Jak zapobiec uderzeniu pioruna w obiekt?
Systemy ochrony odgromowej mogą rozwiązać ten problem. „Przyciągają” do siebie wyładowania i przekierowują je do systemu uziemiającego. Chociaż nie ma jeszcze technologii, które zapobiegałyby występowaniu samych elementów, w tym pomagają urządzenia odgromowe, kierując impulsy przepięciowe do obwodu systemu uziemiającego.
Jaka jest różnica pomiędzy wewnętrzną instalacją odgromową a zewnętrzną?
Systemy zabezpieczające budynki i obiekty przemysłowe od uderzeń prądu atmosferycznego nazywane są zewnętrznymi instalacjami odgromowymi. Takie systemy składają się z piorunochronu, piorunochronu i przewodów uziemiających. Ogólnie rzecz biorąc, konstrukcja ta pełni funkcje przechwytywania przychodzącego wyładowania, a następnie odprowadzania energii elektrycznej do ziemi.
Wewnętrzne konstrukcje odgromowe chronią okablowanie elektryczne w budynku, a także urządzeń elektrycznych zainstalowanych w pomieszczeniu przed dodatkowymi, wtórnymi skutkami uderzenia pioruna (na przykład zakłóceniami lub przewodzeniem prądu przez uziemienie lub z innych źródeł). Najważniejszy element systemy wewnętrzne ochrona odgromowa - SPD. Ogranicza napięcia udarowe.
Na jakie typy i/lub klasy dzielą się SPD?
Zgodnie z trzema najpopularniejszymi klasyfikacjami – GOST, IEC (obowiązuje w Federacji Rosyjskiej), a także specyfikacją DIM stosowaną w Niemczech, urządzenia ochronne dzieli się na kategorie ze względu na metody ich testowania oraz miejsce montażu urządzenia.
Pierwsza klasa operacji testowych SPD jest równoważna klasie wymagania techniczne pod literą „B” i typem 1; Druga klasa badań jest identyczna z klasą wymagań oznaczonych literą „C” i odpowiednio Typ 2, trzecia klasa badań odpowiada klasie wymagań oznaczonych literą „D” i Typ 3.
Jaka jest różnica między urządzeniami SPD pierwszego typu a urządzeniami ochronnymi drugiego typu?
Urządzenia ochronne pierwszego rodzaju instaluje się zwykle przy wejściu do chronionego budynku, jeśli zasilanie odbywa się drogą powietrzną lub jest stosowane układ zewnętrzny ochrona odgromowa. W takich sytuacjach stosuje się SPD do przekierowania części prądu rozładowania do przodu. Zgodnie ze specyfikacją GOST R-514352-2008 urządzenia ochronne pierwszego typu (i odpowiednio pierwszej klasy testowej) bada się impulsami prądowymi o kształcie fali 10/350 μs.
Urządzenia ochronne drugiego typu służą do ochrony konstrukcji przed wtórnymi, indukowanymi impulsami. Instaluje się je albo w pobliżu SPD pierwszego typu, albo przy wejściu do budynku (jeśli całkowicie wyeliminowane jest ryzyko przedostania się części wyładowań do budynku). Podczas testowania SPD drugiego typu (i odpowiednio klasy testowej 2) stosuje się impulsy prądowe o wartości 8/20 μs.
Czy zabezpieczenie przeciwprzepięciowe wymaga wymiany lub przeglądu po przejściu burzy?
Konstrukcja dowolnego SPD zapewnia jego automatyczne odzyskiwanie. Można go wielokrotnie włączać i wyłączać, zapewniając stałą ochronę przed przepięciami w sieci. Każde urządzenie wyposażone jest we wskaźnik stanu, który sygnalizuje konieczność wymiany lub naprawy SPD.
Czy instalacja urządzenia SPD jest wymagana w przypadku, gdy w budynku lub konstrukcji zamontowane jest urządzenie odgromowe zgodnie z normą i podłączone jest do niego uziemienie?
Tak, wymagana jest instalacja SPD. Zewnętrzna instalacja odgromowa ma na celu usuwanie bezpośrednich uderzeń pioruna, ale nie jest w stanie chronić sprzętu i przewodów przed wtórnymi skutkami wyładowań atmosferycznych i uderzeń indukowanych. Zewnętrzny system ochronny nie może zapobiec wystąpieniu nagłych zmian różnic potencjałów w systemie uziemiającym. System ochronny zainstalowany na zewnątrz obiektu nie jest w stanie zabezpieczyć sieci elektrycznej przed impulsami indukowanymi, które zwykle pojawiają się w obiektach konstrukcje metalowe zlokalizowany w pobliżu miejsca uderzenia pioruna.
