Молния защита зданий и сооружений

Молниезащита зданий и сооружений

Обязательная, соответствующая современным строительным нормам, молниезащита зданий представляет собой комплекс технических устройств и приспособлений, призванных обеспечить безопасность сооружения при попадании в него природного электрического разряда. Прямой удар молнии может повредить здание, вызвать поломку электроприборов, электрооборудования, даже гибель находящихся внутри или поблизости людей, животных.

Виды молниезащиты

Молниезащита зданий и сооружений подразделяется на: внешнюю, внутреннюю.

Внешняя

Это специальная система приспособлений, предназначенная для перехвата электрического разряда, отведения его к земле по токоотводам. Правильно спроектированная конструкция защитит от вреда здание, людей и животных, находящихся внутри.

Внешняя молниезащита зданий подразделяется на два типа:

Пассивная

• сетка («пространственная клетка»). Ее монтируют на крыше защищаемого объекта;
• молниеприемный стержень. Представляет собой один или несколько отдельных металлических прутов, соединенных с контуром заземления посредством кабеля;
• система натяжных молниеприемных тросов. Их натягивают по периметру защищаемой зоны.

Активная

Генерирует высоковольтные импульсы, что позволяет не ждать, пока молния ударит защищаемое сооружение, а захватывать электрический разряд на большом расстоянии, принудительно направляя его в землю.

Конструктивно внешняя молниезащита зданий и сооружений состоит из:

• молниеприемника (перехватывает электрический разряд)
• токоотвода (промежуточная часть, проводящая электрический ток от молниеприемника на заземлитель)
• заземлителя (часть молниезащиты, контактирующая с землей, рассеивающая полученный разряд тока)

Внутренняя

Представляет собой систему защиты электрооборудования от вызванного молнией (индуктивными и резистивными связями) перенапряжения в сети.

Внутренняя молниезащита (УЗИП) классифицируется по типам:

• 1 тип – защита при прямом попадании молнии (форма волны 10/350 мкс)
• 2 тип – защита от непрямого удара, зафиксированного вблизи объекта (форма волны 8/20 мкс)

Нормативные документы

До недавнего времени в России одновременно действовали 2 нормативных документа, регламентирующих требования к установке молниезащитных систем строительных объектов:

Изданная в 2003 году инструкция не отменяла действие регламента 1987 года, хотя имела с ним существенные различия. Приказ Минэнерго России от 30.06.03 № 280 также не отменил старую инструкцию, не прояснил сложившуюся ситуацию. Проектные организации сами выбирали, какими правилами руководствоваться.

В 2011 году Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии выпустило 2 нормативных документа, соответствующих стандартам МЭК (Международной Электротехнической Комиссии) № 62305:

После утверждения данных нормативов, российские требования к молниезащитным мерам начали соответствовать международными стандартам, урегулировав действие ранее выпущенных документов.

Категории молниезащиты и классификация объектов

Квалификация объектов определяется по опасности ударов молнии для самого объекта и его окружения. В соответствии с нормативными документами все здания и сооружения подразделяются на обычные и специальные.

Обычные объекты – это жилые и административные строения, а также здания и сооружения высотой не более 60 м, предназначенные для торговли, промышленного производства, сельского хозяйства.

К специальным объектам относятся следующие:

• представляющие опасность для непосредственного окружения
• представляющие опасность для социальной и физической окружающей среды
• потенциально способные при поражении молнией вызвать вредные биологические, химические и радиоактивные выбросы
• прочие, для которых должна быть предусмотрена специальная молниезащита, например, строения высотой более 60 м, строящиеся объекты, временные сооружения, игровые площадки и т.п.

Для специальных объектов минимально допустимый уровень надежности защиты от прямых ударов молнии (ПУМ) обозначен в пределах 0,9-0,999 в зависимости от степени его общественной значимости и тяжести ожидаемых последствий от ПУМ. Владелец здания или заказчик сам по желанию может заложить в проекте более высокий уровень надежности, превышающий расчетный предельно допустимый.

Для обычных объектов предлагается 4-е уровня надежности защиты от ПУМ:

Категория молниезащиты	Пиковый ток молнии	Надежность
I	200 кА	0,98
II	150 кА	0,95
III	100 кА	0,90
IV	100 кА	0,80

В РД также предлагается методика, когда категория молниезащиты выбирается в зависимости от среднего количества и продолжительности гроз в регионе расположения здания или сооружения, а также от расчетной вероятности годового количества поражений его молнией.

