Главная › Новости

Молниезащита дома и других зданий

Опубликовано: 05.09.2018

Системы молниезащиты и защиты от импульсных перенапряжений

Поражение молнией домов и различных построек обычно приводит к пожару. Поэтому постройки следует защищать молниеотводами, или так называемыми громоотводами. В зависимости от местных условий и наличия нужных материалов существует много вариантов оборудования молниезащиты. Обычно для устройства молниеотводов применяют медную и стальную проволоку (катанку), а также различную профильную сталь — трубы, уголки, полоски нужного сечения. Проволоку берут толщиной не менее 6 мм. Стальные (железные) материалы рекомендуется применять оцинкованными; не оцинкованные снаружи лучше окрасить водостойкими красками, лаками, битумами (в земле окрашивать не следует).

Какой бы конструкции ни был громоотвод, он всегда должен состоять из молниеприемника, токоотвода и заземлителя. Их сечение должно быть не менее 50 мм2: таким сечением обладает, например, проволока диаметром 8 мм (иногда применяют проволоку диаметром 6 мм). Молниеотвод можно сделать из одного куска проволоки нужной длины и сечения, который в этом случае будет и молниеприемником, и токоотводом, и за-землителем.

Рассмотрим несколько вариантов молниезащиты.

Дом с неметаллической кровлей, пристройкой и слуховым окном. В сельской местности молнией чаще всего поражаются коньки крыш, дымовые трубы, слуховые окна, края фронтонов (от конька до нижнего ската крыши). Простейшую молниеза-щиту выполняют так. Берут проволоку диаметром от 6 до 10 мм или более нужной длины, укладывают ее по конькам крыши, пристройки и слуховому окну (рис. 216, Л). Проволока, идущая по коньку и кровле, в этом случае играет роль молниеприемника /. На противоположных углах дома и конце пристройки проволоку прокладывают по стенам, образуя токоот-воды 2, затем роют канаву глубиной от 0,8 до 1 м и по дну ее прокладывают проволоку, которая служит заземлителем 3. Токоотвод может быть из более тонкой проволоки, но ее в этом случае надо прочно крепить к молниеприемнику и заземли-телю.

При нескольких токоотводах, соединенных параллельно для разделения тока молнии на части, их сечение может колебаться от 25 до 35 мм2. Вообще сечение всех частей громоотвода должно быть таким, чтобы под действием тока молнии они сильно не нагревались и не расплавлялись.

Токоотводы от молниеприемника рекомендуется прокладывать кратчайшим путем, без образования петель или острых углов. К несущей конструкции (деревянным стенам или столбам, мало сгораемой кровле) их крепят (вплотную) через каждые 1—2 м, но при условии, что они не будут нагреваться при проходе по ним тока молнии. Лучше всего крепить токоотводы на изоляторах или кусках резинового шланга (можно на полосовой резине, свернутой трубкой).

Если кровля из асбестоцементных плит или черепицы, то молниеприемник и токоотводы крепят вплотную к кровле, а затем ведут по стенам к заземлителю.

С кровлей из соломы, щепы, толя, рубероида молниепри-емники и токоотводы соприкасаться не должны. Расстояние между проволокой и такой кровлей должно быть не менее 15 см. Проводка в этом случае кладется на прикрепленные к обрешетке деревянные или стальные штыри. Еще надежнее следующий способ. Ошкуренную жердь или строганый деревянный брусок (лучше треугольной формы) крепят к обрешетке на расстоянии 15 см от кровли, два-три раза окрашивают масляной или другой водостойкой краской и на них укладывают молниеприемник или токоотвод (лучше на изоляторы или куски резинового шланга). Неоцинкованные части окрашивают водостойкими красками, лаками или битумом. Стальные тросы для токоотводов нежелательны из-за их быстрой коррозии.

На верху печной трубы (по всему ее периметру) надо устроить петлю и присоединить ее к молниеприемнику, идущему по коньку. Вместо петли над трубой можно установить стержень высотой 20—50 см и также присоединить его к молниеприемнику.

Дом с неметаллической кровлей со стержневым молниеотводом (рис. 216, Б). Из жерди или бруска толщиной 10—12 см делают стержневой молниеотвод и крепят его к стропилам крыши на середине конька. Если длина дома не более 15 м, а ширина и высота (от земли до конька) не более 7 м, то молниеотвод высотой в 5 м, считая от конька, надежно защитит дом от поражения молнией.

Расчет здесь довольно прост. Если от самой верхней части молниеприемника провести наклонную линию под углом 45° к земле, то все, что находится внутри этого конуса, надежно защищается от молнии.

