Мини-лекции. Молниезащита. Зонная концепция

   Зонная концепция защиты объекта от воздействия молнии.

   Концепция, от французского conception и латинского conceptio «восприятие», «вбирать в себя». — Система взглядов, определённый угол зрения на те или иные явления, способ их понимания или трактовки.

   Основные положения «Зонной концепции защиты» изложены в серии стандартов IEC 62305. Основными ее принципами являются:

   — применение строительных конструкций с металлическими элементами (арматурой, каркасами, несущими элементами и т.п.), электрически связанными между собой и системой заземления, и образующими экранирующую среду для уменьшения воздействия внешних электромагнитных влияний внутри объекта («клетка Фарадея»);

   — наличие правильно выполненной системы заземления и уравнивания потенциалов;

   — деление объекта на условные защитные зоны и применение устройств защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП);

   — соблюдение правил размещения защищаемого оборудования и подключенных к нему проводников относительно другого оборудования и проводников, способных оказывать опасное воздействие или вызвать наводки.

   Стандарты IЕС 62305-1:2010 и ГОСТ Р МЭК 62305-1-2010 определяют зоны молниезащиты (ЗМЗ) или lightning protection zone (LPZ) с точки зрения прямого и непрямого воздействия молнии:

   — ЗМЗ 0А (LPZ 0А) – зона, не защищенная от прямого удара молнии (ПУМ) и электромагнитного поля грозовых разрядов. Все точки зоны могут подвергаться воздействию ПУМ (иметь непосредственный контакт с каналом молнии) и возникающего при этом электромагнитного поля;

   — ЗМЗ 0В (LPZ 0В) – зона, защищенная от ПУМ, но не защищенная от электромагнитного поля грозовых разрядов. Все точки зоны не подвергаются воздействию ПУМ, так как находятся в пространстве, защищенном системой внешней молниезащиты. Однако в данной зоне имеется воздействие неослабленного электромагнитного поля;

   — ЗМЗ 1 (LPZ 1) – зона, в которой грозовой ток перераспределяется по токоотводам системы молниезащиты, а так же за счет системы уравнивания потенциалов и применения УЗИП на границе Зоны 1/0 - по металлоконструкциям и проводникам распределительной сети объекта. Токи во всех токопроводящих частях имеют значительно меньшее значение по сравнению с зонами 0А и 0В. Электромагнитное поле также снижено по сравнению с зонами 0А и 0В за счет экранирующих свойств строительных конструкций;

   — ЗМЗ 2 (LPZ 2), …, n – зоны, в которых токи растекания молнии могут в дальнейшем уменьшаться за счет их равномерного распределения по элементам системы уравнивания потенциалов и использования УЗИП на границе Зоны 1/2 и Зоны 2/3 (при необходимости далее Зоны n/n+1).

   Критерий выбора количества данных зон определяется соответственно общими требованиями по ограничению внешних воздействий, влияющих на защищаемую систему. Имеет место общее правило, по которому с увеличением номера защитной зоны уменьшаются влияние электромагнитного поля и грозового тока. На границах раздела отдельных зон необходимо обеспечить присоединение к системе уравнивания потенциалов всех металлических элементов конструкции (экранных оболочек, кабельростов и т.п.), с обеспечением их периодического контроля. Согласно общему правилу, защищаемое оборудование должно находиться в такой ЗМЗ, электромагнитные характеристики, в которой соответствуют устойчивости оборудования к их воздействию.

   ГОСТ Р МЭК 62305-1-2010 рассматривает четыре основных типовых ситуации, связанные с повреждением объекта токами молнии в зависимости от места ее попадания. Каждая из этих ситуаций обозначается в стандарте латинской буквой «S» и порядковым номером

   — S1: разряды молнии в сооружение или конструкцию объекта;
   — S2: разряды молнии вблизи сооружения или объекта;
   — S3: разряды молнии в коммуникации, входящие в сооружение или объект;
   — S4: разряды молнии вблизи коммуникаций, входящих в сооружение или объект.

   В дальнейшем эти критерии используются и другими стандартами МЭК, рассматривающими вопросы молниезащиты, а также применяются для определения амплитудных значений импульсных токов.