Наши объекты

Адрес объекта: Москова, ул. 1-я Рейсовая, д. 12, Терминал «А»

Вид работ: техническое обслуживание и диагностика комплексной системы молниезащиты с восстановлением элементов и соединений, замеры сопротивлений заземления

Исполнение: Молниезащита внешнего участка кровли выполнена в виде молниеприемной сетки, к которой присоединяются металлические поручни ограждения кровли. Для крепления проводника на профилях кровельных листов Kalzip применяются специальные держатели фирмы OBO Bettermann. Все выступающие элементы (световые фонари, вентиляционные установки, киоски выходов кабелей и др.) замыкаются на общий молниезащитный контур.

Характеристика объекта: Самая высокая постройка архитектурного ансамбля Московского Кремля. Высота – 81 м.

Адрес объекта: г. Москва, Соборная площадь Московского Кремля.

Вид работ: Проектирование и монтаж системы молниезащиты

Комплектующие: производства фирмы OBO Bettermann.

Исполнение: Здание относится к III категории по уровню защиты. В качестве элемента системы молниезащиты использована существующая конструкция купола с крестом, молниеотводы из стали горячего цинкования Rd8 выполнены по наружным фасадам с применением фасадных держателей типа СК. Заземляющее устройство выполнено в виде нескольких очаговых заземлителей.

Адрес объекта: г. Москва, ул. Воздвиженка, 10.

Вид работ: Монтаж системы внешней молниезащиты здания.

Комплектующие: производства компании Dehn+Sohne Gmbh.

Элементы комплекта: стальной оцинкованный проводник Rd8; хомут-держатель Rd8-10 трубный 17.2 мм с клеммой, СГЦ/V2A; соединитель клеммный Rd8-10, СГЦ; соединитель универсальный Rd8-10 / Rd8-10, СГЦ; молниеприемный стержень Rd16 L=2.000 мм, алюминий; клемма-держатель фальцевая вертикальная, СГЦ; фальцевая клемма Rd8-10, СГЦ; соединитель промежуточный Rd8-10 / Fl30-Rd16, СГЦ; стальной хомут крепления ленты; лента из нержавеющей стали V2A; держатель Rd16 c М8.

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., Солнечногорский район, дер. Радумля.

Вид работ: Проектирование системы молниезащиты промышленного здания.

Комплектующие: производства фирмы OBO Bettermann.

Выбор системы молниезащиты: Молниезащиту всего здания выполнить по III категории в виде молниеприемной сетки из горячеоцинкованного проводника Rd8 с шагом ячейки 12х12 м. Молниеприемный проводник уложить поверх кровельного покрытия на держатели для мягкой кровли из пластика с бетонным утяжелением. Обеспечить дополнительную защиту оборудования на нижнем уровне кровли установкой многократного стержневого молниеотвода, состоящего из стержневых молниеприемников. В качестве молниеприемника использовать стальной горячеоцинкованный прут Rd16 длиной 2000 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.

Устройство и требования к молниезащите зданий и сооружений

Молниезащита зданий и сооружений — редкая система на крышах новых и современных домов. Это связано с уверенностью человека, что разряд молнии ударит куда угодно, только не рядом.

При попадании молнии в крышу, трубы и другие возвышающиеся конструкции придомовых территорий возникает грозовое перенапряжение и электромагнитные импульсы, которые создают угрозу любым электрическим приборам, включенным в электрическую сеть переменного тока.

Особенности системы молниезащиты

Молниезащита объекта — комплекс мероприятий и устройств, которые способны защитить отдельно стоящие здания и сооружения от ударов молний.

Существует три основных фактора воздействия молнии:

• непосредственное попадание молнии в крышу здания;
• удар в близлежащие коммуникационные и технические объекты;
• удар в землю вблизи дома либо в рядом расположенный объект с дальнейшим попаданием разряда в землю.

В первом случае прямой удар может привести к серьезным разрушениям — резкое нагнетание температуры и запекание материалов кровли, а в редких случаях — даже к возгоранию деревянных конструкций и перекрытий крыш. Главный разрушающий фактор скрыт в ударной волне, которую порождает молния.

При ударе в коммуникационные объекты или в линии электропередач создается ток грозового импульса, который попадает в жилье по электрическим проводам и трубам. Это может привести к поражению человека электрическим током, повреждению оболочек и жил кабелей, поломке оборудования и сбою в работе внутренних систем.

