Защита от молнии в частном доме - Electrik-Ufa.ru
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд (пока оценок нет)
Загрузка...

Защита от молнии в частном доме

Молниезащита частного дома своими руками

Сегодня мы поговорим про то, как защитить частный дом от удара молнии.

СОДЕРЖАНИЕ (нажмите на кнопку справа):

Что такое молния?

Многие владельцы частных домов стараются сделать свое жилище максимально комфортабельным и безопасным, но при этом забывают об возможности поражения дома молнией.

Молния – одно из самых неприятных явлений, которое может нанести колоссальный ущерб жилищу.

Как известно, она представляет собой электрический разряд большой мощности, поэтому даже при непрямом попадании в дом, она может повредить электрическую технику в помещениях.

Хорошо, если возле дома имеется высокое здание, оснащенное молниезащитой.

В таком случае можно не переживать о возможности попадания молнии в дом, поскольку зачастую такие дома имеют молниеотводы с большой зоной защиты, которая и будет покрывать территорию с рядом стоящими зданиями.

Особенностью молнии является выполнение разряда на самую высокую точку. Поэтому если дом стоит на отшибе, он является наивысшей точкой, если, конечно, рядом с ним не растет дерево, которое выше дома.

Но дерево тоже не гарантия защиты. Опасность поражения жилища молнией во много раз возрастает, если рядом с домом имеются водоемы, сильные ручьи, болотистая местность.

Итак, если частный дом не окружен высотными постройками, лучше обезопаситься, обеспечив жилище молниезащитой.

Поражающие факторы молнии

Но перед тем как разобраться со способами защиты дома от возможного поражения молнии, следует рассмотреть поражающие факторы этого явления.

Всего этих факторов два.

Это прямое попадание молнии в дом, в результате чего он может получить повреждение конструкции, существует возможность возникновения пожара. Данный фактор является самым опасным.

Для дома и жильцов менее опасен. Данный фактор сводится к появлению электромагнитной индукции в проводке дома при разряде молнии рядом с домом.

Из-за индукции в проводке происходит значительный скачок напряжения, который способен повредить все электроприборы в доме, подключенные к сети.

И если от вторичного фактора можно обезопаситься без дополнительного оснащения путем отключения всех приборов от сети во время грозы, то первичного фактора защитится таким способом невозможно, нужно оснащение дома молниезащитой.

Штат Огайо, дом в который попала молния.

Поскольку молния – это всего лишь электрический разряд хоть и большой силы, но он действует как любой другой разряд, то есть движется по пути наименьшего сопротивления.

Обеспечение этого пути и является задачей молниезащиты.

Если молния попадет в дом, оснащенный таким типом защиты, то электрический разряд по нему уйдет в землю, не нанося ущерба зданию.

В народе такая зашита называется заземлением дома, молниеотводами, громоотводами.

Что касается последних, то определение не совсем верно, ведь гром – это всего лишь звуковое сопровождение, возникающее при разряде молнии.

Критерии и виды молниезащиты

Теперь разберем типы молниезащиты.

Здесь данное оборудование имеет несколько критериев, которые и делят его на типы.

Первый критерий – метод защиты.

По нему молниеотводы делятся на:

Активные появились сравнительно недавно. В них молниеприемник, о нем речь – чуть ниже, оснащен специальным ионизатором, который своими импульсами «провоцирует» молнию.

По сути, данный прибор специально притягивает молнию на себя, что полностью исключает возможность появления вторичного фактора поражения молнией.

Пассивные же не оснащены ничем таким, молния может разрядиться на нее, а может и нет. Данный тип защиты используется повсеместно.

Дальше рассматривать будем только такую защиту, поскольку ею можно оборудовать дом самостоятельно, а вот оборудование для активной защиты устанавливается только специалистами.

Второй критерий – виды защиты.

По нему громоотводы тоже делятся на два типа – внешний и внутренний.

Здесь все просто – внешний защищает дом от первичного фактора воздействия молнии, а внутренний – от вторичного.

И третий критерий – конструктивные особенности.

Но здесь разделение на типы больше относиться к молниеприемникам. По ним молниеотвод делится на штыревой, тросовый и сетчатый.

Конструкция молниезащиты

Теперь по конструкции молниезащиты, поговорим пока только о внешней.

Состоит она всего из трех элементов – молниеприемника, токоотводов и заземлителя.

Принимает на себя разряд молнии, поэтому он закрепляется на крыше дома, чтобы сам приемник был наивысшей точкой.

Простейшим является стержневой тип приемника.

Стандартным считается металлический прут диаметром 10-18 мм, и длиной от 250 мм.

Можно также использовать и трубу, но только торцы ее должны быть заварены.

Количество приемников рассчитывается от размера здания. На небольшие дома достаточно одного, если же площадь дома превышает 200 м кв. устанавливается два стержня с расстоянием между ними от 10 м.

Чтобы разряд по приемнику не перешел к дому, его закрепляют на крыше при помощи деревянных брусков или специальных крепежей.

Некоторые, чтобы не портить внешний вид дома, молниеприемник устанавливают на отдельной опоре возле дома.

Некоторые, если есть возможность, крепят дополнительный молниеприемник прямо на дереве.

Особой разницы нет, поскольку даже у рядом установленного молниеприемника зона защиты будет покрывать дом.

Основным условием установки приемника – он должен располагаться выше дома, а также других построек возле него.

Еще один тип молниеприемника – тросовый.

Используется трос, который натягивается по всей длине конька крыши и закрепляется на деревянных опорах. Важным условием является натяжка троса – он не должен касаться крыши.

Третий тип приемника – сетка.

Ее изготавливают из любой проволоки (стальной, алюминиевой и др.) с сечением не менее 6 мм.

Ее натягивают по площади всей крыши, ячейки этой сетки должны формировать квадрат примерно 6х6 м.

При этом сетка тоже не должна касаться крыши, ее закрепляют на деревянных или специальных токонепроводящих опорах на высоте 6-8 см от крыши.

Строгих предписаний к использованию того или иного типа молниеприемника нет, использовать можно любой, все они вполне эффективны, поэтому выбираются они по желанию.

