Из-за попадания молний в здания возрастает риск поражения людей электрическим током, риск расплавления и воспламенения разных материалов, расщепления древесины, появления трещин в бетоне и кирпиче, повреждения электроники вследствие попадания разряда в коммуникации. Даже если разряд не попал прямо в провода, волна перенапряжения способна распространиться по коммуникациям на километры и повредить оборудование. По статистике до 40% пожаров происходят вследствие разрядов молний.

Вообще, любая система молниезащиты в основе своей функционирует, вырабатывая встречный лидер, сильно повышая вероятность попадания молнии именно в молниеприемное устройство. При этом все материалы элементов устройства подбираются так, чтобы даже при протекании через них токов молнии, цельность защищаемого объекта и цельность системы защиты не были бы нарушены.

В чем же заключается главное отличие активной молниезащиты от других видов традиционных молниезащитных устройств?

Главное отличие — наличие активного молниеприемника. Активный молниеприемник реагирует на возрастание напряженности электрического поля в процессе приближения грозового облака: от напряжения, которое индуцируется этим полем на антенных устройствах, заряжаются конденсаторы, и когда напряжение на них доходит до 13000-14000 вольт, в разрядниках происходит электрический пробой, и на устройстве формируется импульс напряжением более 200000 вольт, при этом его полярность противоположна полярности имеющего место грозового фронта.

Данный импульс появляется раньше, чем формируется естественный восходящий лидер, дается старт, зажигание для зарождения искусственного восходящего лидера, который быстро развивается на большое расстояние, покрывая обширную зону, защищаемую молниеприемником.

Особенно полезна активная молниезащита в случаях, когда специфика защищаемого объекта не допускает применения иных традиционных средств молниезащиты, например такими объектами являются строительные площадки, морские порты, места массового скопления людей и т. д. Имеются сведения, что активные молниеприемники помогли защитить от поражения молнией Иоанна Павла II на богослужении в 1998 году.

Активные системы молниезащиты не нарушают эстетики защищаемых объектов, поскольку не имеют массивных частей, а монтажные работы и затраты материалов минимальны. Площадь защищаемой зоны, охватываемой активной молниезащитой, значительно превосходит пассивные молниеприемники традиционных конструкций сходной высоты.

В соответствии со стандартом NF C 17-102, активная молниезащита почти на 100% исключает поражение защищаемого ею объекта молнией. При этом активный молниеприемник не требует питания ни от сети, ни от батарей, он является полностью автономным устройством. Приемник активируется лишь тогда, когда возникает объективный риск возникновения молнии.

При выборе активной молниезащиты вначале определяют уровень защиты, требуемый для определенного объекта. Согласно стандарту NF C 17-102, для определения уровня защиты исходят из следующих условий:

Площадь собирания. Условная площадь замещения территории, на которой есть достаточная вероятность вредоносного попадания молнии в объект. Эта площадь связана формой и размерами объекта;

Для оценки актуальности установки активной молниезащиты, принимают в расчет соотношение ожидаемой и признанной частот поражения объекта молнией;

Оценивают местоположение объекта. Если объект находится на плотно застроенной территории, то вероятность поражения его молнией значительно меньше, чем для одиночного объекта, находящегося на возвышении;

Принимают в расчет опасности, которые могут стать следствиями попадания молнии непосредственно в объект. Горюч ли материал стен и кровли, сколько людей находятся регулярно на объекте, и каковы возможности для их оперативной эвакуации, какова стоимость объекта, каковы возможные экологические последствия попадания молнии. Уровень необходимой защиты определяется с учетом всех потенциально возможных опасностей.

Когда все критерии учтены, и уровень защиты объекта определен, приступают к выбору модели активного молниеприемника с учетом высоты его установки, а также к выбору сопутствующих системе комплектующих.

Источник

Активная молниезащита за и против

Гроза – опасное природное явление, пугающее человечество многие тысячелетия. Накопленная грозовыми облаками атмосферная статика порождает мощные разряды молний, наделенные чудовищной разрушительной силой, несущей пожары, разрушения, гибель людей. К счастью с изобретением громоотвода в середине XVIII века грозу, а точнее молнию удалось обуздать, это устройство положило начало современной молниезащиты.

