Молния - как она работает? Принцип работы, инструкция по монтажу! - услуги электромонтажа, строительства и ремонта

Принцип работы активного молниеотвода

Содержание

Молниеотвод – как он работает?

Сегодня мы погрузимся в мир теоретической физики, чтобы узнать, как работает громоотвод. На самом деле это неправильный термин, поскольку гром – это звуковой эффект – его не только невозможно отвести от здания, но и вообще не имеет смысла. Правильное название проекта – “молниеотвод”, и оно наиболее точно отражает суть этого устройства.

Молниеотвод – как он работает

Благодаря степени защиты IP65 устройство подходит для использования в экстремальных погодных условиях.

Стоимость проекта для системы молниезащиты

Тип здания	Стоимость, руб.
Частные дома	С сайта 4 000,00
Офисные здания	Со страницы 10 000,00
Промышленные здания	Со страницы 15 000,00

* В случае отсутствия планов, чертежей в формате *.dwg стоимость проекта увеличивается на 5000,00 руб.

В своей работе мы используем только оборудование мировых производителей!

Срок проектирования – от 5 рабочих дней, стоимость – от 5 000 рублей
Гарантия на систему – 2 года с даты подписания акта приема-передачи.
Мы выполняем монтаж не только в Москве и Московской области, но и в других регионах!
Кроме того, мы выполняем работу по проведению измерений на объектах с предоставлением отчета.

Чтобы понять принцип работы системы молниезащиты, представьте себе большой конденсатор, который постоянно заряжается. Его покрытие – это облака и земля. Когда налетает гроза, обкладки этого большого конденсатора начинают электризоваться и накапливать заряд. Когда разница напряжений между слоями равна напряжению пробоя молниеотвода, происходит сильный удар молнии в несколько миллиардов вольт.

Самодельные молниеотводы работают хорошо, что было доказано на практике. У таких устройств есть и другое название – молниеотводы. Гром не причиняет никакого вреда, кроме громкого звука. А чтобы защититься от молнии, нужно возвести какую-то конструкцию.

Молния обычно поражает строение на максимальной высоте, которая встречается на ее пути. Опасным местом во время грозы является жилой дом или другое здание из-за наличия в нем металлических элементов – крыши, телевизионной антенны и т.д. Городским жителям не стоит беспокоиться, так как большинство многоквартирных домов уже имеют молниезащиту.

Если рядом с домом есть вышка мобильной связи, то нет необходимости устанавливать молниеотвод. Во всех остальных случаях целесообразно защитить свой дом. Если вы вызовете специалистов для такой работы, это будет стоить вам больших денег. Однако, если вы знакомы с системой молниезащиты, вы можете сделать это самостоятельно.

Типы и особенности

На рисунке показана структура системы молниезащиты.

Существует несколько типов молниеотводов, но их основные части одинаковы:

Молниеотвод.
Проводник молнии.
Заземление.

Типы молниеотводов

Верхняя часть этой системы защиты называется молниеотводом.

Полюс Молниеотвод направлен в конец. В него ударила молния во время грозы. Оптимальным молниеотводом является медный штырь диаметром 15 мм. Его следует размещать достаточно высоко, но слишком высоко расположенный приемник будет притягивать электрические разряды молнии.Стержневые молниеотводы наиболее эстетичны, в отличие от тросовых, но обеспечивают меньший защитный радиус со стороны. Высота металлической стойки определяет размер защищаемого пространства.

Канат Приемник способен защитить большую площадь в отличие от стержневого молниеотвода. Канатные конструкции используются при монтаже линий электропередач. Вместо металлических штифтов в них используется провод, который соединяется с другими компонентами с помощью винтового соединения.

Сетчатый молниеотвод Молниеотвод выполнен в виде металлической сетки на крыше дома.

Розетки

Еще одним элементом системы молниезащиты является короткозамыкатель, который состоит из толстых алюминиевых или медных проводов, прикрепленных специальными муфтами к молниеотводу и земле. Для крепления к стене используются пластиковые соединители. Кабель должен быть изолирован от внешней среды. Для этих целей обычно используются пластиковые кабельные каналы.

Заземление

Основные заземляющие элементы расположены в земле. Заземляющий электрод состоит из металлических стержней, сваренных или скрепленных болтами.

Заземление системы молниезащиты является важной частью всей конструкции. Этот контур заземления аналогичен заземлению дома. Важным требованием является то, что эти два различных контура заземления никогда не должны быть соединены. В противном случае бытовые электроприборы могут выйти из строя во время грозы или от удара молнии может загореться деревянный дом.

Требования к заземлению системы молниезащиты:

Металлические штыри, вбитые в землю, должны быть длиной не менее трех метров.
Поперечное сечение металлических штырей должно быть не менее 25 мм2 .
Штыри соединены вместе в треугольник, что отличается от обычного заземления дома.
Между вершинами треугольника должно сохраняться расстояние не менее трех метров.
В качестве шатунов допускаются металлические стержни диаметром не менее 12 мм или лента 50 x 6 мм.
Длина швов должна быть не менее 20 см.
Для заземления молниеотводов предусмотрена минимальная глубина 50 см над поверхностью земли.