Gdzie instaluje się SPD: przed licznikiem czy za nim?
Jeżeli zachodzi potrzeba ochrony urządzeń elektrycznych i licznika przed przepięciami wtórnymi, przed licznikiem należy zainstalować urządzenia zabezpieczające. Najważniejsze jest przestrzeganie głównego wymagania: zgodnie z normami urządzenie zabezpieczające nie może mieć prądu upływowego. Dlatego najlepiej wybierać ograniczniki przepięć z technologią VG opracowaną przez CITEL. Liczniki takie po pierwsze nie marnują prądu w trybie czuwania, a po drugie są w stanie obniżyć napięcie w sieci do dopuszczalny poziom odpowiadający trzeciej klasie urządzeń ochronnych. Konkretny schemat połączeń sprzęt ochronny przed licznikiem należy uzgodnić z dowolnym oddziałem firmy MZK-Electro.
Czy konieczne jest wykonanie instalacji uziemiającej na miejscu (w domku), jeśli przy wejściu znajduje się sprawny SPD?
Zgodnie z przepisami dotyczącymi instalacji elektrycznych konieczne jest wykonanie uziemienia przy wejściu do obiektu. Ponadto bez podłączenia przewodu uziemiającego urządzenie zabezpieczające nie będzie działać.
Czy konieczne jest podłączenie pętli uziemiającej domku do uziemienia piorunochronu?
Tak, to konieczne. Wszystkie dokumenty określające instalację instalacji odgromowej obiektu, a także organizację zasilania obiektów przemysłowych, wymagają wykonania obwodu elementów uziemiających obejmującego wszystkie systemy ochronne obiektu. Dzięki temu zmniejsza się ryzyko iskrzenia lub perforacji układu zabezpieczającego, a co za tym idzie, wzrasta poziom bezpieczeństwa w obiekcie. Aby zapewnić odpowiednią ochronę urządzeń znajdujących się w pomieszczeniach zamkniętych przed skutkami wtórnymi po uderzeniu pioruna, należy stosować urządzenia ochronne. Jeżeli w chronionym budynku zainstalowana jest zewnętrzna instalacja odgromowa, obowiązkowe jest zastosowanie SPD klasy 1.
Do czego służą aktywne piorunochrony?
Takie urządzenia są montowane na wysokim metalowym zapałce. Służą do jonizacji otaczającego powietrza przed uderzeniem przez elektryczność atmosferyczną. Przewodność powietrza wzrasta, a piorun, który podąża drogą z najmniejszym oporem ośrodka, jest „przyciągany” do odbiornika. Urządzenia aktywne – to jedna z różnic w stosunku do pasywnych – mają znacznie większy promień strefy ochronnej.
Niezawodny piorunochron do letni domek nie tylko ochroni człowieka przed piorunem, ale także dom przed ogniem, zwłaszcza jeśli jest drewniany. Składa się z dobry system ochrona odgromowa składająca się z przewodu uziemiającego, przewodu odprowadzającego i piorunochronu. Następnie powiemy czytelnikom, jak powinny wyglądać wszystkie elementy systemu i jak własnoręcznie wykonać piorunochron w prywatnym domu!
Jak działa system
Najpierw zastanówmy się, jak działa ochrona odgromowa w prywatnym domu i co jest potrzebne do jej stworzenia. Na tym schemacie wyraźnie widać wszystkie elementy systemu:
Jak już zrozumiałeś, metalowe pręty na dachu to piorunochrony, które odprowadzają niebezpieczny wyładowanie do ziemi przez przewód odprowadzający i specjalny.
Istnieje opinia, że jeśli w pobliżu domu zainstalowana jest wieża telefoniczna, nie ma potrzeby instalowania piorunochronu w prywatnym domu. To jest błędne, bo... Lepiej poświęcić trochę czasu i zapewnić sobie pełną ochronę przed uderzeniami piorunów. Abyś wiedział, jak powinien wyglądać piorunochron i jak go poprawnie wykonać własnymi rękami, poniżej osobno rozważymy cechy wyboru każdego z elementów systemu.
Krótki przegląd instalacji odgromowej
Składniki ochrony
Piorunochron
Głównym zadaniem jest wybór odpowiedniego piorunochronu, który powinien zapewnić pełną ochronę wiejski dom w swoim obszarze zasięgu. Dziś sworzeń, siatka, kabel lub sam dach może pełnić rolę odbiornika pioruna. Przyjrzyjmy się bliżej funkcjom korzystania z każdej opcji w prywatnym domu.