В третьем варианте разряд попадает в землю. При большом сопротивлении земли либо из-за других факторов напряжение может пойти через заземлитель в нулевой провод обратно в дом. В частных домах ноль заземляется в поселковых трансформаторных подстанциях. Может возникнуть случай, когда напряжение будет и на фазе, и на ноле, что также приведет к поломке приборов и техники. Но это редкий случай: как правило, ток, попадая в землю, равномерно растекается.

Важно! Самые страшные последствия — разрушение или возгорание кровли в результате прямых ударов молнии.

Виды молниезащиты

По исполнению системы защиты бывают:

• внешние;
• внутренние.

У каждой системы свое предназначение, и применять их нужно в комплексе, чтобы исключить все три фактора поражения молнией.

Внешнее устройство молниезащиты зданий и сооружений монтируется на крышах, близлежащих пристройках, сооружениях и состоит из молниеприемника, токоотвода и заземлителя. Основная их функция — отвести разряд тока в землю, не дав ему попасть на поверхность крыши. Разряд через токоотвод попадает в заземлитель и дальше растекается в земле.

Внутренний тип системы защиты от молний заключается в установке устройства внутри здания и служит для защиты от импульсных перенапряжений.

Бывают следующие виды внутренних устройств:

1. Реле контроля напряжения с возможностью ручной регулировки минимальных и максимальных показателей напряжения в сети. В случае нарушения показателей критических точек прибор выполняет отключение напряжения. Может быть установлен на весь дом или отдельно на каждый прибор. Самый простой и дешевый вариант.
2. Стабилизатор напряжения.
3. Реле контроля фаз (при трехфазном напряжении). Относится к микропроцессорным приборам.

Виды молниеприемников

Молниеприемники по конструкции и материалу бывают:

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

Наиболее распространенные и часто встречаемые — стержневые и тросовые, которые применяются на простых и сложных двускатных крышах. Если строение крыши многоуровневое, рекомендуется использовать комбинированную систему с использованием двух разных видов приемников.

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.

Токоотводы

Этот элемент соединяет молниеприемник с заземлителем. Для изготовления применяют стальную проволоку диаметром 6 – 10 мм, подойдут и стальная полоса или полудюймовая водопроводная труба.

Очень важно сделать крепкое и надежное соединение между токоотводами и молниеприемниками с заземлителями. Самым крепким считается сварное или болтовое соединение. Чтобы токоотвод был незаметен на фасаде, его можно покрасить в цвет обшивки или отделки дома. По всей длине спуска необходимо на расстоянии 1,5 – 2 метра сделать промежуточные крепления.

Заземление

Устройство — металлическая конструкция, закопанная или забитая в землю и обеспечивающая хороший контакт системы с землей. При влажных почвах нет смысла оборудовать заземлитель глубже 80 см. Как правило, используют стальной пруток 18 – 20 мм либо уголок 40 – 50 мм, стальную полосу шириной 40 мм. Длина заземлителя должна быть не менее 3 метров.

Конструкция может иметь форму треугольника либо напоминать перевернутую букву «Ш». Соединение элементов заземлителя проводится с помощью сварки либо болтовым скручиванием. Конструкция должна быть надежна на протяжении многих лет, не ослабевать и не иметь люфтов.

Важно! Если возле дома есть готовый контур заземления, грозозащита зданий может быть подключена к нему.

Монтаж молниезащиты

Монтаж стоит начать с обустройства молниеприемников. При выполнении работы на высоте соблюдайте правила безопасности. Если установку планируется выполнять самостоятельно, начните с примитивного проекта. Когда собираетесь подключаться к готовому контуру заземления, планируйте монтаж с учетом данного места подключения.

Всегда соблюдайте правило: токоотводы должны быть максимально короткими и прямыми. Выбираться самое кратчайшее расстояние от молниеприемника до заземлителя.

Обратите внимание! Если не уверены в своих силах, доверьте выполнение работ по монтажу молниезащиты объектов профессионалам. Специалисты выполнят проект и проведут предэксплуатационные испытания.

Испытание и проверка

Перед использованием молниезащиты необходимо проверить следующие элементы системы:

1. Сварочные соединения на прочность. Проводится визуально или простукиванием молотком.
2. Болтовые соединения и стяжки. Необходимо законтрогаить все соединения, особенно те, которые будут в земле или на крыше.
3. Сопротивление заземлителя. Измеряется специальным прибором — измеритель сопротивления изоляции.
4. Измеряются переходные сопротивления контактов и стыков измерителем сопротивления изоляции или омметром.
5. Измерение сопротивления растекания тока измерителем сопротивления изоляции.
6. Проверить на соответствие проектной документации.
7. 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.