Точка заземления

К этому следует подходить с особой осторожностью и вниманием. Заземляющие электроды нельзя устанавливать в местах, где есть животные, или вблизи детских игровых площадок. Их также не следует размещать рядом со скамейками или дорожками.

Заземление будет работать лучше всего, если земля влажная. Чтобы поддерживать заземление в рабочем состоянии, вы можете сами создать соответствующие условия, периодически поливая точку заземления водой. Если нет возможности поливать точку, а почва в вашем регионе слишком сухая, рекомендуется посыпать смесь соли и древесного угля на заземляющий электрод после его введения в почву.

Как работают молниеотводы

Чтобы понять, как работает система молний, представьте себе большой конденсатор, который постоянно заряжается. Его покровом будут облака и земля. Когда начинается гроза, катушки этого большого конденсатора начинают электризоваться и накапливать заряд. Когда разница напряжений между вкладками достигает значения, равного напряжению молнии, происходит сильный удар молнии в несколько миллиардов вольт.

Чтобы предотвратить накопление заряда, этот конденсатор должен быть замкнут на землю. Молниеотводы являются такими проводниками короткого замыкания. Поэтому во время грозы конденсатор разряжается, а катушки не могут накапливать заряд, и напряжение в молниеотводе падает до нуля. Другими словами, система молниезащиты создает условия, при которых электрический разряд не может произойти, поскольку накопленный заряд отводится на землю.

Как самостоятельно установить молниеотвод

Рекомендуется, чтобы молниеотводы были изготовлены из некоррозионных материалов. Для этого используется оцинкованный уголок, оцинкованный металлический лист, алюминиевый профиль или медная проволочная сетка. Соединительные провода должны иметь необходимое сечение. Молниеотвод не должен быть покрыт краской или другой изоляцией.
Высокое дерево рядом с домом можно использовать как удобное место для громоотвода. Чтобы не повредить дерево, молниеотвод можно прикрепить к длинному деревянному шесту, который крепится к дереву пластиковыми зажимами и устанавливается на максимальной высоте.
Если у вас нет дерева, вы можете использовать телевизионную антенну, закрепленную на крыше дома, чтобы прикрепить молниеприемник.
Другой способ установки – труба дымохода, к которой можно прикрепить металлический штырь и соединить его с землей.

Техническое обслуживание

Чтобы система молниезащиты работала правильно, необходимо поддерживать ее конструкцию в рабочем состоянии. Металлическую шпильку, выполняющую роль молниеприемника, следует очищать обычными чистящими средствами, например, наждачной бумагой или аналогичными средствами, чтобы предотвратить окисление и удалить мусор.

В засушливые периоды периодически увлажняйте почву на участке, где проложена земляная петля.

Рисунок 4: Причудливые траектории длинной искры и молнии

Надежны ли молниеотводы?

Изобрести громоотвод очень просто. Молния – это просто длинная искра, которая пробивает слой воздуха, очень хорошего изолятора. Чем толще этот слой, тем сложнее его пробить. Поэтому вы должны помочь молнии, уменьшив длину изолирующего промежутка. Вот что делает металлический молниеотвод. Всевозможные “мелочи”, такие как доказательство электрической природы молнии, постановка совершенно опасного эксперимента по запуску воздушного змея в грозовую тучу, опускаются. Для Б. Франклина они стоят очень дорого. К счастью для него, воздушный змей тянулся не за проволокой, а за тонкой нитью ткани. Даже во влажном состоянии это был очень средний проводник. В противном случае имя Франклина было бы поставлено в один ряд с Г. Ричманом – первой жертвой среди известных исследователей молний. Его бюст стоит на одной из улиц города Пярну, Эстония, откуда он родом.

С тех пор прошло два с половиной века. Молниеотвод практически не изменился. Это все тот же заземленный стержневой электрод на зданиях или вблизи них, а на линиях электропередачи – горизонтальный заземленный проводник, подвешенный над высоковольтными проводами. Очевидно, что для надежной работы молниеотвода необходимо располагаться на высоте над защищаемой конструкцией. Вопрос, так же высоко, как и вышеВопрос о том, насколько выше молниеотвод, не рассматривался до середины прошлого века. Исследователи снова использовали аналогию между длинной искрой и молнией. Макет защищенной конструкции и макет ее молниеотвода были установлены в высоковольтном зале. Роль молнии играла искра длиной от 1 до 5 м.

Рис. 1. Изображение нескольких искровых каналов при испытании модели молниеотвода

После нескольких сотен испытаний можно увидеть, сколько искр перехватывается разрядником, сколько ударяется о землю и каков процент тех, которые все же проникают в защищаемый объект. Таким образом, были созданы первые зоны молниезащиты. Граница зоны ограничивает защищенное пространство вблизи молниеотвода. Она характеризовалась тем, что любой объект, полностью помещенный внутрь зоны, поражался молнией с вероятностью, не превышающей данные.

Охранные зоны были введены в нормативные акты многих стран, в том числе и России. У нас даже есть некоторое преувеличение в этом отношении, когда два набора зон работают одновременно. В нормативном документе “Инструкция по молниезащите зданий и сооружений РД 34.21.122-87” их надежность прямо не указана. В более позднем стандарте 2003 г. В “Руководстве по молниезащите зданий, сооружений и промышленных коммуникаций” зонам защиты присваивается вполне конкретная надежность: 0,9, 0,99 или 0,999. Расшифровка этих девяток проста. При надежности 0,9 одна молния из десяти ударит в защищаемый объект, при надежности 0,999 – одна из тысячи.

