Височина на гръмоотводното устройство, напречно сечение на проводника, изисквания към гръмоотвода и заземителния електрод

Светкавицата е мощно проявление на природните сили, които човек среща със завидна редовност. Това е електрически разряд, който възниква поради взаимното триене на топъл въздушен поток с водни капки, облаци и земя. Енергията му е толкова голяма, че той събаря дървета, пали дървени покриви, излиза от строя електроуреди и всички електрически инсталации. За защита от негативните последици от удар на мълния са монтирани гръмоотводи.

Устройството на гръмоотводите не може да се нарече сложно, но по време на изграждането им трябва да се ръководите от принципите на надеждност, пожарна безопасност и да спазвате параметрите, описани в инструкциите.

Историята на гръмоотвода

Земята по същество е огромен кондензатор. Едната подплата е повърхността на планетата и всичко, което е върху нея. Другата облицовка е направена от свободни заряди в атмосферата. Въздухът в тази система играе ролята на диелектрик. Именно неговият срив представлява мълния.

Осъзнавайки същността на мълнията като електрически процес, Бенджамин Франклин изобретява и разработва устройството на първия гръмоотвод. Талантлив физик не успя да развие дарбата си в науката поради бурна политическа дейност, поради което неговият портрет е изобразен на банкнота от сто долара.

Тесла осъзнава, че мълнията пада в най-високата точка, свързана със Земята, поради най-малката дебелина на диелектрика (въздушния слой). В резултат на поредица от експерименти хвърчилото се превърна в първия гръмоотвод в историята. В България още по-рано такива експерименти са извършвани от Ломоносов заедно с друг физик Рихман.

Като цяло гръмоотводът е устройство, което отвежда разрушителната енергия на мълнията от защитения обект и я разсейва чрез заземяване. Те знаеха за важността на гръмоотводитепреди много векове, гледайки как мълнии удрят високи дървета, колони и кули. Въпреки това, научни експерименти и разумни заключения са направени едва през XIII век.

Конструктивни части

По принцип устройството на всеки гръмоотвод предполага наличието на три компонента.

Въздушният терминал трябва да може да издържи милиони волта, високи температури и значителни удари (мълния може да разцепи голямо дърво). Тази част от гръмоотвода е изработена от проводим метал. Използва се стоманена тел с голям диаметър (10-12 mm), стоманена лента или прът.

Проводникът, свързващ гръмоотвода със заземителния електрод, е направен от проводник и трябва да издържа на краткотраен поток от колосални токове. Местни и чуждестранни компании се занимават с производство на токопроводи. Заедно с проводника те предлагат крепежни елементи, което значително опростява инсталирането на устройства.

Третата част на гръмоотвода е заземително устройство (GD), което допринася за безпрепятственото протичане на ток в земята от проводника.

Тук с право може да се добави основата, върху която е сглобена цялата конструкция. Но обикновено това са самите обекти на защита (сгради, електропреносни кули и т.н.), въпреки че гръмоотводното устройство може да включва поставянето му като независима единица на отделна основа.

За да се предотврати корозия, елементите на гръмоотвода трябва да бъдат поцинковани или поне боядисани. Ако се използва боядисване, тогава частта от заземяващия електрод, разположена в земята, не е боядисана.

Като цяло могат да се разграничат следните типове гръмоотводи, използвани в практиката:

най-често срещаните, поради ниската цена и простото устройство, но не по-малко ефективни, гръмоотводи;
гръмоотводите осигуряват защита за дълги обекти като дълги сгради или електропроводи с високо напрежение;
Мрежестите гръмоотводи, които са с най-висока ефективност, са предпочитани при защита на критични обекти.

Цената на мрежест гръмоотвод е много висока. Следователно, въпреки високата степен на защита, такива устройства се използват изключително рядко, когато мълниезащитата е от особено значение. Въжените и прътовите системи са приблизително еквивалентни по отношение на ефективността, но поради лекотата на поддръжка и малката разлика в цената, последните имат приоритет в приложението.

Отделен вид мълниеотводи са активните мълниезащитни системи. Външно те практически не се различават от пръчковите устройства. Единствената разлика е, че в гръмоотвода (самия връх) е вградено електронно устройство, което допринася за генерирането на импулси с високо напрежение по време на гръмотевична буря. Създавайки такава „стръв“ за мълния, активните системи буквално я хващат. Устройство от този тип се счита за най-ефективно.

Има компании, които са усвоили производството на гръмоотводи на индустриална основа, но често тези устройства, предвид тяхната простота, се правят самостоятелно.

