Конструкция молниеотвода: Конструкции и заземление молниеотводов | Защита электростанций и подстанций 3-500 кВ от прямых ударов молнии | Оборудование

Устройство молниеотвода: особенности и виды конструкций

В современных домах и производственных помещениях без качественной защиты от молнии практически не обойтись – и потому устройство молниеотвода не будет лишним знать каждому, кто так или иначе связан со строительным делом. Впрочем, данная информация не повредит и «обычному» человеку.

Основы работы молниеотвода, общее устройство молниеотвода

Молниеотвод — устройство, устанавливаемое на зданиях и сооружениях и служащее для защиты от удара молнии.

Даже не в столь далекие времена гроза и молния считались непредотвратимым стихийным явлением, от которого уберечься можно было лишь по чистой случайности. Со временем точка зрения на молнию, конечно же, изменилась. Ученые давно проникли в физическую суть молнии. Но еще раньше люди заметили, что молния ударяет не куда угодно, а выбирает для этого наиболее высокие места и предметы. Вполне логично было предположить, что можно искусственно предоставить ей такую возможность – бить в самую высокую точку, при этом обезопасив близлежащие строения и, конечно же, людей.

Проблемой защиты от молнии занимались многие ученые. Но лишь известный русский ученый Михаил Ломоносов добился на этом поприще действительно выдающихся успехов. В сотрудничестве с другими видными учеными мужами своего времени ему удалось сконструировать эффективный громоотвод, принцип действия которого работает и по сей день.
Как правило, классический громоотвод (он же молниеотвод) состоит всего из двух частей:

• Приемник молний, который собой представляет металлический стержень, укрепленный как можно выше;
• Провод, по которому ток от молнии поступает в заземлительный контур.

Так как планета Земля в любом случае будет больше любого расположенного на ней объекта, то все миллионы вольт, которые принимает на себя громоотвод, уходят именно в землю, не причиняя вреда животными и людям, не нанося ущерба постройкам.

Какие бывают молниеотводы: конструктивные разновидности

Молния действует предсказуемо, несмотря даже на полную непредсказуемость этого природного явления – она не выбирает цель, а бьет в самый высокий предмет.

В целом, громоотвод, как уже было отмечено, собой в конструктивном плане представляет довольно нехитрое устройство. Однако важно учитывать некоторые тонкости для того, чтобы он работал корректно и обеспечивал хорошую защиту.
Так железный приемник молний следует поднять над крышей самого высокого поблизости строения на несколько метров. Его укрепить можно и на самой постройке, и на отдельном шесте неподалеку.
Токоотвод собой представляет довольно толстую жилу, которая может быть изготовлена как из меди, так и из железа. Назначение его – передача тока от молниевого приемника к заземлительному контуру.
Контур заземления. Он обеспечивает передачу тока непосредственно в землю по тоководу.
Все без исключения громоотводы работают именно по такому принципу. Причем, токоотвод и контур заземления всегда остаются без значительных изменений. Говоря о разновидностях громоотвода, как правило, подразумевают различия в молниевом приемнике. Именно об этом и пойдет речь в остальной части данной статьи.

Итак, какого же типа бывают приемники молний?

Особенности конструкции стержневого молниеотвода

Стержневой молниеотвод.

Самый простой и потому некогда (да и сейчас тоже) вид молниеприемника – стержневой. Такой установлен во многих частных секторах. Как правило, это обычная металлическая мачта, которая метра на два возвышается над крышей дома. Впрочем, как уже говорилось, можно смонтировать громоотвод и на отдельной мачте, неподалеку от дома.

Обратите внимание! Если установить приемник молний на металлическом шесте, то шест будет одновременно выступать и в виде токовода. К контуру заземления его можно будет прикрепить при помощи обычной сварки.

Учитывая то, что грозы нередко сопровождаются еще и довольно сильными ветрами, необходимо максимально прочно укрепить мачту. В противном случае увесистая конструкция может просто упасть – и нанести ущерб постройкам или даже здоровью человека.

Чем примечателен линейный громоотвод

Другая разновидность громоотвода – это линейный. Еще он носит название тросового. Конструктивно он устроен несколько сложнее, чем мачтовый, о котором говорилось выше. Собственно говоря, это трос из металла, растянутый между двумя мачтами.

Линейный громоотвод.

Сам трос при этом соединяется с контуром заземления также при помощи токоотвода в виде медной или стальной толстой жилы. Жилу при этом важно действительно брать достаточно крупного сечения. В противном случае она может просто оплавиться из-за теплового действия электрического тока.
Считается, что такой вид молниеотвода способен уловить больше молний, благодаря чему обеспечивается большая безопасность даже во время самой интенсивной грозы.

Особенности сетчатого молниеприемника и громоотвода, основанного на его использовании

Как можно понять из одного только названия, такого вида приемник молний представляет собой специальную сетку, которая организуется из металлических жил. В свою очередь, такая сетка располагается сверху крыши и берет на себя все грозовые удары.
Ну а дальше все происходит по же привычной схеме: «пойманная» молния пропускает весь свой ток через толстый токовод прямо в контур заземления, где заряд благополучно гасится.
Благодаря тому, что сетка имеет довольно большую площадь, она способна уловить еще больше молний и не допустить попадания ни одной из них в металлические части строений.
Некоторые домовладельцы применяют даже одновременно несколько типов громоотводов. Впрочем, как правило, бывает вполне достаточно и одного. Главное – чтобы было все выполнено правильно во время сборки и монтажа конструкции.

Сетчатый молниеприемник.

Особенности монтажа молниеотвода и заземлительного контура

Контур заземления в случае с молниеотводами устроен примерно тем же самым образом, что и заземлительный контур для самого дома. Но нужно иметь в виду, что эти два контура между собой пересекаться ни в коем случае не должны. Это – отдельно функционирующие друг от друга элементы.
Если не внять этому правило, то можно после первого же удара грозы получить сильнейший разряд в розетки и в электрооборудование – и в итоге потерять не только дорогостоящую бытовую технику, а, быть может, и сам дом. Так что для заземления дома и для заземления громоотвода нужно предусмотреть два разных независимых контура.
Впрочем, процесс изготовления контура для молниевого отвода точно такой же, за некоторыми отличиями, которые необходимо принимать во внимание:

• Заземляющие электроды не должны иметь величину менее трех метров;
• При этом сами электроды должны иметь поперечное сечение не менее 2,5 см и быть выполнены в виде цельнометаллического прута;
• Контур заземления должен иметь только треугольную форму – это очень важно!
• Причем, между вершинами треугольника должно обеспечиваться расстояние от трех метров – собственно, это требование и обеспечивается через длину электродов;
• Шина, при помощи которой электроды объединяются в контур, обязана быть в диаметре не менее 1,2 см. Если же в качестве шины применяется полоска из металла, то ее параметры должны быть следующими: 50 х 6 мм;
• Сварные соединения должны быть выполнены максимально качественно – чтобы из-за нагревания они не могли разойтись

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.

При этом важно обеспечить глубину залегания верхней части контура не менее 50 – 80 см.

Каким образом заземление соединяется с токоприемником

Поперечное сечение жилы, из которой состоит токовод, не должно быть мене 6 миллиметров в случае применения цельной жилы. Если берется прут, то его диаметр должен быть не менее одного сантиметра.
Соединение шины с заземлением и приемником облегчается, если вся система изготовлена из стали. Тогда все соединения можно произвести при помощи сварки. Важна длина сварного соединения: провар должен иметь в длину не меньше 60 см. Если же речь идет о жиле, то в этом случае придется действовать при помощи специальных клемм, представляющих собой пластины со специальными ложбинками для кабеля.
Крепление токоотводящей жилы к стене дома можно осуществить пластиковыми клипсами. Можно также само провод поместить в короб из токоизолята.

Удар молнии в молниеприемник отводится специальным контуром заземления.

Что могут порекомендовать специалисты

Егор Дмитриевич Петров, электрик: в случае, если в постройке имеется дымоход, вокруг него рекомендуется намотать несколько витков отводящей жилы и затем соединить ее с молниеотводом. В отдельной защите могут нуждаться и такие элементы кровли, как трубы, водосточные желоба – в том случае если они изготовлены из металла. В идеале вообще все металлические части крыши должны быть обеспечены молниеотводами, однако на практике это либо просто не осуществимо, либо связано с преодолением большого количества трудностей.

Михаил Сурков, монтажник электрооборудования: не будет лишним позаботиться и о защите молниевых приемников от коррозии. Ведь им придется длительное время выдерживать не самые благоприятные природные условия. Для этого можно будет просто выкрасить стержень приемника или оцинковать его. Если же приемник изготовлен из меди, то дополнительной защиты от коррозии не требуется.

Выводы

Обустроить у себя на участке качественный громоотвод может каждый. Для этого потребуется не так много сил и времени. Но при этом крайне важно соблюсти все требования, которые были указаны выше. Ведь не стоит забывать, что величина разряда внутри молнии достигает миллионов вольт. Так что халатное отношение к обустройству молниеотвода может послужить причиной несчастного случая и нанесения вреда постройкам на участке.

1. СК Лайт Проф http://www.light-prof.ru/catalog — производство готовых молниеотводов, услуги по установке системы на месте.
2. Компания Ezetek http://ezrf.ru/goods/flash/ — молниеотводы и мачты по доступным расценкам, услуги по установке комплекта на объект.
3. АЛЕФ ЭМ http://www.groze.net/komplektuyushhie_dlya_molniezashhity.html — Молниезащита, заземляющие устройства, оказание услуг по доставке и монтажу приобретенных комплектов.
4. Хакель Рос http://www.zandz.ru/molniezashchita — отечественная компания, продающая комплекты для защиты от молнии и комплектующие к ним.
5. НПП ЭСТ http://www.uziprov.ru/shop/trosovyi-molnieotvod/ — тросовые молниеотводы и комплектующие к ним, компания изготавливает системы любой сложности и предлагает услуги по монтажу комплектов.

типовые схемы, расчет и монтаж

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 h₀ и радиусом его основания r₀.

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.

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

 

Молниеприемники, компоненты

 

 

Изолированная молниезащита

 

 

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.

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 мм².
• 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.

Похожие темы:

Молниеотвод: устройство, разновидности и принцип работы

Содержание статьи:
Молниеотвод: разновидности и их конструкции
Молниеотвод в частном доме и его контур заземления
Устройство молниеотвода: как соединить заземление и приемник молний

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 фото

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.

1. 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.
2. Токоотвод. По сути, это толстая стальная или медная жила, по которой ток, полученный от разряда попавшей в приемник молнии, передается в контур заземления.
3. 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.

1. 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

2. Линейный, или, как его еще называют, тросовый молниеотвод. Чтобы проще было понять о чем идет разговор, этот молниеприемник можно представить в виде натянутой между двумя небольшими мачтами проволоки или троса – отсюда и его название. В чем основное отличие такого устройства от обычной мачты? В возможности полностью улавливать все разряды молнии, не позволяя даже малой их части попадать на металлические элементы строения. В большинстве случаев такой молниеприемник соединяется с контуром заземления посредством отдельной мощной токоотводящей жилы – это может быть либо медный кабель большого сечения, либо металлическая полоса или прут.

   Тросовый молниеотвод фото

3. Сетчатый приемник молний. Его суть заложена в самом названии – такой токоприемник укладывается непосредственно на крышу дома. Сверху кровельного материала из толстых токопроводящих жил создается полноценная сетка, которая и принимает на себя все разряды молнии. Дальше все стандартно – посредством токоотводящего кабеля или толстой стальной полосы (либо прутка) разряды статического напряжения направляются в контур заземления, где и рассеиваются, не причиняя вреда строению.

   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.

1. Глубина (или длина) заземляющих электродов – она не может быть менее 3000мм.
2. Сами электроды должны иметь сечение не менее 25мм и представлять собой цельный металлический прут.
3. Если контур заземления дома может иметь линейное расположение электродов, то здесь важно соблюсти именно их треугольное расположение.
4. Расстояние между вершинами этого треугольника должно составлять 3000мм.
5. 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.
6. 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.

1. 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.
2. 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.

Автор статьи Александр Куликов

из каких конструктивных элементов состоит молниеотвод

Для защиты каждого объекта от разрядов молнии предусмотрена специальная система, которая включает в себя молниеотвод и заземление. Наличие данной коммуникации является очень важным показателем для любого сооружения. Это связано с тем, что молния может оказать существенное разрушающее воздействие:

• вывести из строя электрическое и электронное оборудование;
• стать причиной возгорания;
• привести к сбою работы вычислительной техники.

Именно поэтому молниеотвод должен быть выполнен максимально качественно и грамотно. Такой прибор позволяет предотвратить все вышеперечисленные риски.

Компания «Алеф-ЭМ» оказывает услуги по расчету, проектированию и построению систем молниезащиты. Квалифицированные сотрудники учитывают при выполнении работы все особенности, а также предъявляемые требования и стандарты. Компания также специализируется на продаже комплектующих для этих систем.