Какие документы регламентируют устройство молниезащиты для зданий и сооружений

Порядок обустройства грозовых отводов (молниезащиты) на объектах промышленного и гражданского назначения регулируется целым рядом нормативных актов и стандартов, начиная с ПУЭ и кончая отдельными ведомственными инструкциями. Все эти документы содержат требования к молниезащите в части, касающейся проектирования (расчёта), монтажа, ввода в эксплуатацию и обслуживания этих систем.

Части конструкции

Для более точного понимания сути требований следует принять во внимание, что типовая конструкция молниезащиты состоит из следующих основных частей:

• молниеприёмника, монтируемого в самой верхней точке объекта;
• специального ленточного токоотвода, используемого в качестве соединителя приёмника разряда с устройством заземления (ЗУ);
• самого заземлителя, обеспечивающего сток разрядного тока в землю.

Таким образом, каждый из составных элементов молниезащиты выполняет свою, вполне определённую функцию, удовлетворяющую требованиям действующих нормативов, в частности ПУЭ.

Нормативная база

К перечню стандартов и регламентирующих документов, которые определяют ключевые моменты по обустройству молниезащиты, следует отнести:

• ПУЭ (редакция №7) «Молниезащита зданий и сооружений»;
• инструкция РД 34.21.122-87 (Госэнергонадзор);
• инструкция Минэнерго под номером СО 153-34.21.122-2003;
• СНиП 3.05.06-85;
• ряд ГОСТов и стандартов, касающихся порядка обустройства молниеприёмников и заземлений.

Пунктами 4.2.133-4.2.142 ПУЭ определяются общие принципы организации молниезащиты электроустановок и возникших в результате этого перенапряжений.

Требования этих пунктов распространяются на РУ (распределительные устройства) и ТП (трансформаторные подстанции) открытого и закрытого типа, работающие в цепях энергоснабжения, а также на другое распределительное и станционное электрооборудование.

Инструкция РД 34.21.122-87 распространяет своё действие на порядок организации молниезащиты на проектируемых гражданских и промышленных объектах с учётом их основного функционального назначения.

Помимо этого, она относит каждое из этих строений к определённой категории, присваиваемой в зависимости от опасности попадания в них грозового разряда.

Ещё одна инструкция (под наименованием СО 153-34.21.122-2003) касается всех видов зданий и сооружений, включая и промышленные коммуникационные системы. Она определяет порядок учёта документации по молниезащите при разработке проекта, строительстве, эксплуатации и реконструкции всех указанных объектов.

И, наконец, требования ГОСТ (включая действующие в строительстве нормативы и правила) распространяются на порядок обустройства отдельных элементов систем молниезащиты. Рассмотрим каждый из перечисленных выше документов более подробно.

ПУЭ (седьмая редакция)

Отдельными пунктами ПУЭ оговаривается, что РУ и ТП 20-750 кВ открытого типа оборудуются молниеприёмниками в обязательном порядке. Для некоторых видов сооружений допускается отсутствие специальной молниезащиты, но лишь при условии ограниченной продолжительности гроз в течение года (не более 20 часов).

Те же сооружения закрытого типа требуют защиты от молнии лишь в районах с показателем продолжительности гроз более 20.

Заземление

В том случае, когда здания закрытого типа имеют металлическую кровлю – молниезащита осуществляется с помощью заземляющих устройств, подсоединённых непосредственно к покрытию. Если кровельное перекрытие изготовлено из железобетонных плит, то при наличии хорошего контакта между отдельными элементами строения допускается заземление через входящую в их состав арматуру.

Защита зданий РУ и ТП в закрытом исполнении выполняется либо с помощью молниеотводов стержневого типа, либо путём укладки специальной металлической сетки.

Применение этих защитных конструкций считается обоснованным лишь в тех случаях, когда грозозащита оборудуется на железобетонной крыше зданий, плиты которой не имеют электрической связи с землёй.

Стержневая и сеточная защита

При установке на защищаемом строении типовых стержневых молниеприёмников, от каждого из них в сторону заземлителя прокладывается не менее 2-х токоотводов, расположенных по разным сторонам здания.

Особой конструкции молниеприемная сетка, укладываемая поверх кровли на специальных держателях, изготавливается из стальной проволоки диаметром 6-8 миллиметров.

При скрытом монтаже согласно ПУЭ такой молниеотвод кладётся под кровельное покрытие (на слой утеплительного или гидроизоляционного материала с негорючими свойствами).