Далее о втором элементе данной защиты – токоотводах.

Основной задачей их является передача разряда от приемника к заземлителю.

Чаще всего в качестве токоотводов используется стальная проволока диаметром от 6 мм.

Если стены дом сделаны из кирпича или пеноблока, в общем, из любого негорючего материала, то можно токоотвод закрепить вдоль стены в любом незаметном месте, главное, не возле окон и входных дверей.

Можно в качестве токоотвода использовать и металлическую ленту, но толщиной не менее 2 мм и шириной от 30 мм.

Токоотвод крепиться к приемнику при помощи сварного, болтового или спайного соединения.

От количества концов молниеприемников зависит количество токоотводов.

Если используется только один стержневой приемник, то к нему крепится один отвод. При использовании тросового приемника нужно уже два отвода.

Также два токоотвода применяется при сеточном приемнике.

Последний элемент – заземлитель. Самым простым заземлителем являются два металлических прута, заглубленных в землю на 2-3 м.

Расстояние между ними должно составлять не менее 3 м. Эти пруты должны быть перемкнуты между собой перемычкой на уровне 0,5-0,8 м в земле. К этой перемычке и подсоединяется токоотвод.

На грунтах с высоким уровнем грунтовых вод лучше использовать горизонтальное положение заземлителя на глубине от 0,8 м. При этом заземлителем должен выступать металлический уголок или полоса шириной от 50 мм и толщиной от 4 мм.

Соединяется заземлитель с токоотводом только сварным соединением.

Особенности монтажа молниезащиты

Исходя из описанного можно понять, что сделать молниезащиту вполне можно и самому, имея только необходимые материалы.

Чтобы сделать защиту дома от молнии, нужно вначале произвести замеры.

Необходимо выяснить высоту, на которой должен располагаться приемник, а также определить метод его крепления.

Затем нужно высчитать длину токоотвода. Здесь важно учитывать, что путь заряда молнии к заземлителю должен быть максимально коротким. Поэтому не стоит делать какие-то обводы, изгибы и т.д. И уж тем более нельзя из отвода формировать кольца.

Что касается заземлителя, то он должен располагаться не менее чем 1 м от ближайшей стены дома. После всех расчетов можно приступать к монтажу.

Начинать нужно с заземлителя.

Если он будет сделан из прутов, достаточно вырыть траншею глубиной 0,5 м и длиной 3 м.

По краям этой траншеи забить в землю пруты длиной не менее 2 м.

Затем при помощи сварочного аппарата к этим прутам приварить перемычку.

Если же заземлитель будет горизонтальным, то придется копать траншею значительно глубже.

Далее можно переходить к установке приемника.

Здесь нужно соблюдать важное условие – он не должен контактировать с крышей дома, поэтому для закрепления его использовать только деревянные опоры.

Или крепить его нужно непосредственно к токонепроводящим конструкциям дома.

Затем к приемнику и заземлителю крепится токоотвод, который после можно прикрепить к крыше специальными приспособлениями, а затем и к стене дома.

К приемнику токоотвод можно закрепить и при помощи болтов, а вот к заземлителю – только при помощи пайки или сварки.

Останется только закопать вырытую заранее траншею.

Что касается монтажа защиты на дом с деревянными стенами, то принцип идентичен, но есть одно условие – прикреплять токоотводы непосредственно к стене нельзя.

Они должны располагаться на удалении от стены не менее чем на 150 мм.

Внутренняя защита дома

Это было все, что касается внешнего типа защиты. Напоследок же немного о внутренней, ведь полностью защитить здание от воздействия молнии внешний тип не может, поэтому желательно использовать оба этих типа.

Итак, внутренняя защита оберегает бытовую технику от скачков напряжения, которые может создать заряд молнии.

Для внутренней защиты используются специальные устройства защиты импульсного перенапряжения (УЗИП).

Выпускается большое количество таких устройств с разной степенью защиты.

Эти устройства подключаются к электрической сети дома и устанавливаются в распределительном щитке на входе.

Только после установки этого устройства можно будет с уверенностью сказать, что дом полностью оборудован молниезащитой.

Устройство защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) для частного дома

Импульсным перенапряжением называется кратковременное резкое возрастание напряжения в электрической сети. Несмотря на то, что длится этот скачок совсем недолго (доли секунды), он чрезвычайно опасен как для линии, так и для подключенных к ней потребителей энергии. Чтобы не допустить повреждения кабеля и электрических приборов, используют устройства защиты от импульсных перенапряжений. В этом материале мы поговорим о том, что представляют собой эти приборы, каких видов они бывают, а также рассмотрим, как подключаются УЗИП для частного дома.

Причины возникновения импульсного перенапряжения

ИП может происходить как по технологическим, так и по природным причинам. В первом случае резкий перепад разности потенциалов происходит, когда на трансформаторной подстанции, откуда идет питание конкретной линии, возникает коммутационная перегрузка. Импульсное перенапряжение, вызванное природными причинами, случается, когда во время грозы мощный разряд бьет в молниезащиту сооружения или линию электрической передачи. Независимо от того, чем вызван скачок напряжения, он может быть очень опасен для домашней электросети, поэтому для эффективной защиты от него требуется подключить УЗИП.

Для чего нужно подключение УЗИП?

Для того чтобы защитить электрическую сеть и подключаемые к ней приборы от мощных импульсов тока и резких перепадов напряжения, устанавливается устройство для защиты линии и оборудования от импульсных напряжений (сокращенное обозначение – УЗИП). Оно включает в себя один или несколько нелинейных элементов. Подключение внутренних компонентов защитного устройства может производиться как в определенной комбинации, так и различными способами (фаза-фаза, фаза-земля, фаза-ноль, ноль-земля). В соответствии с требованиями ПУЭ установка УЗИП для защиты сети частного дома или другого отдельного здания производится только после вводного автомата.