Особенности и специфика устройства молниеотвода

Молниеотвод состоит из следующих конструктивных элементов: приемника, токоотвода и заземлителя.

Первый представляет собой стержень из стали. Его возвышают над кровлей объекта. Сечение элемента должно составлять 5 см. Это непосредственно проволока-катанка. Стержень может быть выполнен также из меди или алюминия, их сечения должны быть 3,5 см и 7 см соответственно. Иногда в качестве молниеприемника могут использоваться отдельные части сооружения. Для этих целей применяют непосредственно металлическую крышу или трубу водостока.

При необходимости такой прибор может быть установлен и на дереве, которое располагается рядом с объектом. Однако здесь важен один момент: дерево должно быть выше сооружения приблизительно на 15-20 м.

Что касается токоотвода, то он тоже выполнен в виде стального стержня. Его сечение точно так же равно 5 см. В случае с медным вариантом – 1,6 см. Для лучшего функционирования системы необходимо расположить устройство таким образом, чтобы оно от приемника шло напрямую к грунту. При этом следует исключить появления любых углов. В противном случае это чревато образованием искры, и как результат – пожар. Если стена кирпичная, то стержень можно расположить в ней. В остальных ситуациях следует располагать его на отдаленном расстоянии от оконных и дверных проемов. Когда стена возведена из горючего материала, то дистанция должна быть равной 15 см.

Сечение заземлителя, в свою очередь, – 8 см. Такой элемент чаще всего производится из стали. Также допускается применение меди, но при этом его сечение должно составлять 5 см. Как устроен молниеотвод в таком случае? Изначально требуется установить заземлитель. Для этого выкапывается траншея, размеры которой фиксированные. Так, ее глубина – 80 см, а длина – 3 м. В траншею забиваются пруты из металла, они в дальнейшем свариваются после соединения друг с другом. Потом к этой конструкции непосредственно крепится сам токоотвод.

Разновидности конструкции

Конструктивно молниеотводы разделяются на следующие виды:

Стоит отметить, что они имеют еще подвиды. Первый вариант представляет собой проводник из металла. Трос натягивают между двумя точками. С помощью этого метода можно значительно снизить общую высоту МЗС. Второй из них является наиболее распространенным. Его монтаж производится на пиковой точке кровли. Устройство молниеотвода с помощью сетки предполагает размещение наверху кровли.

Примечательно, что в данном случае выступающие элементы должны дополнительно оснащаться стержневыми молниеотводами.

Сетка включает прутики, диаметр которых составляет 0,6-0,8 см. Они могут выполняться из стали, алюминия, меди. Размеры ячеек варьируются в зависимости от класса системы – диапазон составляет от 5х5 до 20х20 м. Чаще всего сетку устанавливают поверх крыши.

Молниеотводы и их конструкция

Молниеотводы предназначены для отвода ударов молний. Они состоят из молниеприемника, а также несущей конструкции, так называемого токоотвода и еще одного элемента – заземлителя. Функция молниеприемника состоит в том, чтобы воспринять прямой удар, именно по этой причине к нему предъявляют серьезные требования – молниеприемник должен успешно противостоять тепловым воздействиям и механическим воздействиям. Функция несущей конструкции состоит в том, чтобы нести на себе токоотвод и молниеприемник, объединив их в одну конструкцию, прочную и жесткую. В различных электроустановках, рассматриваемые молниеотводы монтируют недалеко от частей, по которым идет ток, то есть, находящихся под рабочим напряжением. Если молниеотвод упадет на токоведущие устройства установки, последствия будут плачевными, поэтому так важно, чтобы несущая конструкция молниеотвода была механически прочной, исключала риск его падения на оборудование подстанций и электростанций.

Функция токоотвода состоит в том, чтобы соединить заземлитель и молниеприемник, также он пропускает ток молнии к заземлителю, служит проводником. Именно поэтому при его расчете учитываются электродинамические и тепловые воздействия, которые будут испытываться при прохождении по элементу тока. Функция заземлителя сводится к тому, чтобы отвести ток молнии от приемника в землю, снизить потенциал молниеотвода и его элементов. Когда речь идет о защите с использованием молниеотводов, эффективность такой защиты определяет именно заземлитель. Работа заземлителя возможна в различных условиях – во влажном или сухом грунте, с солями, кислотами и прочими веществами, которые содержатся в грунте, и определяют электропроводность земли. Однако именно эти вещества и становятся теми условиями, которые создают неблагоприятные условия для коррозии металла. Именно поэтому выбирая материал и конструкцию заземлителя следуют учитывать и условия, в которых заземлитель будет потом работать.

Молниеотводы получили распространение в энергетике, в основе их – металлические, железобетонные и деревянные опоры. Железобетонные опоры изготавливаются из бетона, для укрепления используется арматура 8 или большего диаметра, что делает опоры более прочными, поскольку стальная арматура, ГОСТ при производстве которой строго соблюдается, сама по себе отличается прочностью.

Взято с сайта: armatura-str.ru

Молниеотводы, мачты и опоры молниезащиты

Молниеотвод – конструкция, обязательная для большинства обособленных объектов и сооружений, где находятся люди.

Молниеотвод – это устройство, предназначенное для защиты объектов от прямых ударов молнии, приводящих к разрушению, возгоранию, взрыву. Молниеотводы применяются для защиты АЗС, складов с горючими и взрывоопасными материалами, нефтеперерабатывающих заводов, мест добычи жидких и газообразных топливных ресурсов. Аналогичная защита должна обеспечиваться в местах, связанных с массовым пребыванием людей: домах отдыха, санаториях и т.д.

Составными частями молниеотвода являются:

• Молниеприемник, который преимущественно представлен металлическим стержнем, реже тросом или сеткой. Данная часть непосредственно на себя принимает удар молнии. Молниеприемник должен располагаться выше наиболее высокой части защищаемого объекта.
• Несущая опора или поверхность (элемент сооружения), на которой расположен молниеприемник.
• Токоотвод, передающий ток молнии в землю, который выполнен из стальной трубы, полосы или троса.
• Заземлитель (горизонтальный или вертикальный), обеспечивающий растекание тока, изготовленный из стального стержня или уголка.

Особенности конструктивного исполнения молниеотводов

Молниеотводы могут являться как самостоятельной конструкцией, изготовленной на базе трубчатых и граненых опор или граненых мачт, так и конструкцией, совмещенной с коронами или кронштейнами мачт и осветительных опор.

• Модели на базе опор, именуемые МОТ и МОГК, имеют высоту от 8 до 40 метров, в том числе высота штыревого молниеприемника, составляет от 1 до 10 метров. Молниеприемник вставлен в верхнюю часть опоры и зажат шпильками (болтами). Установка молниеотводов производится фланцевым способом, то есть фланец опоры совмещается с закладной деталью фундамента, что обеспечивает надежную установку и эксплуатацию. Область их применения: АЗС, нефтебазы, газохранилища, здания. Осветительные приборы могут быть закреплены на стволе молниеотвода с помощью кронштейнов. Сочетание двух функций способствует улучшению эстетического состояния объекта и сокращению общеэксплуатационных расходов.

• Модель ВГМ оборудована на основе высокомачтовой опоры с мобильной короной и предназначена для защиты объектов, находящихся на больших открытых территориях: резервуары с мазутом, нефтехранилища, аэропорты. Молниеотводы ВГН, изготовленные на базе высокомачтовых опор со стационарной короной, применяются на объектах, используемых для хранения газа, нефти, мазута, легковоспламеняющихся и взрывоопасных химических веществ. Молниеприемник крепится над короной мачт. Высота молниеотводов обеих моделей формируется высотой молниеприемника и высотой ствола опоры и составляет от 20 до 70 метров. Их установка осуществляется на фундамент, состоящий из бетона и закладного элемента. Размер фундамента и тип закладного элемента определяются составом грунта, ветровой нагрузкой и количеством установленных на короне осветительных приборов. Функция защиты объекта сочетается с равномерным освещением большой территории.

Поверхность молниеотводов всех моделей защищена от коррозии методом горячего цинкования, что гарантирует их эксплуатацию в течение не менее 15 лет.

Молниеотводы, оборудованные на базе трубчатых и граненых опор и мачт, не только защищают объекты от прямого попадания молнии, но и обеспечивают защиту от перенапряжения в питающей сети. Данные типы молниеотводов имеют не только типовые решения, но и могут быть изготовлены в соответствии с техническим заданием заказчика.

Многофункциональность конструкций, применяемых для решения определенных технических задач, позволила эффективно сочетать функцию освещения и молниезащиты значимых объектов. Однако не исключены и самостоятельные конструктивные решения.

Как работает громоотвод?

Что такое громоотвод?

Стержень освещения — это внешний терминал, устанавливаемый в здании или сооружении, предназначенный для привлечения молнии, чтобы иметь контролируемую точку удара и предотвратить ее попадание в нежелательную зону или людей.

Существует несколько типов осветительных стержней типа с разными характеристиками. Но они состоят из металлических материалов, и их морфология основана на одной или нескольких выступающих точках, куда попадает разряд.

Вся установка называется системой молниезащиты, в основном она состоит из:

• Системы захвата (молниеотводы)
• Токоотвод.
• Системы заземления.
• Ограничители перенапряжения.

Прежде чем объяснять, как работает молниеотвод , мы хотели бы связать его с историей и познакомить вас с возможными эффектами ударов молнии.

История громоотвода

15 июня 1752 года, в штормовой день в Филадельфии, ученый-изобретатель по имени г-н.Бенджамин Франклин взорвал воздушного змея с металлическим каркасом, привязанным шелковым шнуром, к которому он ранее вставил металлический ключ, и поднес его к своей руке. Благодаря этому эксперименту он смог наблюдать, как через шелковую нить электричество достигает ключа и летят электрические искры.

Он смог подтвердить, что металлический ключ был заряжен электростатическим зарядом, и он продемонстрировал, что облака были электрически заряжены и что удары молнии были сильными электростатическими разрядами.

Франклин обнаружил, что если удар молнии или электрический огонь, как он это называл, когда он выйдет из облаков и найдет металлический канал на пути к Земле, чтобы попасть в него, он останется там и рассеется.В результате этого безумного эксперимента год спустя, в 1753 году, он обнаружил громоотвод под названием типа Франклина, и этот змей стал самым известным в истории.

Эффекты ударов молнии

Среди различных эффектов, которые могут вызывать удары молнии, мы можем упомянуть такие, как термические, физиологические, электродинамические, электрохимические эффекты и т. Д. Из-за их важности мы подчеркнем тепловые и физиологические эффекты.

Тепловые эффекты возникают из-за высокой температуры, достигаемой в канале, по которому протекает ток молнии, она может достигать 20000 ° C, что вызывает большие повреждения, когда электрический ток достигает, например, дерева или ударяет по конструкции.

С другой стороны, физиологические эффекты, они в основном затрагивают живые существа и возникают из-за ступенчатых и контактных напряжений, возникающих при разряде молнии на землю. Для борьбы с этими эффектами и смягчения их последствий в правилах защиты от молний устанавливаются меры безопасности для людей и животных, такие как те, которые изложены в Приложении D к стандарту UNE 21186: 2011.

Существуют также международные правила, регулирующие воздействие тока молнии на человеческий организм и домашний скот (IEC TR 60479-4: 2011). И другие правила, устанавливающие процедуры безопасности для снижения риска, когда мы находимся вне строения или здания (IEC / TR 62713).

Удар молнии также имеет два очень характерных связанных эффекта: молния, которая представляет собой световой эффект из-за сильной циркуляции тока (до 200 кА), и гром, который представляет собой звуковой эффект из-за обширной волны воздуха, который нагревается. за несколько микросекунд до очень высоких температур.

Эксплуатация

Когда нас спрашивают Как работает громоотвод ? Мы указываем, что это воздушный терминал, обеспечивающий внешнюю защиту здания или сооружения от прямых ударов молнии.Таким образом, молниеотвод должен всегда устанавливаться над самой высокой точкой здания или сооружения, которое мы должны защищать, он будет отвечать за улавливание и безопасное проведение разряда молнии на землю.

Для улавливания этого разряда молниеотвод имеет наконечник и металлический корпус, которые соединены проводящей сетью с системой заземления с низким импедансом (менее 10 Ом), где происходит рассеяние грозового разряда.

В условиях шторма между системой облако — земля возникает высокое напряжение из-за большого количества электрических зарядов, которые присутствуют как в основании облака, так и на земле.Это высокое напряжение является спусковым крючком для запуска лидера, спускающегося с луча, который пробурит диэлектрический воздух между облаком и землей. Очень сильное электрическое поле E (кВ / м), которое появляется в этой зоне, вызывает циркуляцию восходящих электрических зарядов через тело молниеотвода противоположного знака, инициируя восходящий индикатор, который встретится и рекомбинирует с нисходящим лидером. , захватив его и сбросив на землю.