Монтаж на гръмоотвод

Веднага трябва да се отбележи, че изискванията на PUE предвиждат осъществяването на връзки между всички части на гръмоотвода изключително чрез заваряване. Ако това не е възможно, се допуска резбова връзка с болтове и гайки. Площта на шайбите, използвани в резбовите връзки, трябва да се увеличи. Не е разрешено монтирането на елементите на системата чрез усукване на проводници или по друг начин.

Разбира се, височината на гръмоотвода, която определя главно неговата ефективност, трябва да бъде максимално увеличена. Съгласно указанията на РД,за да се осигури надеждна защита, е необходимо гръмоотводът да се издигне най-малко на 3 m над повърхността на конструкцията. Това важи за прътовите устройства. Височината на полагане на кабелния гръмоотвод зависи от дължината и височината на сградата, конструкцията на заземителния проводник и специфичното съпротивление на почвата, може да бъде 3-4 м. За монтиране на кабела се препоръчва да се укрепят дървените подпори на двата зъбера на сградата, а между тях да се изтегли кабелният гръмоотвод, ако говорим за билни покриви.

Конструктивните характеристики на мрежестите гръмоотводи позволяват монтирането на такива устройства много по-ниско. В зависимост от разстоянието на решетката, те могат да бъдат разположени на десетина или няколко десетки сантиметра от плосък покрив. Мрежа с клетки 6x6 cm може да се постави директно върху повърхността на покрива или дори под слой изолация, ако не е запалим.

Проводник надолу и заземителен проводник

Токоотводът (надолу) е не по-малко важен елемент от гръмоотвода от гръмоотвода или заземителното устройство. Ако гръмоотводът трябва да има площ на напречното сечение, равна на 100 mm2 (пръчка с диаметър 12 mm), токопроводът, който не изпитва термични и ударни натоварвания, не може да има диаметър по-малък от 6 mm (PUE). Увеличеното напречно сечение на спускащия проводник, като се вземе предвид възможната стойност на тока, протичащ през него, е само добре дошло.

Заземителят на гръмоотвода най-често се свързва към заземителния контур на цялата сграда. При самостоятелна мълниезащита като мълниеприемник се използват метални щифтове, забити или заровени в земята. За да се подобри проводимостта, понякога тези щифтове се комбинират в групи, като се заваряват правоъгълни конструкции от тях с помощта на стоманена лента. Но във всеки случай изискванията на PUE регулират съпротивлението между зарядното устройство и земята, което не трябва да надвишава 40 ома присъпротивление на почвата 1 kOhm*m.

Всички елементи на гръмоотвода трябва да бъдат надеждно защитени от корозионни повреди. Най-добрият начин да направите това е да използвате поцинкована стомана за елементите на системата.

Защитни зони

Схемата на защитната зона на един свободно стоящ гръмоотвод е голям конус. За гръмоотводи, чиято височина не надвишава 150 m, се приемат следните габаритни размери на устройството:

за площта на ниво терен h0 = 0,85h; r0 = (1,1 – 0,002h)h; rx \u003d (1,1 - 0,002h) (h - hx / 0,85);
за зона на ниво покрив, например: h0 = 0,92h; r0 = 1.5h; rx \u003d h - 1,5 (hx / 0,92);

където h е височината на гръмоотвода; h0 - някаква височина (обикновено нивото на покрива); rx е диаметърът на основата на конуса на височината h0. След като сте решили условните размери, можете да използвате формулата

за изчисляване на необходимите параметри. Ако например са известни rx и hx (необходимият радиус на защитната зона и зададената височина на тази зона), е възможно да се изчисли височината на единичен гръмоотвод, необходим за надеждна защита h. И обратно, при известни h и hx, радиусът на зоната rx лесно се изчислява и, сравнявайки го с необходимия, се прави заключение за ефективността на мълниезащитното устройство.

Изчисление с двойна лента

Приблизително същите действия се извършват при изчисляване на гръмоотвод с двоен прът и по принцип на група от тях. Тук е необходимо само да се вземе предвид разстоянието L, на което щифтовете са разположени един от друг. Изградили кръгови защитни зони за всяка от тях, те гледат към тяхното пресичане. Ако цялото защитено пространство е в техните граници, тогава се осигурява надеждна защита. Съгласно същия сценарий е възможно да се определят зоните за защита на устройства с различна височина.

Защитната зона на телена гръмоотвод, или по-скоро нейнатаОсновата е във формата на заоблен правоъгълник. За единично устройство от този тип с височина h под 150 m се приемат следните допускания:

в ч

С негова помощ можете да определите необходимата височина на устройството, според известните параметри на зоната, която се нуждае от защита, и височината на местоположението му или да извършите обратната процедура.

Всъщност изчисляването на защитните зони на мълниезащитните устройства е малко по-сложно. Описаните методи показват само принципите, на които се основава. По-подробна информация може лесно да се намери в специализираната литература.