Суть работы пассивных молниеприемников заключается в следующем. Приподнятый над землей металлический штырь способствует появлению встречных стримеров – ионизированных каналов, по которым распространяется разряд молнии. Тем самым он инициирует сам разряд, принимает его и посредством токоотвода передает контуру заземления, в такой схеме пассивная внешняя молниезащита сохранилась и до наших дней. Тем не менее, эволюция, коснувшаяся даже такого простого устройства, способствовала появлению в конце прошлого века активных молниезащит.

Принцип действия активных молниеотводов

В принципе схема активной молниезащиты от своей предшественницы практически не отличается, те же заземлитель и токоотвод. Единственная разница – металлический штырь громоотвода заменен активным молниеприемником.

Принцип действия активного молниеприемника заключается в том, что он способствует появлению ответного стримера несколько раньше, нежели это происходит у молниезащиты с традиционным молниеотводом, именно поэтому они получили название систем с упреждающей стримерной эмиссией (Early Streamer Emission) – ESE. Кроме того, как утверждается производителями активных молниеприемников, длина этих стримеров выше, от чего возрастает эффективность защиты при уменьшении количества и высоты установки молниеприемников.

Ранее, для создания ионизированных каналов применяли слабые радиоактивные излучения, но сегодня от использования радиоактивных материалов практически отказались и активный молниеприемник строится при помощи:

Практически с момента появления и начала использования активной молниезащиты она оказалась объектом споров и разногласий. По мнению сторонников и производителей ESE молниеотвод отличается от обычных молниеотводов большей эффективностью. Так если для последнего при расчете зоны защиты за основу принимают высоту молниеприемника, а радиус защищаемой зоны составляет от 1.0 до 1.5 значений высоты, то в случае применения активной защиты ее площадь в 4-5 раз выше. Это существенно упрощает организацию молниезащиты больших строений, где при традиционной защите приходится устанавливать несколько громоотводов, что в свою очередь позволяет:

Кроме того, активные молниеприемники своим элегантным видом не портят архитектурного облика здания. Единственным недостатком активной защиты принято считать достаточно высокую цену. Сторонники традиционной, проверенной веками пассивной молниезащиты не разделяют восторженных мнений оппонентов и считают, что характеристики эффективности завышены и являются всего лишь маркетинговым шагом. Дополнительно настораживает длящийся на протяжении полутора десятилетий конфликт европейских производителей активной защиты с международными организациями и уважаемыми форумами, связанными с проблемами молниезащиты. Непонятен их отказ от предоставления доказательств эффективности и нежелание приведения нормативной документации в соответствие стандарту EN 62305.

Такое поведение и отсутствие статистики ставят под сомнение эффективность новинки.

Смотрите также другие статьи :

Гармоники образуют импульсные источники питания бесчисленной электробытовой техники, источники бесперебойного питания, энергосберегающие люминесцентные лампы и т.д. Характерной чертой симметричной трехфазной сети при сбалансированных нагрузках является сдвиг токов на 120°, как следствие суммарный ток нейтрального провода имеет нулевое значение.

Само по себе напряжение для жизни человека опасности не несет – можно находиться под потенциалом без ущерба для здоровья, угроза возникает при прохождении через тело человека электрического тока. Безопасным считается ток, не превышающий 1 миллиампера, однако уже сила тока в 50 мА может привести к остановке сердца.

Источник

Как работает активная молниезащита: устройство и принцип действия

Любой дом или офис изобилует источниками потребления электроэнергии, что делает его отличной мишенью для молний. Не допустить их выхода из строя от мощного электромагнитного импульса помогает молниезащита типа Forend. Что это за система, из чего она состоит и как работает, попробуем разобраться далее.

Что такое молния?