Внешние системы молниезащиты

В настоящее время существует 4 системы внешней защиты, утвержденные нормативными документами:

Благодаря своим преимуществам по сравнению с другими системами внешней защиты, молниеотвод ESE (Early Streamer Emission) в настоящее время является наиболее используемым, он обеспечивает больший радиус защиты, чем другие системы (до 80 м в радиусе защиты уровня I). ), и его установка очень проста, потому что в некоторых случаях требуется только токоотвод для подачи тока молнии и заземление для рассеивания всей ее энергии. Вследствие всех этих факторов установка системы молниеотвода ESE проста, легка, быстра и имеет очень низкую стоимость по сравнению с другими системами.

Проектирование и установка

Чтобы правильно спроектировать систему молниезащиты в конструкции, мы должны сначала провести анализ ее риска, чтобы определить, необходима ли ее защита.В случае подтверждения необходимости молниезащиты мы должны рассчитать, какой уровень защиты или фактор безопасности следует применять в данной конструкции (I, II, III или IV). На веб-сайте INGESCO есть бесплатное онлайн-программное обеспечение для расчета и оценки этого риска.

После расчета уровня защиты конструкции мы выберем внешнюю систему молниезащиты, которая наилучшим образом соответствует вашим потребностям в каждом проекте из этих 4 систем защиты.

Если выбранной внешней системой молниезащиты является молниеотвод ESE, мы будем следовать всем рекомендациям, установленным международными стандартами (UNE 21186: 2011, NFC 17. 102: 2011, НП 4426: 2013)

В статье установка громоотводов вы найдете более подробную информацию о том, как установить громоотвод ESE в соответствии с указанными правилами.

Как узнать, требуется ли установка внешней системы молниезащиты

Решение о том, устанавливать ли внешнюю систему защиты от поражения электрическим током, зависит от нормативных требований, действующих в каждой стране. Купить громоотвод — выбор хозяев постройки или дома.

Мы должны помнить о риске, создаваемом молнией для людей или инфраструктуры, а также о важности соблюдения нормативных требований, поскольку экономия на отсутствии адекватной системы защиты может обойтись очень дорого в очень неожиданный момент. Качество водосборной системы имеет решающее значение.

Вы можете напрямую проконсультироваться с инженерным отделом INGESCO для проведения бесплатного исследования в соответствии с действующими правилами и подробностями в техническом отчете, если требуется установка внешней системы молниезащиты, или вы можете провести исследование самостоятельно с помощью программного обеспечения INGESCO .

Обзор молниезащиты

— Институт молниезащиты

Общая информация по отрасли

Институт молниезащиты — это общенациональная некоммерческая организация, основанная в 1955 году с целью продвижения образования, осведомленности и безопасности в области молниезащиты. Индустрия молниезащиты началась в Соединенных Штатах, когда Бенджамин Франклин постулировал, что молния — это электричество, и что можно использовать металлический стержень, чтобы отвести молнию от здания.Молния является прямой причиной более 50 смертей и 400 травм каждый год, и трудно защитить людей на открытых открытых площадках. Прямые удары молнии причиняют ущерб от пожара, превышающий 200 миллионов долларов в год, и страховые компании прямо или косвенно оплачивают претензии на миллиарды долларов, связанные с молнией. Большая часть этих имущественных потерь может быть минимизирована, если не устранена, путем внедрения надлежащей молниезащиты для конструкций. LPI стремится к тому, чтобы современные системы молниезащиты обеспечивали наилучшее качество как материалов, так и методов установки, обеспечивая максимальную безопасность.

Национальная ассоциация противопожарной защиты . (NFPA) публикует документ № 780 , озаглавленный «Стандарт для установки систем молниезащиты». считается национальным руководством по проектированию полных систем молниезащиты в Соединенных Штатах. NFPA опубликовало свой первый документ по молниезащите в 1904 году. Документы NFPA, такие как Национальный электротехнический кодекс (NEC — NFPA 70), Национальный кодекс по топливному газу (NFPA 54) и Единый пожарный кодекс (NFPA 1), разрабатываются комитетом для проверки. принятие новой информации по безопасности по конкретным вопросам, связанным с пожарами.

Стандарт защиты от молний № 780 пересматривается с трехлетним циклом для обновления. NFPA 780 включает молниезащиту для типовых строительных конструкций в четвертой главе как требования к обычным конструкциям. Документ 780 охватывает многие специальные конструкции от хранилищ опасных материалов до лодок и кораблей и открытых сооружений для пикников, а также дает рекомендации по личной безопасности на открытом воздухе. NFPA 780 предоставляет лучшее, что мы знаем сегодня в теории и технологиях, о системах защиты, протестированных опытными профессионалами отрасли в юридически признанном формате.

Испытания компонентов материалов молниезащиты на заводе перед отправкой для включения в список и маркировки проводятся Underwriters Laboratories, Inc. (UL) . Стандарт UL 96 устанавливает минимальные требования к конструкции молниеприемников, кабельных жил, фитингов, соединителей и крепежных деталей, используемых в качественных системах молниезащиты. В UL есть инспекционный персонал, который регулярно посещает производственные объекты, чтобы проверить соответствие требованиям для дальнейшего использования утвержденных товарных этикеток.

Полевые проверки завершенных установок молниезащиты также могут быть организованы с UL через подрядчиков по установке, перечисленных в их программе. UL выпускает продукт «Master Label» для систем, полностью соответствующих их Стандарту UL 96A в течение многих лет. Стандарт 96A основан на общих требованиях NFPA 780, но UL имеет техническую группу по стандартам (STP) для проверки требований к более удобному для проверки формату, что приводит к некоторым различиям. UL также будет проверять на соответствие некоторым другим национально признанным стандартам (например, NFPA 780) для полностью соответствующих систем.Некоторые частичные конструкции могут быть доступны для полевой инспекции в рамках их программы «Письмо с выводами».

Институт молниезащиты (LPI) использует последнюю редакцию стандарта NFPA 780 в качестве справочного документа для проектирования систем. LPI выступает за использование UL в качестве стороннего органа по проверке компонентов в соответствии с их документами UL 96. LPI публикует этот документ # 175 , основанный на NFPA 780, с дополнительными пояснительными материалами, полезными для установщиков и сотрудников инспекторов.

LPI предоставляет отраслевую программу самоконтрольного тестирования для сертификации участников подмастерьями, мастерами-установщиками и инспекторами дизайнеров. Люди сдают экзамены, которые включают требования перечисленных выше Стандартов молниезащиты и применение этих принципов к примерам проектирования. Продление членства требуется каждый год, при этом дополнительные экзамены сдают примерно каждые три года при обновлении национальных стандартов. Заключение контрактов со специалистами, прошедшими квалификацию в рамках процесса LPI, обеспечивает дополнительный уровень гарантии качества для первоначальной установки системы и ресурс для будущих проверок и обслуживания существующих систем.

LPI внедрила программу проверки для завершенных установок под названием LPI-IP . LPI-IP предоставляет услуги по сертификации более тщательно и полно, чем любая предыдущая программа инспекций LPI или других компаний, доступных в настоящее время на рынке. Благодаря использованию контрольно-пропускных пунктов, проверок и инспекций на месте сертификация системы LPI-IP обеспечивает безопасность с привлечением квалифицированного монтажного персонала и независимых инспекторов. LPI-IP предлагает «Главный сертификат установки» для полных конструкций, «Восстановленный мастер-сертификат установки» для ранее сертифицированных конструкций и «Осмотр ограниченного объема» для частичных систем в определенных контрактах.Это критически важный элемент для специалиста, владельца и страховщика имущества, обеспечивающего проверку качественных установок молниезащиты сторонним независимым источником.

Системы молниезащиты для сооружений, как правило, не являются требованиями национальных строительных норм и правил, хотя стандарты могут быть приняты органом, имеющим юрисдикцию для общего строительства или определенных помещений. Поскольку молниезащита может рассматриваться как вариант, крайне важно, чтобы разработчик, строительный подрядчик и страховщик имущества были знакомы с национальными стандартами для обеспечения наивысшего уровня безопасности. Системы молниезащиты зарекомендовали себя в плане защиты от физических опасностей для людей, структурных повреждений зданий и отказов внутренних систем и оборудования. Полученная ценность начинается с правильного проектирования, продолжается с помощью методов качественного монтажа и должна включать проверку и сертификацию. Конечная цель — безопасная гавань, безопасность инвестиций и устранение потенциального простоя системы в противовес одному из самых разрушительных природных явлений.

Общая информация о системе

Стандарты США для полных систем молниезащиты включают NFPA 780, UL 96 и 96A и LPI 175 . Эти стандарты основаны на фундаментальном принципе обеспечения разумно прямого металлического пути с низким сопротивлением и низким сопротивлением для прохождения тока молнии, а также принятия мер по предотвращению разрушения, пожара, повреждения, смерти или травмы, когда ток течет с крыши уровни ниже класса.Стандарты представляют собой консенсус властей в отношении основных требований к конструкции и характеристикам квалифицированных конструкций и продуктов. Ожидается, что полная система защиты, основанная на принципах надежной инженерии, исследованиях, протоколах испытаний и полевом опыте, обеспечит безопасность людей и конструкций от молнии и ее побочных эффектов. Стандарты постоянно пересматриваются в отношении новых продуктов, строительных технологий и подтвержденных научных разработок, направленных на устранение опасности молнии.Хотя материальные компоненты могут казаться очень похожими, конфигурация общей конструкции системы за последние 25 лет кардинально изменилась, чтобы отразить современный образ жизни.

Есть пяти элементов , которые должны быть на месте для обеспечения эффективной системы молниезащиты. Устройства для защиты от ударов должны быть пригодны для прямого подключения молнии и иметь рисунок, чтобы принимать удары до того, как они достигнут изоляционных строительных материалов. Кабельные жилы направляют ток молнии через конструкцию без повреждений между заглушками наверху и системой заземляющих электродов внизу. Система заземляющих электродов класса ниже уровня должна эффективно перемещать молнию к ее конечному пункту назначения вдали от конструкции и ее содержимого. Соединение или соединение системы молниезащиты с другими внутренними заземленными металлическими системами должно быть выполнено таким образом, чтобы исключить возможность попадания молнии в боковую вспышку изнутри. Наконец, устройства защиты от перенапряжения должны быть установлены на каждом служебном входе, чтобы остановить проникновение молнии от инженерных сетей и дополнительно уравнять потенциал между заземленными системами во время грозовых разрядов.Если эти элементы правильно идентифицированы на стадии проектирования, включены в аккуратную рабочую установку и в здании не происходит никаких изменений, система защитит от повреждений молнией. Элементы этой системы пассивного заземления всегда выполняют аналогичную функцию, но общая конструкция индивидуальна для каждой конкретной конструкции.

Компоненты молниезащиты изготовлены из материалов , устойчивых к коррозии, и они должны быть защищены от ускоренного износа.Многие компоненты системы будут подвергаться воздействию атмосферы и климата. Комбинации материалов, образующих электролитические пары в присутствии влаги, не должны использоваться. Компоненты токоведущей системы должны обладать высокой проводимостью. Преобладающие почвенные условия на площадке будут влиять на компоненты подземной системы. Срок службы системы и цикл обслуживания / замены зависят от выбора материала и местных условий. Системные материалы должны быть согласованы с используемыми конструкционными материалами, в том числе облицовками, колпаками, кожухами вентиляторов, различными системами кровли, чтобы поддерживать влагозащитную оболочку в течение предполагаемого срока службы здания.

Медь, медные сплавы (включая латунь и бронзу) и алюминий являются основными материалами компонентов системы. Они служат наилучшим сочетанием функций для переноса тока и защиты от атмосферных воздействий. Поскольку алюминиевые материалы имеют несколько меньшую токонесущую способность и механическую прочность, чем изделия из меди аналогичного размера, перечисленные и маркированные материалы для молниезащиты включают детали большего физического размера. Например, чтобы считаться эквивалентным, воздушный терминал минимального размера должен иметь диаметр ½ дюйма в алюминии по сравнению с диаметром 3/8 дюйма в меди.

Вода, вытекающая из меди, окисляет алюминий и гальванизированные поверхности, поэтому при согласовании конструкции системы необходимо учитывать гальванические аспекты для устранения возможных проблем с монтажом. Квалифицированные биметаллические фитинги используются для согласования компонентов системы для необходимых переходов от алюминия к меди. Сюда могут входить перечисленные продукты для этой цели или, в некоторых случаях, компоненты из нержавеющей стали. Алюминий никогда не контактирует с землей или почвой. Алюминий никогда не должен контактировать с лакокрасочными покрытиями на щелочной основе или встраиваться непосредственно в бетон.

