Молниеприемники и токоотводы

Молниеотводы могут устанавливаться как вблизи защищае­мых объектов, так и на самих объектах.

Для отдельно стоящих молниеотводов в качестве несущих элементов используются железобетонные или деревянные стойки (при высоте до 20 м). Для токоотвода используется металличе­ская арматура железобетонных стоек, по деревянным стойкам прокладывается специальный токоведущий спуск к заземлителю. При высоте более 20 м применяют стальные решетчатые конст­рукции. Молниеотводы рекомендуется выполнять в виде свобод­но стоящих конструкций без растяжек.

В качестве несущих устройств для крепления токоведущих частей молниеотводов должны использоваться, где это возмож­но, конструкции самих защищаемых объектов. Например, на подстанциях молниеприемники могут устанавливаться на металлических порталах, предназначенных для подвески ошиновок, а сами порталы могут использоваться в качестве токоотводов, со­единяющих молниеприемники с заземлителем.

Если молниеотвод устанавливается, например, на здании, то он защищает от поражения молнией крышу здания и располо­женные на ней детали (трубы, башни, скульптурные украшения и т.п.). От молниеприемника по наружной поверхности стен здания прокладываются токоотводы к заземлителю.

Если здание имеет железную крышу, то, естественно, уста­новка специального молниеприемника не требуется. Его роль выполняет железная крыша, которую следует надежно заземлить по крайней мере двумя токоотводами. При длине здания свыше 20 м через каждые 20 м должны быть устроены дополнительные токоотводы к заземлителю. Все находящиеся на крыше здания выступающие детали снабжаются отдельными молниеприемниками, надежно присоединенными к крыше. Металлические крыши башен также электрически соединяются с крышей здания. Трубы, выполненные из непроводящего материала, снаб­жаются молниеприемниками из стального прутка, проложенны­ми по периметру труб по верхнему краю и соединенными с крышей здания. В скульптурные фигуры при их изготовлении за­кладываются стальные прутья, выступающие на 20-30 см над фигурой и присоединяемые снизу к крыше, или же по поверхно­сти скульптурных фигур прокладываются стальные прутки, если закладка их внутрь не была предусмотрена.

Если крыша здания выполнена из непроводящего материала, то можно снабдить ее молниеприемником в виде сетки из сталь­ных прутьев диаметром 8 мм с размером ячейки 5x5 м² (узлы сетки свариваются). В остальном защита осуществляется так же, как и для здания с железной крышей: дополнительные молние­приемники, установленные на выступающих частях здания, при­вариваются к стальной сетке на крыше, а сетка токоотводами соединяется с заземлителем.

В зданиях городского типа в качестве токоотводов могут быть использованы водопроводные и канализационные трубы, металлический каркас здания, а также арматура железобетонно­го каркаса здания, если при надлежащем соединении она образует сплошной путь от молниеприемника до заземлителя. В качест­ве дополнительных токоотводов могут быть использованы по­жарные лестницы и водосточные трубы при условии надежного соединения их частей.

В домах сельского типа молнией поражаются преимущест­венно дымовые трубы, коньки крыш, края фронтонов от конька до нижнего края крыши. Если крыша не металлическая, то в этом случае не следует на ней устраивать сетку из стальных прутков. Достаточно проложить стальной прут в местах наибо­лее вероятного поражения молнией, т.е. по коньку крыши и по краям фронтонов, и соединить его с заземлителем двумя токоот­водами. На вершине дымовой трубы также следует проложить стальной пруток (или установить стержень, возвышающийся над трубой на 20-50 см) и соединить его с токоотводом.

Все элементы молниезащитного устройства должны иметь достаточное сечение, чтобы под действием тока молнии не про­исходило их перегревания, а тем более расплавления.

Рекомендуется применять стальные молниеприемники сече­нием 50-100 мм² для стержневых и однопроволочных тросовых молниеотводов. Поперечное сечение стальных многопроволоч­ных тросов должно быть не менее 35 мм².

Например, при S = 50 мм² повышение температуры стального токоотвода составляет примерно 400 К, т.е. даже при таких высоких параметрах тока молнии (удельной энергии) нагрев токоотвода не является чрезмерным.

Допустимые сечения токоотводов указаны в табл. 1 с учетом различной степени коррозии при расположении внутри и снаружи сооружения, а также в земле.

Если имеется несколько токоотводов, соединенных парал­лельно и по каждому из них может проходить лишь часть тока молнии, то сечение может быть уменьшено.

Токоотводы следует прокладывать от молниеприемника к за­землителю по кратчайшим путям. На всем протяжении они не должны образовывать петель или острых углов (рис. 3). В противном случае возможны пробои между точками 1 и 2 (рис. 4) токоотводов, а также обрывы их под действием элект­родинамических сил, возникающих при прохождении по ним тока молнии. На рис. 4 эти силы показаны стрелками.

Присоединение частей молниезащитного устройства друг к другу лучше всего производить с помощью сварки. Могут при­меняться также болтовые соединения и заклепки. Во всех случа­ях площадь контакта между соединяемыми деталями должна быть не меньше удвоенного сечения этих деталей.

Токоотводы крепятся к несущей конструкции (опоре) мол­ниеотвода или к стене здания через каждые 1,5-2 м. Токоотвод, имеющий надлежащее сечение, может соприкасаться со стеной деревянного дома или с деревянной опорой молниеотвода.

Для предохранения от коррозии молниеприемники и токоот­воды должны быть покрашены или оцинкованы. Применение в качестве токоотводов многопроволочных стальных тросов по условиям коррозии не рекомендуется, если же они и используют­ся, то только в оцинкованном виде.

Литература

1. Кужекин И.П., Ларионов В.П., Прохоров Е.Н. Молния и молниезащита. - М.: "Знак", 2003. - 330 с.