Молниеприемником и токоотводом одновременно может служить также стальная проволока диаметром 8—10 мм. На одном конце такой проволоки устраивают петлю, поднимают ее над вершиной стержня не менее чем на 15—20 см, крепят к молниеотводу, пускают по кровле и стене, а затем зарывают в канаву глубиной не менее 1 м и соответствующей длины. Заземлптелями могут служить стальные уголки или другая профилированная сталь, трубы и толстые стальные полосы, по такой площади, чтобы они были сечением не менее 50 мм2.

Рис. 216 Молниезащита: А — дом с неметаллической кровлей; Б — лом с неметаллической кровлей со стерж невым молниеотводом; В — дом с неметаллической кровлей и молниеотводом по растущему дереву; Г —устройство отдельного молниеотвода; Д — небольшой дом с металлической кровлей, радиоантенной и подходящей к нему телефонной линией: Е —соединение токоотводов между собой различными деталями; Ж —конструкции молпиеприемников; 3 — заземлитель из двух труб и стальной полосы; И — типы эаземлителей; К — крепление токоотводов; Л — токоотвод.

Дом с неметаллической кровлей и молниеотводом на растущем дереве (рис. 216, В). Если на расстоянии 4—5 м от дома растет дерево, высота которого в 2—2,5 раза больше высоты дома (считая от конька до земли), то по дереву на высоту 14—18 м можно проложить молниеотвод из стальной проволоки. В этом случае на расстоянии 10—15 м от проволоки до самого удаленного конца дома грозозащита обеспечена.

Одним молниеотводом можно защитить и два рядом стоящих дома, если второй дом находится на расстоянии не менее 4—5 ж от дерева. Делается это так. В той части дома, которая находится ближе всего к дереву, от конька по стене прокладывают стальную проволоку диаметром 8—10 мм (можно 7—8) и присоединяют ее под землей к заземлителю. Проложенная проволока предохраняет второй дом от загорания при перескакивании молнии.

Если вблизи дома нет высокого дерева, а на крыше нельзя установить молниеприемник, молниеотвод можно оборудовать, используя бревно или жердь (рис. 216, Г). Высота такого молниеотвода обычно колеблется от 9 до 13 м. Состоит он из двух частей — нижней длиной 6—8 м и толщиной 16—18 см и верхней (жерди) такой же длины и толщиной 10—12 мм. Части эти на длину 1,5 м скрепляются между собой двумя-тремя хомутами и заглубляются в землю на 2 м.

Молниеотвод высотой 14—22 м делается из двух нижних бревен длиной 8,5—12,5 м и толщиной 16—18 см и жерди длиной 9—13 м и толщиной 10—12 см. Обе части скрепляются между собой двумя-тремя хомутами на длину 2 л и заглубляются в землю на 2,5 м.

Более целесообразно закапывать в землю железобетонные столбы-пасынки и крепить к ним деревянные. Проволоку токо-отвода крепят к мачте через 1 м с помощью проволочных скоб.

Грозозащита небольшого дома с металлической кровлей, радиоантенной и телефонной линией (рис. 216, Д).

В таком доме молния может ударить в радиоантенну, в кровлю, в телефонные провода.

Удар молнии в стальную кровлю не опасен, если последняя надежно заземлена. Для ее заземления по всем углам кровли крепят токоотводы и соединяют их с заземлителями. Воронки водосточных труб проволокой надежно соединяют с кровлей, а концы труб — с землей. Во всех случаях сечение проволоки должно быть не менее 30—35 мм2. Вообще заземление кровли должно быть не реже чем через 10—15 м ее периметра.

Дымовая труба защищается металлическим колпаком, подключаемым к стальной кровле. Если нет колпака, то по периметру верхнего края трубы кладут 6—8-миллиметровую проволоку и также крепят ее к кровле.

Токоотводы могут быть из стали любой марки, одно- или многопроволочными. Для пропуска всего тока молнии их сечение должно быть не меньше 50 мм2. Если токоотвод разветвляется, то сечение его ветвей может составить 25—35 мм2. Токоотводы от молниеприемника к заземлителю следует прокладывать кратчайшим путем, без образования петель и острых углов. Если это условие не будет соблюдено, то при ударах молнии возможны пробои между различными точками токоотводов, а также обрывы под действием электродинамических сил молнии.

С молниеприемниками и заземлителями, а также между собой токоотводы могут соединяться по-разному (рис. 216, Е), Самое прочное и надежное соединение — сварка односторонним или двусторонним швом длиной не менее 100 мм. Возможно также бондажное соединение, т. е. концам проволоки придают форму крючка, складывают их вместе и плотно обвивают проволокой диаметром 2—3 мм на длину 150 мм. Иногда концы плотно закручивают на длину 200 мм или применяют специальные сжимы длиной 100 мм и крепят их двумя болтами. К заземлителям и молниеприемникам токоотвод можно крепить с помощью двух болтов или трех заклепок. При болтовых соединениях конец токоотвода накладывают на заземлитель на длину 120 мм, а при заклепочных—на 150 мм. Соединяемые концы оцинкованной проволоки можно только очистить от грязи и пыли, а неоцинкованной обязательно зачистить для обеспечения хорошего контакта.