Выполненная в виде сетки защитная конструкция должна состоять из ячеек площадью не более 12х12 метров, а её узлы рекомендуется фиксировать посредством сварки.

Токоотводы или спуски, используемые для соединения молниеприёмной сетки с ЗУ, должны устраиваться по периметру здания через каждые 25 метров (не реже).

Входящий в состав молниезащиты заземлитель должен обеспечивать беспрепятственное стекание тока разряда в почву, что достигается за счёт его низкого переходного сопротивления и хорошего контакта с грунтом.

Инструкция РД 34.21.122-87

В соответствии с положениями данного документа при проектировании зданий и сооружений хозяйственного и бытового назначения должны соблюдаться требования по их оборудованию специальной молниезащитой. Определяемые этой инструкцией нормы не распространяются на линии электропередач, РУ и ТП, а также на контактные сети и коммуникационное оборудование.

Этим документом устанавливается порядок обустройства систем молниезащиты на возводимых объектах с учётом их размещения снаружи и внутри зданий.

Кроме того, им определяется перечень защитных мер, принимаемых в случае реконструкции строения или установки на его открытых пространствах (на кровле, в частности) дополнительного электрооборудования.

Помимо требований этой инструкции при проектировании сооружений того или иного назначения должны учитываться действующие положения и правила, устанавливаемые государственными стандартами и строительными нормативами.

Согласно прописанным в РД 34.21.122-87 правилам, все подлежащие молниезащите объекты в соответствии с особенностями их конструкции и географического положения делятся на 3 категории. С таблицей, в которой сведены воедино различные виды подлежащих защите объектов, их местоположение, а также присваиваемая им в зависимости от этого категория, можно ознакомиться в Приложении.

Молния защита зданий и сооружений

ИНСТРУКЦИЯ
ПО УСТРОЙСТВУ МОЛНИЕЗАЩИТЫ ЗДАНИЙ, СООРУЖЕНИЙ И ПРОМЫШЛЕННЫХ КОММУНИКАЦИЙ

СОСТАВИТЕЛИ: д.т.н. Э.М.Базелян — ЭНИН им. Г.М.Кржижановского, В.И.Поливанов, В.В.Шатров, А.В.Цапенко

УТВЕРЖДЕНА приказом Министерства энергетики Российской Федерации от 30.06.03 г. N 280

1. ВВЕДЕНИЕ

Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций (далее — Инструкция) распространяется на все виды зданий, сооружений и промышленные коммуникации независимо от ведомственной принадлежности и формы собственности.

Настоящая Инструкция предназначена для использования при разработке проектов, строительстве, эксплуатации, а также при реконструкции зданий, сооружений и промышленных коммуникаций.

В случае, когда требования отраслевых нормативных документов являются более жесткими, чем в настоящей Инструкции, при разработке молниезащиты рекомендуется выполнять отраслевые требования. Так же рекомендуется поступать, когда предписания настоящей Инструкции нельзя совместить с технологическими особенностями защищаемого объекта. При этом используемые средства и методы молниезащиты должны обеспечивать требуемую надежность.

При разработке проектов зданий, сооружений и промышленных коммуникаций помимо требований настоящей Инструкции учитываются дополнительные требования к выполнению молниезащиты согласно другим действующим нормам, правилам, инструкциям, государственным стандартам.

При нормировании молниезащиты за исходное принято положение, что любое ее устройство не может предотвратить развитие молнии.

Применение норматива при выборе молниезащиты существенно снижает риск ущерба от удара молнии.

Тип и размещение устройств молниезащиты должны быть выбраны на стадии проектирования нового объекта, чтобы иметь возможность максимально использовать проводящие элементы последнего. Это облегчит разработку и исполнение устройств молниезащиты, совмещенных с самим зданием, позволит улучшить его эстетический вид, повысить эффективность молниезащиты, минимизировать ее стоимость и трудозатраты.

2. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

2.1. Термины и определения

Удар молнии в землю — электрический разряд атмосферного происхождения между грозовым облаком и землей, состоящий из одного или нескольких импульсов тока.

Точка поражения — точка, в которой молния соприкасается с землей, зданием или устройством молниезащиты. Удар молнии может иметь несколько точек поражения.

Защищаемый объект — здание или сооружение, их часть или пространство, для которых выполнена молниезащита, отвечающая требованиям настоящего норматива.

Устройство молниезащиты — система, позволяющая защитить здание или сооружение от воздействий молнии. Она включает в себя внешние и внутренние устройства. В частных случаях молниезащита может содержать только внешние или только внутренние устройства.

