Средства и способы, используемые для защиты от молний

Все требования, которые предъявляются к мероприятиям связанным с защитой объектов категорий I, II и III от молний, в том числе и конструкции, используемых молниеотводов, содержатся в 2 и 3 РД 34.21.122-87. Здесь даны пояснения основных положений.

Защита от молний включает в себя мероприятия направленные на недопущение прямого удара, а также мероприятия направленные на устранение последствия такого удара, сюда также следует отнести мероприятия связанные с исключением вторичного воздействия молний и заносом достаточно большого потенциала.

Основным средством, которое используется для защиты от прямых ударов молнии, является молниеотвод, данное устройство посредством прямого контакта с молнией отводит ток в землю.

Можно разделить молниеотводы на отдельно стоящие и молниеотводы, установленные непосредственно на защищаемом объекте. Первые в состоянии обеспечить растекание тока не задействуя защищаемый объект, а вторые обеспечивают растекание тока по специально проложенным путям, что существенно снижает вероятность поражения людей или возникновения пожара.

Все объекты I категории, которые характеризуются повышенной и постоянной взрывоопасностью, защищаются путем установки отдельных молниеотводов, что исключает термическое воздействие на сам объект. Объекты, относящиеся к II и III категориям, могут быть защищены как отдельно установленными, так и установленными на объекте молниеотводами.

В состав молниеотвода входят такие элементы как:

• Молниеприемник;
• Токоотвод;
• Опора;
• Заземлитель.

При этом в большинстве случаев все элементы образуют монолитную конструкцию, в частности, мачта, выполненная из металла с фермой здания, являются сразу как молниеприемником, так и опорой, и токоотводом.

Молниеотвод может быть оборудован молниеприемниками следующих типов:

• Стержневым молниеприемником, расположен вертикально;
• Тросовым молниеприемником, горизонтально протяжное расположение;
• Молниеотводом в виде сетки, которая состоит из электродов, часть из них ориентирована вертикально, а часть горизонтально, в местах пересечения электроды скрепляются.

Тросовые молниеотводы, как и стержневые, устанавливаются как отдельно, так и непосредственно на зданиях, а молниеотвод в виде сетки укладывается на крышу защищаемого объекта, при этом кровля должна быть неметаллической. Стоит отметить, что укладка сеток целесообразна только на объектах с горизонтальной крышей, так как в этом случае поражение молнией равномерно для любого из участков. Если крыша имеет уклон, то молния с наибольшей вероятность ударит в районе конька и в таких случаях укладка сетки по всей крыше приводит к нерациональному использованию металла, т. е. его неоправданному перерасходу. В случае наклонной крыши рациональным является использование стержневых или тросовых молниеприемников, которые способны защитить весь объект. В связи с этим согласно п. 2.11 производить укладку сетки допускается только на крышах, уклон которых не превышает 1:8. Зачастую укладывать молниеприемную сетку мешают различные конструкции кровли, например, ее волнистая поверхность, тогда укладка сетки может осуществляться под утеплителем или непосредственно под гидроизоляции при условии, что указанные элементы выполнены из несгораемых материалов и в случае пробоя этого материала возгорание кровли не произойдет.

Выбирая конкретный тип молниеотвода нужно принимать во внимание такие факторы как конструктивные и технологические особенности защищаемого объекта, при этом решение должно быть экономически обоснованным. Если есть такая возможность, все расположенные вблизи высокие сооружения должны быть использованы в качестве отдельно расположенных молниеотводов, а отдельные элементы конструкций могут быть использованы в качестве молниеприемников, заземлителей и токоотводов, например, такие как фермы, ж/б колонны, фундаменты и прочее.

Защита от термической составляющей удара молнии осуществляется путем выбора необходимого сечения молниеприемника и токоотвода, таблица 3, а также толщины корпусов установок, размещенных снаружи, расплавление (проплавление) которых невозможно при заданных параметрах тока молнии, температуры в канале и переносимого заряда.

Для защиты конструкций от механических разрушений в результате удара молнии используется:

• Армирование и обеспечение контактов высокой степени надежности в местах соединения с арматурой в отношении бетона;
• Использованием материалов, которые не содержат влаги или использованием газогенерирующих веществ при защите выступающих неметаллических частей.

Защита от перекрытий на объект, в случае поражения отдельно расположенного молниеотвода обеспечивается за счет правильного выбора конструкции заземлителя и правильного расчета необходимого для изоляции расстояния между объектом и молниеотводом. Внутри здания защита от перекрытия при прохождении по нему тока достигается путем определения оптимального количества токоотводов и выбором кратчайших путей их прохождения в направлении к заземлителям. Защита от напряжений прикосновении и шага обеспечивается за счет прокладки токоотводов в недоступных или малодоступных для людей местах, а также за счет равномерного распределения заземлителей по площади объекта. 

Для защиты объекта от вторичного воздействия молнии необходимо предусмотреть следующие мероприятия:

• Защита от заноса, обладающего высоким потенциалом и электростатической индукции, предусматривает ограничением перенапряжения на оборудовании и прочих металлических конструкциях за счет их подключения к заземлителям.
• Защита от электромагнитной индукции предусматривает ограничением площади контуров, которые являются незамкнутыми за счет использования перемычек в тех местах, где металлические коммуникации сближаются.

Также во избежание искрения в местах, где соединены протяжные металлические коммуникации, необходимо предусмотреть возможность наличия низких переходных сопротивление – не более 0,03 Ом. К примеру, при затяжке шести болтов на каждый фланец этому требованию будут соответствовать  фланцевые соединения трубопроводов.