Переход к вероятностной оценке означает, что вы не можете рассчитывать на идеальный молниеотвод, точно так же, как вы не можете представить себе идеально безопасный автомобиль или обувь, которые будут служить вечно. Любая техническая мера ограничена в своих возможностях, и громоотвод не является исключением.

Тогда логично задать простой вопрос – как определить надежность молниеотвода? Ответ кажется очевидным. Необходимо организовать наблюдение за различными сооружениями, защищенными молниеотводами. Легко представить, сколько это будет стоить. Башня или опора высотой, скажем, 30 м, установленная в центральной полосе России, примет на себя в среднем около 1 удара молнии за 15-летний срок службы. Чтобы оценить надежность защиты на уровне 0,999, необходимо отследить не менее 1 000 ударов молнии. Это займет около 15 000 лет. Редко кто из экспериментаторов согласится на подобное. Время наблюдения может быть сокращено за счет увеличения количества наблюдаемых объектов. Реально это будет не менее нескольких сотен, что потребует больших усилий и средств.

Эксперт скажет вам, что в действительности полученную смету придется увеличить во много раз, поскольку земляные сооружения и молниеотводы сильно различаются по высоте. Вам придется наблюдать за всем их разнообразием.

Настало время для критически настроенного читателя сделать мне замечание, напомнив о лабораторном моделировании. Заменив молнию длинной искрой, вы сможете накопить необходимую статистику несравненно быстрее. Нет никаких сомнений в увеличении скорости, чего нельзя сказать о результатах лабораторных испытаний. До сих пор они проводились с искрами длиной до 30 метров. К сожалению, убедительных результатов получено не было. Оказалось, что вероятность проникновения молнии через модель молниеотвода к модели защищаемого объекта зависит как от масштаба модели, так и от скорости увеличения напряжения на разрядном промежутке, где установлена модель. Для качественного сравнения молниеотводов разных типов подходит лабораторное моделирование, но достоверность количественных оценок надежности защиты весьма сомнительна.

Ситуация с молниезащитой не может быть более благоприятной для всевозможных спекуляций. Их появление не заняло много времени. Нет необходимости обсуждать различные смелые методологические решения, накопившиеся к настоящему времени, но одно из них нельзя обойти вниманием. Метод катящейся сферы не только знаком большинству проектировщиков, он также включен в стандарт Международной электротехнической комиссии (МЭК) по молниезащите 62305. Госстандарт России уже перевел два тома этого стандарта и опубликовал их как ГОСТ-Р. Третий том с этой очень подвижной сферой уже на подходе. Для меня это страшнее, чем чудовища на офортах Гойи.

Рисунок 2: Метод катящейся сферы

Метод не только прост, но и очень элегантен. В вашем распоряжении сфера с фиксированным радиусом. Вы должны прислонить его к громоотводу, как показано на рисунке, и вращать его вокруг себя. Все, что находится под границей следа катящегося шара, защищено от молнии (рис. 2). Остальное – нет. Может быть несколько молниеотводов. Затем катящийся шарик может поочередно опираться на них, описывая защищаемое пространство, в котором должен находиться защищаемый объект. В стандарте IEC приведены значения радиуса катящегося шарика: 20 м, 30 м, 45 м. 60 м для уровней защиты I, II, III и IV, гарантируя надежность 0,98, 0,95, 0,9 и 0,8 соответственно. Было бы интересно узнать, откуда берутся эти значения. В научной литературе и в самом стандарте – полное молчание. Я не могу докопаться до сути этого метода, хотя очень хотел бы. Количественный анализ здесь недоступен. Мы вынуждены полагаться на качественные закономерности, выведенные из многолетнего опыта эксплуатации и теории искрового разряда.

Рис. 3 Первое следствие метода катящегося шара

Рис. 3 представляет собой стержневой молниеотвод, высота которого равна радиусу катящегося шара для заданного уровня надежности. Сфера описывает коническую поверхность, которую следует рассматривать как границу зоны молниезащиты. Видите, она начинается прямо с пика. Таким образом, близлежащий объект может быть защищен молниеотводом с высокой надежностью без заметного превышения. Абсурдность этого следствия метода катящегося шарика можно легко проверить, по крайней мере, в лаборатории. Просто установите два стержня одинаковой высоты, обозначив один из них буквой М (молниеотвод), а другой – буквой О (объект). Теперь нужно стрелять длинными искрами по конструкции и считать количество ударов на каждой удочке. Если высота равна, то результат будет очевиден – равна. Преимуществом молниеотвода может быть только его увеличенная высота.

Первая неточность очевидна. Этого, как правило, достаточно для дискредитации метода. Тем не менее, я не могу отказаться от демонстрации еще одного убедительного абсурда. Увеличим высоту молниеотвода так, чтобы она была больше радиуса катящегося шара. Зона защиты не увеличитсяСистема молниезащиты полностью противоречит опыту эксплуатации! Вы можете поднять громоотвод до уровня Вавилонской башни. Это не должно оказывать никакого положительного влияния на сферу качения. Именно такой метод расчета громоотводов пытаются внедрить в России особо ярые сторонники общего рынка.