Читайте также:  Защита от перенапряжения сети 220в

Наглядно про УЗИП на видео:

Разновидности УЗИП

Эти аппараты могут иметь один или два ввода. Включение как одновводных, как и двухвводных устройств всегда производится параллельно цепи, защиту которой они обеспечивают. В соответствии с типом нелинейного элемента УЗИП подразделяются на:

  • Коммутирующие.
  • Ограничивающие (ограничитель сетевого напряжения).
  • Комбинированные.

Коммутирующие защитные аппараты

Для коммутирующих устройств, находящихся в обычном рабочем режиме, характерно высокое сопротивление. Когда происходит резкое увеличение напряжения в электрической сети, сопротивление прибора мгновенно падает до минимального значения. Основой коммутирующих аппаратов защиты сети являются разрядники.

Ограничители сетевого перенапряжения (ОПН)

Ограничитель импульсных перенапряжений также характеризуется высоким сопротивлением, плавно снижающимся по ходу возрастания напряжения и повышения силы электротока. Постепенное снижение сопротивления – это отличительная черта ограничивающих УЗИП. Ограничитель сетевого перенапряжения (ОПН) имеет в своей конструкции варистор (так называется резистор, величина сопротивления которого находится в нелинейной зависимости от воздействующего на него напряжения). Когда параметр напряжения становится больше порогового значения, происходит резкое увеличение силы тока, проходящего через варистор. После сглаживания электрического импульса, вызванного коммутационной перегрузкой или ударом молнии, ограничитель сетевого напряжения (ОПН) возвращается в обычное состояние.

Комбинированные УЗИП

Устройства комбинированного типа сочетают в себе возможности коммутационных и ограничивающих аппаратов. Они могут как коммутировать разность потенциалов, так и ограничивать ее возрастание. При необходимости комбинированные приборы могут выполнять одновременно обе этих задачи.

Классы устройств защиты от ИП

Существует 3 класса аппаратов защиты линии от перенапряжения:

Устройства I класса устанавливаются в распределительном щите или вводном шкафу и позволяют обеспечить защиту сети от импульсного перенапряжения, когда электрический разряд во время грозы попадает в ЛЭП или молниезащиту.

Приборы II класса обеспечивают дополнительную защиту электрической линии от повреждений в результате удара молнии. Устанавливают их и в том случае, когда необходимо защитить сеть от импульсных скачков напряжения, вызванных коммутацией. Их монтируют после устройств I класса.

Рассказ про УЗИП от специалистов компании ABB на видео:

Аппараты класса I+II обеспечивают защиту отдельных жилых домов. Монтаж этих приборов производится неподалеку от электрического оборудования. Они играют роль последнего барьера, сглаживающего остаточное перенапряжение, которое, как правило, имеет незначительную величину. Устройства этого класса выпускаются в виде специализированных электророзеток или вилок.

Одновременная установка устройств I, II и III класса гарантирует трехступенчатую защиту электрической линии от импульсных скачков напряжения.

Как подключить УЗИП в частном доме?

Защитные устройства могут включаться в бытовые электрические сети (с одной фазой и рабочим напряжением 220В) и в токоведущие линии промышленных объектов (три фазы, 380В). Исходя из этого, полная схема подключения УЗИП предусматривает воздействие соответствующего показателя напряжения.

Если роль заземления и нулевого проводника играет общий кабель, то в такой схеме устанавливается простейшее одноблоковое УЗИП. Подключается он следующим образом: фазная жила, подключенная ко входу защитного устройства – выходной кабель, соединенный с общим защитным проводником – защищаемые электроприборы и оборудование.

В соответствии с требованиями современной электротехнической документации нулевой и заземляющий проводники объединяться не должны. Исходя из этого, в новых домах для защиты цепи от скачков напряжения применяется двухмодульный аппарат, имеющий три отдельных клеммы: фаза, нейтраль и заземление.

В таком случае включение устройства в схему производится по другому принципу: фаза и нулевой кабель идут на соответствующие клеммы УЗИП, а затем шлейфом на подсоединенное к линии оборудование. Заземляющий проводник также подключается к своей клемме защитного прибора.

В каждом из описанных случаев чрезмерный ток, возникающий при перенапряжении, уходит в землю по кабелю заземления или общему защитному проводу, не оказывая воздействия на линию и подсоединенное к ней оборудование.

Ответы на вопросы про УЗИП на видео:

Заключение

В этой статье мы рассказали о том, что же такое УЗИП, каких типов бывают эти устройства и как они классифицируются, а также разобрались с тем, как производится их подключение к защищаемой цепи. Напоследок нужно сказать, что использование этого прибора, в отличие от УЗО, в линии электропитания частного дома обязательным не является. Включение его в сеть в каждом отдельно взятом случае требует учета индивидуальной заземляющей схемы, а также размещения ГЗШ и вводного автомата. Поэтому перед покупкой и установкой УЗИП настоятельно рекомендуем воспользоваться консультацией опытного электрика.

Защита от молний в частном доме

Защита от молний в частном доме

Защита от молний в частном доме очень важный пункт в электрической цепи дома. Если в многоквартирном доме этим занимается организация, обслуживающая электрическую сеть, то в частном жилище придется взять ситуацию в свои руки. Молния — природный разряд электричества. Сила молнии такова, что на краткие наносекунды своего существования она сравнивается с энергией ядерной электростанции.

Понятно, что при прямом попадании в электрическую сеть дома провода и приборы не то что перегорят, а просто взорвутся. Именно поэтому к такой защите следует отнестись со всей серьезностью и не скупиться на расходы по установке. Молниезащита бывает внутренней и внешней. Это как бы 2 охранных контура, которые, работая совместно, могут почти на 100 % обезопасить электрооборудование и людей в доме.

Внешняя защита от молний

В первую очередь это молниеотвод, который устанавливается на самой высокой точке дома, соединенный проводником с системой заземления. Еще до недавнего времени громоотвод соединялся к заземлителем, который одновременно служил и системой заземления в доме. Как выяснилось опытным путем, такой защиты недостаточно для того, чтобы спокойно чувствовать себя в грозу. Чтобы не пугать никого описанием, что бывает в случае, когда молния пробивает заземление (200 тыс. А!), необходимо показать устройство и схему нормально функционирующего молниеотвода.