Если какое-либо изделие подвергается необычному механическому повреждению или смещению, оно может быть защищено молдингом или покрытием, но необходимо проявлять осторожность, чтобы противоударные устройства и другие компоненты, устанавливаемые на крыше, могли выполнять свои функции при приемке навесного оборудования. Компоненты молниезащиты под ударными клеммами могут быть скрытыми внутри здания ниже уровня крыши во время строительства или при доступе. Скорость тока молнии и разделение потока между несколькими путями не позволяют компонентам нагреваться до любой мгновенной температуры возгорания, опасной для типичных строительных материалов.Включение системы в конструкцию позволяет соединить структурный металлический каркас и внутренние заземленные системы и обеспечивает защиту от проблем смещения и технического обслуживания, которые полезны для продления срока службы системы.

Материалы, подходящие для использования в системах молниезащиты, перечислены в списке , помечены и протестированы в соответствии со стандартом UL 96. Конструкция проводника включает максимальное увеличение площади поверхности для переноса молнии и гибкость конфигурации для выполнения изгибов и поворотов, необходимых при установке.Основания аэровокзала эффективно передают удар от оконечного устройства к проводнику кабеля и надежно крепятся к различным поверхностям здания в суровых погодных условиях. Фитинги для сращивания должны поддерживать контакт с проводниками, длина которых должна быть достаточной для передачи тока и погодных условий в открытой среде. Заземляющие электроды должны обеспечивать надлежащий контакт с землей для рассеивания заряда и удовлетворять требованиям по пригодности для жизненного цикла в различных составах почвы. Размеры скрепляющих устройств позволяют обеспечить надлежащее соединение систем для выравнивания потенциалов по всей конструкции. Устройства защиты от импульсных перенапряжений соответствуют требованиям более высоких уровней тока для удовлетворения потребностей, связанных с молниеприемниками.

Прекращение забастовки

Устройства защиты от ударов выполняют системную функцию по подключению прямого подключения молнии. Они представляют собой зонтик от проникновения молнии в непроводящие строительные материалы для защиты от пожара или взрыва. Любое металлическое тело толщиной 3/16 дюйма или более, выступающее над конструкцией, выдержит удар молнии, не прожигая.Поэтому в некоторых случаях строительные элементы могут быть включены в качестве прекращения забастовки. Высокие мачты или подвесные заземляющие провода, аналогичные средствам защиты линий электропередач, могут служить в качестве защиты от ударов. В большинстве случаев, однако, малые специальные молниеотводы составляют большинство систем защиты от ударов. Эти ненавязчивые компоненты предпочтительны из-за простоты монтажа и эстетических соображений, и их можно скоординировать в наиболее эффективную конфигурацию для всех типичных строительных конструкций.

Окружающая нас атмосфера электрически заряжена, но свободный воздух поддерживает относительно сбалансированное распределение ионов. Когда мы поднимаем в воздух здание, дерево или даже человека, в меньшей степени, мы меняем этот электрический баланс. Электрическое поле накапливается для изменения точек в геометрии наземных объектов. Такие элементы, как гребни и особенно концы гребней, края зданий с плоской крышей и даже больше, углы становятся точками накопления ионов, которые увеличивают восприимчивость к ударам молнии.Надлежащая система устройств защиты от ударов учитывает эти реалии за счет использования молний в настроенной схеме, разработанной для использования точек естественного накопления ионов в здании для втягивания молнии в систему защиты. Чем выше конструкция и чем серьезнее плоские изменения (например, от вертикальной стены до горизонтальной плоской крыши), тем больше возможностей для крепления на этих критических стыках. Проектирование системы воздушных терминалов , выступающих всего на 10 дюймов над этими структурными точками упора и вдоль гребней и краев, было доказано более чем столетней практикой для обеспечения перехвата примерно 95% зарегистрированных вспышек молний, ​​включая большинство жестокий. Некоторые удары молнии с меньшим потенциалом теоретически могут возникать на плоских плоскостях вдали от устройств защиты от ударов, разработанных в соответствии со стандартами, но последствия находятся в приемлемых пределах для обычного строительства. Учитывая более низкий уровень энергии, необходимый для байпаса, другие компоненты структурного заземления, включенные в полную систему молниезащиты, и случайную вероятность соединения с компонентом системы в любом случае, этот метод защиты здания считается наиболее эффективным.

Защита самых высоких и выступающих элементов здания с помощью устройств защиты от удара в зависимости от геометрии здания также обеспечивает некоторый уровень защиты для нижних выступов конструкции или элементов, находящихся в «тени» полностью защищенных зон на более высоких уровнях. Зона защиты существует от любого устройства для защиты от вертикальных ударов и больше от вертикального полностью защищенного строительного уровня. Зона защиты описана в Стандартах молний с использованием сферической модели с радиусом 150 футов (46 метров) для определения объектов, находящихся под защитой более высоких элементов системы, или расширения зданий на расстояния, требующие дополнительной защиты с помощью дополнительных ударных клемм. Это похоже на катание мяча диаметром 300 футов (92 метра) с высоты по зданию, а затем по зданию на противоположный уровень во всех мыслимых направлениях. Если мяч касается изолированного строительного материала, то добавляется дополнительная ударная клемма. Зоны, поддерживаемые ударными клеммами, ударными клеммами и уклонами, а также вертикальные стены, тогда находятся под защитой правильно спроектированных элементов системы. Эта геометрическая модель для защиты конструкций в целом основана на последнем этапе процесса присоединения молнии и снова покрывает более 90% возможных ударов.На более ответственных конструкциях, таких как те, которые содержат взрывчатые вещества или легковоспламеняющиеся жидкости и пары, модель уменьшается до сферы радиусом 100 футов (30 метров), которая покрывает более 98% зарегистрированных ударов молний.

Система защиты от ударов защищает конструкцию от ударов молнии, обеспечивая предпочтительные точки крепления. В большинстве случаев предпочтительнее использовать медные или алюминиевые молниеотводы из-за их проводимости и устойчивости к погодным условиям.Квалифицированные выступающие металлические строительные элементы также могут выполнять эту функцию. В особых обстоятельствах, когда нельзя допустить проникновения молнии, использование высоких мачт и воздушных заземляющих проводов, используемых в модели с уменьшенной зоной действия, может обеспечить дополнительную защиту. Защита таких вещей, как стандарты освещения или деревья, может обеспечить некоторую защиту области на основе модели зоны. Конструктивная конфигурация ударной нагрузки — это первый ключевой элемент в обеспечении полной системы молниезащиты.

Проводники

Система проводов — это компонент полной молниезащиты, включающий в себя кабели основных размеров, конструкционную сталь здания, а также соединительные или соединительные провода с внутренними заземленными системами здания. Основные проводники выполняют токопроводящую функцию от устройств защиты от удара до системы заземления. Основные кабели изготовлены из меди или алюминия с высокой проводимостью, которые хорошо работают во внешних условиях. Молния ищет путь к земле, поэтому даже при использовании очень проводящих материалов кабели должны прокладываться горизонтально или вниз. Это похоже на концепцию самотечного потока воды на наклонных плоских участках в водосточные желоба или в водосточных желобах в водосточные системы.Кабели следует прокладывать, используя длинные плавные изгибы не менее 90 градусов. Молния создает значительную механическую нагрузку на кабели, в результате чего могут быть повреждены острые изгибы или углы, а в худшем случае молния может перекрыть дугу. Эту механическую силу можно сравнить с отправкой воды под давлением через пожарный шланг — проводник будет пытаться выпрямиться, вызывая опасность повреждения стыковых фитингов, креплений или самого проводника.

Медные и алюминиевые жилы основных кабелей для молниезащиты спроектированы по стандарту гладкого переплетения или канатной свивки с использованием отдельных проводов меньшего сечения. Такая конструкция обеспечивает максимальную площадь поверхности на единицу веса проводника для размещения молнии, которая быстро распространяется по поверхности. Эта конструкция также позволяет упростить изгиб и формирование системы проводников вдоль, вокруг и над элементами конструкции здания. Открытые проводники крепятся с максимальным интервалом в три фута для удержания системы на месте от ветра и непогоды. Все устройства защиты от удара должны быть подключены к проводникам с минимальным количеством проводов или к системе заземления.Устройства защиты от ударов, покрывающие различные участки конструкции, должны быть соединены между собой для образования единой системы либо кровельными проводниками, либо токоотводами, либо взаимным соединением элементов системы заземления для разных уровней или выступов крыши. Жилы молниеотводов могут быть скрыты под или внутри конструкции — на чердаках и в стенах, или в бетонных насыпях — потому что скорость молнии снижает возможность нагрева проводников до температуры искрового воспламенения строительных материалов, намного ниже опасного уровня.

Нисходящие или токоотводы — это элементы системы основных проводов, которые обычно переносят молнию от системы уровня крыши в систему заземления. Сюда может входить кабельный провод или сплошной стальной каркас , соответствующий требованиям , толщиной 3/16 дюйма или больше, или их комбинация. Арматурная сталь или арматура неприемлемы в качестве замены проводника кабеля, но каждый нисходящий вывод кабеля должен быть прикреплен к несущему каркасу вверху и внизу каждого вертикального участка.Все устройства защиты от удара должны иметь как минимум два пути к земле, чтобы разделить молнию по нескольким путям, поэтому в самом маленьком здании должно быть минимум два нисходящих вывода. Нисходящие линии для больших зданий могут быть рассчитаны со средними интервалами 100 футов для площади периметра здания, хотя системные компоненты для специальных элементов конструкции здания могут потребовать дополнительных токоотводов для удовлетворения требований к нескольким путям. Важно рассчитать площадь защищаемого периметра, чтобы получить правильное распределение нисходящих водопроводов для коньковых крыш, которые включают ударные заделки только вдоль вершины.

Обеспечение множественных путей для тока молнии имеет большое преимущество, заключающееся в снижении общей энергии на любом проводнике. Это влияет не только на размер проводника, но и удерживает молнию на указанных нами путях, чтобы свести к минимуму боковые мигания во внутренние системы и уменьшить потенциальные проблемы внутренней индукции. Стандарты молниезащиты требуют минимального количества по периметру, но большее количество путей может быть очень полезным для обеспечения клетки защиты для оборудования и людей внутри.Тот факт, что конструкция стального каркаса создает наибольшее количество квалифицированных вертикальных путей, соединенных горизонтально на многоуровневых структурах, делает его использование в качестве нисходящих проводов предпочтительным для обеспечения улучшенной защиты от проникновения побочного эффекта молнии. Несмотря на то, что кабельные жилы необходимы для нисходящих трубопроводов в бетонных конструкциях, необходимое соединение арматуры помогает создать аналогичную сеть защиты в проектах высотного строительства.

Заземление

Правильно выполненные заземляющие соединения необходимы для эффективного функционирования системы молниезащиты, поскольку они служат для распределения молнии по земле.Это не означает, что сопротивление заземляющего соединения должно быть низким, а скорее, что распределение металла в земле или на ее поверхности в крайних случаях должно быть таким, чтобы обеспечить рассеивание разряда молнии без причинения ущерба.

Низкое сопротивление желательно, но не обязательно, что может быть продемонстрировано крайними случаями, с одной стороны, здания, покоящегося во влажной глинистой почве, а с другой стороны, здания, стоящего на голом камне. В первом случае, если грунт имеет нормальное удельное сопротивление, сопротивление надлежащего заземляющего электрода должно быть менее 50 Ом, и два таких соединения с землей на небольшом прямоугольном здании опытным путем были признаны достаточными.В этих благоприятных условиях просто обеспечить адекватные средства для рассеивания энергии вспышки без возможности серьезного повреждения. Во втором случае было бы невозможно выполнить хорошее заземление в обычном смысле этого слова, потому что большинство пород изолируют или, по крайней мере, обладают высоким удельным сопротивлением; следовательно, чтобы получить эффективную основу, необходимы более сложные средства. Наиболее эффективные системы представляют собой разветвленную сеть проводов , проложенную на поверхности скалы, окружающей здание, к которой подключены токоотводы.Сопротивление между таким устройством и землей может быть высоким, но в то же время распределение потенциала вокруг здания по существу такое же, как если бы оно покоилось на проводящей земле, и результирующий защитный эффект также по существу такой же. Система заземляющих электродов для защиты от молний служит для отвода молнии в любые существующие слои почвы и отвода ее от конструкции.

Сеть заземляющих электродов будет определяться в основном опытом и суждением лица, планирующего установку, с должным учетом минимальных требований Стандартов, которые предназначены для охвата обычных случаев, которые могут возникнуть, соблюдая Имейте в виду, что, как правило, чем шире доступный металл под землей, тем эффективнее система заземления.Схема заземления зависит от характера почвы: от одиночных заземляющих стержней, когда почва глубокая, до использования нескольких электродов, заземляющих пластин, радиальных проводов или подземных проводных сетей, где почва неглубокая, сухая или с плохой проводимостью. Каждый нисходящий кабель должен заканчиваться соединением заземляющего электрода, предназначенным для системы молниезащиты. Электроды или электроды системы связи не должны использоваться вместо электродов заземления молнии. Конечный продукт должен включать соединение отдельных заземляющих электродов разных систем.