В местах крепления токоотвода к стальной кровле краску удаляют, один конец самого токоотвода загибают крюком или петлей, ставят шайбы с двух сторон и крепко затягивают болтом.

Места соединения (кроме сварки) обертывают в несколько слоев любой изоляционной лентой, затем плотной тканью, которую обматывают ниткой, и все это закрашивают, В этом случае краска не попадает в места примыкания металла друг к другу и не нарушает контакта, но хорошо предохраняет его от ржавчины. Для лучшего контакта концы можно облудить оловом и спаять их.

Молниеприемники (рис. 216, Ж) делают из стальной проволоки того же диаметра, что и токоотвод, или большего (например, 12—14 мм), из стальной трубы диаметром 2—2,5 см с толщиной стенок 2,5 мм или больше, верхний конец которой сплющивается или заваривается на конус. В верх такой трубы иногда вставляют выточенную в виде иглы заглушку и приваривают ее. Трубу можно заменить уголком, полосой

или любой профильной сталью, но с площадью сечения не менее 50 мм2. Высота молниеприемника не должна превышать 2 м. Крепят молниеприемник к дереву или шесту двумя скобами, причем так, чтобы ветер не мог сорвать его.

Если молниеприемник делают из стальной проволоки диаметром 6—10 мм, сначала из нее сгибают петлю и плотно обертывают конец проволокой, устраивая бандаж. Длина такого конца молниеприемника колеблется от 200—300 до 300—400мм.

Заземлители могут быть из стальной проволоки диаметром б мм и больше, стальных труб диаметром от 00 до 40 мм (больший диаметр лучше), стальных полос толщиной не менее 4 мм и различной профильной стали с сечением не менее 50 мм2.

Лучшие заземлители получаются из оцинкованных материалов.

Заземляя молниеотводы, следует помнить, что чем меньше величина сопротивления заземления, тем лучше. Сила сопротивления тела проходящему через него электрическому току определяется законом Ома. Там, где во время грозы будут находиться люди, величина сопротивления заземления молниеотводов не должна превышать 10 ом. Если вблизи молниезащитно-го устройства пребывание людей или животных исключается, величина сопротивления заземления может быть в пределах 40 ом.

Для безопасности людей заземлители следует располагать не менее чем 5 м от проезжих дорог, тротуаров, газонов, детских площадок и т. п. Токоотводящие спуски надо удалять от входов в дом или в другие постройки и от фундаментов защищаемого здания на 0,5—0,8 м.

Чаще всего молниеотводы заземляют с помощью вертикально забиваемых стальных стержней из профильной стали или труб. Два или три таких стержня длиной 2,5—3 м забивают иа некотором расстоянии друг от друга (от 3 м и больше). Стержни объединяют в одно целое стальной полосой сечением не менее 50 м2 или прутком диаметром не менее 8 мм, которые плотно прилегают к стержням и прочно скрепляются с ними сваркой, болтами или заклепками,

Чем влажнее грунт, тем выше токопроводимость, и наоборот. Известно, что летом верхний слой земли сильно высыхает, повышая тем самым сопротивление заземлителей. Вот почему полосы следует закладывать на глубину не менее чем 0,8 м (больше лучше), а стержни забивать так, чтобы их верхний конец также находился на расстоянии 0,8 м от поверхности земли (глубже лучше).

Сопротивление электродов в разных грунтах неодинаково. Если забить вертикальный заземлитель длиной 2,5—3 м в глину или чернозем, то его сопротивление составит приблизительно 30 ом, а сопротивление горизонтальной полосы длиной 5 м,

уложенной на глубину 0,8 м в такой же грунт, уменьшается до 25 ом.

Примерное сопротивление одиночных электродов в разных грунтак указано в таблице 32.

Таблица 32

Сопротивление стержня я полосы в зависимости от грунта

Часто требуется, чтобы сопротивление заземлителя было не более 10 ом. В этом случае вместо одного стержня в грунт забивают два и объединяют их стальной полосой сечением 40X4 мм. Стержнями может служить уголковая сталь 50Х Х50 мм и длиной 2,5 м. Их забивают на расстоянии 5 м друг от друга, оставляя над поверхностью земли концы, равные 0,6 м. Токоотвод к заземлителю крепится в середине.

Если удельное сопротивление грунта равно 100 ом/м, а сопротивление одного стержня (см. табл. 32) —30 ом, то сопротивление двух стержней, соединенных стальной полосой параллельно, уменьшится наполовину. Скрепляющая стержни полоса длиной 5 м имеет сопротивление 25 ом (рис. 216,3).