Молниеприемник, который устанавливается на крыше, бывает 2 видов. Это либо высокий металлический штырь, который вертикально выставляется при помощи деревянных стоек, либо трос, протянутый вдоль всего конька крыши и уложенный на деревянные подпорки.

Есть еще вариант, когда на крышу укладывают металлическую сетку, сваренную из арматур сечением 8–10 мм², с шагом ячеек 2–5 м. В принципе, особенной разницы между ними нет.

Молниеприемник в виде троса, протянутого по коньку крыши

Тросовые молниеприемники охватывают большую площадь крыши и считаются более безопасными, а сеточные не портят внешнего вида дома. Сечение молниеприемника должно быть не меньше 12 мм², хотя лучше всего арматура с запасом — 16 мм². При установке штыря необходимо помнить, что он должен возвышаться над самой высокой точкой кровли не меньше чем на 20–30 см, то же самое относится и к тросовому приемнику.

Молниеотвод в виде штыря

Примечание. Зона, которую защищает громоотвод, примерно равна его высоте. Например, при высоте над землей 6 м он защитит от попадания молнии территорию круга с радиусом 6 м.

Провод, по которому энергия молнии пойдет к заземлителю, лучше брать стальной сечением не меньше 10 мм² или медный провод сечением не меньше 6 мм². Это как раз тот случай, когда кашу маслом не испортить: чем толще будет провод, тем безопаснее. Проводник соединяется с приемником сваркой или при помощи болтового соединения, конец провода обжимается наконечником. Кабель опускается по наружной стене дома, к которой он крепится при помощи пластиковых хомутов. Они, в свою очередь, приделываются к стене при помощи дюбельей. Желательно, чтобы это была глухая стена, противоположная входной двери, без окон. Проводник не должен проходить мимо металлических элементов (лестниц, водопроводных и водосточных труб) ближе чем на 30 см.

Сетка из арматуры равномерно защищает всю крышу

Теперь отдельно о системе заземлителя. Он не должен быть совместным с заземлителем контура заземления дома. Это отдельное устройство, и характеристики его должны быть такими же, как у заземлителя дома. Его также надо углублять в землю на 3 м и приваривать к токоотводу.

Примечание. При современном строительстве для оштукатуривания дома используют металлическую сетку, которая поддерживает раствор на стене, армируя его. Эта сетка — неплохая защита от наведенных токов, которые часто случаются во время грозы, даже когда молния не ударяет поблизости.

Внутренняя защита от молний

Ее обеспечивают специальные устройства, которые добавляются в схему домового щитка и ВУ. Суть их в следующем: даже если молния не попадает в дом, во время грозы частенько случаются скачки напряжения, помехи в телевизоре и радио. Это объясняется тем, что электромагнитное поле при ударе молнии может создавать импульсные токи в проводке и устройствах. Разряд необязательно должен ударить именно в дом — это может произойти на расстоянии нескольких сотен метров и даже километров. Если же молния попадает в дом, то в лучшем случае молниеотвод сбросит напряжение в заземлитель, в худшем — разряд со всей силой ударит по электрической сети.

На схеме показаны подключения ОПН, которые располагаются между входным автоматом и проводником заземления, сеть трехфазная

Даже когда энергия молнии стечет по молниеотводу, ток, возникающий в проводке, может привести к порче чувствительной аппаратуры (компьютеров, холодильников и телевизоров). Лучше и не представлять, что случится при прямом воздействии. Как раз для защиты от таких ситуаций и существуют специальные устройства — ограничители. Внутри ВРУ можно установить ограничители перенапряжения (ОПН). Эти устройства по внешнему виду напоминают обычные автоматы (ВА), только без рычага отключения. Все, что надо знать про ограничители, — что они устанавливаются между фазой и заземлением или нулевым проводом и заземлением.

На схеме показаны подключения ОПН, которые располагаются между входным автоматом и проводником заземления, сеть однофазная

Ограничители бывают 3 видов и различаются по чувствительности к току перенапряжения.

1. Класс «В» — такие ограничители ставят на входе в щит. Они предназначены для защиты от сверхвысокого напряжения — прямого удара молнии.

2. Класс «С» — устройства устанавливаются по схеме после ограничителей класса «В» и служат защитой от наведенных токов.

3. Класс «D» устанавливают, когда в доме находится особо чувствительная аппаратура.

Применять следует все 3 вида устройств, поскольку у них разный уровень чувствительности, и ставить по схеме один за другим.

Схема подключения ОПН

Примечание. Если в доме не установлены ограничители, то во время грозы желательно отключать бытовую технику.

Схема подключения ОПН при однофазной цепи

Например, при близком ударе молнии сработает ограничитель «В», а при прямом ударе — «С». Именно поэтому нельзя поставить устройство класса «D» и на этом успокоиться, считая, что дом защищен. Ограничители рассчитаны как на однофазные сети, так и на трехфазные. Ниже приведено несколько схем подключения ограничителей.

Применение ОПН различного класса для защиты аппаратуры, находящейся в доме

1 — шина уравнивания потенциалов; 2 — хомут уравнивания потенциалов; 3 — полоса заземления; 4 — ограничитель перенапряжения, устанавливается между фазовыми проводниками и проводом РЕ; 5 — ограничитель перенапряжения категории «C», устанавливается в распределительных шкафах на вводе; 6 — ограничитель перенапряжения категории «D», устанавливается непосредственно перед каждым электронным потребителем электроэнергии; 7 — ограничитель перенапряжения категории «B», устанавливается в разрез антенного фидера; 8 — ограничитель перенапряжения категории «D»; 9 — ограничитель перенапряжения категории «B» для защиты телефонных линий; 10 — ограничитель перенапряжения категории «B»

Молниезащита для загородного дома: что, зачем и как

Все хорошо знакомы с грозой и ее самым опасным проявлением — молнией. И хотя в средней полосе России грозы обычно бывают только в теплое время года, опасность пострадать от молнии не становится от этого меньше.