Теперь пришло время поговорить об отечественной практике выбора громоотвода. Главный принцип здесь – неизменность. Каждый молниеотвод способен обеспечить только высочайшая надежность защиты. При любом количестве “девяток” оно явно меньше единицы. Это объясняется капризной траекторией молнии (а также длинной искры). Это не всегда согласуется с понятием Франклина о движении по кратчайшему расстоянию. Я не могу не продемонстрировать две фотографии, которые прошли, наверное, через сотни различных изданий. Первый из них был сделан специалистами из Энергетического

Рис. 4. Капризность траектории длинной искры и молнии

Институт Г.М. Крижановского у Останкинской телебашни. Молния промахнулась мимо пика на 202 м! Вторая фотография была сделана во время экспериментов на высоковольтной станции в Сибирском научно-исследовательском институте электроэнергетики. Цилиндрическая башня на фотографии – это высоковольтный генератор высотой около 35 м. Длинная искра вылетела из вершины на скорости почти 5 МВ, но вместо того, чтобы выбрать кратчайший путь к земле, она решила полететь в сторону высоковольтной линии на расстоянии более 100 м.

Похоже, что не только микромир подчиняется законам вероятности. Статистическое описание также должно быть применено к траектории молнии. Невозможно предсказать путь данной молнии. Можно лишь рассчитать вероятность его возникновения в данном месте, определенную для серии многократных электрических разрядов. Национальный метод расчета можно с полным правом назвать статистическим. Он оценивает вероятность двух событий. Во-первых, он рассчитывает вероятность того, что ориентация молнии в направлении системы заземления (это может быть комбинация сооружений и защищающих их молниеотводов), после чего принимается решение о выбор точки удара место удара молнии – на поверхности одного из молниеотводов или на защищаемом объекте. В расчетах учитываются геометрические размеры молниеотводов и объектов и, прежде всего, два статистических параметра, стандарты ориентации и отбора, которые определяют возможные пределы рассеивания траектории. Очень большой проблемой является их надежное определение. Для приближенного ее решения используются статистические данные, собранные в процессе эксплуатации молниеотводов, в первую очередь молниеотводов на линиях электропередач.

Хотя наблюдения ведутся уже более полувека, собранные данные не очень репрезентативны и относятся к довольно узкому диапазону высот (обычно 20-40 м). Поэтому статистическая методология сегодня не является абсолютно надежной. В лучшем случае можно обосновать оценку 0,999. В отличие от метода катящегося шарика, статистический метод не приводит к абсурдным последствиям. В любом случае, требуется, чтобы молниеотвод обязательно превышал защищаемый объект с надежностью защиты более 0,5. Посмотрите на зону защиты одного молниеотвода высотой 30 м, построенного по статистической методологии. При надежности защиты 0,9 она начинается не сверху молниеотвода, а на 15% ниже; при надежности 0,999 – на 30% ниже. Эффект повышения надежности защиты при увеличении высоты молниеотвода также легко вписывается в статистическую методологию.

В этом месте я хотел бы упомянуть об одной не очень полезной привычке отечественных проектировщиков молниезащиты. Они предпочитают выбирать молниеотводы в соответствии с зонами защиты. Нарисовать типичную зону очень просто. Для этого в нормативных документах приводится набор элементарных формул, а в Интернете доступны простые программы расчета с красивыми, хотя и бесполезными, картинками. Остается проверить, попадает ли объект, подлежащий защите, во внутренний объем области, нарисованной на чертеже. Если да, то обеспечивается защита. Теперь о вредности такой практики.

Когда в Москве восстанавливали Храм Христа Спасителя, проектировщики учли, что при его значительной высоте следует ожидать почти ежегодного удара молнии. Возможно, что этот удар произойдет в праздничный день, при большом скоплении людей на крыльце. Для обеспечения безопасности прихожан ток молнии должен был рассеиваться через очень разветвленную систему подземных шин, чтобы минимизировать шаговое напряжение.

Во многих реальных ситуациях проектирование защитных зон будет излишним. Объект редко заполняет всю площадь зоны, и часто многие элементы его здания расположены на значительном расстоянии от границы. В такой ситуации фактическая надежность защиты может быть намного выше требуемой, но проектировщик не знает, на сколько именно. Во-вторых, зоны защиты могут быть построены только для одного типа молниеотвода (стержневого или тросового), одинарного или двойного, и всегда с одинаковой высотой. Это резко ограничивает их номенклатуру и, соответственно, возможность выбора оптимальной системы молниезащиты. Стоит привести несколько примеров, чтобы оценить, насколько серьезными могут быть потери. Для этой цели подходит программное обеспечение, разработанное с использованием статистической методологии. Пусть объектом защиты является большой резервуар высотой 20 м и диаметром 60 м. Предположим, что технические требования не позволяют устанавливать молниеотводы ближе 20 м от резервуара. Расчетные данные на рисунке 5 показывают, как изменяется вероятность попадания молнии в резервуар в зависимости от высоты и количества молниеотводов. Разница между одним молниеотводом высотой 100 м и четырьмя молниеотводами высотой 28 м слишком велика, чтобы игнорировать ее с точки зрения потенциальной экономии металла и денег. Фактически, переход к использованию нескольких молниеотводов на практике означает, что можно обойтись без проектирования и установки высоких конструкций и использовать стандартные коммерческие молниеотводы, которые легко установить.

