Подбор молниеприемников
Определение зоны ветра
Выбор подходящих молниеприемников для конкретного объекта может быть сложной задачей. Помимо выбора правильной высоты и расположения мачт, необходимо также определить их тип и степень нагрузки, чтобы обеспечить достаточную ветроустойчивость в зависимости от места использования.
С помощью следующей карты нужно определить ветровую зону, в которой находится наш объект:
Определение высоты над грунтом
Определение высоты над грунтом — это высота между вершиной мачты и грунтом, на котором расположен объект.
ВЫСОТА ВЕРШИНЫ МАЧТЫ НАД ГРУНТОМ
Определение категории местности
Определение категории местности — на скорость ветра влияет тип окружающей среды. Чем более плоская площадь вокруг объекта и чем меньше строительных конструкций или деревьев, тем выше может быть скорость порывов ветра.
Категория местности определяется в соответствии со следующей классификацией.
КАТЕГОРИЯ МЕСТНОСТИ 0
(Море, прибрежная зона открытого моря)
КАТЕГОРИЯ МЕСТНОСТИ I
(Озера или районы с незначительной небольшой растительностью и без препятствий)
КАТЕГОРИЯ МЕСТНОСТИ II
(Районы с низкой растительностью, такой как трава, и одиночные препятствия (деревья, здания), расположенные на расстоянии не менее 20-кратной их высоты)
КАТЕГОРИЯ МЕСТНОСТИ III
(Районы, регулярно покрытые лесной растительностью или зданиями с одиночными препятствиями, расположенными на расстоянии не более 20-кратной их высоты (такими как села, пригородные зоны, леса))
КАТЕГОРИЯ МЕСТНОСТИ IV
(Районы, где не менее 15% площади покрыто зданиями, средняя высота которых превышает 15 м)
Метод молниеприемной сетки
Молниеприёмная сетка предназначена для приёма удара молнии и эффективного отвода её тока в землю, где он равномерно растекается. Для дополнительной защиты протяжённого объекта (любого здания или сооружения) от прямого удара молнии, как правило, на его кровле монтируется молниеприёмная сетка, представляющая собой провод, разложенный по всей площади в виде квадратов диаметром 8–10 мм. Сторона такого квадрата составляет 5–20 м в зависимости от категории молниезащиты здания.
От сетки к элементам фасада здания прокладываются токоотводы, для чего может использоваться как пруток, так и полоса 25×4 и 40×4 мм. Токоотводы подключаются к контуру заземления, который прокладывается в грунте (на глубине не менее 0,7 м) и, как правило, выполняется из полосы 40×4 мм. Проводники изготавливаются из горячоцинкованной стали, что значительно увеличивает срок их эксплуатации по сравнению с проводниками из чёрной стали (срок службы сопоставим со сроком эксплуатации защищаемого объекта).
Молниеприёмная сетка устанавливается на специальные держатели, которые фиксируют её на определённом расстоянии от кровли и фасада здания. Это необходимо для более эффективного перераспределения канала молнии по сетке и предотвращения риска возникновения пожара, поскольку в месте удара молнии проводник сильно нагревается.
Ассортимент продукции включает широкий выбор держателей для удобного монтажа. Предусмотрены решения для установки молниеприёмной сетки на любые типы кровель, а также держатели различной длины для всех видов проводников. С их помощью можно выполнить монтаж с соблюдением необходимого расстояния между токоотводом и фасадом здания.
На плоских кровлях, чтобы избежать смещения проводника, применяются пластиковые держатели с бетонным утяжелителем. В других случаях могут использоваться металлические и пластиковые держатели без наполнителя при условии надёжной фиксации к кровле (с помощью специальных саморезов, фиксации битумом и т. п.). Для крепления сетки на скатных кровлях из волнистых материалов (шифер, металлочерепица) применяются специально разработанные кровельные держатели на гребень (ND2201–ND2214). Шаг установки держателей не должен превышать 1 метра.
Сетка обеспечивает защиту поверхности при выполнении следующих условий:
- Проводники сетки проложены по краю крыши, выступающему за габариты здания.
- Проводники сетки проложены по коньку крыши, если уклон крыши превышает 1/10.
- В зданиях высотой более 120 м верхние 20% боковых поверхностей должны быть оснащены системой молниезащиты.
- Сетка выполнена таким образом, чтобы ток молнии, по возможности, не пересекался с внешним контуром сетки.
- Проводники сетки должны прокладываться, по возможности, кратчайшими путями.
Все элементы, выступающие над уровнем молниеприёмной сетки, должны быть дополнительно защищены стержневыми молниеприёмниками (трубы, антенные мачты и т. д.).
Токоотводы
Токоотвод предназначен для отвода тока молнии от молниеприёмника к заземлителю.
На каждую опору стержневого молниеприёмника должен быть предусмотрен как минимум один токоотвод. Если молниеприёмник представляет собой сетчатую конструкцию, закреплённую на защищаемом объекте, то на каждую её опору также необходимо не менее одного токоотвода. Общее количество токоотводов на объекте должно быть не менее двух.
Токоотводы следует располагать равномерно по периметру защищаемого объекта. По возможности их прокладывают вблизи углов здания.
Неизолированные от объекта токоотводы следует прокладывать следующим образом:
- Если стена выполнена из негорючего материала, токоотводы могут крепиться на поверхности стены или прокладываться внутри неё.
- Если стена выполнена из горючего материала, токоотводы могут крепиться непосредственно на поверхности стены при условии, что повышение температуры при протекании тока молнии не представляет опасности для материала стены.
- Если стена выполнена из горючего материала и повышение температуры токоотводов представляет опасность, они должны располагаться так, чтобы расстояние между ними и защищаемым объектом всегда превышало 0,1 м. Металлические скобы для крепления токоотводов могут находиться в контакте со стеной.