Небесная энергия — опаснейшее природное явление

Ведь это гигантский электрический разряд невероятной силы, напряжение которого может достигать нескольких миллионов Вольт.

Читайте также:  Что такое шаговый двигатель, зачем он нужен и как работает

Нужен ли на даче громоотвод?

Попадание молнии в дом может привести к:

  • пожару и разрушению здания,
  • короткому замыканию электропроводки,
  • поломке бытовых электроприборов,
  • травмам и даже гибели людей, находящихся в доме или рядом с ним.

По статистике в нашей стране от молнии погибают несколько сотен человек в год. Поэтому застройщики загородных домов часто задумываются над системой безопасности от удара с неба. Нужно ли предусматривать довольно сложную, а иногда и недешевую молниезащиту? Конечно, вероятность попадания молнии именно в ваш дом невелика, но если это произойдет, рассуждать о целесообразности защиты от нее будет поздно.


Конечно, вероятность попадания молнии именно в ваш дом невелика, но если это произойдет, рассуждать о целесообразности защиты от нее будет поздно

Вот почему каждый уважающий себя дачник должен заранее позаботиться о безопасности своей собственности и своей семьи. А предупрежден значит вооружен.

Из истории молниезащиты

История стирает из памяти сведения о происхождении вещей, ставших для нас обыденными, и не всегда достоверно можно знать первооткрывателя того, без чего мы уже не можем и представить свою жизнь. По официальным данным, громоотвод был изобретен в 1752 году американцем Бенджамином Франклином, чей суровый портрет с 1928 года смотрит на нас со стодолларовых купюр (точнее, на тех из нас, у кого они есть). Но поисками способов отвода молний занимались задолго до Франклина. Мореплаватели Древней Греции, к примеру, устанавливали меч наверху мачты, привязывали к нему мокрую верёвку и опускали конец веревки в воду. Впоследствии ее заменили металлической цепью.

Рискованный эксперимент

Давно известно, что молнии обычно попадают в предметы, возвышающиеся над поверхностью земли — деревья, столбы, мачты.


Давно известно, что молнии обычно попадают в возвышающиеся над поверхностью земли предметы — деревья, столбы, мачты

И опыты с атмосферным электричеством проводились во многих странах разными учеными. Франклин проницательно заметил, что если источник разряда (электрическую машину) соединить металлическим прутом с землей, то разряд с машины без искр и треска стекает в землю. И если молния — та же электрическая искра, то почему бы с помощью заостренного металлического шеста не разрядить облака и не отвести опасные заряды в землю? Суть исследования Франклина заключалась в следующем: разряд молнии попадает в специальный молниеотвод, который устанавливают выше, чем уровень защищаемого сооружения, далее через токоотвод заряд направляется в заземлитель, а уже оттуда попадает в землю

Франклин решил поймать молнию воздушным змеем, к концу которого он привязал острый гвоздь. Когда началась гроза, он запустил змея. В того ударила молния, а мокрая веревка провела электрический заряд по себе от верхнего конца до нижнего. По невероятной счастливой случайности экспериментатор не пострадал. Из этого опыта он сделал вывод, что возникающие при грозе электрические заряды можно ловить и отводить в безопасное место. Так появилось устройство, которое в русском языке почему-то назвали громоотводом, хотя «отводит» оно не гром, а молнию.

Варианты молниезащиты

Громоотвод — это железный шест, который помещают как можно выше над сооружением и соединяют проводом с землей. И весь гигантский электрический разряд молнии, не причинив никому вреда, уходит в землю.


Зенитный фонарь венчает штыревой молниеприемник

По принципу действия молниезащита может быть активной и пассивной.

Активная молниезащита

Активная молниезащита, появившаяся в середине 1980-х годов, — это молниеприемник, который не воспринимает развивающийся сверху из облака разряд (стример), а, наоборот, ионизирует воздух (что облегчает прохождение молнии) и создает опережающий разряд в сторону молнии (ответный стример). Если молния возникнет над защищаемой территорией, она обязательно будет поймана молниеприемником, а ее разряд — отведен в землю через систему заземления.

Устройствами могут быть специализированные электронные схемы и разрядники, рассчитанные на срабатывание по достижении определённой напряжённости электрического поля, и даже небольшие количества радиоактивных материалов. Системы активной защиты значительно дороже и сложнее пассивных.


Активная молниезащита

Пропагандисты активной молниезащиты утверждают, что их молниеприемники раньше порождают ответные стримеры большей длины по сравнению с пассивными. Это позволяет использовать меньше молниеотводов, да и располагать их можно ниже. Но, несмотря на такие заявления, безоговорочного признания у специалистов активные молниеотводы не нашли.

Пассивная молниезащита

Принцип действия устройств пассивной молниезащиты довольно прост и основан на свойстве молний поражать самые высокие и заземленные конструкции с хорошей электропроводимостью. Он заключается в перехвате молнии, направляющейся к объекту, и отведении ее в землю, где она не сможет никому навредить, а также в смягчении последствий ее удара для внутренних коммуникаций дома.

Пассивная молниезащита может иметь стержневую или тросовую конструкцию. Стержневой громоотвод, возвышающийся над защищаемым объектом, — классика молниезащиты. В этом случае молния перехватывается в защищаемой зоне в момент разряда.


Громоотвод выполнен в стилистике сопутствующих кровельных аксессуаров

За счет возвышения над защищаемым объектом и специального материала, из которого он выполнен, громоотвод принимает удар на себя и передает его дальше через токоотвод к заземлению.

Другой вариант пассивной молниезащиты — тросовая система, когда «перехватчиком» служит натянутый металлический трос. Тросовые громоотводы применяют только для защиты узких и длинных зданий (например, коровников) или в том случае, если нет возможности установить достаточное количество стержневых громоотводов.

К тросовой системе относится и молниеприемная сетка. Она укладывается на кровлю с определенным шагом. Все эти системы изготавливают из прочного материала высокой токопроводности — стали, меди, алюминия, — которые и перехватывают разряд по общим законам физики без генерации дополнительных действий.