На этом преимущества не заканчиваются. В предыдущих статьях уже упоминалось, что количество ударов молнии увеличивается с ростом высоты здания. Например, для небольших отдельных конструкций (мачт, молниеотводов) зависимость от высоты конструкции является квадратичной. Так, молниеотвод высотой 110 метров соберет примерно в 10 раз больше ударов молнии, чем молниеотвод высотой 28 метров.

Рисунок 5: Оценка преимуществ использования нескольких молниеотводов

структура. Это очень полезно для снижения количества опасных электромагнитных помех в цепях управления и автоматики защищаемого объекта.

Можно ли считать проблему проектирования систем молниезащиты решенной? К сожалению, ответ отрицательный. Современные технологии требуют не только надежных молниеотводов, но и таких, которые можно установить на подходящем расстоянии от защищаемого объекта. В этом случае ток молнии в металлических конструкциях системы молниезащиты не сможет генерировать сильные электромагнитные возмущения, которые были бы опасны для внутренних цепей объекта. Сегодня это одна из самых важных задач. Мы пока не нашли решения.

Э. М. БазелянДоктор технических наук, профессор
Институт энергетики им. Г.М. Хржановского, Москва

Мы надеемся, что в будущем этот сайт будет служить пособием по самозащите от молнии. Мы планируем постоянно размещать здесь статьи о реальных грозовых опасностях и современных средствах молниезащиты. Они призваны помочь вам понять проблему и оценить имеющиеся решения.

Убедитесь, что соединения и крепления находятся в хорошем состоянии,

Молниезащита в загородном доме: что, зачем и как

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

Голубая энергия – самое опасное природное явление

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

Должен ли мой дом быть оборудован молниеотводом?

Удар молнии в дом может привести к..:

Пожар и разрушение здания,

Короткое замыкание электропроводки,

Выход из строя бытовых электроприборов,

травмы или даже смерть людей, находящихся в доме или рядом с ним.

По статистике, в нашей стране молния убивает несколько сотен человек в год. Именно поэтому застройщики загородных домов часто задумываются о системе защиты от ударов с неба. Нужно ли предусматривать довольно сложную и иногда дорогостоящую молниезащиту? Конечно, вероятность того, что молния ударит в ваш дом, невелика, но если это произойдет, будет слишком поздно обсуждать целесообразность защиты от нее.

Конечно, вероятность попадания молнии в ваш дом ничтожно мала, но если это произойдет, будет слишком поздно спорить о целесообразности защиты от нее.

Вот почему любой уважающий себя владелец крыши должен заранее позаботиться о безопасности своего имущества и семьи. Предупрежден – значит предупрежден.

Из истории молниезащиты

История стерла происхождение вещей, которые стали привычными, и вы не всегда можете быть уверены, кто был первооткрывателем того, без чего вы уже не можете представить себе жизнь. Согласно официальной версии, громоотвод был изобретен в 1752 году американцем Бенджамином Франклином, чей грубый портрет смотрит на нас с купюры в сто злотых (точнее, на тех из нас, у кого она есть) с 1928 года. Но поиски способов отвода молний велись задолго до Франклина. Моряки Древней Греции, например, устанавливали шлюпку на вершине мачты, привязывали к ней мокрый канат и опускали конец в воду. Позже она была заменена металлической цепью.

Давно известно, что молния чаще всего поражает объекты, возвышающиеся над землей – деревья, столбы, мачты.

Давно известно, что молния обычно поражает объекты, расположенные высоко над землей – деревья, столбы, мачты.

А эксперименты с атмосферным электричеством проводились во многих странах различными учеными. Франклин проницательно заметил, что если источник разряда (электрическая машина) соединен металлическим стержнем с землей, то разряд от машины стекает на землю без искр и треска. И если молния – это то же самое, что электрическая искра, то почему бы не использовать заостренный металлический шест, чтобы разрядить облака и перенести опасные заряды на землю? Суть исследований Франклина заключалась в следующем: разряд молнии попадает в специальный молниеотвод, который устанавливается выше уровня защищаемого сооружения, затем через токоприемник заряд поступает на заземляющий электрод и оттуда ударяет в землю Франклин решил ловить молнию с помощью воздушного змея, к концу которого он привязал острый гвоздь. Когда разразилась гроза, он привел в движение воздушного змея. В воздушного змея ударила молния, и мокрая веревка пропустила электрический заряд от верхнего конца к нижнему. По удивительному стечению обстоятельств с экспериментатором ничего не случилось. Этот опыт привел его к выводу, что электрические заряды, возникающие во время грозы, можно поймать в ловушку и направить в безопасное место. Так было создано устройство, которое в русском языке почему-то называется молниеотводом, хотя оно “принимает” не гром, а молнию.

Молниеотвод – это железный шест, установленный как можно выше над строением и соединенный с землей проводом. Весь гигантский электрический разряд молнии опускается на землю, не причиняя никому никакого вреда.