По возможности, заземляющие электроды должны быть подключены снаружи к фундаментной стене или достаточно далеко, чтобы избежать заглубленных опор, заглушек труб и т. Д. Заземляющие электроды следует устанавливать ниже линии замерзания, где это возможно. Материалы, используемые для заземляющих электродов, должны подходить к любому щелочному или кислотному составу почв для длительного срока службы.

Во время разряда молнии по системе проводников заземляющие электроды следует рассматривать как точки, через которые протекает сильный ток между системой защиты от удара молнии и землей вокруг конструкции.Следовательно, размещение с целью отвода потока тока от конструкции наиболее выгодным образом является важным. Это будет реализовано путем размещения заземляющих устройств на внешних оконечностях, таких как углы и внешние стены конструкции, и избегая, насколько это возможно, протекания тока под зданием. В некоторых случаях, особенно когда речь идет о пристройках к существующему зданию, может возникнуть необходимость разместить отводы и заземление внутри и под конструкцией.

Контур заземления , окружающий конструкцию, соединяющую все нисходящие кабели у их основания и / или устройства заземляющих электродов, является лучшим способом уравнять потенциал для всей системы молниезащиты. Всегда можно иметь разные значения сопротивления заземляющих электродов даже на одной и той же конструкции.

Поскольку разделение молнии по нескольким путям начинается в точке завершения удара и проходит через систему проводников к земле, разные значения сопротивления электродов могут нарушить эту функцию.Контур заземления решает эту потенциальную проблему и обеспечивает разветвленную сеть проводов для улучшения системы заземления. Контур заземления требуется для каждой конструкции , превышающей 60 футов в высоту. Если соединительный контур нельзя установить в земле, его можно разместить внутри конструкции, чтобы выполнить это требование. Этот контур уровня земли также обеспечивает соединение с другими заземленными системами здания.

Все заземляющие средства в конструкции или на ней должны быть соединены между собой для обеспечения общего потенциала земли с использованием молниеотвода основного размера.Это включает в себя систему заземляющих электродов молниезащиты, заземления системы электрических, коммуникационных и антенн , а также металлические трубопроводы. Системы , входящие в конструкцию, такие как линии воды, газа и сжиженного нефтяного газа, металлические трубопроводы и т. Д. Подключение к газовым линиям должно производиться заказчиком сторона счетчика, чтобы избежать выхода из строя катодной защиты линий обслуживания. Если все эти системы подключены к непрерывной металлической системе водопровода, требуется только одно соединение между заземлением молниезащиты и водопроводом.Системное соединение может быть выполнено в нескольких точках возле входов в конструкции для систем, или может использоваться одно жесткое соединение на шине заземления. Приведение всех заземленных систем здания к одному и тому же потенциалу на определенном уровне — это первый шаг к защите внутренних компонентов и людей от удара молнии. Он начинает процесс склеивания против боковых ударов от компонентов системы к внутренним системам здания.

Выравнивание потенциалов (соединение)

Основные токоведущие компоненты системы молниезащиты были описаны в их самой ранней форме Бенджамином Франклином.Современные методы изготовления компонентов и конструкции, включающие систему в конструкции и внутри нее, изменили внешний вид системы, но философия, лежащая в основе прекращения удара, проводимости и заземления, остается аналогичной — принять молнию и отправить ее на землю. Наиболее существенные изменения в конструкции системы молниезащиты происходят из-за адаптации того, как мы строим и оснащаем современное здание, или того, что мы могли бы назвать «фактором внутренней сантехники». Современное здание включает в себя металлические трубопроводы, такие как водопровод, канализация и газовые системы, а также схемы для электрических и коммуникационных систем, которые обеспечивают внутренние пути для молнии, чтобы повредить компоненты и приблизить людей к опасности.

В начале удара молнии в систему может произойти немедленное повышение до 1 000 000 вольт на основных компонентах, переходящее к 0 вольт на земле. Любая другая независимо заземленная система здания в непосредственной близости от компонентов молниезащиты будет иметь напряжение 0 вольт, поэтому естественная тенденция заключается в том, что некоторые или все молнии покидают нашу токоведущую систему и вспыхивают на альтернативный путь заземления. Если расстояние между потенциальными путями достаточно мало, дуга или боковая вспышка могут возникать через воздух или строительные материалы, что создает возможность возгорания или взрыва.

Поскольку внутренние заземленные системы здания пронизывают конструкцию, этот потенциал существует на уровне крыши, на стенах здания или в них и даже потенциально ниже уровня земли. Молния распространяется от заземляющих электродов системы у поверхности земли и может возвращаться по металлическим трубам или другим основаниям обратно в здание. Альтернативные пути от внутренней заземленной схемы не предназначены для проведения тока молнии (опасность возгорания), а соединения в металлических трубах не предназначены для использования в качестве токонесущих устройств, приводящих к тепловой деформации или ударам.Оборудование внутри сооружений, от раковины, подключенной как к водопроводной, так и к канализационной линиям, до персонального компьютера, подключенного как к электросети, так и к телефонным или антенным цепям, становится дополнительными точками для дугового разряда молнии между независимо заземленными системами , создавая значительные разрушения.

Полная система молниезащиты решает эту проблему путем соединения или соединения металлических систем здания с системой молнии для создания общего потенциала земли .Когда заземленные системы соединены вместе, у молнии нет причин покинуть наш проектный путь прохождения тока, потому что не существует произвольной дуги по точкам. Требуется соединить каждую заземленную систему здания и систему непрерывных металлических трубопроводов с системой заземляющих электродов молниезащиты на уровне земли. Низкопрофильные конструкции могут нуждаться во взаимном соединении систем только около уровня крыши, когда они находятся в непосредственной близости от компонентов системы молниезащиты.По мере того, как конструкции становятся выше, возникает потребность в соединении верхней части вертикального расширения каждой внутренней заземленной системы с системой крыши с молниезащитой. Наконец, в многоэтажном строительстве системы заземления здания соединяются между собой на уровне земли, на уровне крыши и на промежуточных уровнях, чтобы обеспечить достаточное выравнивание потенциалов между длинными проводниками во избежание возникновения дуги.

Внутренняя дуга между заземленными системами также зависит от того, сколько путей у нас есть от системы молниезащиты на крыше до системы заземления.Чем больше путей, тем больше мы разделяем молнию на сегменты с более низким напряжением, тем меньше вероятность возникновения дуги через любую среду и альтернативные системы. Включение стальной надстройки в систему молниезащиты обеспечивает колонны, балки и промежуточные соединения для максимального разделения молнии и, таким образом, минимизации разницы потенциальных проблем внутри. Стандарты требуют, чтобы кабельные нисходящие провода соединялись с арматурной сталью (арматурой) в литых колоннах вверху и внизу каждого участка, создавая аналогичный эффект, хотя эта механическая структурная система не считается пригодной для проведения тока молнии сама по себе.Арматурная сталь, заземленные внутренние системы и молниезащита также должны быть соединены между собой с интервалом в 200 футов по вертикали для поддержания выравнивания потенциалов.

Соединение вместе заземленных систем обычно выполняется с помощью арматуры меньшего размера и кабелей или проводов , проложенных на крышах конструкций. Соединение для выравнивания потенциалов — это не то же самое, что обеспечение пропускной способности по току. Однако во многих случаях проще использовать полноразмерные компоненты системы, потому что в конструкции они размещаются близко к желаемым точкам соединения.Когда мы склеиваем внутри конструкции или ниже уровня, более типичным является использование полноразмерных компонентов, главным образом для большей механической прочности в соответствии с реалиями строительства.

Расширение системы молниезащиты за счет включения системы заземления соединение для любой конструкции является критическим элементом, основанным на индивидуальном проектировании здания для проживания и процессов, характерных для его предполагаемого использования.

Защита от перенапряжения

Системы молниезащиты спроектированы в первую очередь как системы противопожарной защиты — чтобы не дать зданию сгореть и потерять людей и оборудование внутри.Включение металлических услуг в конструкцию обеспечивает пути, по которым молнии могут следовать из внешней среды и создавать опасности внутри. Мы связываем или соединяем заземления и трубы с системой молниезащиты, чтобы частично избежать этой проблемы. Следующим шагом является обеспечение защиты цепей, связанных с электрическими линиями, линиями связи и / или данных, которые могут передавать молнию в конструкцию. Самые серьезные проблемы связаны с инженерными коммуникациями , которые представляют собой разветвленные системы, установленные на столбах или заглубленные, которые могут передавать дополнительные непрямые удары в здание.Полная система молниезащиты в соответствии со стандартами включает устройства защиты от перенапряжения на каждом входе служебных проводов здания, независимо от того, являются ли они коммунальными или, возможно, монтируются в конструкции, например, антенная система.

Устройства защиты от перенапряжения для входов в здание предназначены для «плавания» по линии, обнаружения проблем с перенапряжением и передачи избыточной энергии непосредственно на землю. УЗИП, предназначенные для грозовых перенапряжений, должны быстро реагировать на появление резко возрастающей формы волны и быть в состоянии поддерживать соединение с землей во время сильного перенапряжения, а затем возвращаться к своей роли мониторинга.Большинство устройств имеют два или более внутренних элемента для выполнения этой задачи и реагируют примерно на 150% от стандартного рабочего напряжения системы. Элементы SPD можно рассматривать как самопожертвованные и они могут со временем сгореть, защищая от множества небольших скачков (например, стандартных коммутационных скачков при передаче энергии) или нескольких массивных скачков, таких как прямые молнии. Поэтому важно, чтобы SPD был доступен для просмотра или имел световые индикаторы или другие идентификаторы, чтобы знать, что ваша защита работает, как задумано.Поскольку служебные входы для различных систем работают при разном напряжении, компоненты SPD должны иметь индивидуальные размеры для каждой системы и обычно упаковываются индивидуально для выполнения определенных функций, но если службы входят в подсобное помещение для распределения по всему зданию в общей зоне, одно SPD может быть спроектированным для выполнения нескольких функций в одном корпусе. Поскольку добавление длины пути заземления служит только для замедления времени реакции компонентов SPD, устройство SPD следует подключать как можно напрямую к системе заземления всегда с минимальной длиной провода.

Правильно установленные устройства защиты от перенапряжения на всех входах на фидерах проводников цепи защищают массивный вход молнии в конструкцию, сохраняя проводку от возгорания и в целом защищая такие объекты, как большие двигатели, осветительные приборы и другое надежное оборудование. Это конкретное требование Стандартов — защищать здание от разрушения. Внутри каждой современной структуры у нас есть множество устройств, которые работают при низком напряжении, включая печатные платы, действительно не предназначенные для работы на уровне пропускания 150%, только для SPD.

Также возможны индукционные эффекты для внутренней проводки и оборудования даже с хорошо спроектированной системой молниезащиты. Ток мощного прямого удара молнии в конструкцию создает магнитное поле, исходящее от проводников, поэтому в любой ближайшей альтернативной цепи может возникнуть некоторое добавленное напряжение из-за индукции. Хотя только в Стандартах по молниезащите и Национальном электротехническом кодексе защита от перенапряжения для внутреннего оборудования рассматривается как дополнительная, это может быть критически важной потребностью в защите для владельца.Защита аудио / видео компонентов, систем связи, компьютерного оборудования и / или технологического оборудования может иметь большое значение для качества предприятия, непрерывности бизнеса без перерывов и физической защиты пользователей оборудования. УЗИП, установленные на используемом оборудовании, должны обеспечивать защиту всех цепей, питающих устройство, чтобы обеспечить общую точку заземления. Поскольку системы утилизационного оборудования, как правило, специфичны для объекта, обычно требуется индивидуальная оценка для определения рентабельных решений.

Когда устройства защиты от перенапряжения посылают энергию в систему заземления, это мгновенное соединение всех систем электропроводки обеспечивает выравнивание потенциалов для этих металлических систем, так же как соединение между компонентами системы молниезащиты и альтернативными заземлениями систем здания обеспечивает общее соединение. Достижения в области технологий продолжают изменять среду структур, в которых мы живем, работаем и развлекаемся. Применение SPD вместе с токоведущими компонентами и соединением заземленных систем здания обеспечивает полный пакет для полной системы молниезащиты для защиты конструкции, людей и оборудования внутри.

Осмотр и обслуживание

Открытые компоненты системы молниезащиты — это медь, алюминий или другой металл, предназначенный для пропускания тока, обеспечения контактных соединений и сохранения работоспособности в открытой погодной среде. Как и в случае с любым другим строительным элементом, изготовленным из аналогичных материалов, окисление или коррозия компонентов не ожидается при нормальных условиях в течение продолжительного периода времени или обычного «срока службы» конструкции .Компоненты системы, скрытые внутри конструкции между крышей и перекрытием, защищены от атмосферных воздействий и неправильного обращения. Система заземляющих электродов может быть защищена от атмосферных воздействий погодных условий, но подвержена потенциальной деградации из-за состава почвы и влаги. Можно ожидать, что правильная первоначальная установка обеспечит защиту навсегда или, по крайней мере, в течение разумного срока службы конкретного здания.