Jeśli chodzi o pin, już istnieje gotowe towary od producentów, którzy mają odpowiedni kształt i wygodne zapięcie. Z reguły metalem używanym do wykonania piorunochronu jest miedź, aluminium lub stal. Najbardziej odpowiednia i skuteczna jest pierwsza opcja. Aby odbiornik dobrze poradził sobie ze swoim zadaniem, jego przekrój musi wynosić co najmniej 35 mm 2 (w przypadku miedzi) lub 70 mm 2 (pręt stalowy). Jeśli chodzi o długość pręta, w warunki życia Zaleca się stosowanie odbiorników o długości od 0,5 do 2 metrów. Kołki są wygodne w użyciu do założenia piorunochronu domek ogrodowy, łaźnia lub inny mały budynek. 
Siatkę metalową można już również sprzedać gotowa forma. Z reguły piorunochron siatkowy jest ramą komórkową wykonaną ze zbrojenia o grubości 6 mm. Rozmiar komórki może wynosić od 3 do 12 metrów. Najczęściej ten rodzaj ochrony odgromowej stosowany jest w budynki mieszkalne oraz duże budynki, np. centra handlowe. 
Kabel jest bardziej praktyczny w domu i spełnia swoje zadanie lepiej niż siatka. Aby zrobić piorunochron w prywatnym domu za pomocą kabla, należy go rozciągnąć wzdłuż dachu (wzdłuż kalenicy) drewniane klocki jak pokazano na zdjęciu poniżej. Minimalna średnica kabla do ochrony odgromowej budynku musi wynosić 5 mm. Z reguły tę opcję stosuje się, jeśli chcesz własnoręcznie wykonać piorunochron w domu z łupkowym dachem. 
Cóż, ostatnią opcję - dach jako odbiornik, można zastosować, jeśli dach budynku mieszkalnego pokryty jest blachą falistą, blachodachówką lub innym metalem materiał dachowy. W przypadku tego typu piorunochronu na dach nakładane są dwa ważne wymagania. Po pierwsze, grubość metalu musi wynosić co najmniej 0,4 mm. Po drugie, pod dachem nie powinny znajdować się żadne materiały łatwopalne. Zrób piorunochron w prywatnym domu za pomocą metalowy dach można to zrobić znacznie szybciej i jednocześnie zaoszczędzić na zakupie specjalnych piorunochronów.
Należy pamiętać, że w przypadku zastosowania siatki należy ją zamontować na wysokości co najmniej 15 cm nad samym dachem!
Przewodnik dolny
Elektroda uziemiająca
Otóż ostatnim elementem piorunochronu jest obwód uziemiający. Aby materiał nie był zbyt obszerny, poświęciliśmy temu zagadnieniu osobny artykuł. Zalecamy zapoznanie się z informacjami, aby poznać wszystkie zawiłości tego etapu.
Krótko mówiąc, możemy powiedzieć, że pętla uziemiająca powinna znajdować się obok domu, ale nie w spacerowej części terenu, ale wręcz przeciwnie, bliżej ogrodzenia. Ładunek odprowadzany jest do ziemi za pomocą metalowych prętów wkopanych w ziemię na głębokość 0,8 metra. Lepiej jest umieścić wszystkie pręty zgodnie ze schematem, który dokładnie pokazano na zdjęciu: 
To pytanie pojawia się oczywiście nie tylko u pana Plyuszkina, ale u każdego rozsądnego właściciela, kiedy z dumą ogląda nowo wybudowany domek, nowy magazyn, budynek centrum handlowe lub już oddane do użytku warsztat produkcyjny. To nie jest bezczynne pytanie. Ochrona odgromowa kosztuje, w niektórych przypadkach całkiem sporo, a burze w naszej okolicy nie są zbyt częste, trwają najwyżej godzinę lub dwie, a większość piorunów błyska między chmurami i nie spada na ziemię. W pobliżu znajdują się domy wybudowane dawno temu. Nie widać na nich żadnych piorunochronów. Wszystko tam jest w nienaruszonym stanie i nikt nie narzeka.
Prawdopodobnie od tego powinniśmy zacząć. Piorunochronów naprawdę nie widać, ale kto powiedział, że budynki nie są chronione przed piorunami? Ochrona odgromowa to nie tylko i nawet nie tyle montaż piorunochronów. Aby dziś uchronić się przed piorunem, musisz stworzyć cały arsenał sprzęt ochronny, ponieważ błyskawica jest bardzo kreatywna w wyborze broni i woli manewry flankujące od ataków frontalnych.