Молния представляет собой электрический разряд искрового типа, возникающий в атмосфере нашей планеты. Неизменные ее спутники – это вспышки света, рассекающие кривыми линиями все небо, и раскаты грома. Это колоссальное по силе явление природы, характеризующееся следующими параметрами:

Любой такой разряд подобен взрыву, а значит, он сопровождается звуковой ударной волной. Некоторые, достаточно мощные разряды вполне способны на расстоянии контузить человека без прямого контакта, выбить окна в доме, а при прямом попадании и вовсе частично разрушить его.

Если мы говорим о понятии активная молниезащита, то рассматривать это явление нужно еще и со стороны электротехники и влияния на электросистему дома (приборы, оборудование, точки разбора мощности, провода и т. д). Попадание разряда в провод вызывает моментальное перенапряжение, которое в свою очередь, формирует высочайшие значения тока, разрушающие изоляцию и сами провода. Если критические явления не проявились сразу, это еще не означает, что все обошлось – нарушенная целостность изоляции может напомнить о себе через несколько часов.

Кроме того, анализируя устройство большинства бытовой техники, можно заключить, что ее работу обеспечивает электронный блок управления и периферийные системы. Для них страшно не только попадание, но и электромагнитный импульс, возникающий в процессе. Он может вызвать помехи или вовсе повредить полупроводниковые, трансформаторные узлы за счет наведенного напряжения и тока в проводах.

Как защититься от молний?

Первые прототипы и разработки подобных систем появились где-то в середине 80-х годов прошлого века. С тех пор и до сегодня не утихают споры между официальной наукой и разработчиками по поводу эффективности подобного оборудования и схем защиты. Главной задачей такого элемента является искусственный прием или вызов разряда на себя, с последующим отводом ее в грунт. Формально, это напоминает обычный громоотвод, но если верить разработчикам, он может покрыть большую территорию.

С точки зрения организации системы это означает, что единичный объект должен будет оборудоваться меньшим числом улавливателей и токоотводов. Уменьшение количества элементов внешней защиты может никак не сказаться на общей стоимости ее обустройства, поскольку каждый активный молниеприемник, например, Форенд (Forend), отличает более высокая цена.

Устройство и принцип действия

Любая молниезащита, например, тот же, Forend, состоит из следующих элементов:

Как видим, структурно данная система ничем не отличается от обычного громоотвода, по крайней мере, двумя последними компонентами. Главное отличие состоит как раз в приемнике, конструкция и принцип работы которого отличаются от традиционного в корне.

Раз уж в статье была упомянута конкретная марка подобного оборудования, то и его устройство рассмотрим на примере молниеприемника Forend-EU. Он состоит из шести ключевых элементов:

По форме напоминает цилиндрическую болванку диаметра 18 см с ярко выраженным острием (шипом) на конце. Общая высота конструкции от основания мачты до острия составляет 580 мм при весе в 4,6 кг. Все внешние элементы выполнены из нержавеющей стали, что предотвращает их износ под воздействием внешней среды обитания.

А теперь самое время перейти к описанию технических моментов действия оборудования. Если верить спецификациям, то радиус действия молниеприемника Forend-EU составляет более 100 м (если быть точным, то 107). Это значит, что такое устройство может обеспечить должной защитой до 36 тысяч квадратных метров площади объекта.

Работает такая система по упреждающей схеме. Если сравнивать ее, например, с военным делом, то это означает, что молниеприемное устройство не просто будет отсиживаться, дожидаясь удара, а будет само провоцировать его, вызывать на себя, исключая возможность поражения сопредельных объектов. В момент, когда разность потенциалов между поверхностью земли и облаком достигает критической отметки (идеальное условие для формирования молнии), Forend генерирует опережающий разряд. Если в зоне его действия возникнет гроза, то она обязательно притянется и отведется безопасным способом в землю.

Преимущества активной защиты

Любое коммерческое решение обязано обладать конкурентными преимуществами на рынке и активная молниезащита производства Forend не исключение. К ним можно отнести:

В России цена такой системы составляет примерно 78…80 тысяч рублей, причем, имеется виду сам приемник, поскольку различные комплектующие (тестер, мачта, счетчик ударов, опоры, крепежные элементы и т. д) могут стоить примерно столько же, в зависимости от ситуации.