Молниезащита для загородного дома

Что же представляет из себя молниезащита загородного дома? Это устройство для предотвращения прямого удара молнии. Защитным средством служит молниеотвод, рассчитанный на прием молнии и отвод ее в землю.


Под внешним видом крышного аксессуара спрятан молниеприемник

Устройство состоит из трех взаимосвязанных частей, а именно:

  1. молниеприемника, расположенного в зонах предполагаемого контакта с молнией, то есть над объектом;
  2. заземляющего проводника (токоотвода), отводящего заряд от молниеприемника к заземлителю (чаще всего это металлический провод большого сечения);
  3. заземлителя — стержней и полосы, заглубленной в грунт.


Штыревой молниеприемник с тоководом

Все части молниезащиты могут быть выполнены в виде единой отдельно стоящей конструкции. Например, это может быть металлическая мачта, представляющая собой одновременно молниеприемник, опору, проводник и заземление.

Вероятность попадания молнии в зону защиты очень невелика. Эти зоны условно разделяют на две категории — А и Б.

  • В зоне категории А, расположенной ближе к молниеотводу, вероятность защищенности составляет от 99,5%.
  • В зоне категории Б степень надежности несколько меньше — 95%.

Если дом целиком входит в зону молниезащиты, можно с уверенностью сказать, что он не будет поражен. Дом без молниеотвода надежным убежищем для человека во время грозы служить не может.


Мирная птица находится под защитой инженерных систем

Молниезащиту загородного дома условно делят на:

  1. внешнюю, для обезвреживания прямого удара грозового разряда в дом;
  2. внутреннюю — для уменьшения возможных повреждений внутренних систем дома.

Система внутренней молниезащиты дома состоит из устройств защиты от импульсных перенапряжений, вызванных прямым и непрямым (например, рядом с домом) ударом молнии.

Как сделать молниеотвод?

Итак, молниеотвод состоит из трех частей: молниеприемника в виде стержня либо троса или сетки, токоотвода для передачи полученного разряда на заземлитель и самого заземлителя — нескольких металлических проводников, непосредственно контактирующих с грунтом.

Схема установки молниеприемника

Для ориентировочного расчета можно использовать простое правило: радиус защищаемой территории равен 1-1,5 высоты стержня молниеотвода. Т.е. при высоте молниеотвода в 20 м под его защиту попадает круг радиусом 20-30 м. Если эта площадь не перекрывает площадь, занимаемую домом, устанавливают два или больше стержней в разных его концах.

Для устройства самого простого стержневого молниеотвода в качестве молниеприемника и токоотвода используют стальной, алюминиевый или медный стержень требуемого сечения, без изоляции и зачищенный от ржавчины и краски. Например, стальную катанку диаметром 8 мм. Если это полая трубка, обращенный вверх открытый конец ее нужно заварить.

Когда такой молниеприемник устроить нельзя, им может послужить кровля дома, если:

  1. Она сама, несущие балки и соединения — металлические;
  2. Толщина стального кровельного листа не менее 4 мм;
  3. Под кровлей нет горючих или легковоспламеняющихся материалов.

Молниеприемником также может служить телевизионная антенна, дымовая труба и возвышающиеся части крыши.

Если рассмотренные варианты по каким-либо причинам не подходят, то в качестве альтернативы можно разместить молниеприемник на вершине рядом стоящего высокого дерева (дерево должно быть значительно выше крыши дома).

Тросовый молниеотвод устраивают вдоль конька крыши, натягивая металлический трос между двумя опорами. Если опоры не деревянные, а металлические, то их изолируют от троса надежными электроизоляторами. Заземлителем могут служить металлические уголки, полоса или лист, заглубленные в землю на глубину не менее 0,7 м и на удалении от стены дома на 1 м.

От пешеходной дорожки заземлитель тоже должен быть удален не меньше чем на 5-6 м и, по возможности, размещен в тени. Условие по расстоянию объясняется тем, что при грозе может возникнуть шаговое напряжение с возможным для человека смертельным исходом. А по тени — в жаркую погоду земля около заземлителя может высохнуть и плохо проводить разряд. Поэтому заземлитель и располагают в тени или в месте частого полива.

Для соединения конструктивных элементов молниезащиты пользуются сваркой или резьбовыми креплениями. Главное, чтобы соединение обязательно было прочным, тогда сильный порыв ветра или падение снежного пласта не смогут его нарушить.

Если ваш дом из камня, то шину токоотвода можно «пустить» прямо по стене. А если дом деревянный? В таком случае токоотвод выполняется на расстоянии около 10 см и крепится на электроизолированных кронштейнах.

При устройстве молниезащиты даже небольшого одноэтажного загородного дома необходимо руководствоваться:

  1. Инструкцией по устройству молниезащиты зданий и сооружений РД 34.21.122-87 и
  2. Инструкцией по молниезащите зданий, сооружений и промышленных коммуникаций СО 153-34.21.122-2003.

Именно эти документы подскажут вам все нюансы молниезащиты и обеспечат дом надежной «крышей».


Дымовая труба несет на себе штыревой молниеприемник

Однако система молниезащиты загородного дома при всей ее простоте имеет тонкости, которые необходимо учитывать при ее проектировании и эксплуатации. Например:

  • Для металлической кровли возможна молниезащита с использованием стержня, а для полимерной – сетки.
  • Для шиферной или деревянной крыши лучше использовать тросовый молниеотвод.

Ежегодно нужно:

  • осматривать все части молниеотвода,
  • проверять исправность соединений и креплений,
  • менять поврежденные места,
  • зачищать контакты и т.п.

Примерно каждые 5 лет — проверять глубину коррозии заземлителя.

Сегодня при сдаче дома в эксплуатацию наличие молниезащиты не требуется, поэтому каждый домовладелец сам принимает решение о целесообразности ее установки. Давайте не будем ждать, пока «гром грянет». Тем более, что он слышен лишь через несколько секунд после того, как очередная «огненная стрела» вонзится в землю.

Гроза, молния и средства защиты электросети своими силами

По итогам майских гроз пришлось провести ревизию сгоревшего оборудования и хотя ущерб был не так велик материально, но выход из строя некоторого оборудования нарушил устоявшийся комфорт проживания в собственном доме. Так я решил обратиться к специалистам в своей области, проконсультироваться и расширить систему защиты.