Не допускается прокладка токоотводов в водосточных трубах. Токоотводы, прокладываемые по внешним стенам зданий, следует размещать не ближе 3 м от входов или в местах, недоступных для прикосновения людей.
В качестве естественных токоотводов следует рассматривать следующие конструктивные элементы зданий:
А) Металлические конструкции при условии, что:
- Электрическая непрерывность между различными элементами является долговечной.
- Их сечение не меньше, чем требуется для специально предусмотренных токоотводов.
Б) Металлический каркас здания или сооружения.
В) Соединённая между собой стальная арматура здания или сооружения.
Г) Части фасада, профилированные элементы и опорные металлические конструкции фасада при условии, что их сечение соответствует требованиям к токоотводам, а толщина составляет не менее 0,5 мм.
Считается, что металлическая арматура железобетонных зданий обеспечивает электрическую непрерывность, если она соответствует следующим условиям:
- Около 50% соединений вертикальных и горизонтальных стержней выполнены сваркой или имеют жёсткое соединение (болтовое крепление, вязка проволокой).
- Электрическая непрерывность обеспечена между стальной арматурой различных заранее изготовленных бетонных блоков и арматурой бетонных элементов, выполняемых на месте.
Если металлические каркасы здания или стальная арматура железобетона используются в качестве токоотводов, прокладка горизонтальных поясов не требуется.
В местах соединения токоотводов с системой заземления необходимо предусматривать болтовое контрольное соединение. Контрольные соединения используются для обеспечения возможности разъединения системы заземления от токоотводов и молниеприёмников, а также для измерения сопротивления системы заземления.
1 – Горизонтальный проводник молниеприемника.
2 – Токоотвод.
3 – Т-образное соединение.
4 – Контрольное соединение.
5 – Расположение заземления типа В, кольцевой заземляющий электрод.
6 – Т-образное соединение на коньке крыши.
7 – Размер ячейки сетки установлен в пределах ± 10%.
Система заземления
При рассмотрении рассеивания высокочастотного тока молнии в земле и с целью минимизации любых опасных перенапряжений конфигурация и размеры системы заземления являются важными критериями. Как правило, рекомендуется низкое сопротивление заземления (по возможности менее 10 Ом, измеренное на низкой частоте).
Для защиты от молнии предпочтительно использовать отдельный заземлитель, встроенный в здание и пригодный для различных целей (например, для молниезащиты, систем электроснабжения и связи).
Расположение заземления в обычных условиях
Используются два основных типа (А и В) размещения заземляющих электродов.
Данный тип размещения включает горизонтальные или вертикальные электроды, установленные вне защищаемого здания и подключённые к каждому токоотводу.
При размещении типа А общее количество используемых заземляющих электродов должно быть не менее двух.
Минимальная длина L₁ каждого заземляющего электрода определяется в зависимости от класса системы молниезащиты.
Минимальная длина L₁ каждого заземляющего электрода на один токоотвод составляет:
- L₁ – для горизонтальных электродов
0,5 L₁ – для вертикальных (или наклонных) электродов - Где L₁ — минимальная длина горизонтальных электродов.
Для комбинированных (вертикальных и горизонтальных) электродов следует учитывать их суммарную длину.
Требования к минимальной длине могут не учитываться при условии достижения сопротивления заземления менее 10 Ом (измеренного на частоте, отличной от частоты сети и её гармоник, чтобы избежать помех).
Заземляющие электроды типа А должны прокладываться на глубине не менее 0,5 м (по верхнему краю) и распределяться, по возможности, равномерно для минимизации влияния электрического взаимодействия в грунте.
Заземляющие электроды должны устанавливаться таким образом, чтобы была обеспечена возможность их проверки в процессе строительства.
Глубина прокладки и тип заземляющих электродов должны выбираться так, чтобы минимизировать влияние коррозии, высыхания и промерзания грунта, а также стабилизировать сопротивление заземления.
Верхнюю часть вертикального заземлителя, равную глубине промерзания грунта, не рекомендуется учитывать как эффективную.
Расположение типа В
Данный тип размещения предусматривает прокладку кольцевого заземлителя вокруг защищаемого здания, который должен находиться в грунте не менее чем на 80% своей общей длины.
Кольцевой заземлитель необходимо прокладывать на глубине не менее 0,5 м и на расстоянии более 1 м от стен.
Для снижения эквивалентного сопротивления заземлителя к горизонтально проложенному проводнику добавляются вертикальные заземлители длиной 3 м в местах подключения токоотводов.
1 – молниеприемный проводник;
2 – токоотвод;
3 – заземляющий проводник;
4 – вертикальные стержни заземления.
Расположение типа A
1 – молниеприемный проводник;
2 – токоотвод;
3 – заземляющий проводник;
4 – вертикальные стержни заземления.
Расположение типа B
Расположение заземлителя типа В является предпочтительным для всех зданий, в которых присутствует опасность взрыва. Сопротивление заземления молниеприемника зданий, содержащих твердые взрывчатые материалы и взрывоопасные смеси, должно быть как можно меньшим, но не выше 10 Ом.
Заземляющие электроды типа В также выполняют функцию выравнивания потенциалов между токоотводами на уровне земли, так как различные типы токоотводов обеспечивают разный потенциал из-за неравномерного распределения токов вследствие изменений в сопротивлении заземления.
Различные потенциалы приводят к протеканию уравнительных токов через кольцевые электроды таким образом, что максимальное повышение потенциала снижается, и система выравнивания потенциала, соединенная с кольцевыми электродами внутри здания, обеспечивает примерно такой же потенциал.