Существуют дополнительные реалии строительства, использования нами зданий и даже неизвестные в местных условиях, которые требуют рассмотрения технического обслуживания для системы молниезащиты.Пассивную систему заземления, такую ​​как молниезащита, нелегко оценить неспециалистам — вы не можете щелкнуть выключателем или включить кран, чтобы проверить, находится ли он в рабочем состоянии.

Есть очевидные моменты, когда изменения в структуре вызывают потребность в обслуживании или расширении исходной системы. Замена кровли здания, внесение дополнений в конструкцию здания или добавление вентиляционных труб или антенн для новых внутренних процессов — очевидные области, требующие пересмотра и обработки.Не так очевидно, но, как сообщается, главной причиной для обязательного пересмотра систем является привычка рабочих из других профессий удалять и не переустанавливать компоненты системы, потому что они не понимают важности общей конструкции системы молниезащиты . Также возможно, что соседний технологический стек будет выделять вещество, переносимое ветром к компонентам вашей системы, которое разрушает материалы намного быстрее, чем ожидалось. Все эти элементы требуют периодических проверок и технического обслуживания, чтобы гарантировать работоспособность системы в условиях удара молнии, но это, безусловно, может быть проигнорировано с серьезными непредвиденными последствиями.

Программа проверки и возможного технического обслуживания должна быть реализована для обеспечения постоянной эффективности системы на конструкции. Визуальный осмотр может выполняться ежегодно с использованием контрольного списка и умеренного обучения вашего поставщика молниезащиты, чтобы учесть любой мелкий ремонт, такой как незакрепленная арматура, неправильное крепление, повреждение оголенных кабелей, замена снятого оборудования или повреждение устройств защиты от перенапряжения. Это может сделать обычный специалист по обслуживанию здания или даже владелец здания под руководством.Если специалист по молниезащите не привлекается для каждой ежегодной проверки, то с интервалом в пять лет будет важно проводить «тестовую» проверку с привлечением знающего человека — инспектора или установщика — для более тщательной проверки.

Полная испытательная проверка будет включать визуальные проверки вместе с проверкой целостности для проверки эффективности системы от крыши до уровня и наземные испытания для проверки функции скрытых подземных электродов.Программа обеспечения качества, разработанная для обслуживания вашей системы молниезащиты, устранит неожиданности, которые могут привести к катастрофическим последствиям.

Реализация системы молниезащиты включает в себя искусство, науку, мастерство и технологическую интуицию. Это специализированная отрасль со своими собственными стандартами, разработанными специально для борьбы с великим случайным разрушителем природы. Как и в любом другом начинании, подготовка, обучение и сертификация лиц, участвующих в проектировании, установке и проверке полной системы молниезащиты, определяют высшее качество.Институт молниезащиты фокусирует наши усилия на обучении профессионалов, владельцев, пользователей и широкой общественности безопасной и эффективной молниезащите и предоставляет качественные ресурсы через наше членство для выполнения этой важной услуги для всей строительной отрасли.

The Thunderstorm Whisperers: A History of Lightning Rods

Но не без сопротивления со стороны некоторых сторон, включая духовенство. Фактически, преподобный Томас Принс, пастор Бостонской церкви «Старый юг», утверждал, что землетрясение на мысе Энн 1755 года могло быть связано с повсеместным размещением громоотводов в Новой Англии, особенно в Бостоне.Землетрясение, произошедшее на побережье нынешнего штата Массачусетс, как предполагал преподобный Принц, не было случайностью, учитывая неразумные попытки человека отклонить руку Бога.

Сегодня молниеотводы Франклина известны под разными названиями: молниеотводы, наконечники, молниеотводы или устройства для защиты от ударов. На мой взгляд, это звучит так, как будто если молния ударяет по стержням, опасность предотвращается. Вместо этого стержни, обычно диаметром в полдюйма, подключаются к металлическому кабелю, скрытому внутри здания или конструкции.Диаметр стержня и троса зависит от высоты здания и типа металла. Как правило, чем выше здание, тем тяжелее стержни и тросы. Независимо от размера, кабели спускаются на Землю, где они закрепляются. Заземленный, громоотвод рассеивает энергию удара молнии.

Без этой, казалось бы, простой системы повреждение конструкции может варьироваться от незначительного повреждения до полной потери. Паркер М. Уиллард-младший видел именно это. «Мы видим большой ущерб от непрямых ударов, проникающих через инженерные сети», — говорит он.«Средний размер страхового возмещения составляет 7 400 долларов, а я видел, как некоторые из них превышают 700 000 долларов».

Уиллард является совладельцем Boston Lightning Rod Company, вместе со своим отцом, прапрадедом Паркера М. Уилларда-старшего, Генри Уиллардом, основал компанию, базирующуюся в Дедхэме, штат Массачусетс. , 144 года назад. 40-летний Уиллард-младший начал работать в Boston Lightning Rod, когда ему было 16. По словам Уилларда, производство осветительных стержней «ориентировано на семью». На самом деле, из нескольких поколений.«Мы одна из старейших [компаний, производящих громоотводы] в Соединенных Штатах, — говорит он мне. «Нет ничего необычного в том, чтобы пойти на торговые семинары и познакомиться со следующим поколением. Есть много семейств молниезащиты ».

Когда дело доходит до молнии и ее огромной энергии, по словам Уилларда, основной вывод заключается в том, что молниеотводы при правильной установке обеспечивают эффективный путь к земле для передачи электроэнергии, тем самым уменьшая или избегая повреждений зданий. Особенно, когда в установку добавлена ​​защита от перенапряжения для входящих телекоммуникаций, электрических линий и Интернета.

«Часто люди ставят молниеотводы на свой дом или офис и думают, что они защищены, но конструкция может нанести непрямой удар по линии электропередачи или трансформатору за пределами здания, и громоотвод беззащитен. такой удар », — говорит Уиллард. Вот почему защита от перенапряжения для телекоммуникаций и кабелей стала все большей и большей частью его бизнеса: «Двадцать лет назад у людей были телефон, телевизор и электрическая линия. Теперь у них есть электроника высокого класса, которая очень восприимчива к любому виду скачков напряжения.Система громоотвода защищает от прямого удара. Защита от перенапряжения защищает от непрямого удара ».

