Внутренняя молниезащита

• Зонная концепция молниезащиты
• Система уравнивания потенциалов
• Устройства защиты от перенапряжений

Механизм разряда молнии достаточно изучен, однако природа часто преподносит сюрпризы и в некоторых случаях даже профессионалы оказываются в тупике. Эффективная система грозозащиты включает внешнюю молниезащиту и внутреннюю. Первая защищает от прямого удара молнии в дом, строение или какой-нибудь объект (спутниковую антенну, памятник, резервуар с топливом и т.п.). При этом специалисты давно уже знакомы с возможным распространением тока молнии по подземным и надземным коммуникациями типа трубопроводов и коммуникационных сетей. Они научились надежно защищать человека и его имущество от прямого поражения молнией. В соответствии с действующими отечественными нормативными актами определяются категории защиты от прямого удара молнии и выполняется расчет молниезащиты.

Словосочетание внутренняя молниезащита для многих не совсем непонятно. Молния не может проникнуть внутрь строения через оконное стекло, вентиляцию или дымоход, поэтому многие не понимают, зачем нужно создавать внутреннюю защиту и что можно считать эффективной внутренней грозозащитой. Благодаря работоспособной внешней молниезащите электрический разряд улавливается громоотводом и по токоотводам направляется через специальные заземления для рассеивания в земле. Однако вся совокупность этих мероприятий и устройств не спасает от возникающего во время этого процесса электромагнитного поля. Оно может с легкостью проникать глубоко внутрь здания и становится причиной выхода из строя бытовой электроники, а также сложных микропроцессорных агрегатов. Электромагнитное поле способно повредить работу автоматики и стать причиной ложных или некорректных команд в системах управления. Надежно защитить все чувствительное электронное оборудование, расположенное внутри здания, позволяет именно система внутренней молниезащиты.

Внутренняя молниезащита: жизненно необходимая безопасность

Опытные специалисты считают разделение молниезащиты на внешнюю и внутреннюю условным. Сила негативного влияния электромагнитного поля внутри дома напрямую зависит от траектории распространения молнии и путей растекания тока. Наглядным примером этого является не выдуманный пример из жизни. Иностранными архитекторами на территории нашей страны было спроектировано и построенное интересное здание высотой с телебашню. В качестве изысканного декора очертания постройки архитекторы использовали тонкий шпиль установленный вертикально. Основание шпиля было на уровне земли, а вершина превышала кровлю на 50 м. Такое решение архитекторов не вызвало негативных отзывов у электриков, а даже наоборот понравилось им.

Статистика утверждает, что в центрально-европейской части России в 350-метровые постройки молния бьет в среднем 10-15 раз за сезон гроз. Согласно наблюдениям всего две из них имеют стандартный механизм разряда, то есть формируются в грозовом облаке и по плазменному каналу стремятся вниз к земле. Все оставшиеся образуются в верхней точке самого здания и устремляются от него вверх к грозовому облаку. Это явление получило название «восходящие молнии». В связи с тем, что место зарождения и старта молнии находится на вершине сооружения ее легко перехватывать. Казалось бы, громоотвод не нужен, его функции заменил шпиль.

Проблема была выявлена после детального разбора и анализа сложившейся ситуации. Шпиль находился у задней стенки конструкции. Из-за сильно выраженной несимметричной геометрии здания получилось, что разряд молнии концентрированным потоком направлялся к земле по задней стенке. При этом он создавал магнитное поле огромной силы, которое ничем не компенсировалось. Мощное электромагнитное поле создавало большую опасность для внутренней электросети постройки. Поэтому проектировщикам пришлось создать сложную систему внешней молниезащиты, которая позволяла бы снизить величину суммарного электромагнитного поля. Все их старания все же не помогли полностью защитить электрооборудование в этом здании и профессионалам пришлось заниматься проектированием и монтажом элементов внутренней молниезащиты.

Вторым ярким примером, важности грамотной организации внутренней защиты может служить резервуар с жидким топливом, который размещается под открытым небом. Данный объект спроектирован таким образом, что он не боится прямого разряда молнии. Однако даже тут во время грозы нередко регистрируются серьезные пожары. Тяжелые аварии случаются из-за воспламенения над дыхательным клапаном резервуара горючих газообразных выбросов. Это происходит в случае, когда неидеальная система преграждения пламени пропускает его внутрь резервуара. Специально на эти случаи данные объекты оснащаются автоматической пожарной сигнализацией и системой пожаротушения. Во время аварий электромагнитное поле, созданное током молнии, является причиной выхода из строя этих систем и первопричиной серьезных аварий. 

Устройства защиты от импульсных перенапряжений

Даже грамотно выполненные мероприятия по проектировке защиты от негативного воздействия разряда молний и правильный расчет молниезащиты не позволяет на 100 % защитить внутренние электрические цепи от разрушающего действия электромагнитного поля. Основным элементом внутренней защиты являются устройства, предотвращающие импульсные перенапряжения (УЗИП) и специальные металлические экраны. Главной функцией УЗИП является преграждение распространения высоких потенциалов на пути к подключенному электрооборудованию. Из-за огромного разнообразия электроприборов, которые нуждаются в защите, ведущие производители УЗИП предлагают самые разные конфигурации этих устройств. Для этих изделий они вынуждены выделять отдельные крупноформатные тома и купить комплектующие молниезащиты по ним без детальной консультации бывает достаточно тяжело.

УЗИП необходимы для предотвращения проникновения по электрическим цепям перенапряжения к электробытовым приборам. Механизм их действия заключается в быстром прерывании электродуги сопровождающего тока, а это в некоторых случаях очень сложно. Требования к этим защитным устройствам достаточно жесткие. Некоторые изделия должны безупречно с высокой надежностью выполнять свои функции, несмотря на свои миниатюрные габариты и огромное количество защищаемых микросхем. От этого часто зависит не только безопасность и стабильное функционирование объекта, но и жизни многих сотен и тысяч людей.

Большинство мировых производителей УЗИП для грозозащиты имеют специальные исследовательские и испытательные лаборатории, которые ищут пути решения проблемы надежности самых миниатюрных УЗИП. В испытательных комплексах моделируется все возможные негативные воздействия разряда молнии на защитные устройства. Кроме того, специалисты этих отделов решают вопросы совместимости УЗИП с высокочастотными агрегатами (каналами передачи информации, системами телевизионной охраны предприятий и т.п.). Поэтому толстые каталоги производителей – это скорее залог успешной реализации самого сложного проекта грозозащиты. Ведь они точно гарантируют, что нужные комплектующие молниезащиты купить будет просто.