Устройства защиты от прямых ударов молнии (молниеотводы) — комплекс, состоящий из молниеприемников, токоотводов и заземлителей.

Устройства защиты от вторичных воздействий молнии — устройства, ограничивающие воздействия электрического и магнитного полей молнии.

Устройства для выравнивания потенциалов — элементы устройств защиты, ограничивающие разность потенциалов, обусловленную растеканием тока молнии.

Молниеприемник — часть молниеотвода, предназначенная для перехвата молний.

Токоотвод (спуск) — часть молниеотвода, предназначенная для отвода тока молнии от молниеприемника к заземлителю.

Заземляющее устройство — совокупность заземлителя и заземляющих проводников.

Заземлитель — проводящая часть или совокупность соединенных между собой проводящих частей, находящихся в электрическом контакте с землей непосредственно или через промежуточную проводящую среду.

Заземляющий контур — заземляющий проводник в виде замкнутой петли вокруг здания в земле или на ее поверхности.

Сопротивление заземляющего устройства — отношение напряжения на заземляющем устройстве к току, стекающему с заземлителя в землю.

Напряжение на заземляющем устройстве — напряжение, возникающее при стекании тока с заземлителя в землю между точкой ввода тока в заземлитель и зоной нулевого потенциала.

Соединенная между собой металлическая арматура — арматура железобетонных конструкций здания (сооружения), которая обеспечивает электрическую непрерывность.

Опасное искрение — недопустимый электрический разряд внутри защищаемого объекта, вызванный ударом молнии.

Безопасное расстояние — минимальное расстояние между двумя проводящими элементами вне или внутри защищаемого объекта, при котором между ними не может произойти опасного искрения.

Устройство защиты от перенапряжений — устройство, предназначенное для ограничения перенапряжений между элементами защищаемого объекта (например, разрядник, нелинейный ограничитель перенапряжений или иное защитное устройство).

Отдельно стоящий молниеотвод — молниеотвод, молниеприемники и токоотводы которого расположены таким образом, чтобы путь тока молнии не имел контакта с защищаемым объектом.

Молниеотвод, установленный на защищаемом объекте — молниеотвод, молниеприемники и токоотводы которого расположены таким образом, что часть тока молнии может растекаться через защищаемый объект или его заземлитель.

Зона защиты молниеотвода — пространство в окрестности молниеотвода заданной геометрии, отличающееся тем, что вероятность удара молнии в объект, целиком размещенный в его объеме, не превышает заданной величины.

Допустимая вероятность прорыва молнии — предельно допустимая вероятность удара молнии в объект, защищаемый молниеотводами.

Надежность защиты определяется как 1 — .

Промышленные коммуникации — силовые и информационные кабели, проводящие трубопроводы, непроводящие трубопроводы с внутренней проводящей средой.

2.2. Классификация зданий и сооружений по устройству молниезащиты

Классификация объектов определяется по опасности ударов молнии для самого объекта и его окружения.

Непосредственное опасное воздействие молнии — это пожары, механические повреждения, травмы людей и животных, а также повреждения электрического и электронного оборудования. Последствиями удара молнии могут быть взрывы и выделение опасных продуктов — радиоактивных и ядовитых химических веществ, а также бактерий и вирусов.

Удары молнии могут быть особо опасны для информационных систем, систем управления, контроля и электроснабжения. Для электронных устройств, установленных в объектах разного назначения, требуется специальная защита.

Рассматриваемые объекты могут подразделяться на обычные и специальные.

Обычные объекты — жилые и административные строения, а также здания и сооружения, высотой не более 60 м, предназначенные для торговли, промышленного производства, сельского хозяйства.

Специальные объекты:

объекты, представляющие опасность для непосредственного окружения;

объекты, представляющие опасность для социальной и физической окружающей среды (объекты, которые при поражении молнией могут вызвать вредные биологические, химические и радиоактивные выбросы);

прочие объекты, для которых может предусматриваться специальная молниезащита, например строения высотой более 60 м, игровые площадки, временные сооружения, строящиеся объекты.

В табл.2.1 даны примеры разделения объектов на четыре класса.