Зенитный фонарь увенчан столбовым молниеотводом.

Молниезащита может быть активной или пассивной в зависимости от принципа действия.

Активный молниеотвод, появившийся в середине 1980-х годов, представляет собой молниеотвод, который не захватывает разряд, развивающийся из облака выше (стример), а ионизирует воздух (что облегчает прохождение молнии) и создает ведущий разряд в направлении молнии (ответный стример). Если молния все же пронесется над защищаемой территорией, она обязательно будет подхвачена стримером, а ее разряд будет направлен на землю через систему заземления. Устройствами могут быть специализированные электронные схемы и разряды, предназначенные для отключения при достижении определенной напряженности электрического поля, или даже небольшие количества радиоактивного материала. Активные системы защиты намного дороже и сложнее пассивных систем.

Сторонники активной молниезащиты утверждают, что их молниеотводы генерируют более длинные ответные потоки раньше, чем пассивные молниеотводы. Это позволяет использовать меньшее количество молниеотводов, которые можно разместить ниже. Однако, несмотря на такие заявления, активные молниеотводы не были безоговорочно приняты экспертами.

Принцип работы пассивных устройств молниезащиты довольно прост и основан на свойстве молнии поражать наиболее высокие и заземленные конструкции с хорошей проводимостью. Он основан на перехвате ударов молнии, направленных в сторону дома, и их отводе в землю, где они не могут никому причинить вреда, а также на смягчении их воздействия на внутренние установки дома. Пассивная молниезащита может быть стержневой или проволочной. Стержневой молниеотвод, который возвышается над защищаемым объектом, является классической системой молниезащиты. В этом случае молния перехватывается в защищаемой зоне в момент разряда.

Молниеотводы выполнены в стиле сопутствующих кровельных аксессуаров.

Молниеотвод, благодаря своей высоте над защищаемым объектом и специальному материалу, из которого он изготовлен, поглощает удар и передает его через токоприемник на заземление здания. Другим вариантом пассивной молниезащиты является тросовая система, в которой натянутый металлический трос служит элементом перехвата. Тросовые молниеотводы используются только для защиты узких и длинных зданий (например, сараев) или когда невозможно установить достаточное количество стержневых молниеотводов. Кабельная система также включает молниеотвод. Он устанавливается на крыше под определенным углом наклона. Все эти системы изготовлены из прочного, высокопроводящего материала – стали, меди или алюминия, – который перехватывает разряды в соответствии с общими законами физики, не создавая дополнительных ударов.

Молниезащита для сельских домов

Что такое молниезащита для сельских домов? Это устройство, используемое для предотвращения прямых ударов молнии. Система молниезащиты представляет собой молниеотвод, функция которого заключается в приеме молнии и направлении ее в землю.

Под внешним видом кровельного аксессуара скрывается молниеотвод.

Устройство состоит из трех взаимосвязанных частей, а именно:

Заземляющий проводник, расположенный там, где ожидается удар молнии, т.е. над зданием;

Заземляющий проводник (токоприемник), который отводит заряд от молниеотвода к заземляющему проводнику (обычно это металлический провод большого сечения);

Заземляющий стержень – стержни и обрешетка, заглубленные в землю.

Молниеотвод с токоприемником

Все компоненты системы молниезащиты могут быть выполнены в виде одной отдельно стоящей конструкции. Например, это может быть металлическая мачта, которая одновременно является ограничителем, столбом, проводником и заземлением. Вероятность удара молнии в зоне защиты очень мала. Эти зоны условно делятся на две категории – А и В.

В зоне категории А, которая находится ближе к молниеотводу, вероятность защиты составляет 99,5% или выше.

В зоне категории В степень надежности немного меньше – 95%.

Если дом полностью находится в зоне молниезащиты, можно с уверенностью сказать, что в него не ударит молния. Дом без молниеотвода не может служить безопасным убежищем для людей во время грозы.

Мирные птицы защищены инженерными системами

Молниезащиту загородного дома можно разделить на:

Внешний – для предотвращения прямого удара молнии в дом;

Внутренние – для уменьшения возможного ущерба внутренним системам дома.

Внутренняя система молниезащиты состоит из устройств защиты от перенапряжений для защиты от прямых и косвенных ударов молнии (например, вблизи дома).

Как сделать молниеотвод?

Разрядник состоит из трех частей: молниеприемника в виде стержня, троса или сетки, разрядника, отводящего полученный разряд на землю, и самого заземления – нескольких металлических проводников, находящихся в непосредственном контакте с землей.

Схема монтажа заземляющего проводника

Можно использовать простое эмпирическое правило: радиус защищаемой зоны в 1-1,5 раза больше высоты молниеотвода. То есть, если молниеотвод находится на высоте 20 метров, он защищен кругом с радиусом 20-30 метров. Если это не покрывает площадь дома, устанавливаются два или более стержней в разных концах дома. Простейший молниеотвод – это стальной, алюминиевый или медный стержень необходимого сечения, неизолированный, очищенный от ржавчины и краски, который используется в качестве молниеотвода и проводника электричества. Например, стальной стержень диаметром 8 мм. Если это полая труба, ее открытый конец, обращенный вверх, должен быть заварен. Если нет возможности установить такой ограничитель, в качестве ограничителя можно использовать крышу дома:

Сама крыша, несущие балки и соединения выполнены из металла;

Толщина кровельного стального листа составляет не менее 4 мм;

Под крышей нет горючих и легковоспламеняющихся материалов.