Источник

Активная система молниезащиты

Наряду с традиционными системами громоотводов с конца ХХ века начала применяться новая технология, так называемая активная молниезащита. В отличие от классических, пассивных вариантов (штыревого, тросового, сетчатого), реагирующих на появление грозового разряда в зоне их действия, новый вид защиты сам захватывает молнию и отводит ее в землю. Таким образом, активная молниезащита осуществляет опережающее действие.

Принцип действия

Новая грозозащита выполнена в виде штыря, по внешнему виду напоминающего обычный штыревой громоотвод. Однако она оснащена активным молниеприемником. Встроенное электронное устройство на конце штыря помогает генерировать высоковольтные импульсы. Во время грозы импульсы распространяются, захватывают молнию и направляют ее в землю. Использование активной молниезащиты позволяет максимально эффективно защитить здания и сооружения от прямого попадания грозового разряда, а также от вторичных воздействий молнии.

Преимущества активной молниезащиты

Для активации молниезащиты подключение к источнику электропитания не требуется. Дело в том, что напряженность электрического поля во время грозы поднимается до 10-20 кВ/м. Этого вполне достаточно для приведения в действие встроенного генератора высоковольтных импульсов.
При увеличении напряженности выше критического уровня, система самостоятельно активизируется, получая энергию от внешнего электрического поля.

Помимо автономности от электропитания, система является более выгодной еще по нескольким параметрам:

Установка меньшего числа громоотводов позволяет вносить минимальные изменения во внешний облик зданий. Это особенно актуально для архитектурных объектов и зданий индивидуальной застройки, владельцы которых стремятся сохранить дизайн своего дома или коттеджа.

К недостаткам новой системы можно отнести ее высокую стоимость. Однако, если учесть все параметры, итоговая цена может оказаться даже ниже, чем при использовании традиционных громоотводов.

Выбор молниеприемника

Определить, насколько мощный молниеприемник Satelit 3 необходим для конкретного объекта, можно с помощью расчетной формулы определенной стандартом NFC 17-102 (Франция). В ней учитывается:

Принцип установки

Исходя из параметров и типа здания, а также требуемого уровня защиты, монтируется один или несколько активных молниеприемников. Каждый из них устанавливается таким образом, чтобы быть выше наиболее высокой точки объекта минимум на 2 метра.

Каждый молниеприемник соединяется с системой заземления при помощи специальных токоотводов. Металлоконструкции, попадающие в радиус действия громоотвода необходимо соединить между собой.

По стандартам NFC 17-102 каждый из токоотводов необходимо оборудовать защитным кожухом, ревизионным узлом и счетчиком удара молний.

Комплектующие активной системы молниезащиты

1. Молниеприемник Satelit 3

Материал: 304L нержавеющая сталь. Вес: 4 кг

2. Устройство дистанционного контроля управления Teletester-S3

Предназначено для контроля за работой активного молниеприемника Satelit 3 в радиусе 50 метров.

Каждые 90 сек. молниеприемник передает сигнал, который показывает, что все электронные компоненты молниеприемника функционируют корректно, поляризация волн в норме.

Размеры: 170х85х34 мм (IP54)
Вес: 200 г
Рабочая частота: 433МГц
Зарядное устройство: батарейки на 9 В, тип РР3

3. Счетчик удара молний

Прибор предназначен для фиксации каждого прохождения молнии по системе молниезащиты и отображения данной информации на дисплее. Благодаря продуманной конструкции счетчик ударов молнии максимально прост в эксплуатации и не требует особого ухода. Согласно уровню защиты IP65 прибор может работать в экстремальных метеоусловиях.

Источник

На протяжении многих столетий наши сооружения находятся под защитой классической системы молниезащиты. Она помогает избежать разрушительных воздействий атмосферного электричества. На сегодняшний день сложилась четкая система проектирования систем молниезащиты, подробно изложены правила ее проектирования, равно как и харктеристики допущенных к использованию материалов. Однако научный прогресс действует и в такой консервативной сфере: на рынок были выпущены системы активной молниезащиты. Применение их на реальных объектах пока что не продемонстрировало тех преимуществ, которыми они должны обладать.

Тема активных систем молниезащиты становится в особенности актуальной в связи с быстрым ростом количества компаний, которые специализируются на их установке. Они активно рекламируют системы защиты с упреждающей стримерной эмиссией (ESE). Абстрактная модель их работы выглядит идеально: воздух возле острия ESE-молниеприемника ионизируется, что позволяет при приближении лидера молнии сформировать встречный стример за меньший промежуток времени, чем при использовании пассивной защиты от молний. Считается, что более быстрая реакция системы позволяет увеличить площадь зоны её покрытия.

Так, например, установка одного активного молниеприемника в шесть метров высотой позволяет обеспечить защиту объектов в зоне радиусом 40 метров; потребуется только один токоотвод, соединяющий установку с системой заземления (при этом не нужно устанавливать опуски через каждые 20 метров по периметру здания). Дополнительным плюсом активной системы защиты является то, что они не портят внешний вид здания (это особенно актуально, если ими оборудуется памятник архитектуры) – один токоотвод легко скрыть, на крышу не нужно устанавливать молниеприемную сетку.

Однако, при реализации описанной модели на практике возникает ряд нюансов, которые вынуждают либо корректировать системузащиты, либо отказаться от неё. Во-первых, отсутствуют открытые методики, позволяющие точно рассчитать зону защиты. Пользователи вынуждены пользоваться таблицами, которые поставляются вместе с установками – в этом случае неизбежны погрешности и неточности. Во-вторых, вызывает подозрения реакция промышленной компании GIMELEC, одного из активных пропагандистов применения ESE-молниеприемников, на требование ICLP (International Conferenceon Lightning Protection) предоставить данные по эффективности применения новой системы на реальных объектах.

Впервые данные, подтверждающие неэффективность применения активных систем молниезащиты были обнародованы на малазийском форуме ассоциации инженеров-консультантов (ACEM) в 2004 году. На следующийгод ICLP, одна из самых авторитетных научно-технических ассоциаций международного уровня, также заинтересовалась проблемой практического применения ESE-молниеприемников. В 2008 году ассоциация направила GIMELEC запрос на открытие статистики в рамках международной конференции, которая должна была состояться в шведском городе Упсала. В ответ GIMELEC пригрозила ассоциации подачей судебного иска о нанесении ущерба репутации бизнеса.

В 2009 году окончательно решить вопрос попытался европейский комитет электротехнической стандартизации (CENELEC), который выпустил постановление D134/037, которое обязывало страны Европы привести внутренние стандарты молниезащиты в соответствие с требованиями стандарта EN 62305 (IEC-62305). Однако, французский стандарт NFC 17-102, текст которого не только допускает, но и поощряет использование систем, созданных по технологии ESE, остался неизменным. Проблемы при применении активной молниезащиты были обнаружены в ходе исследований, проведенных в Польше и Малазии. Ученые установили, что генерация встречного стримера у классического стержня Франклина и у активного молниеприемника занимает приблизительно одинаковое время (во всяком случае, различие не достигает существенных значений).

Агрессивный маркетинг фирм, производящих и устанавливающих активную молниезащиту, можно понять: ведь такие установки имеют меньший вес, монтируются быстро и без особых сложностей и приносят гораздо большую прибыль (ESE-молниеприемник по цене превосходит обычный в 40-60 раз). При этом сторонники активной защиты умалчивают о том, что даже в странах, допускающих применение такого оборудования (Франции, Турции, Чехии, Польше и Испании), в стандарты внесена небольшая поправка: разрешается установка молниеприемников такой же высоты, как и рассчитанный по обычным методам стержень Франклина.

Поэтому следует в помнить, что даже тот факт, что ESE-молниеприемниками снабжены такие объекты как Собор Парижской Богоматери, аэропорт им. Шарля де Голля, Красная Крепость в Дели, штаб-квартира компании Renault, отель Найятт в Денвере (США) и небоскреб Cenral Plaza, не отменяет того, что при покупке активной молниезащиты клиент получает обыкновенный стержневой молниеприемник за гораздо большие деньги.

Источник