Исходные данные: дом, 3 фазы (15 кВт на дом), заземление штырем в 3 м длиной, автономная электросистема на базе солнечных батарей

На фото результат короткого замыкания со стороны линии 10 КВ. Защита не отработала на районной подстанции. Так выглядит вводной щит со стороны 0.4КВ. Автомат IEK на 100А не смог разорвать дугу между губками. Далее по линии стоял МАП HYBRID 9кВт 48В. Отделались легким испугом: в инверторе поменяли варистор, после чего МАП ожил, правда, перестал нормально работать порт RS232. То есть серьезная авария на подстанции, которая сожгла автоматический предохранитель на 100 Ампер, отразилась на инверторе только сгоревшим варистором и ошибками на контроллере, а весь прочий функционал устройства сохранился, как и вся техника, подключенная после него – достойная похвалы работа.

Читайте также:  Степень защиты ip40 расшифровка

А ниже на фото узел учета со стороны 10 КВ

Эта авария случилась не в моем доме, но мне эти фотографии передали специалисты компании МикроАРТ. В свое время я решил переключиться на оборудование российского производителя для своей гибридной солнечно-сетевой электросистемы и описывал эти устройства тут и тут.
У меня же был следующий случай: во время грозы молния ударила в мою подстанцию или рядом, в результате чего отработала защита на вводе в дом. Результатом той грозы явилось сгоревшее зарядное устройство аккумуляторов, подключенное к сети в момент грозы, сгоревшее реле автоматики вентиляции (реле питалось от линии, которую поддерживало то самое ЗУ), а инвертор МАП Hybrid 4.5 кВт начал мигать экраном и перестал генерировать. После грозы перезапуск всех систем вернул дом к электроснабжению, инвертор запустился без проблем, а я задумался о серьезной защите домашней электросети.

Во время грозы в обычной квартире или офисном здании должны отработать защиты, установленные стационарной электросетью. В коттеджном поселке, деревне или на дачах защита, как правило, ограничивается вкопанным заземлением на подстанции и предохранителем, отключающим всю сеть от работы. Причем, по правилам подключения, заземление должно быть смонтировано также на каждом втором столбе и отдельно на конечном, где производится подключение абонентского дома. Пройдя по свой деревне и осмотрев более полусотни столбов, я не нашел ни одного заземления, то есть остается полагаться только на себя.

Вторым «убийственным» фактором является наведенное электричество. Во время молнии происходит довольно мощный всплеск ЭМИ, а проводка дома, по сути, является большой антенной. Чем ближе молния, тем больше вероятность скачка напряжения во внутренней сети. С таким явлением постоянно сталкивались и продолжают сталкиваться монтажники домовых локальных сетей, когда свитчи без заземления, во время грозы, сгорают целыми цепочками.

Итак, нам нужно защититься от внешнего импульса, который может прийти с подстанции и от внутреннего скачка, который может случиться при молнии рядом с домом.

Если Ваш дом находится на возвышении, далеко от любых строений и является высшей точкой на местности, то лучше озаботиться молниеотводом. Устройство это надежное, но необходимо четко высчитать площадь покрытия. На эту тему есть масса материалов в сети. Скажу только, что действие молниеотвода распространяется конусом от высшей точки к земле. Для «прикрытия» всего дома надо ставить либо два молниеотвода с металлическим тросом между ними, либо один, но довольно высоко. Если заземление молниеотвода выполнено отдельно от общего заземления, то необходимо применить систему уравнивания потенциалов.

Выдержки из ИНСТРУКЦИИ ПО УСТРОЙСТВУ МОЛНИЕЗАЩИТЫ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ РД 34.21.122-87:
«В качестве заземлителей молниезащиты допускается использовать все рекомендуемые ПУЭ заземлители
электроустановок, за исключением нулевых проводов воздушных линий электропередачи напряжением до 1 кВ. „

“2.5. Для исключения заноса высокого потенциала в защищаемое здание или сооружение но подземным
металлическим коммуникациям (в том числе по электрическим кабелям любого назначения) заземлители защиты от
прямых ударов молнии должны быть по возможности удалены от этих коммуникаций на максимальные расстояния,
допустимые по технологическим требованиям. „

Ввод сети в дом

Опасность ввода высокого напряжения страшна не только в грозу, но и при перехлестывании проводов на столбах или большом перекосе фаз. Обычное дело для деревенских электросетей, когда напряжение по фазам может составлять 180, 200 и 240 В. ГОСТ допускает подачу питания с отклонением напряжения до 10% (если точно, то +10% и -15%) от нормы в 220 в, то есть от 187 до 242 В. Но не вся поставляемая аппаратура может выдержать такие перепады напряжения. Для обычной защиты лучше всего применять стабилизаторы напряжения. Причем есть трехфазные и однофазные стабилизаторы. Чаще всего три однофазных стабилизатора будут работать лучше одного трехфазного, хотя бы потому, что у простейших устройств отслеживается напряжение по одной фазе и изменение (увеличение или снижение) напряжения происходит по всем трем. Упрощенно: при подъеме напряжения со 180 до 220 В, произойдет рост напряжения на другой фазе с 210 до 250 В, что чревато для оборудования. Поэтому отслеживание каждой из фаз будет надежнее. Кроме того, можно выделить несколько типов стабилизаторов:

  • ЛАТР
  • Релейный
  • Симисторный

Первый обладает высокой точностью установки напряжения, поскольку моторчик скользит водилом по обмоткам и задает нужное напряжение. Плюсы: низкая цена, высокая точность выдаваемого напряжения. Минусы: низкая скорость реакции на скачки напряжения, физический износ механики
Второй обладает повышенной скоростью переключения обмоток трансформатора, но так как мощности могут достигать десятка и более кВт, то контакторы реле изнашиваются и рано или поздно могут залипнуть, что приведет к печальным последствиям. Плюсы: доступная цена, достаточная скорость переключения. Минусы: недостаточная надежность ввиду использования механических реле.
Третий тип наиболее интересный, но и наиболее дорогой. Использование мощных ключей позволяет мгновенно реагировать на изменение входного напряжения и переключать обмотки трансформатора. Физического износа, как и залипания контактов попросту нет. Кроме того, переключение происходит при переходе синуса через ноль, поэтому и скачки также исключены. Плюсы: высокая скорость срабатывания, отсутствие физического износа. Минусы: высокая цена.