Молниезащита зданий и сооружений

Молнии – это концентрированный электрический ток, который испускается грозовым облаком, образующимся при повышенной влажности воздуха и резком изменении температуры. Молнии способны преодолевать огромные расстояния. Прямое попадание грозового разряда в объект обеспечивает нагрев до сверхвысоких температур с последующим плавлением и даже испарением. В конструкциях за счет резкого возрастания электродинамического напряжения могут происходить взрывы. Имеется и последующее негативное влияние молниевого разряда: спровоцированное ударом магнитное поле порождает электродвижущую силу на замкнутых контурах из металлических конструкций, которая, в свою очередь, может вызвать искры и сильный нагрев, вывести из строя электроустановки и стать причиной для электроударов и прочих несчастных случаев с людьми. Для предотвращения негативных последствий от ударов молнии необходимо предусмотреть устройство молниезащиты.

Что такое молниезащита зданий и сооружений

Коротко это комплекс действий и мероприятий, а также различные защитные приспособления для предотвращения аварий и возгораний в зданиях и сооружениях жилого и промышленного назначения при попадании в них молний.

Мероприятия по молниезащите подразделяются на внешние и внутренние. Внешняя защита состоит из устройств, которые перехватывают электрозаряд от молнии и направляют его в землю по специальным токоотводным каналам. Такие конструкции, смонтированные в соответствии с обязательными техническими правилами по молниезащите, надежно предохраняют строения и людей внутри них от поражения.

Внешние мероприятия по молниезащите зданий и сооружений делятся на активные и пассивные.

Пассивная защита представлена в следующих вариантах:

• молниеприемная сетка из стальных прутков или катанки, ее применение разрешают все нормативы по молниезащите, хотя при малых превышениях сетка не в состоянии защитить поверхность кровли достаточно надежно;

• металлические прутья (от одного до нескольких штук) для приема разрядов молний, специальный кабель связывает их и заземляющие контуры- молниеотводы;
• молниепринимающие металлические тросы.

Все приспособления внешней молниезащиты имеют один стандарт и состоят из трех основных частей: перехватчика электроразряда из грозового облака – молниеприёмника; конструктивной части, проводящей электричество на заземлители, и заземляющего элемента, который выводит молниевый заряд в почву.

Внутренний комплекс мероприятий по молниезащите направлен на предотвращение вреда, который может получить электрооборудование от резкого скачка напряжения в сети в результате удара молнии. Исполнение внутренней молниезащиты представлено двумя типами: 1 – противостояние прямому удару молнии, 2 – противостояние непрямому удару, прошедшему вблизи зданий/сооружений.

Со вторичным воздействием молниевого разряда в виде высоких потенциалов внутри строений борются с помощью грамотной организации заземления. Электромагнитную индукцию в длинных железных конструкциях снимают с помощью установки перемычек из металла. Занос высоких электропотенциалов через вводы для коммуникаций предотвращают вентильными разрядниками и специальными искровыми прерывателями, которые срабатывают при резком скачке напряжения.

Также проблема решается запрещением ввода воздушных линий для некоторых категорий сооружений и заменой их подземными кабельными вводами.

Принципы действия молниеотводов

Работа этих устройств базируется на том, что молнии всегда бьют в наиболее высокие и выделяющиеся металлические части. Все молниеотводы имеют свою защитную зону – это территория, которая защищена от прямого попадания молнии. При приближении разряда самая первая молния поражает самую высокую точку здания или сооружения, а защита отводит электрическую энергию в почву, а сам охраняемый объект не затрагивается. В случае, когда размеры сооружения превышают размеры охранной зоны одного молниеотвода, устанавливают дополнительные устройства такого типа (три-четыре взаимосвязанных стержневых устройства, имеющих общее заземление).

Надежность защитных зон, которые обеспечивают молниеотводы, по ГОСТ подразделяется на типы: «А» – степень надежности приближена к ста процентам (99,5) и «Б» – степень защищенности от 95 процентов. Сама защитная зона имеет конусообразную форму, ее высота и площадь основания определяются габаритами здания. Самая большая высота громоотводов, которую допускают строительные нормы, составляет 150 метров.

Устройство молниеотводов

Любой молниеотвод состоит из трех основных элементов: приемника молний, токоотводящих жил (обычно из меди или стали) и защемляющего контура, передающего накопленный заряд в землю на глубину от полутора до трех метров. Простейший вид такого устройства представляет собой металлическую мачту. Опорные стойки приспособлений по молниезащите имеют, как правило, исполнение в виде стальных труб одинакового диаметра, а также колонн из древесины или железобетона. Токоведущие части молниеотводящих устройств часто крепятся на конструкционные элементы самих сооружений. Молниепринимающие ловушки на молниеотводах стержневого типа состоят из стали и должны быть не менее 20 сантиметров высотой.