Для определения величины сопротивления двух стержней, скрепленных полосой, необходимо сопротивление первых (15 ом) умножить на сопротивление полосы (25 ом) и полученную сумму разделить на сложенное сопротивление стержней и полосы. Получим: 15*25 / 15+25 = 9,4 ом. Это и будет искомым сопротивлением.

Если забить три стержня такой же длины и соединить их параллельно полосой длиной 5 м, то величина сопротивления заземления будет еще меньше. Сопротивление трех параллельно соединенных стержней составит: 30:3=10 ом. При том же сопротивлении полосы общее сопротивление заземлителя будет равно 10*25 / 10+25 = 7 ом.

Конструктивно заземлители могут различаться (рис.216,11), но все они должны заглубляться в грунт не менее чем на 0,8—1 м. Длина заземлителеи зависит прежде всего от сечения применяемого материала и характера грунта.

К первому типу относятся заземлители, имеющие вид круглого стального прутка, часто являющегося продолжением токо-отвода разного сечения {номера заземлителеи 1 —12).

Ко второму типу относятся полосные заземлители, к концу которых крепится токоотвод (номера заземлителеи 13—22).

Третий тип заземлителеи — стальная полоса, но с креплением токоотвода к ее середине.

Четвертый тип заземлителеи имеет вид трубы, уголка, полосы длиной 2,5 м (номера заземлителеи 23—25).

Пятый тип заземлителеи — это две трубы, соединенные стальной полосой. Токоотвод к такому заземлителю крепится на его конце (номера заземлителеи 26—27).

Шестой тип заземлителеи представляет собой три стальные трубы, соединенные стальной полосой. Токоотвод крепится в середине заземлителя (номера заземлителеи 28—29).

Расчетные данные по всем этим заземлителям приведены в таблице 33. Из таблицы видно, что чем больше электродов и длиннее соединительная полоса, тем меньше сопротивление заземлителя. К примеру, в глине одиночный электрод длиной 2,5 м (номер заземлителя 24), играющий роль заземлителя, имеет сопротивление 14,8 ом; два же электрода, соединенные стальной полосой длиной 3 м, имеют сопротивление только 6,2 ом (номер заземлителя 26); три электрода с соединительной полосой длиной 6 м — 3,6 ом (номер заземлителя 28) и т. д.

Прежде чем забить электроды, необходимо вырыть канаву нужной длины, разметить расстояние между электродами. Забив электроды, их соединяют полосой, прикрепляют токоотвод, затем засыпают грунтом, тщательно трамбуя его и поливая водой.

На песчаных грунтах молниеотвод лучше всего заземлять в местах с одинаковой влажностью. Кроме того, заземлитель должен иметь вид двух-трех лучей длиной 20 м, направленных в разные стороны.

Заземлители из угловой стали практически эквивалентны трубчатым, если их ширина наружной стенки равна диаметру трубы. Уголок 4X4 см эквивалентен трубе диаметром 4 см.

Закреплять токоотводы можно по-разному (рис. 216, К). К доскам, стенам, столбам, сухому растущему дереву токоотводы крепят стальными проволочными скобами, забиваемыми на глубину 70 мм, или хомутиками, прикрепляемыми гвоздями. Ставят их на расстоянии 1 м друг от друга. На живом дереве токоотвод крепят проволочными хомутами. Проволока для таких хомутов должна быть мягкой, диаметром 2—3 мм. Обернув проволокой токоотвод и дерево, ее свободно закрепляют и закручивают концы. Хомуты ставят на расстоянии 3—5 м (можно и чаще), но обязательно так, чтобы они были над сучком (это препятствует их сползанию по стволу).

Таблица 33

Типы заземлителей и величины их сопротивления в грунтах с влажностью от 10 до 20% (к весу)

У земли токоотвод защищают на высоту 2—2,5 м стальной трубой (пропускают через нее), стальным уголком или деревянным коробом.

Уход за молниеотводами. Ежегодно до начала грозовых дней осматривают все места крепления отдельных точек молниеотводов, их закрепление к несущим конструкциям. Пораженные коррозией молниеприемники и токоотводы, а также заземляющие устройства при уменьшении их площади поперечного сечения на 30% заменяют новыми.

Через каждые три года тщательно осматривают исправность всех соединений между токоотводом и молниеприемником и прочность крепления молниеприемника к молниеотводу или дереву.

Через каждые пять лет вскрывают заземляющие электроды, шины и проверяют глубину коррозии и прочность мест их соединений.

Расстояние между точками крепления токоотвода по горизонтали рекомендуется выдерживать равным 1 м, по вертикали— 1,5—2 м. При осмотре восстанавливается окраска молниеприемника и токоотвода, но не заземлителей.

Правильное устройство и своевременный уход за молниеотводами обеспечивают защиту дома и других построек от поражения молнией.