Как работают системы молниезащиты

Системы молниезащиты — это современное развитие инновации, впервые предложенной Бенджамином Франклином: громоотвод. Сегодня системы молниезащиты используются в тысячах зданий, домов, фабрик, башен и даже на стартовой площадке космического корабля «Шаттл». В этой статье будет рассмотрено, зачем нужна молниезащита и что системы могут и что нельзя делать. В этой статье: — Компоненты системы молниезащиты — Системы молниезащиты — Что они делают и чего не делают — Как работает система молниезащиты — Устройства защиты от молнии и перенапряжения / ИБП — Мифы об рассеивании / уничтожении молний — Факты о молниезащите Компоненты системы молниезащиты Молниеотводы или молниеотводы — это лишь небольшая часть полной системы молниезащиты.Фактически, стержни могут играть наименее важную роль в установке системы. Система молниезащиты состоит из трех основных компонентов: Стержни или «воздушные терминалы» — Небольшие вертикальные выступы, предназначенные для использования в качестве «вывода» для разряда молнии. Стержни бывают разных форм, размеров и дизайнов. Большинство из них увенчаны высокой заостренной иглой или гладкой полированной сферой. Функциональность различных типов молниеотводов и даже необходимость стержней в целом являются предметом многих научных дискуссий. Кондукторные кабели — Тяжелые кабели (справа), по которым ток молнии проходит от стержней к земле. Кабели прокладываются по верху и по краям крыш, затем по одному или нескольким углам здания к заземляющему стержню (ам). Стержни заземления — Длинные, толстые и тяжелые стержни, закопанные глубоко в землю вокруг защищенной конструкции. К этим стержням подключаются токопроводящие кабели, образуя безопасный путь для разряда молнии вокруг конструкции. Токопроводящие кабели и заземляющие стержни являются наиболее важными компонентами системы молниезащиты, решая главную задачу безопасного отвода тока молнии через конструкцию. Сами по себе «громоотводы», то есть заостренные вертикально ориентированные выводы по краям крыш, не играют большой роли в функциональности системы. Полная защита, при условии хорошего покрытия кабеля и хорошего заземления, все равно будет достаточно работать без молниеотводов. Системы молниезащиты — что они делают и чего не делают Единственная цель системы молниезащиты — обеспечить безопасность здания и его жителей, если молния попадает прямо в него. — задача, решаемая путем обеспечения хорошего и безопасного пути к земле, по которому молния будет следовать. Вопреки мифам, системы молниезащиты: Не притягивать молнии Не и не могут рассеивать или предотвращать молнию, «высасывая» шторм из своего заряда Большинство не предлагают защиту от перенапряжения для чувствительной электроники Do обеспечивает противопожарную защиту и защиту от повреждений конструкций, предотвращая прохождение горячих взрывных каналов молний через строительные материалы. Создание этого веб-сайта стало возможным благодаря поддержке CIS Internet . Как работает система молниезащиты Незащищенная конструкция [перезапуск анимации] Без обозначенного пути для достижения земли при ударе молнии вместо этого можно использовать любой проводник, доступный внутри дома или здания. Это может быть телефон, кабель или электрические линии, водопроводные или газовые трубы или (в случае здания со стальным каркасом) сама конструкция. Молния обычно будет следовать по одному или нескольким из этих путей к земле, иногда прыгая по воздуху через боковую вспышку , чтобы достичь более заземленного проводника (см. Анимацию выше).В результате молния представляет несколько опасностей для любого дома или здания: Пожар — Пожар может начаться в любом месте, где открытый канал молнии соприкасается, проникает или приближается к горючим материалам (дереву, бумаге, газовым трубам и т. Д.) В здании, включая конструкционные пиломатериалы или изоляцию внутри стен и крыш. Когда молния следует за электропроводкой, она часто перегревает или даже испаряет провода, создавая опасность пожара в любом месте затронутых цепей. Боковые вспышки — Боковые вспышки могут прыгать через комнаты, возможно, травмируя любого, кто окажется на пути.Они также могут воспламенить такие материалы, как канистра с бензином в гараже. Повреждение строительных материалов — Взрывная ударная волна, создаваемая разрядом молнии, может взорвать участки стен, разбить бетон и штукатурку на части, а также разбить близлежащее стекло. Повреждение бытовой техники — Телевизоры, видеомагнитофоны, микроволновые печи, телефоны, стиральные машины, лампы и почти все, что подключено к поврежденной цепи, могут быть повреждены и не подлежат ремонту. Электронные устройства и компьютеры особенно уязвимы. Добавление системы защиты не предотвращает удара, но обеспечивает лучший и безопасный путь к земле. Молниеприемники, кабели и заземляющие стержни работают вместе, чтобы отводить огромные токи от конструкции, предотвращая возгорание и большинство повреждений оборудования: Защищенная структура [перезапустить анимацию] Устройства защиты от молнии и перенапряжения / устройства ИБП Устройства защиты от перенапряжения и ИБП не подходят для защиты от молний.Эти устройства обеспечивают некоторую степень защиты от скачков напряжения при ежедневных скачках напряжения и удаленных ударах молнии. Но когда молния поражает конструкцию прямо или очень близко к ней, независимо от системы молниезащиты, все ставки не принимаются. Обычный сетевой фильтр просто не может повлиять на резкий, катастрофический всплеск тока от очень близкого или прямого удара молнии. Постоянный ток молнии слишком велик, чтобы его можно было защитить с помощью небольшого электронного устройства внутри удлинителя или даже здоровенного ИБП.Если ваш ИБП или устройство защиты от перенапряжения мешают прохождению молнии, вся или часть молнии просто вспыхнет над устройством или через него — независимо от количества задействованных конденсаторов и батарейных батарей. Даже «разъединения» или устройства, которые физически отключают питание устройства путем активации набора контактов, не гарантируют защиты. Небольшой воздушный зазор не остановит удар молнии, который уже прыгнул через много миль в воздухе. Он не будет дважды думать о том, чтобы прыгнуть еще на несколько дюймов или даже на несколько футов, особенно если «путь наименьшего сопротивления» к земле проходит через контакты выключателя. Более того, даже не полноценная система молниезащиты со стержнями, кабелями и заземлением не гарантирует от повреждения электроники и компьютеров. Чтобы любая система обеспечивала 100% защиту, она должна отводить почти 100% тока молнии от прямого удара, что практически невозможно физически: Закон Ома гласит, что для набора сопротивлений, соединенных параллельно, ток будет распределяться. по ВСЕМ сопротивлениям на уровнях, обратно пропорциональных различным значениям сопротивления.Дом или здание — это не что иное, как набор резисторов, «соединенных» параллельно — электропроводка, водопровод, телефонные линии, стальной каркас и т. Д. (Даже если водопровод и электропроводка, например, не могут быть физически соединены, молнии будет использовать боковые вспышки через воздушные зазоры для их эффективного соединения). При прямом ударе молнии ток не будет идти только по одному пути — он будет распространяться по всем путям к земле в зависимости от сопротивления каждого пути. Ток молнии часто достигает максимума в 100 000 и более ампер. Имея это в виду, подумайте, установлена ​​ли у вас система молниезащиты, и в ваш дом напрямую попадает молния. Если система защиты забирает даже 99,9% тока, то ваша электропроводка может забрать оставшиеся 0,1%. 0,1% от 100 000 ампер — это скачок тока в 100 ампер через ваши линии, которого может быть достаточно, чтобы вывести ваш компьютер из строя. Нередко «боковые вспышки» возникают внутри дома или здания, когда вся или часть молнии прыгает через всю комнату, достигая земли, например, от системы электропроводки к хорошо заземленным водопроводным трубам.Если ваш компьютер мешает, пришло время купить новый, даже если у вас установлена ​​самая дорогая система защиты. Гарантии на упаковке ИБП / устройств защиты от перенапряжения несколько вводят в заблуждение, когда речь идет о молниезащите, подразумевая, что устройства могут предотвратить любые последствия удара. В некоторых случаях они будут — если они не находятся на прямой линии огня или рядом с ней. Но на самом деле ничто не может гарантировать абсолютную защиту от прямого или очень близкого удара. Все это не означает, что вы не должны использовать сетевой фильтр, ИБП, разъединитель или полноценную систему громоотвода. Любое устройство обеспечит или степень защиты от каждодневных скачков напряжения в линии электропередач и удаленных ударов молнии. Но когда молния попадает рядом или прямо, все ставки отменяются. Лучший и самый дешевый способ защитить вашу стереосистему, телевизор, компьютер или любое электронное устройство — это отключить от всех источников питания, телефона, кабеля (модема) и антенны во время грозы. Некоторые могут возразить, что риск прямого удара по любому конкретному дому слишком низок, чтобы оправдать отключение всего от сети при каждом шторме, который проходит над головой. В этом есть доля правды. В таком случае разумно убедиться, что страховка вашего домовладельца или арендатора покрывает ущерб от удара молнии, а все ваши устройства инвентаризированы и покрываются полисом. В конце концов, застрахованную дорогую электронику можно заменить. Однако считайте незаменимыми такие, как данные, сохраненные на вашем компьютере (фотографии, видео, рабочие файлы и т. Д.).Вы можете снизить этот риск, выполняя частое резервное копирование вне офиса и / или сохраняя данные на внешнем жестком диске, который вы можете отключить при необходимости. Мифы об рассеивании / устранении молнии Продукты, называемые устройствами для устранения молний или устройств для рассеивания молний, ​​возникли в результате двух мифов: во-первых, заряд грозы может истощить или иным образом повлиять на объекты на земле, а во-вторых, начинаются разряды молнии между облаками и землей. с земли.Эти продукты, которые продаются до сих пор, утверждают, что способны предотвратить прямой удар молнии в любой объект, на котором они установлены. Устройства имеют очень разный внешний вид, но обычно характеризуются металлическим корпусом с сотнями заостренных щетинок, игл или тонких стержней. Конструкция оправы варьируется от гребешковой до зонтичной. Утверждается, что устройства предотвращают или уменьшают прямые удары молнии по объектам, на которых они установлены, с помощью коронного разряда для выполнения одного или нескольких из следующих действий: 1.) для истощения его заряда до того, как может произойти молния, 2) для создания локализованного «пространственного заряда» над защищаемой зоной, который отводит удары молнии, или 3) для затруднения инициирования восходящих лидеров от объекта, тем самым снижение шансов на прямую ступенчатую связь лидер-земля-лидер. Как мы обсуждали в нашей статье о рассеянии грозового заряда, проблема с этими устройствами заключается в том, что, хотя они и создают коронный разряд, скорость утечки заряда совершенно незначительна по сравнению со скоростью генерации заряда на высоте 10 миль. , Над головой гроза диаметром от 15 до 25 миль! Никакой искусственный коронный разряд в таком небольшом масштабе не имеет ни малейшего шанса истощить заряд быстрее, чем его производит гигантское грозовое облако.И хотя мелкомасштабная корона действительно помогает предотвратить возникновение лабораторных искр (например, от генераторов Ван де Граафа), это не может быть экстраполировано для применения к полноразмерным разрядам молнии, которые в несколько тысяч раз больше, чем искусственные аналоги ( нашу статью о сравнении искусственного и естественного освещения). Коронный разряд от небольших «диссипаторов» незначителен для полноразмерной грозы и никак не повлияет на возникновение или поведение молнии в непосредственной близости от нее. Удары молнии из облака в землю возникают высоко во время грозы, на много миль над поверхностью, где наземные объекты не действуют. Даже после начала разряда движущийся вниз ступенчатый лидер «слеп» к объектам на земле, пока не окажется очень близко к земле, в пределах от 50 до 100 футов. На таком расстоянии молния ударит в очень маленькую область, в которую она уже спускается, независимо от каких-либо устройств поблизости, которые утверждают, что отклоняют или предотвращают удар. Например, существует фотография удара молнии в здание Merchandise Mart в центре Чикаго.Торговый центр находится очень близко к Сирс-Тауэр высотой 1700 футов, но даже Сирс-Тауэр не повлиял на наземное соединение этого близкого удара облака с землей. Помимо очевидных научных недостатков концепции устройств «рассеивания» и «устранения» молний, ​​они оказались неэффективными в реальных установках. Многие устройства «рассеивания молнии» на башнях и зданиях были поражены напрямую. Несмотря на доказательства, они продолжают продаваться, устанавливаться и продвигаться. Факты о молниезащите Жезлы и системы защиты не притягивают молнии и не влияют на место удара молнии. Стержни или системы защиты не предотвращают и не могут предотвратить молнию, а также не могут «разряжать» грозу. Системы молниезащиты (включая размещение стержней, кабелей и заземлений) проектируются индивидуально для отдельных конструкций и требуют сложной инженерии для правильного функционирования.Их должны устанавливать только квалифицированные подрядчики. Системы молниезащиты не всегда предотвращают повреждение электроники или компьютеров. Вы все равно должны отключать такие устройства во время грозы, чтобы обеспечить достаточную защиту. < Вернуться в библиотеку погоды Связанные темы о молниях: Создание этого веб-сайта стало возможным благодаря поддержке CIS Internet . GO: Home | Штормовые экспедиции | Фотография | Библиотека экстремальных погодных условий | Стоковые видеозаписи | Блог Избранная статья библиотеки погоды:

Громоотвод: кто его изобрел и как он работает

Он привязал металлический ключ к своим воздушным змеям и продолжал запускать их в штормовые дни, пока 15 июня 1752 года не смог захватить еще один болт.Электричество шло по струне воздушного змея, пока не достигло ключа. Так он продемонстрировал, что можно притягивать молнии к металлическим конструкциям, тем самым уберегая другие элементы от ударов.

Год спустя, в 1753 году, начали устанавливать первые громоотводы. Металлические стержни длиной от пяти до десяти метров с медным или платиновым наконечником (материалы с высокой электропроводностью). Их постепенная установка на крышах в Соединенных Штатах (а позже и во всем мире) помогла спасти бесчисленное количество жизней и предотвратить пожары.

Как только молния попала в ловушку, металлический стержень продолжился в форме проводящей линии . Эта линия была сделана из металлических стержней или медной проволоки. В любом случае их функция — подводить электричество к земле. Рассеиватель , который является не чем иным, как продолжением этой линии, был помещен под землю. Там электричество молнии разбавляется и поглощается, никому не причиняя вреда.

Эволюция оригинальной молнии: Никола Тесла

С тех пор, как Франклин придумал свою великую идею, шел дождь (и гремел).Тем не менее, почти 300 лет спустя во всем мире есть много громоотводов, которые продолжают использоваться именно так, как он их разработал. Металлический стержень с медным наконечником, проводящая линия также имеет медь и подземный рассеиватель.

Однако эта схема претерпела важные изменения. В 1918 году Никола Тесла , первооткрыватель переменного тока заметно усовершенствовал изобретение. Он понял, что кончик громоотвода ионизирует воздух и по этой причине притягивает молнию.Однако в то же время он преобразовал циркулирующий воздух в проводник, что могло вызвать неконтролируемые повреждения. Так был основан громоотвод с точкой сбора и достаточным основанием , который был намного безопаснее оригинала.

Позже сочетание новых материалов и новых технологий сделало громоотвод еще более изощренным, особенно в двух направлениях:

• Деионизирующие молниеотводы с электростатическим зарядом: , которые предназначены для устранения электрических полей в конструкциях, тем самым предотвращая образование на них молнии.Сегодня большинство специалистов считают, что не доказали его эффективность.
• Молниеотводы с разрядным устройством : они измеряют электростатические заряды облаков, чтобы предсказать, когда произойдет разряд молнии. Когда они его обнаруживают, они запускают вверх электромагнитный импульс, который служит для захвата болта на расстоянии. Таким образом уменьшаются возможные повреждения болта при падении на молниеотводы.

Интересные факты и анекдоты о громоотводах и громоотводах

• Краны не молниезащиты: принцип действия молниеотвода основан на сочетании отрицательного электрического заряда шторма с положительным электрическим зарядом земли.Молния притягивается металлическими проводниками. Это также относится к металлическим конструкциям, таким как краны, которые становятся огромным коллектором молнии.
• Эйфелева башня была спроектирована как гигантский громоотвод: на самом деле, она была спроектирована как лаборатория для всех видов научных исследований, но особенно для проверки теорий об электричестве и метеорологии. Этот громоотвод высотой более 325 метров получает в среднем 5 ударов молнии в год. В 1902 году впервые фотограф М.Ж. Лоппе увековечил момент, когда буря стала эмблемой Парижа.

Громоотвод Франклина | Институт Франклина

Что бы вы подумали, если бы увидели человека, преследующего гром и грозу верхом на лошади? Вы, наверное, задались бы вопросом, что он, черт возьми, пытался сделать. Что ж, если вы жили в 1700-х годах и знали Бенджамина Франклина, это как раз то, что вы могли бы увидеть во время ужасной бури. Бен был очарован штормами; он любил их изучать. Если бы он был жив сегодня, мы, вероятно, могли бы добавить к его длинному списку титулов «охотник за штормами».

Именно в Бостоне, штат Массачусетс, в 1746 году Франклин впервые наткнулся на электрические эксперименты других ученых. Он быстро превратил свой дом в небольшую лабораторию, используя машины, сделанные из предметов, которые он нашел в доме. Во время одного эксперимента Бен случайно ударил себя током. В одном из своих писем он описал шок как

.

«… универсальный удар по всему моему телу с головы до ног, который казался как внутри, так и снаружи; после чего первое, что я заметил, было сильное быстрое сотрясение моего тела… »(У него также было ощущение онемения в руках и задней части шеи, которое постепенно проходило.)

Франклин провел лето 1747 года, проводя серию новаторских экспериментов с электричеством. Он записал все свои результаты и идеи для будущих экспериментов в письмах Питеру Коллинсону, коллеге-ученому и другу из Лондона, который был заинтересован в публикации своей работы. К июлю Бен использовал термины «положительный» и «отрицательный» («плюс» и «минус») для описания электричества вместо ранее использовавшихся слов «стекловидное тело» и «смолистое».Франклин описал концепцию электрической батареи в письме Коллинсону весной 1749 года, но он не был уверен, как это может быть полезно. Позже в том же году он объяснил, что, по его мнению, было сходством между электричеством и молнией, например цвет света, его искривленное направление, треск и т. д. Были и другие ученые, которые считали, что молния — это электричество, но Франклин был полон решимости найти метод доказательства этого.

К 1750 году, помимо желания доказать, что молния является электричеством, Франклин начал думать о защите людей, зданий и других сооружений от молнии.Это переросло в его идею громоотвода. Франклин описал железный стержень длиной около 8 или 10 футов, заостренный на конце. Он писал: «Я думаю, что электрический огонь будет бесшумно выведен из облака, прежде чем он сможет подойти достаточно близко, чтобы ударить …» Два года спустя Франклин решил провести свой собственный эксперимент с молнией. Удивительно, но он никогда не писал писем о легендарном эксперименте с воздушным змеем; кто-то другой написал единственный отчет через 15 лет после того, как это произошло.