   Примерно поняли о чём речь пойдёт? Хотя она (речь) и так идёт! Для разминки посмотрите на рис.3. Есть мнение, что во-первых, ток молнии достигает 200 000 ампер?! Интересно кто его замерял (жив ли он после этого?!). Во-вторых, в смысле про то, что на рисунке?! Допустим, что это так. А это значит, что не смотря на молниезащиту, в остатке всё те же 50% или 100 кА. И естественно приползут куда-нибудь, к тем же соседям...

   Теперь по делу. Применим всё, что Вы прочитали с начала темы, вот на рис.1 и есть. Если до этого мы расчёт вели с применением так называемого «метода угла защиты». Это здесь: http://proza.ru/2024/06/09/1581 То на рис.1 применяют «метод фиктивных сфер». Как бы шар, в смысле сферу катят вокруг объекта и с его помощью находят область защиты от удара молнии. На рисунке конечно всё в виде разреза, в двухмерном виде. А сфера в виде виртуальной окружности (1/4). Весь вопрос в том, а какого ОНО радиуса - r? Вот тут-то и начнётся... Лучше бы Вам не знать... Это про категории (уровн) защиты. В одних документах их три уровня, в других четыре. Для нас более подходит III и IV. Причём категория III относятся жилые здания, а к IV прочие, типа сараев...

   Так в Инструкции по устройству молниезащиты зданий... СО 153-34.21.122-2003 приводится таблица про всякие углы и сферы защиты. Вот только часть касающаяся нас, точнее владельцев коттеджиковых хат. Исходные данные, это высота хаты 20 метров. Тогда радиусы Фиктивной сферы, для категории III, 45 метров, а для IV все 60 м. На рисунке конечно эти радиусы от балды, так, в основном для понимания процесса. В общем виде это дом где:

   1 - само здание;
   2 - тросовая молниезащита (два вертикальных стержня с повешенном на них тросе);
   3 - токоотводы с двух сторон дома;
   4 - заземляющее устройство и плюс выравнивающее потенциалы;
   5 - дополнительное защищённое помещение для оборудование (думаю Вам это не грозит?!);
   6 - вводы коммуникаций, слева по-видимому воздушные, а справа, подземные.

   Цветная полоса вдоль стен и потолка в зонах ЗМЗ1 и ЗМЗ2, это естественные или искусственные защиты от электромагнитных полей те самые «клетки Фарадея». Это железобетонные стены и перекрытия. Это и специальные (встроенные и не очень) металлические сети. Красные кружочки, - УЗИПЫ. Для Вас это скорее всего так для ознакомления. Ну, а для остальных, головная боль! С молниями которые шмаляют куды не попадя... Думаю всё ясно... Ну и наконец про эти чёртовы сферы... Слева и справа они касаются стен и земли, образуя зоны безопасности ЗМЗ 0в. Это всё при радиусе r, от балды... А, вот при большем чем r радиусе R сфера касается уже выше и дальше от стен и земли. Правда показано только с правой стороны... Наша зона безопасности ЗМЗ 0в увеличилась от первоначальной на ту, голубого цвета.

   И последнее, по утверждению источников «метода угла защиты» применяют для простых зданий?! А, вот «метод фиктивных сфер» для сложных??? Что для нас простых, смертных означает, вопрос конечно интересный???

   От одних зон перейдём к другим (правда без колючек). Я же говорил как всё запутано?! На рис.4, оно и есть. Как видите зон здесь три и стало быть УЗИП три класса. Вдобавок прибавились четыре категории с точки зрения электропрочности изоляции. И как видите самая прочная должна быть на входе объекта (хаты) и самая слабенькая на входе наших приборов (компов +++). И, чтобы Вы голову не ломали, то:

   ГЗШ - Главная Заземляющая Шина;
   ГРЩ - Главный Распределительный Щит;
   РЩ - само-собой Распределительный Щит;
   ЩЗИП - Щит Защиты от Импульсных Перенапряжений. Вот и всё наверное про зоны?!

   Ну и так для разнообразия... В смысле, чтобы лишний раз не задавали вопросы, на рис.2 показаны два варианта построения УЗИП. Рис.2а УЗИП для продольных токов. С каждого провода УЗИП на землю (варисторы). Рис.2b УЗИП для продольных токов (между проводами). Варисторы и при критических бросках, искровой разрядник. Вот пожалуй и всё!