Тросовые молниеотводы называют еще линейными, они представляют собой проволоку, натянутую между пары железных мачт. Такое устройство позволяет собирать все попадающие в поле защиты разряды молний. Линейные громоотводы соединяются с заземляющим контуром кабелем большого диаметра из меди или же простой металлической арматурой.

На высотных зданиях часто монтируют металлический или железобетонный каркас в качестве токоотвода.

Обратите внимание! Необходимо обязательно устанавливать надежное соединение (предусмотренное снип) для всех элементов каркаса. Также токоотводами могут служить балконные перила, лестницы для экстренной эвакуации и другие элементы конструкции из металла. Токоотводящие жилы крепятся к стеновым поверхностям сооружений с помощью пластиковых клипс, также можно использовать кабель канал, который поможет увеличить срок службы молниепровода. Планируя строительство, следует предусмотреть наличие заземляющих контуров с шагом 20-30 метров по всему периметру здания.

Классификация объектов, подлежащих защите

Согласно нормам гост, здания и сооружения, которые необходимо охранять от попадания молний, делятся по степени опасности на обыкновенные и спецобъекты. Обычными объектами считаются строения жилого и административного назначения для торговых, промышленных и сельскохозяйственных целей, высота которых не превышает 60 метров. К спецобъектам инструкцией по устройству молниезащиты зданий и производственных сооружений относятся:

• потенциально опасные для окружающих людей и построек;
• опасные для окружающей среды;
• способные в случае удара молнией стать причиной радиационного, биологического или химического заражения – выбросов, превышающих санитарные нормы (как правило, это касается государственных предприятий);
• сооружения с высотой, превышающей 60 метровую отметку, времянки, площадки для игр, объекты в процессе строительства и другие.

Для таких объектов устанавливается уровень молниезащиты не ниже 0,9. Хозяин сооружения или заказчик стройки может самостоятельно установить для здания повышенный класс надежности.

Обычные же объекты строительства, согласно гост, имеют четыре уровня надежности защиты от прямого удара молний:

• первый (при пиковом токе молнии 200 килоАмпер), надежность – 0,98;
• второй (ток молнии 150 килоАмпер), надежность – 0,95;
• третий (ток 100 килоАмпер), надежность – 0,9;
• четвертый (ток 100 килоАмпер), надежность – 0,8.

Категории молниезащиты

Руководящие документы (рд) выделяют три основных категории молниезащиты, определяемые средним числом и длительностью гроз в той или иной местности, местоположением здания и вероятностью поражения его молниями, наличием в строении зон пожарной и взрывной опасности.

К первой категории молниезащиты рд относят объекты промышленного производства с В-2 и В-1 категориями взрывоопасности. Вторая категория полной молниезащиты присваивается зданиям, где имеется В-2а, В-1а и В-1б классы опасности взрывов, такие площади занимают не менее 30 процентов помещений. Такой же уровень защиты от ударов молний присваивается складам ГСМ, удобрений, холодильникам с аммиаком и мукомольным заводам. Согласно рд, в производственных зданиях со 2 категорией молниезащиты необходимо заземлять все корпуса электромашин, выполненные из металла. При переходах воздушных линий в кабельные необходимо ставить разрядник перемычки на каждой фазе.

Молниезащита 3 категории устанавливается на сооружениях, имеющих 3 и 4 степень устойчивости к горению, а также при годовой длительности грозы не менее 20 часов: детские учреждения, школы, больницы, развлекательные центры, водонапорные башни, птицефабрики и животноводческие комплексы, а также отдельно стоящие жилые здания с высотой, превышающей 30 метров.

Нормативные документы по молниезащите

В силу важности защиты зданий и сооружений от попадания молний государство регулирует требования к молниезащите выпуском нормативных документов:

• технические регламенты;
• национальные стандарты – гост (например, гост Р МЭК 62305-1-2010. Менеджмент риска. Защита от молнии);
• инструкции по ведомствам и местные руководящие документы – рд (например, «Инструкция по молниезащите зданий и сооружений» рд 34.21.122-87);
• правила по устройству электрических установок – пуэ (в настоящее время действует редакция № 7).

Используются также международные стандарты ИСО.

Электрические разряды, накапливаемые в грозовых облаках и приносимые на поверхность земли молниями, могут нанести существенный вред зданиям, сооружениям и находящимся в них и поблизости людям и другим объектам. Для предотвращения негативных последствий применяются меры по молниезащите, в виде системы различных приспособлений и специальных мероприятий, которые минимизируют возможность электроударов, аварий и пожаров.

Видео