степень защиты от прямого удара молнии, а такжк не обеспечивают защиты от занесенного и наведенного грозового потенциала. Важно отметить, что без использования элементов заводской готовности осуществить молниезащиту коттеджей и подобных зданий возможно только с применением отдельно стоящих стержневых молниеприемников.

Как правило, застройщиков и владельцев не устраивает данное решение, так как нарушается архитектурная индивидуальность здания, а реализация его требует значительных затрат. Экономя, они не учитывают, что использование металлического кровельного покрытия в качестве молниеприемника может привести к разрушению и возгоранию кровельных конструкций. Возникают трудности и при устройстве молниезащиты на реконструируемых зданиях. На таких объектах дешевле выполнить внешнюю молниезащиту и заземление независимо от токоведущих строительных конструкций, чем определять их пригодность и реконструировать.
Электроустановки жилых, промышленных и общественных зданий, имеющих защиту от прямых ударов молнии, как правило, не оснащены устройствами внутренней молниезащиты. В связи с этим наблюдается частый выход из строя находящегося в таких зданиях информационно-технологического оборудования, телекоммукационных и автоматизированных систем в результате грозового и коммутационного перенапряжения.
Обезопасить дом от молнии можно установкой специальных систем. Как правило, это громоздкие штыри, которые дом отнюдь не украшают. В связи с этим для комплексной молниезащиты сооружения и оборудования необходимо применять европейскую систему защиты человека, сооружений и оборудования от удара молнии и импульсного перенапряжения. Под такой системой подразумеваются многовариантные комплекты на основе изделий полной заводской готовности из различных антикоррозионных материалов для приема, отвода и заземления молнии. Такая система обеспечивает надежную защиту (на 99,9%) от прямого удара молнии и заноса грозового потенциала.
В современных документах по проектированию и устройству молниезащиты определяется, что защита от молний - это:
- защита зданий;
- защита кабелей;
- защита оборудования от наводок в кабеле.
Комплекс современных средств внешней и внутренней молниезащиты должен обеспечивать:
- защиту людей;
- защиту объектов от термического и механического повреждений;
- защиту электрооборудования низковольтный сетей (0,4кВт), чувствительного оборудования телекоммуникационных, электронных и инженерных систем от вторичных воздействий (электромагнитных воздействий);
- высокий уровень электробезопасности;
- улучшение электромагнитной обстановки.

Выясним основные термины молниезащиты:

Прямой удар молнии - непосредственный контакт канала молнии со зданием или сооружением сопровождающийся протеканием через него тока молнии.
Вторичное проявление молнии - наведение потенциалов на металлических элементах конструкции, оборудования, в незамкнутых металлических контурах, вызванное близкими разрядами молнии и создающее опасность искрения внутри защищаемого объекта.
Занос высокого потенциала - перенесение в защищаемое здание или сооружение по протяженным металлическим коммуникациям (подземным и наземным трубопроводам, кабелям и т.п.) электрических потенциалов, возникающих при прямых и близких ударах молнии и создающих опасность искрения внутри защищаемого объекта. Это не слишком опасно.

читать далее...

Дело в том, что длительность наведенного молнией импульса мала - ее стандартное значение, как правило, принимают равным 60мс. Повредить типичный силовой источник питания коротким высоковольтным всплеском вероятность небольшая - трансформатор его просто не пропустит дальше первичной обмотки. А у правильно спроектированного импульсного преобразователя есть защита. Однако, при значительной (1,5...3кВ) амплитуде такого импульса вполне возможно повреждение аппаратуры.

Средства молниезащиты:

Средства внешней молниезащиты, как правило, устанавливают на самом защищаемом объекте. Однако, чтобы термическое действие тока в точке удара молнии или в молниеотводе не могло повредить защищаемый объект, в ряде случаев используют установку внешней молниезащиты отдельно от защищаемого объекта.
Отдельно стоящие молниеотводы применяют для защиты:
- зданий с возгораемым кровельным покрытием (например, камышит);
- объектов со стенами из горючего материала;
- взрывоопасных и пожароопасных объектов.
Молниезащита должна быть исполнена таким образом, чтобы не возникало искрение при пробое с молниеотвода на защищаемый объект. Для этого требуется:
- устройство связей с металлической арматурой;
- соответствующая изоляция;
- соблюдение безопасных расстояний
В состав молниезащиты входят:
- молниеприемная часть - для приема пряиого разряда и отвода тока молнии к заземлению;
- заземляющее устройство - для распределения энергии молнии в земле и обеспечения безопасных режимов работы электросетей;
- уравнивание потенциалов - для ликвидации разности потенциалов между проводящими частями здания, электроустановки и заземления;
- оборудование защиты от перенапряжения - для ограничения импульсов перенапряжения в электроустановках , телекоммуникационных и автоматизированных системах.

Молниеприемники и токоотводы

монтаж токоотводовЭту систему используют для приема прямого разряда и отвода тока молнии к заземлению. Молниеприемные проводники из антикоррозионных матеоориалов прокладывают по конькам, ребрам и кантам кровли. С этими проводниками соединяют молниеприемные стержни, установленные для защиты выступающих частей (кровельные шахты, шпили и т.п.) и оборудования на кровле. Токоотводы монтируют по скатам кровли и стенам и используют для соединения молниеприемной части с заземляющим устройством. Молниеприемники, токоотводы и стержни закрепляют на кровле, стенах и строительных конструкциях зданий. В узлах их соединений используют специальные клеммы и соединители. Ответственные элементы этой системы испытывают импульсным током 50 или 100кА.
Заземляющее устройство обеспечивает безопасные режимы работы электроустановки и распределение части энергии молнии в земле. Заземляющие устройства различного типа и исполнения комплектуют элементами из антикоррозионных материалов. В их состав входят круглые и плоские заземляющие проводники, составные заземляющие стержни, болтовые соединители и клеммы, антикоррозионный бандаж.
Уравнивание потенциалов используют для ликвидации разности потенциалов между проводящими частями здания, электроустановки и заземлением. Уравнивание потенциалов предусматривает соединение всех подлежащих заземлению проводников и металлических конструкций между собою и заземлением. Систему уравнивания потенциалов укомплектовывают шинами, соединительными клеммами, хомутами и т.п.
Устройство защиты от импульсного перенапряжения (УЗИП) используют для ограничения атмосферного и коммуникационного перенапряжения в сетях. Как правило, это включенные в систему уравнивания потенциалов разрядники, ограничители перенапряжения для ступенчатой защиты различных электрических цепей, телекоммуникационных сетей, оборудования и приборов.
Система молниезащиты не должна вредить существующей электроразводке и подключенным к ней потребителям. Поэтому часто приходится восстанавливать рабочее состояние уже имеющейся системы выравнивания потенциалов и заземления, а также существующей распределительной сети.
Об основных концепциях молниезащиты, применении УЗИП, выравнивателей и разрядников, защите кабелей и оборудования читайте на следующей страничке.