Rosja ma szczęście ze swoją lokalizacją. Będąc całkowicie w umiarkowanych szerokościach geograficznych, nie zna tropikalnych burz. Jednak na każdy kilometr kwadratowy kraju przypada średnio 3-4 uderzenia pioruna rocznie. Jest to rzadki domek zajmujący ponad 250 m2 działki. Dla takiego obszaru środkowy pas Według statystyk Rosja stanowi tylko
N = 250:1000000×4 = 0,001 piorun rocznie. Oznacza to, że zbudowany budynek powinien trwać średnio T ≈ 1/N = 1000 lat, zanim uderzy w niego piorun.
Osoba niecierpliwa może przestać czytać, uznając, że tak rzadkie wydarzenie nie jest godne uwagi. Specjalista natychmiast wskaże rażący błąd, zauważając, że ocena nie uwzględnia najważniejszej rzeczy - wysokości konstrukcji. Powie, że każdy obiekt wznoszący się nad powierzchnię ziemi przyciąga wyładowania atmosferyczne z odległości około trzech jej wysokości h. Fakt ten został potwierdzony wieloma eksperymentami i nie ulega wątpliwości. Aby uzyskać obszar, z którego wyciągana jest błyskawica, musisz narysować linię wzdłuż zewnętrznego obwodu konstrukcji, w odległości od niej
Pierwsza = 3 godziny. Obszar wewnątrz tak wyznaczonej granicy będzie obszarem skurczu pioruna S st. Czytelnik może to obliczyć w dowolny sposób, nawet za pomocą komórek na papierze w linie. W przypadku budynku o długości L i szerokości D całkiem odpowiednie jest elementarne, choć nieco zawyżone oszacowanie przy użyciu szkolnego wzoru na pole prostokąta
W rozważanym już przykładzie z chatą o powierzchni 250 m2, dla której L = 15 m i D = 10 m przy wysokości h = 10 m, okazuje się, że S st = 5250 m2 - 21 razy więcej niż rzeczywisty obszar. W związku z tym wzrasta prawdopodobieństwo uderzenia pioruna. Tak naprawdę należy się tego spodziewać średnio co 50 lat. To już jest całkiem znaczący czas, porównywalne z życie ludzkie, zwłaszcza że statystyki nie wyjaśniają, kiedy dokładnie w półwieczu nastąpi przewidywane bezpośrednie trafienie.
Wraz z wysokością obiektu częstotliwość uderzeń pioruna gwałtownie wzrasta. Prawie co roku stumetrowa wieża oświetleniowa dużego stadionu spotyka się z piorunami. Budowniczowie będą musieli z wyprzedzeniem martwić się o bezpieczne odprowadzenie prądu do ziemi. W przeciwnym razie dobrze znany przypadek porażki kilku zawodników na boisku na raz zamieni się w system.
Nadszedł czas, aby lepiej poznać błyskawicę. Dzięki jej bezpośredniemu uderzeniu wszystko jest mniej więcej jasne. Kanał plazmowy o temperaturze około 30 000 C nie pozostawia nadziei pomyślny wynik. Potrafi palić pokrycie dachowe metalowe o grubości do 4 mm, zapalają prawie każdy materiał łatwopalny. Uszkodzenia mechaniczne spowodowane piorunem nie są tak znaczące. Z reguły powstają na skutek bardzo szybkiego odparowania wilgoci lub wytworzenia gazów podczas rozkładu tworzyw sztucznych na drodze prądu piorunowego. Klasycznym tego przykładem są długie i szerokie paski kory odrywane przez piorun uderzający w drzewo. Materiały kompozytowe, tak popularne dziś, mogą ucierpieć w podobny sposób. Na szczęście nie są one tak często stosowane w planowaniu urbanistycznym.
Główną bronią błyskawicy jest jej pole elektromagnetyczne. W przypadku pioruna o średniej sile prąd jest bliski 30 000 A, w przypadku pioruna niezwykle silnego jest on 6-7 razy większy. Poczuj tę wartość, porównując ją z prądem potężnego żelazka domowego (10 A) lub przemysłowego spawarka(100 A). To jest na zupełnie inną skalę. Czas trwania impulsu prądu piorunowego rzadko przekracza 0,0001 s (w przypadku ochrony odgromowej również sekunda wielki czas, używają mikrosekund, μs). W ciągu 100 μs nie zostanie uwolnione dużo ciepła, dlatego do odprowadzania prądu piorunowego do ziemi stosuje się przewodniki o dość umiarkowanej średnicy (~ 1 cm). Dużo ważniejszy jest inny parametr czasu - czas narastania prądu do wartości amplitudy. Tutaj piorun jest niekwestionowanym rekordzistą, ponieważ jego prąd może z czasem rosnąć z prędkością 200 000 000 000 A/s. W naszym codziennym życiu nie ma żadnych zjawisk, które można by wykorzystać do wizualnego przedstawienia tak fantastycznej wielkości.
Dla siebie wymyśliłem co następuje. Wyobraźmy sobie osobę znajdującą się w odległości 10 m od piorunochronu (tego rodzaju szczeliny często są uwzględniane w normach ochrony odgromowej i trudno je uznać za bezpieczne). Jego uniesione ramiona tworzą kontur o powierzchni 1 m 2. W takim obwodzie piorun przy maksymalnej szybkości wzrostu prądu indukuje pole elektromagnetyczne o indukcji magnetycznej o wartości 4000 V. Napięcie w sieci Twojego domu jest prawie 20 razy mniejsze, jednak nie próbuj porównywać jego wpływu na siebie wbijając kilka gwoździ w gniazdo. Dwudziestokrotne przepięcie sprzęt AGD nie wytrzymają tego. Co więc możemy mówić o urządzeniach niskonapięciowych - komputerach, odtwarzaczach, czujnikach? alarm pożarowy, sprzęt do ochrony obwodowej, wzmacniacze telewizyjne. W nowoczesny dom Istnieje wiele drogich urządzeń, które mogą stać się łatwym łupem piorunów.
Twój dom to Twój zamek. Tak mówią Brytyjczycy. Bardzo wrażliwe miejsce Uważa się, że twierdza ta posiada napowietrzną linię energetyczną 220/380 V, która dostarcza energię elektryczną. Wraz z nim do domu przenikają pioruny. Poza dużymi miastami, zaopatrzenie w energię elektryczną w naszym kraju w dalszym ciągu odbywa się wg linie lotnicze normalne wykonanie. Jego druty zawieszone są na słupach nośnych w odległości 40 - 50 cm od siebie, aby zapobiec smaganiu wiatru. Rozciągając się od podstacji do domu na 200 - 300 m, takie przewody tworzą kontur bardzo dużej powierzchni. Uderza go nawet bardzo bliski piorun pole magnetyczne niebezpieczne napięcie. Kilka lat temu miałem okazję sprawdzić skuteczność zdalnego ataku piorunowego. W odległości 200-300 m od kopalni doszło do uderzenia pioruna w ziemię parterowy dom. Wskazywało na to krótkie (~1 s) opóźnienie pomiędzy błyskiem a grzmotem. Ja sam zostałem bez wzmacniacza antenowego. W sąsiednich domach zepsuły się telewizory, wieże stereo, kuchenki mikrofalowe i inny, nie najtańszy sprzęt. Zgadzam się, wyładowania atmosferycznego w promieniu 200-300 m od domu nie można nazwać zdarzeniem mało prawdopodobnym. Lepiej nie ryzykować i zadbać o sprzęt ochronny.
Mój sąsiad, który kończy budowę nowego domu, przyszedł skonsultować się w sprawie instalacji odgromowej. Powiedziałem, że bardzo późno zaczął pracę. W projekcie należy dobrać środki ochrony odgromowej. Tylko wtedy okażą się niezbyt drogie i niezwykle skuteczne. Faktem jest, że specjaliści potrafią połączyć wiele elementów ochrony odgromowej konstrukcje budowlane struktury. Oczywiście należy to przewidzieć z wyprzedzeniem.
Nie należy wyolbrzymiać niebezpieczeństwa związanego z piorunami, tak jak to robią komentatorzy telewizyjni, pokazując przerażające materiały i udzielając widzom bezużytecznych, a czasem wręcz szkodliwych rad. Ale jeszcze bardziej niebezpieczne jest lekceważenie tego niebezpieczeństwa. Rozsądna osoba powinna skontaktować się ze specjalistą, aby trzeźwo ocenić możliwe konsekwencje awaryjne i zapewnić środki ochrony przed nimi.
E. M. Bazelyan, doktor nauk technicznych, profesor
Instytut Energetyki im. G.M. Krzyżanowski, Moskwa
Mamy nadzieję, że w przyszłości ta strona będzie stanowić podstawowy podręcznik samoobrony przed piorunami. Planujemy regularnie publikować tutaj artykuły o realnych zagrożeniach związanych z wyładowaniami atmosferycznymi i nowoczesne środki ochrona odgromowa. Mają one na celu pomóc Ci zrozumieć istotę problemu i ocenić dostępne sposoby jego rozwiązania.
Załadunek...