Для защиты электрооборудования и предупреждения пожароопасных ситуаций рекомендуется защищать здания и оборудование системами грозозащиты. Поскольку услуги специализированных бригад довольно дорогие, то возникает желание сделать все самому. В статье мы расскажем, как сделать полноценную грозозащиту.
В регионах со сложной климатической обстановкой, где часты наземные разряды молний, системы грозозащиты становятся обязательным условием безопасности. В России ежегодно приходится 6–10 ударов молнии на км2. И хотя большинство регионов можно условно считать грозобезопасными, ущерб от потенциально возможного удара никак не сравним с затратами на элементарные защитные устройства. Наибольшему риску подвержены здания, возвышающиеся над окружающей местностью. Наличие защиты от молний, безусловно, обязательно для зданий высотой свыше 20 м, объектов с повышенной степенью взрывоопасности, таких как АГЗС и котельные, складов с легковоспламеняющимися материалами. Прочие объекты требуют индивидуального подхода в организации грозозащиты.
Молниеотвод — это устройство, которое служит для защиты зданий и сооружений от ударов молний. Как правило, состоит из молниеприемника (молниеотвода), проводника токоотвода и заземляющего контура. В народе это устройство часто называется громоотвод.
Основные принципы построения грозозащиты
В широком понимании молниезащитное устройство — это проводник, возвышающийся над защищаемым объектом или территорией. Его задача — принять удар молнии на себя и провести ее к земле, где она будет распределена по грунту через контур заземления.
Использование стержневого молниеотвода: 1 — молниеотвод; 2 — защищенная зона; 3 — токоотвод; 4 — контур заземления
Стержневой молниеотвод защищает не только территорию непосредственно под собой, но и ареал определенных размеров вокруг себя. Защитная зона имеет форму конуса с вершиной на 85% высоты молниеотвода. Радиус основания имеет отношение к высоте конуса 1:1,73.
Если молниеотвод устанавливается на углу здания с удалением противоположного угла 5 м и высотой 3 м, высота шпиля составит примерно 8,7 м плюс высота самого здания. Так же рассчитывается защитная зона тросового молниеотвода, натянутого горизонтально. Однако в этом случае безопасное пространство определяется треугольником, высота которого составляет 85% расстояния от земли до нижней точки провиса троса. Ширина защитной зоны относится к высоте подвески троса как 1:1,67.
Сечение молниеотвода и токоотводов для систем молниезащиты высотой до 50 м должно быть не меньше 80 мм2. Основными материалами в изготовлении элементов системы являются:
- Оцинкованная труба диаметром от 25 мм.
- Гладкая арматура от 12 мм.
- Стальная полоса 40х4 мм.
- Стальной трос толщиной от 14 мм.
Помимо проводимости проводников существует также требование высокой устойчивости к ветровым нагрузкам. По этой причине шпили молниеотводов выполняют секционными с последовательным расширением трубы в нижних ярусах, а тросовые растяжки на коньках крыш обеспечивают промежуточным креплением.
Установка стержневого молниеотвода
Существует несколько вариантов изготовления молниезащитного шпиля и несколько способов его устойчивого крепления. Наиболее распространены шпили, крепящиеся к фронтонам, стенам и углам зданий, также находят применение и отдельно стоящие молниеотводы.
Для облегчения установки только верхний ярус шпиля изготавливают из полнотелого материала, нижние расширяющиеся ярусы выполняют из трубы. Длина яруса определяется устойчивостью материала к изгибу под действием ураганного ветра. В среднем ограничения на длину сегмента для разных материалов таковы:
- Труба 25 мм — не более 5,5 м.
- Труба 32 мм — не более 8 м.
- Труба 40 мм — не более 11,5 м.
При этом длина незакрепленного конца шпиля не может быть больше 14 м вне зависимости от материала изготовления. Для поддержания высоких молниеотводов может использоваться система растяжек из трех тросов толщиной от 3,5 мм, которые растянуты и закреплены к шпилю ниже функциональной высоты молниеотвода (менее 85% общей длины) и костылям из угловой стали, вбитым в грунт.
Сегменты молниеотвода соединяют фланцами на болтах. Толщина резьбовой части и количество болтов должны выбираться, исходя из принципа, что общее сечение соединительных элементов не может быть меньше 1,4 сечения профиля трубы. Возможно также соединение сваркой с наложением укрепляющего бандажа из стальной полосы.
Если молниеотвод установлен на прочном основании (стяжка, тротуарная плитка, асфальт), для крепления основания достаточно забить в грунт под покрытием трубу диаметром меньше основания молниеотвода на глубину не менее 15% высоты шпиля. Над землей оставляют 50–70 см трубы, на нее надевают молниеотвод с приваренными к торцу опорными элементами. Если молниеотвод устанавливается на голый грунт, требуется заливка бетонной тумбы на глубину не менее 5–7% высоты молниеотвода и массой не менее 35 кг на каждый метр высоты шпиля.
Устройство тросовой молниезащиты
Для больших зданий тросовая защита более привлекательна, чем стержневой молниеотвод. Она представлена в виде двух прочных стоек, закрепленных к фронтонам крыши и выступающих над коньком на достаточную высоту, чтобы профиль крыши помещался в защитную зону. Между стойками натягивается трос толщиной:
- 12 мм при длине до 20 метров.
- 14 мм при длине до 35 метров.
- 16 мм при длине до 50 метров.
Для максимального натяжения стойки должны иметь подкосы, жестко закрепленные к коньку, а на тросе обязательно наличие винтовых стяжек. Нежелательно наличие пролетов троса свыше 15 метров, поэтому рекомендуется установить дополнительные опоры с проволочным кольцом на конце, в которое пропущен трос.
Если нет возможности надежно закрепить крайние стойки, концы троса спускают с крыши и крепят к стационарным конструкциям. Таким образом, стойки на крыше испытывают только осевую нагрузку.
Вместо троса может быть использована стальная оцинкованная проволока, этот вариант более приемлем с экономической точки зрения и используется в контурной тросовой молниезащите. Конструкция состоит из проволоки, натянутой на небольшой высоте (не менее 35–40 см) по линиям фронтонных свесов, коньку, ендовам и карнизам.
Элементы тросовой защиты соединяют между собой сваркой, сечение шва как минимум втрое выше номинального сечения токопроводящих частей. Тросы соединяют со стойками и токоотводами болтовыми зажимами в количестве 2-х штук на одно место соединения. Наращивание троса возможно только методом счаливания с длиной перехлеста не мене 1,5 метров.
Токоотводы и заземляющий контур
Для растекания тока по грунту используют глубинный контур заземления, соединенный с системой грозозащиты токоотводом. Обычно это стальная полоса 40х4 мм или проволока горячего катания 14 мм. Важно, чтобы сопротивление между крайней точкой системы грозозащиты и точкой входа в землю не превышало 2–4 Ом.
Система заземления представлена тремя электродами из угловой стали с полкой 50 мм, вогнанных в землю не менее чем на 2,5 метра и с удалением друг от друга не менее 2 метров. Электроды погружают ударным методом, хвосты обваривают стальной полосой 40х4 мм. Обычно хвосты и обвязку прячут в траншее глубиной 30–40 см.
Изготовленный самостоятельно контур будет не лишним протестировать электротехнической лабораторией на предмет эффективности растекания тока по основным заземлителям. Если сопротивление растеканию превышает нормативные значения, потребуется забить дополнительные электроды.
рмнт.ру