Телевизионная антенна, дымовая труба и возвышенные части крыши также могут служить проводником молнии. Если описанные выше варианты по каким-то причинам не подходят, в качестве альтернативы можно разместить молниеотвод на близлежащем высоком дереве (дерево должно быть значительно выше крыши дома). Тросовый молниеотвод устанавливается вдоль конька крыши путем натяжения металлического троса между двумя стойками. Если опоры металлические, а не деревянные, они должны быть изолированы от кабеля надежными электроизоляторами. В качестве заземляющего проводника можно использовать металлические уголки, полосы или листы, заглубленные в землю не менее чем на 0,7 метра и на 1 метр от стены дома. Заземляющий проводник также должен находиться на расстоянии не менее 5-6 метров от тротуара и, по возможности, располагаться в тени. Требование к расстоянию объясняется тем, что во время грозы может возникнуть шаговое напряжение, которое может быть смертельно опасным для человека. А что касается тени – в жаркую погоду земля возле заземления может высохнуть и плохо проводить разряды. Поэтому заземлитель размещают в тени или в месте, которое часто поливают. Конструктивные элементы системы молниезащиты соединяются с помощью сварки или резьбовых креплений. Самое главное, чтобы соединение было надежным, чтобы сильный порыв ветра или падающий слой снега не могли его нарушить. Если ваш дом построен из кирпича, вы можете проложить шинопровод прямо вдоль стены. Что делать, если ваш дом сделан из дерева? В этом случае шины должны располагаться на расстоянии около 10 см друг от друга и крепиться изолированными скобами. Даже небольшой одноэтажный фермерский дом должен быть оборудован системой молниезащиты:

Инструкция по молниезащите зданий и сооружений РД 34.21.122-87 и

Инструкция по молниезащите зданий, сооружений и промышленных коммуникаций СО 153-34.21.122-2003.

В этих документах вы узнаете обо всех нюансах молниезащиты и обеспечите свой дом надежной “крышей”.

Дымовая труба несет молниезащиту столба

Установка молниезащиты в загородном доме, несмотря на свою простоту, все же имеет некоторые тонкости, которые необходимо учитывать при ее проектировании и эксплуатации. Например:

Для металлических крыш молниезащита возможна с помощью стержня, а для полимерных крыш – с помощью сетки.

В случае шиферной или деревянной крыши лучше использовать тросовый молниеотвод.

Проверьте все части системы молниезащиты,

Убедитесь, что все соединения и крепежные элементы находятся в хорошем состоянии,

Замените поврежденные детали,

Очистите контакты и т.д.

Каждые 5 лет или около того проверяйте глубину коррозии на земле. В настоящее время молниезащита не требуется при сдаче дома в эксплуатацию, поэтому каждый домовладелец сам решает, устанавливать ее или нет. Давайте не будем ждать “удара молнии”. Тем более что услышать его можно только через несколько секунд после того, как очередная “огненная стрела” упадет на землю. Надежно ли защищен ваш дом от молнии?

Это можно сделать еще проще, если в качестве молниеотвода использовать стальной стержень (например, кусок арматуры) диаметром 10 – 18 мм и длиной 250 мм или более.

Факт: Молниеотвод (точнее, ограничитель) можно разместить не только на крыше, но и рядом с домом – на любом высоком объекте: антенной мачте, столбе, высоком дереве. В последнем случае дерево также будет защищено, но металлический стержень должен находиться на высоте не менее 1,5 метров над кроной.

Вопрос: Зачем мне нужна молниезащита?

2 Страдания от кабелей и электроники
Не все удары молнии вызывают пожары. Однако молния слишком часто повреждает электронное и электрическое оборудование в доме, прожигает крыши и разрушает дымоходы. И это не десятки, а тысячи случаев в год в каждом регионе. И почти во всех случаях ремонт и восстановление имущества обходится дороже, чем правильно установленная система молниезащиты частного дома.

3. событие, не покрываемое страховкой
Отсутствие молниеотвода в дачном доме может дать страховым компаниям повод отказать в выплате страхового возмещения в случае повреждения имущества во время грозы. Это элементы, форс-мажорные обстоятельства.

Жители районов, где шторм длится более 10 часов в год. Если верить картам советских времен, в России это все регионы, кроме крайнего севера и крайнего востока. И чем дальше на юг, тем чаще бушуют штормы. Например, как показывают многолетние наблюдения, грозовая активность в различных зонах центральной зоны составляет от 40 до 80 часов в год. Она систематически увеличивается и, как мы узнали, будет увеличиваться и дальше.
Домовладельцы, стоящие в поле или на высоком холме. Будьте готовы к тому, что все электрические разряды от молний придутся на ваши дома. Да, они могут врезаться в высокое дерево или столб линии электропередачи, но лучше на это не рассчитывать.