Для себя я выбрал более дорогой, но и более надежный вариант, стабилизатор с симисторным управлением СН-LCD “Энергия» на 6 кВт. Так как у меня уже стоит инвертор на 4.5 кВт, который в пике может выдавать до 7 кВт, то решено было выбрать стабилизатор с номинальной мощностью 6 кВт и возможностью выдавать в пике до 7.4 кВт.

Об особенностях работы этих стабилизаторов и какие вообще бывают стабилизаторы можно подробно прочитать здесь.
Ну а мне было интересно его разобрать и посмотреть, что там внутри.





Как видно из фото, стабилизатор использует тороидальный трансформатор, который при тех же размерах, что Ш-образный, имеет больший КПД и меньший вес. Сам трансформатор изготовлен в Туле, а стабилизатор разработан и собран в Москве. Таким образом можно смело заявлять о полностью российском производстве, которое сумели организовать и сохранить в компании МикроАРТ.

Итак, я подстраховался от проседания и роста напряжения в диапазоне 125-275 Вольт, но что делать, если будет резкий скачок напряжения, сильно выходящий за эти пределы? Инвертор как-то показал мне по фазе 287 В, после чего ушел в защиту. Но подай на него 380 В и он попросту сгорит, как и стабилизатор. Хотелось защитить дорогое оборудования. Требовался какой-то расцепитель, который при пороговых значениях напряжения отключал бы внешнюю сеть. Лучше уж остаться без сети, чем потом чинить или менять сгоревшее оборудование. Выход был найден — реле контроля сетевого напряжения УЗМ-51M1.

Этот девайс создан для обеспечения работы одной фазы, при этом можно вручную задавать верхний и нижний пороги напряжения, при которых реле будет срабатывать. Время отключения составляет около 20 мс, что является очень неплохим показателем. При этом, небольшие просадки или некоторое превышение напряжения не вызовут моментального отключения, а запустится таймер отключения. При возврате параметров к норме реле самостоятельно подключит нагрузку к сети. Итак, домашние устройства защищены от перепадов и скачков внешней электросети при помощи реле контроля напряжения и стабилизатора. В случае исчезновения сети начинает работать инвертор. А что делать, если внешняя сеть уже отключена, молния бьет рядом и проводка дома работает, как антенна?

Защита внутренней сети

Будем исходить из того, что все розетки имеют правильную разводку, заземление выполнено должным образом и лишний заряд стекает в землю. Но скачок напряжения во внутренней сети легко губит всю технику, поскольку все защиты стоят для обороны от внешних скачков. А вот от внутренних наводок ничего нет. С этой мыслью я обратился к инженерам МикроАРТ, когда забирал стабилизатор и мне порекомендовали «Устройство защиты от молний и наводок» — УЗИП.

Это своеобразный разрядник, который при появлении критического напряжения между фазой и землей пропускает через себя импульс, отправляя его на заземление. То есть во время грозы, когда молния ударит рядом и напряжение в домашней сети поднимется до нескольких киловольт по фазному проводу относительно земли и превысит определенное значение, этот УЗИП просто пустит весь заряд в землю. Поэтому он ставится перед инвертором, одним концом подключаясь к фазе, а другим к заземлению. Стоит учесть, что разряд может быть существенным, поэтому на сечении заземляющего провода экономить не стоит, иначе сопротивление провода может оказаться критичным и не успеть передать импульс в землю.

Так выполнено подключение к внешней сети и генератору:

Я уже упоминал, что у меня есть автономная система на солнечных батареях. По проводам, идущим от солнечных батарей, также может прийти серьезный импульс, выводя из строя солнечный контроллер, а за ним и инвертор. Поэтому на каждый из проводов от солнечных батарей я также повесил УЗИП.

Защита от генератора

На самый аварийный случай, когда внешней сети нет, солнца не видно, а аккумуляторы уже сели, у всех автономщиков есть резервный вариант — бензодизель генератор. Он позволит домашней сети функционировать, самому поработать мощным инструментом, да еще и аккумуляторы подзарядить. Подобную топологию резервирования я описывал в своем материале тут. Проблема такого подключения заключается в том, что большинство генераторов выдают крайне нестабильное и «шумное» питание. Иной раз инверторы или зарядники просто не могут работать с таким питанием. Для подавления помех есть специальный сетевой фильтр. Можно обойтись стандартным «пилотом», но он рассчитан, как правило, на мощность до 2-3 кВт, а от генератора зачастую потребляется больше. Итак, я нашел еще и ЭМИ (электромагнитный импульс) фильтр: Сетевой фильтр подавления ЭМП.

Он выдерживает потребляемую мощность до 11 кВт, чего вполне достаточно для питания целого дома, если имеется мощный генератор. Он имеет сквозное подключение и отдельный контакт для заземления.

Итоги проведенных работ

Результатом одной грозы и малых потерь явилось переосмысление способов защиты, как от внешних энергетических коллизий, так и от внутренних. Кроме того, увеличилась защищенность всех электроприборов в доме, как от перепадов напряжения, так и от резких скачков и импульсов. Дополнительно повысилась автономность за счет подключения генератора через фильтр, что гарантирует стабильный заряд батарей и нормальную работу инвертора.
В итоге, электросистема поменялась. До:

Так стало ПОСЛЕ установки защиты:

Схема подключения генератора довольно проста. Любой из проводов объединяется с имеющейся землей и нулем, заведенным в дом. Второй провод после этого становится фазой. Важно выбрать такой переключатель, который будет исключать одновременное замыкание фазы генератора и фазы с подстанции.

Первый запуск всей системы выглядел так:

Читайте далее:
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector