|
Активная молниезащита
Фактически, линейная молния – это очень длинная искра, возникающая вследствие значительного напряжения между грозовой тучей и землёй, несущая электрический заряд. Разряд между облаком и землей обычно начинается с прорастания от облака к земле слабо светящегося канала, движущегося толчкообразно со средними скоростями от 100 до1000 км/с. Этот предварительный разряд назван ступенчатым лидером. Когда лидер достигает земли, начинается фаза главного разряда, воспринимаемая невооруженным глазом как собственно разряд молнии.
В результате прямого попадания молнии в здание возникает реальная угроза поражения электрическим током людей и животных, воспламенения, расплавления различных материалов, расщепления древесины и образования трещин в кирпиче и бетоне, заноса в здание высокого потенциала по инженерным коммуникациям (проводам линий электропередач, трубопроводам) с опасностью повреждения бытовой электроники. Но, даже в случае непрямого попадания, волна перенапряжения распространяется по коммуникациям на многие километры и способна мгновенно вывести из строя дорогостоящее оборудование вашего дома. По данным МЧС, в 30 - 40% случаев возгорание происходит по причине грозовых разрядов.
Для защиты зданий от этих нежелательных последствий удара молнии используется система различных типов молниезащиты. На сегодняшний день существуют: стержневой, тросовый тип молниезащиты, молниеприемная сетка и молниезащита с использованием активных молниеприемников. В 2007 году на белорусском рынке появились молниеприемники с упреждающей стриммерной эмиссией. Эти устройства представляют собой улучшенную версию одиночного молниеприемника, воплотившую в себе самые последние разработки в области молниезащиты.
Преимущества активного молниеприемника
До недавнего времени не было проведено сколько-нибудь серьезных сравнительных испытаний, демонстрирующих преимущества и недостатки одного типа молниеотвода перед другим. Такие испытания провели в Институте электроэнергетики (Франция), где объектом стал активный молниеприемник. В качестве оппонента «выступил» обычный стержневой молниеприемник.
В ходе испытаний оба молниеприемника (МП) располагались на заземленной плоскости испытательного поля. Высоковольтный электрод, на который подавалось отрицательное напряжение, представлял собой плоскость с закругленными краями; длина промежутка составляла 2 м. Оба МП устанавливались симметрично относительно вертикальной оси промежутка на расстоянии, достаточном для исключения их взаимного влияния. При одном и том же значении напряжения производились серии по 20 разрядов и определялось соотношение числа разрядов с стержневого МП и активного МП. Результаты были таковы: при одинаковой высоте в 1м, при всех 20 воздействиях срабатывал активный МП; при высоте активного МП 1м, а обычного молниеприемника 1,02м, при 20 воздействиях 19 раз срабатывал активный МП и 1 раз обычный МП; при высоте активного молниеприемника 1м, а обычного молниеприемника 1,06м, при 20 воздействиях 16 раз срабатывал активный МП и 4 раза обычный МП. Вывод очевиден: стабильное преимущество активного МП.
Экономичность и эстетичность активной молниезащиты
В пользу активного молниеотвода можно привести и следующие аргументы. При установке обычных систем грозозащиты дом приходится «опутывать» проводами. Если здание большое, то такое «опутывание» – дорогостоящее мероприятие, особенно, если на кровле здания в качестве молниеотвода укладывается металлическая сетка.
С активной системой намного проще, поскольку все решается установкой над объектом одного активного молниеприемника. Выглядит он гораздо эстетичней, что имеет значение для зданий с архитектурными концепциями, и в итоге, оказывается более экономичным в эксплуатации. Уход за активным громоотводом намного проще, чем за обычным. Отпадает необходимость постоянно контролировать множество соединений, которые в течение зимы под воздействием снега и льда могут повредиться и нуждаются в восстановлении.
В зависимости от типа головки активного молниеотвода и высоты, на которой она установлена, радиус территории, защищаемой таким молниеотводом, может составлять 100 метров, а потому защищёнными будут не только дом, но и стоящий рядом с ним автомобиль, а также постройки и прилегающая территория. Это означает, что там, где по классическим схемам защиты необходимо выстраивать сложную систему штыревых молниеприемников, достаточно поставить один активный молниеотвод и степень защиты будет как минимум на том же уровне, что и по классической схеме. Существует миф , что «активные молниеприемники притягивают молнии». На самом деле и пассивный, и активный молниеотводы защищают строения, притягивая молнии к себе, только у активного молниеотвода радиус защиты больше.
Работа
Работа разделяется на три этапа:
• Устройство ионизации заряжается через нижние электроды от окружающего электрического поля (несколько миллионов вольт/метр в грозовой обстановке). Это означает, что полностью автономная система, не требующая внешнего источника питания.
• Процесс ионизации контролируется устройством, которое обнаруживает появление нисходящего лидера молнии: напряженность локального электрического поля быстро увеличивается, когда разряд становится неизбежным.
• обнаруживает изменения в поле, благодаря чему он является единственным молниеприёмником с упреждающей стриммерной эмиссией, реагирующим точно в момент прохождения нисходящего лидера от тучи к земле.
• Упреждающее инициирование восходящего лидера при помощи ионизации искровым разрядом между верхними электродами и центральным наконечником. Способность инициировать восходящий лидер прежде любой другой доминирующей над местностью точки в защищаемой зоне дает гарантию того, что именно молниеотвод будет наиболее вероятной точкой удара разряда молнии.
Согласно требованиям французского стандарта NFC 17-102, каждый молниеотвод с упреждающей стриммерной эмиссией сначала должен пройти серию лабораторных испытаний высоким напряжением для определения упреждения по времени срабатывания по сравнению с обычными стержневыми молниеотводами. Полученная величина – обозначаемая Dt – будет равняться среднему времени срабатывания за 100 электрических разрядов в лаборатории минус коэффициент надежности, равный 35%. Затем это число используется для расчета защищаемой зоны для каждого молниеотвода согласно стандартной формуле. С самого начала компания INDELEC произвела независимые испытания молниеотводов в лабораториях на территории Франции (на базе лаборатории EDF в Ренардьере и лаборатории Седиве в Базе) и за рубежом (Университет Лувена в Бельгии, ГидроНИИ (IREQ) в Квебеке, Канада и корейского института исследований в области энергетики (KERI) в Южной Корее). Испытания подтвердили преимущества системы упреждающего инициирования
разряда над пассивными стержневыми молниеотводами и позволили провести измерения средней величины Dt для каждой модели. Все результаты испытаний были утверждены Национальным центром научных исследований (CNRS) и могут быть предоставлены по требованию.
Установка
Процесс установки молниеотвода регулируется французским стандартом NFC 17-102 при соблюдении ряда простых правил, учитывающих все виды строений:
• наконечник должен находиться на высоте не менее 2 м над защищаемым строением;
при высоте объекта менее 28 м достаточно одного вертикального токоотвода (если длина горизонтальной проекции проводника не превышает его вертикальной длины);
• сопротивление системы заземления не должно превышать 10 Ом;
• возможность регистрации работы молниеотвода за счет установки счетчика разрядов молнии;
• был разработан для самых экстремальных климатических условий. Компания ООО "Максис Инжиниринг" также предлагает испытательный прибор, позволяющий заказчикам регулярно проверять молниеприемник на месте установки. По результатам этих исследований был написан ряд научных отчетов, способствовавших непрерывному развитию от первоначальной конструкции до новейшей модели .
|