В июне 1752 года Франклин был в Филадельфии, ожидая завершения строительства шпиля на вершине Крайст-Черч для его эксперимента (шпиль будет действовать как «громоотвод»).Он стал нетерпеливым и решил, что воздушный змей тоже сможет приблизиться к грозовым облакам. Бену нужно было выяснить, чем он будет притягивать электрический заряд; он выбрал металлический ключ и прикрепил его к воздушному змею. Затем он привязал веревку воздушного змея к изолирующей шелковой ленте на суставах своей руки. Несмотря на то, что это был очень опасный эксперимент (вы можете увидеть, как выглядит наш громоотвод в верхней части страницы после удара), некоторые люди считают, что Бен не пострадал, потому что он не проводил свой тест во время худшего. часть шторма.При первых признаках того, что ключ получает электрический заряд из воздуха, Франклин понял, что молния — это форма электричества. Его 21-летний сын Уильям был единственным свидетелем происшествия.

За два года до эксперимента с воздушным змеем и ключом Бен заметил, что острая железная игла проводит электричество от заряженной металлической сферы. Сначала он предположил, что молнию можно предотвратить, используя приподнятый железный стержень, соединенный с землей, чтобы снять статическое электричество из облака. Франклин сформулировал эти мысли, размышляя о пользе громоотвода:

«Пусть знание этой силы очков не будет полезно человечеству при сохранении домов, церквей, кораблей и т. Д.от удара молнии, направляя нас к закреплению на самых высоких частях этих зданий вертикальных железных стержней, острых, как игла … Разве эти заостренные стержни, вероятно, бесшумно вытягивают электрический огонь из облака, прежде чем он подошли достаточно близко, чтобы нанести удар и тем самым уберечь нас от этого самого внезапного и ужасного бедствия! «

Франклин начал защищать громоотводы с острыми наконечниками. Его английские коллеги отдавали предпочтение громоотводам с тупым концом, считая, что острые притягивают молнии и увеличивают риск поражения; они думали, что тупые стержни менее подвержены ударам.Король Георг III снабдил свой дворец тупым громоотводом. Когда пришло время оборудовать здания колоний громоотводами, это решение стало политическим заявлением. Популярный заостренный громоотвод выражал поддержку теорий Франклина о защите общественных зданий и отказ от теорий, поддерживаемых королем. Англичане думали, что это еще один способ непослушания процветающих колоний.

Громоотводы Франклина вскоре можно было найти для защиты многих зданий и домов.Громоотвод, построенный на куполе Государственного дома в Мэриленде, был самым большим громоотводом типа «Франклин», когда-либо прикрепленным к общественному или частному зданию при жизни Бена. Он был построен в соответствии с его рекомендациями и имел только один зарегистрированный случай повреждения молнией. Остроконечный громоотвод, установленный на Государственном доме и других зданиях, стал символом изобретательности и независимости молодой, процветающей нации, а также интеллекта и изобретательности Бенджамина Франклина.

Примечание. Изображенный выше объект является частью защищенной коллекции объектов Института Франклина. Изображение © Институт Франклина. Все права защищены.

NASD — Молниезащита для ферм

Молния, одна из самых могущественные силы, могут многое ущерба, особенно на ферме среда. Может начаться удар молнии пожары в зданиях, повреждение электрооборудования оборудование, и поражать людей электрическим током и домашний скот.Убытки от молнии могут быть очень дорого. Замена построек, оборудование, или животноводство разрушает ферму операций и требует значительных расход и, конечно же, человеческая жизнь не подлежит замене. К счастью, большинство убытки от ударов молнии могут быть предотвращается установкой надлежащего освещения системы защиты.

Положительные и отрицательные электрические заряды существуют повсюду в природе. Под нормальным условия, эти сборы объединены и нейтральный, без электрического заряжать. Однако обвинения имеют способность двигаться и разъединяться. Сильные воздушные потоки, влажный воздух и экстремальные перепады температур могут все нарушить естественный баланс этих обвинения.

Молния возникает при дисбалансе между зарядками становится слишком большим. Определенные погодные условия могут вызвать обилие отрицательных зарядов, которые собираются на дне облака, а положительные заряды накапливаются на зданиях, деревьях и других объекты, которые выступают над землей. Когда отрицательные и положительные заряды построить до достаточно высоких уровней, стример отрицательные заряды перемещаются беспорядочно к земле.В то же время короткий лидер положительных зарядов может подняться в воздух на небольшое расстояние. Когда два обвинения встречаются, Нисходящая коса завершает работу заземляющий путь как положительный заряды мгновенно возвращаются вверх путь к облакам (см. рис. 1). В результирующая вспышка — это молния.«Удар» молнии происходит очень быстро и содержит много электрической энергии.

Одинокие деревья и изолированные здания, которые ближе к облакам, чем их окружение, склонны концентрироваться положительные заряды. Следовательно, они часто удары молнии в объекты. Высокие объекты фактически перехватывают молнии удары от других близлежащих предметов.Это почему особенно важно принимать меры предосторожности для защиты фермы здания от повреждений молнией забастовки могут произвести.

Молния может попасть в здание в одном из четыре способа:

1. Может ударить металлическим предметом о крыша.
2. Может напрямую ударить по зданию (называется прямой удар).
3. Может ударить по дереву или силосу возле здание и прыгайте в здание. Это происходит, когда здание обеспечивает более легкий путь к земле.
4. Может ударить по ЛЭП или по проводу. забор и следуйте за линией или забором, чтобы здание.

Правильно спроектированная молния система защиты охраняет уязвимые конструкции, оборудование и деревья обеспечивая легкий путь к земле, который безвредно рассеивает электрические обвинения.Защита тоже должна быть предусмотрены для объектов, расположенных там, где ток удара молнии может боковая вспышка, например, электрические провода или металлические устройства на крышах зданий.

В зависимости от местонахождения некоторые силосы должны быть привязаны к зданию система молниезащиты. Это также можно расширить защиту деревьев расположены рядом с хозяйственными постройками или предлагаемыми чехол для скота.Подробно спецификации для этих систем могут быть найдено в цитируемых нормах и стандартах далее в этом информационном бюллетене.

Установка систем молниезащиты не работа своими руками. Чтобы гарантировать, что система молниезащиты безопасна и эффективный, он должен быть разработан и установлены обученными профессионалами.

Должны быть соблюдены определенные нормы и стандарты. следовали при молниезащите системы установлены. Стандарты и источники перечислены ниже:

LPI-175 : Код молниезащиты, опубликовано Молниезащитой Институт.

NFPA 78 : Национальная противопожарная защита Ассоциация молниезащиты Код.

ASAE EP381 : Американское общество Инженеры сельского хозяйства, инженерия Упражняться.

96AUL : Требования к мастер-этикетке для молниезащиты, разработанная Лаборатории андеррайтеров.

Институт молниезащиты будет сертифицировать систему молниезащиты, которая отвечает всем его требованиям.Сохранить сертификацию, система должна пройти регулярное обслуживание и осмотр ежегодно. Обслуживание любой молнии система защиты жизненно важна, чтобы убедиться, что система будет работать тогда, когда это необходимо. Погодные условия, такие как сильный ветер, может повредить компоненты молнии система защиты.Пристройки и переналадка кровли также может повлиять на представление.

Основные компоненты

Основные компоненты здания система молниезащиты воздушная клеммы, проводники и заземление электроды (см. рис. 2).

Воздушные терминалы чаще встречаются известные как громоотводы. Они размещены с интервалами на крыше и на любой высоте точки, выступающие с крыши.Молния стержни изготовлены из твердой меди или алюминия и притягиваются к точке. Их дизайн и размещение гарантируют, что их ударит молния, а не другая часть здания. Технические характеристики для громоотводы различаются в зависимости от кровли. тип и размер. Рекомендуемая высота, методы анкеровки и интервалы размещения можно найти в нормах и стандартах ранее перечисленные.

Проводники специально разработаны кабели из меди или алюминия которые обеспечивают путь с низким сопротивлением к заземление для электрических зарядов молнии. Проводников можно разделить на три категории:

1. Основные проводники соединяют все молниеотводы и токоотводы.
2. Токоотводы соединяют основной проводники к земле.Каждый зданию нужно как минимум два вниз проводники, расположенные напротив углы здания. Коды должны проконсультироваться, чтобы определить количество и расположение пуха проводники для разных зданий типы.
3. Ответвления соединяют металлические такие объекты, как вентиляторы, желоба, и водопроводы к заземлению система защиты от возможных боковые вспышки.

Заземляющие электроды — это земля соединения для молниезащиты системы, которые служат для рассеивания электрические заряды безопасно. Вниз провода надежно закреплены на заземляющие электроды. Тип грунта используемое соединение зависит от проводимость почвы. Код спецификации должны соблюдаться, чтобы сделать конечно самый эффективный грунт подключение производится для конкретного грунта тип.

Лучший метод устранения грозовых разрядов. боковые вспышки между металлом тел это общее заземление. Этот означает, что основания для всех электрические системы, телефонная связь, и подземные металлические трубопроводы подключен к молниезащите система. Пластиковый трубопровод, ставший распространен в последние годы, не проводить электрические заряды молнии и требует специального заземления.

Молниеотводы

При ударе молнии в линию электропередачи она может проехать вдоль линии и войти в здание система электропроводки, вызывающая скачок напряжения которые могут повредить проводку и электрические оборудование. Предотвращать этого не произошло, молниеотводы следует устанавливать снаружи, где электроснабжение входит в здание или на внутренний служебный вход.Разрядник обеспечивает заземление, так что скачок напряжения не войдет в здание. Если на ферме есть несколько корпусов с раздельными электрическими служебные подъезды, заземленная молния разрядник должен быть установлен в каждом строительство.

Заземление проволочного ограждения

Незаземленное проволочное ограждение может быть очень опасны для домашнего скота и людей, которые находятся в непосредственной близости от забора, когда в него ударяет молния.Удары молнии могут проехать почти две мили по Незаземленный забор. Проволока заборы, поддерживаемые деревянными или стальными бетонные столбы не заземлены. Лучший способ заземлить эти заборы — для забивки стальных стержней 1/2 или 3/4 дюйма или трубы возле столбов забора не менее 5 ногами в землю, с интервалами нет более 150 футов вдоль забора (см. инжир.3). Заземляющий стержень должен быть надежно закреплен так, чтобы все ограждение провода контактируют со стержнем. Замена столбов забора из оцинкованной стали для деревянных столбов с интервалом не более более 150 футов также эффективны.

Электрозаборов быть не должно. заземлен в порядке, описанном выше потому что они уже включают путь к заземление в их схемах.

Необходимо принять некоторые меры предосторожности для защита от удара молнии во время гроза:

• Держитесь подальше от внутренних водопроводных кранов, телефоны, бытовая техника и лампы. Все эти объекты связаны с наружные проводники.
• Держитесь подальше от дымоходов, каминов, и дымоходы.Молния часто ударить по дымоходам, которые затем станут путь удара молнии.
• Не выходите из закрытого автомобиля, пока буря проходит.
• Если укрытия нет, ищите низкое место вдали от одиноких деревьев или заборы и полежать.

Молния может быть очень разрушительной силой, но можно предпринять шаги для защиты домашний скот, собственность и человеческие жизни.Нанимать профессионально подготовленный персонал для проектирования и установить эффективную молниезащиту системы на уязвимых зданиях. Установить молниеотводы во всех электрических службах входы в здания для защиты интерьера электропроводка и электрооборудование от скачок напряжения, вызванный молнией. Земля проволочные заборы для предотвращения опасности домашний скот и люди.Маленький инвестиции теперь могут защитить семью члены, сельскохозяйственные рабочие, собственность и оборудование от молний.

Безопасность коробки отбора мощности
Электробезопасность на ферме
Эмблемы медленно движущихся транспортных средств
Более безопасная среда на ферме для детей
Безопасное обращение с животными

Настоящая публикация выпущена для дальнейшего сотрудничества. Расширение работ, санкционированных актами Конгресса 8 мая и 30 июня 1914 г.Он был произведен с сотрудничество Министерства сельского хозяйства США; Кооперативное расширение Корнелла; штат Нью-Йорк Колледж сельского хозяйства и наук о жизни, Нью-Йорк Государственный колледж экологии человека и Нью-Йорк Государственный колледж ветеринарной медицины в Корнелле Университет.

Дизайнер: Деннис Кулис
Редактор: Дэвид А.Польша
Иллюстрации Джима Хоутона

За дополнительной информацией обращайтесь по телефону 1-877-257-9777
Программа Cornell по охране здоровья и безопасности сельского хозяйства

---

Информация об отказе от ответственности и воспроизведении: Информация в NASD не представляет политику NIOSH. Информация включена в NASD появляется с разрешения автора и / или правообладателя. Более

.

Конструкция молниеотвода: Конструкции и заземление молниеотводов | Защита электростанций и подстанций 3-500 кВ от прямых ударов молнии | Оборудование