Владельцы самых высоких домов в этом районе. Под “самым высоким” подразумевается не только количество этажей, но и наличие высоких точек: дымовых труб, антенных мачт, возвышающихся над хребтом, шпилей, флюгеров и т.д.
Домовладельцы с токопроводящими крышами. Например, с железной или медной крышей. Риск попадания молнии в такие дома гораздо выше. Почти не имеет значения, заземлена крыша или нет.
Владельцам одноэтажных зданий, которые рассчитывают на “экранирование” от соседних зданий, также не стоит расслабляться. Нет никакой гарантии, что у соседа есть работающая система молниезащиты. Поэтому все или почти все домовладельцы нуждаются в молниезащите.
Есть мнение: Некоторые “эксперты” утверждают, что молниезащита не нужна, поскольку она соберет все молнии в округе. Но, во-первых, штормы непредсказуемы. Во-вторых, приглашая молнию в свой дом, вы должны быть основательно подготовлены к встрече с ней.

Молниеприемник принимает форму молнии и бывает трех видов.

1. Стержневой приемник (на фото выше) – это простой металлический штырь, который закрепляется таким образом, чтобы он стал самой высокой точкой в пространстве. Такие приемники чаще всего используются для защиты небольших зданий с несложной архитектурой.

2) Канатоприемник – это веревка, прикрепленная к деревянным опорам и натянутая поперек хребта. Используются реже, чем стержневые приемники, в основном для защиты низких зданий.

Диаграмма с сайта orengelectro.ru

3. металлическая сетка – из стали, алюминия и т.д. Она натягивается по всей поверхности крыши и закрепляется на деревянных или специальных токопроводящих опорах. Она почти никогда не используется для защиты частных домов.

Сеть проводников – Провод, по которому напряжение передается от молниеотвода к заземляющему электроду. Это та же стальная проволока или металлическая полоса, приваренная одним концом к заземлителю, а другим – к заземляющему электроду.

Заземлитель – Проводники, зарытые в землю, “выпускают” электрический заряд в землю.

На диаграмме: Проектирование молниезащиты жилого дома. На рисунке: Система молниезащиты для дома.

Молниезащита обычно включается в проект дома или шале и устанавливается во время строительства здания. Однако если система молниезащиты отсутствует или повреждена (после удара молнии), ее можно купить в магазине или даже сделать самостоятельно.

Компании, производящие электрооборудование, предлагают готовые решения для молниезащиты и заземления. Набор (на рисунке пример из tdm-elektro.ru) включают молниеотводы, заземлители из коррозионностойких материалов (нержавеющая и оцинкованная сталь) и сопутствующие элементы: выключатели и контактные группы.

Основными преимуществами сборных решений являются отсутствие “тонких мест” и повышенная надежность соединений. Цена комплектов молниезащиты “под ключ” – от 8 тыс. руб.

Фото с сайта ocenin.ru

Как сделать громоотвод в домашних условиях своими руками
Во времена моего детства мой дед своими руками сделал для дома громоотвод в крыше. А в его пригородном районе, где все дома были оборудованы громоотводами, во время гроз не было пожаров. В отличие от соседнего района, где дома горят не очень часто. Самодельный молниеотвод в частном доме моего деда представлял собой тросовый молниеотвод из 5 мм стальной проволоки (размещенной горизонтально на мачтах и над коньком крыши так, чтобы она не касалась поверхности крыши) и заземления в виде куска арматуры, вбитого в землю.

Фото с сайта m-strana.ru

Это можно сделать еще более простым способом, используя в качестве грунта стальной стержень (например, кусок арматуры) диаметром 10 – 18 мм и длиной 250 мм или более.

Факт: Молниеотвод можно разместить не только на крыше, но и рядом с домом – на любом высоком объекте: антенной мачте, столбе, высоком дереве. В последнем случае дерево также будет защищено, но металлический стержень должен находиться на высоте не менее 1,5 м от кроны.

В качестве проводника лучше использовать стальную проволоку диаметром не менее 6 мм (или стальную ленту толщиной 2 мм и шириной 30 мм). Один конец должен быть приварен к молниеотводу, а другой – к заземляющему проводнику. Если дом построен из негорючих материалов (кирпич, камень и т.д.), заземление можно закрепить снаружи здания, подальше от окон и дверей.

Факт: Количество гнезд зависит от типа молниеотвода. Для стержня достаточно одного проводника, для кабеля или сетки – двух.

Железные крыши: заземлять или нет
Иногда “умельцы” предлагают выполнить заземление для железной крыши, объясняя, что это молниезащита. К сожалению, это не так. А эффект может быть противоположным. Без внешних молниеотводов вы действительно начнете собирать все молнии из окружающей среды, рискуя получить дыру в крыше и прожечь проводку. Проблема в том, что правила читают, но не выполняют.

Согласно “Руководству по молниезащите зданий…” (СБ 153-34.21.122-2003 пункт 3.2.1.2), металлические крыши защищенных сооружений действительно могут рассматриваться как естественные молниеотводы. Однако толщина железной кровли должна составлять 4 мм, а медной – 5 мм. Маловероятно, что на вашей крыше есть броня. Таким образом, молниезащита и заземление крыши – это две разные вещи. И молниезащита отдельно стоящего дома с крышей из листового металла должна выполняться так же, как и любого другого.

Читайте далее: