Kdy je nutná ochrana před bleskem?

Blesk je považován za jeden z nejnebezpečnějších přírodních jevů. Ve skutečnosti se jedná o elektrický proud v koncentrované formě, vznikající ve vzduchu s vysokou vlhkostí a současnou prudkou změnou teploty. Emitované výboje mají obrovskou ničivou sílu a jsou schopny zasáhnout předměty, dokud nejsou zcela zničeny. Poměrně často vede prudce rostoucí elektrodynamické napětí k explozi jednotlivých konstrukčních prvků. V tomto ohledu má velký význam ochrana budov a staveb před bleskem, která zahrnuje celou řadu různých opatření.

Potřeba ochrany před bleskem

Téměř každý ví, že ochrana před bleskem je nezbytná, zejména majitelé soukromých domů. Kdo tato opatření dříve či později zanedbá, očekává vážné materiální škody a možné zranění osob žijících nebo pracujících v místě elektrickým proudem.

Údery blesku nejčastěji vedou k následujícím negativním důsledkům:

• Budovy, stavby, inženýrské sítě a komunikace jsou částečně nebo zcela zničeny.
• V zasažené oblasti selhávají elektrické spotřebiče a zařízení. Elektroinstalace jsou poškozené a v mnoha případech je nelze opravit nebo obnovit.
• Lidé a zvířata, kteří byli uvnitř nebo v blízkosti objektu zasaženého bleskem, jsou zraněni a zabiti.

Jak již bylo uvedeno, každý blesk je silný elektrický výboj, který snadno zničí většinu struktur. Způsobují vážné poškození elektrického vedení, spotřebičů a zařízení. Při vstupu do spodních vrstev atmosféry blesk udeří do nejvyššího bodu nacházejícího se v nebezpečné zóně. Kvalitní hromosvod, správně vyrobený a nainstalovaný, je proto zcela schopen chránit předměty a osoby v nich před smrtelným nebezpečím a mechanickým zničením.

Bouřkové mraky se tvoří na pozadí náhlých změn teplot a vysoké vlhkosti vzduchu. Za těchto podmínek se atmosféra začne plnit mraky se zápornými náboji. Mezi frontou bouřky a povrchem země dochází k elektrostatické indukci, která vede k výboji na principu kondenzátoru. Postupně se zvyšuje intenzita elektrického pole a vysoké předměty, vytvářející ionizaci vzduchu, snižují jeho odpor a tím dávají impuls k úderu blesku.

Tyto stejné fyzikální vlastnosti byly použity, když byl vyvinut ten či onen systém ochrany před bleskem, který dostal úder a vybíjel vysoké proudy do země. Současně jsou zcela vyloučeny požáry, mechanické poškození a další negativní důsledky. Návrh a instalace se provádějí na základě regulačních dokumentů – PUE, část „Ochrana budov a konstrukcí před bleskem“, SNiP 3.05.06-85, instrukce RD 34.21.122-87 a GOST R IEC 62561.2-2014. Stanovují také základní požadavky na ochranu před bleskem.

Úderné faktory blesku

Abychom plně pochopili nebezpečí úderu blesku, je nutné se blíže seznámit s jeho škodlivými faktory. Je třeba je vzít v úvahu při navrhování zařízení na ochranu budov a staveb před bleskem. V okamžiku výboje má drtivá většina bouřkových mraků zápornou polaritu, zatímco kladné náboje jsou indukovány na zemi.

V průměru má každý mrak před začátkem výboje následující vlastnosti:

• V blízkosti zemského povrchu má oblak intenzitu elektrického pole v rozmezí 5-300 kV/m.
• Potenciál se pohybuje od 100 milionů do 1 miliardy voltů.
• K jedinému výboji mraku dochází v intervalu od 15×10-6 do 10-3 sekund, úplné vybití vyžaduje 1,13 sekundy.
• Přímo v kanálu blesku se vytváří teplota 20 tisíc stupňů nebo více.
• Hodnota amplitudového proudu je 50 kA, v některých případech až 250 kA.

Účinek elektrických výbojů může být primární nebo sekundární v závislosti na poškozujících faktorech. Jsou zohledněny při vytváření systému ochrany budov před bleskem. Primárním škodlivým faktorem je přímý úder blesku do konkrétního objektu. Hlavními důsledky jsou požáry a mechanické poškození budov a konstrukcí.

Sekundární škodlivé faktory, kterých je několik typů, se projevují takto:

• Elektrostatická indukce. Indukované elektrické potenciály vznikají na kovových konstrukcích izolovaných od země. Jejich vzhled je spojen s vysokonapěťovým statickým polem mezi bouřkovými mraky a zemí. V důsledku toho dochází k jiskření mezi částmi zařízení a kovovými konstrukcemi. . Na kovových trubkách, vzduchovodech a jiných dlouhých prvcích s otevřenými okruhy se v okamžiku výboje indukuje emf. K tomuto jevu dochází pod vlivem silného magnetického pole, které se v průběhu času mění. V důsledku toho dochází i zde k jiskření v místech, kde jsou kovové konstrukce umístěny co nejblíže.
• Vysoké potenciály, které mohou vstoupit do budovy prostřednictvím komunikací a kovových konstrukcí umístěných mimo zařízení. To vše je třeba vzít v úvahu při výstavbě ve fázi projektování.

Všechny typy škodlivých faktorů způsobují určité negativní důsledky. Především se jedná o úraz elektrickým proudem, požáry, výbuchy a zničení v důsledku mechanického poškození. To vše vede ke značným materiálním škodám a nenapravitelným ztrátám.

Kategorie ochrany budov a staveb před bleskem

Podle pokynů RD 34.21.122-87 a GOST jsou všechny typy budov a staveb rozděleny do tří kategorií nebo skupin v souladu s požadovanými opatřeními na ochranu před bleskem. Pro rozdělení objektů do každého z nich existují určitá pravidla, faktory, normy a požadavky. Kromě toho se používá meteorologická mapa. V první řadě je zohledněn význam každé stavby, její účel, přítomnost hořlavých a výbušných látek, umístění, frekvence úderů blesku a další.

První kategorie

Zahrnuje budovy a stavby, které vyžadují nejvyšší úroveň ochrany. Jde především o objekty s vysokou pravděpodobností výbuchů. Hlavními součástmi ochranných systémů jsou tyčové nebo kabelové hromosvody instalované v určité vzdálenosti od sebe. Velký význam má správný výpočet zemnící elektrody, která může být umělá, vyrobená z kovových konstrukcí, nebo se pro tyto účely používají stávající železobetonové výrobky.

Druhá kategorie

Obsahuje také budovy obsahující výbušné látky. Patří sem i některé typy venkovních technologických staveb, otevřené sklady paliv a maziv, místnosti s hořlavými kapalinami apod. Budovy této kategorie musí být spolehlivě chráněny před přímými výboji, jakož i před zavedením elektrického proudu nadzemními a podzemními komunikacemi nebo v důsledku elektromagnetické indukce.

Bleskosvod pro takové předměty je kovová síť, jejíž rozteč buněk má určité rozměry. V některých případech, v závislosti na konkrétních podmínkách, mohou být instalovány tyčové nebo kabelové konstrukce.

Třetí kategorie

Tato skupina zahrnuje budovy umístěné v oblastech, kde bouřky trvají déle než 20 hodin po celý rok. Veškerá ochranná opatření jsou prováděna v rámci 2. kategorie. Jsou zaměřeny na ochranu před přímými zásahy a zavedením vysokých potenciálů zvenčí.

V některých případech není ochrana budov a staveb před bleskem vyžadována. Jedinou podmínkou je přítomnost střechy, která může sloužit jako přirozený hromosvod. K tomu musí být tloušťka ocelové střechy 4 mm, měď – 5 mm, hliník 7 mm a více.

Aktivní a pasivní ochrana před bleskem

Různé typy vnější ochrany před bleskem jsou systémem skládajícím se z vodivých konstrukcí, z nichž některé jsou instalovány v horní části objektů. Zachycují blesk a poté uvolňují jeho vysokou energii do země. Účinek takové ochrany závisí na počtu součástí a hustotě pokrytí nebezpečného prostoru a na architektonických prvcích konkrétní budovy. Všechny procesy zde probíhají přirozeně, proto tyto standardní systémy představují pasivní ochranu před bleskem.

Obvykle obsahuje následující součásti:

• Bleskosvod. Přitahuje k sobě a přijímá elektrostatický atmosférický výboj. Konstrukčně jsou konstrukční možnosti ve formě kovových tyčí, kabelů natažených mezi podpěrami nebo přijímací sítě s nastavenou roztečí buněk. Druhá možnost se používá především na plochých střechách s velkými plochami.
• Spodní vodiče. Zdá se, že hrají vedlejší roli, ale bez nich je zcela nemožné odstranit vysoké proudy, které vstupují do hromosvodu. Jsou vyrobeny ze silného ocelového drátu o průměru 8 mm a více. Tento průřez zajišťuje bezpečný průchod velkých potenciálů během krátké doby.
• Uzemnění a ochrana před bleskem. Používají se společně a skládají se z jednotlivých zemnících elektrod nebo celého systému, který kombinuje několik elektrod do jediné zemnící smyčky. Svody mohou být připojeny ke stávajícímu uzemnění, ale k tomu budete muset k obvodu připojit speciální svodiče.

Aktivní ochrana je určena GOST a výrazně se liší od pasivní ochrany, především přítomností aktivního hromosvodu, což není tyč, ale speciální elektronické zařízení se schopností samočinné aktivace bezprostředně před začátkem bouřky. Pole statické elektřiny generované během bouřky ovlivňují hlavu přijímače a způsobují vysokonapěťové rázy. Pod jejich vlivem se v okolním vzdušném prostoru vytváří zpětná ionizace způsobující efekt přitahování elektrických výbojů.

Aktivní komponenta je namontována na kovové tyči, která je minimálně o 1 metr výše než nejvyšší bod budovy. Všechny ostatní komponenty jsou nainstalovány a fungují téměř identicky, jako u pasivní ochrany.

Druhy hromosvodů

V ochranných systémech se v maximální možné míře používají přirozené hromosvody na základě stávajících konstrukčních prvků. Pokud nedávají požadovaný efekt, používají se umělé hromosvody, které ve většině případů hrají klíčovou roli. Jejich použití je jednoduché a nevyžadují speciální technické vybavení. údržbu, ale zároveň zaručují spolehlivou pasivní ochranu proti vysokým proudovým nábojům způsobeným úderem blesku.

Všechna pravidla a předpisy pro hromosvody jsou konvenčně rozděleny do tří hlavních typů. Tyčové konstrukce (obr. 1) jsou provedeny ve formě svislého kovového stožáru, o výšce 1 až 20 metrů. Instalují se přímo na střechu nebo v blízkosti budovy. V druhém případě musí ochranné pásmo pokrývat chráněný objekt.

Pomocí svorek se upevňují na jakýkoli povrch – vertikální i horizontální. Každý stožár je připojen ke dvěma spodním vodičům, které jsou zase připojeny k zemní smyčce. Zařízení tyčového typu chrání především drobné stavby s jednoduchým architektonickým řešením.

Kabelový hromosvod (obr. 2) je konstrukce, která obsahuje dva stožáry a mezi nimi natažené ocelové lano. Konce kabelu jsou připojeny k jejich spodním vodičům a poté k zemnicím vodičům. Správné umístění všech komponent zajišťuje, že elektrické výboje unikají do země za vnější hranice budovy. Kabelová zařízení, stejně jako tyčová zařízení, mohou být jednoduchá, dvojitá nebo vícenásobná, zcela obklopující a chránící objekt. Vícenásobný systém je instalován ve velkých budovách nebo několika strukturách umístěných na velké ploše.

K výrobě lapací sítě (obr. 3) se používá kovový drát nebo tyč. Pokládá se na plochu střechy se sklonem buněk od 5×5 m do 20×20 m v souladu s třídou ochrany daného objektu. Pokud je střecha z nehořlavých materiálů, lze pletivo položit přímo na ni. V opačném případě musí být dodržena vzdálenost alespoň 10 cm.

Objímky se mohou dostat do kontaktu se stěnami z hořlavých materiálů, pokud pro ně zvýšená teplota nepředstavuje žádné nebezpečí. Instalace svodů se provádí po celém obvodu ve vzdálenosti 10-25 metrů od sebe, v souladu s úrovní ochrany budovy.

Montáž svodů ochrany před bleskem

Jakákoli ochrana před bleskem nebude fungovat normálně, pokud neexistují žádné svody a jejich správné umístění vůči sobě. Prostřednictvím nich elektrický proud opouští přijímač a po vstupu do zemní elektrody se šíří v zemi. Existují regulační dokumenty, které určují počet a materiál svodů, jejich optimální průřez a vzdálenosti mezi vedeními. Všechna tato data se používají při sestavování projektů ochrany před bleskem.

Instalovaný svod musí splňovat následující požadavky:

• Po úderu blesku musí proud téci k zemi v několika paralelních drahách.
• Proud teče nejkratší cestou. Spodní vodič je instalován v přímé svislé poloze, s vyloučením jakýchkoli smyček a ostrých zatáček.
• Vzdálenosti od svodů k oknům a dveřím musí zajistit požadovanou úroveň bezpečnosti.

Počet vedení s proudem je dán především velikostí budovy a typem její střechy. Pokud je obvod objektu menší než 20 metrů, stačí jeden svod. Při použití několika prvků jsou rozmístěny rovnoměrně po celém obvodu, počínaje jakýmkoli rohem.

Nejjednodušší ochrana před bleskem se skládá ze dvou svodů umístěných paralelně a rovnoměrně svádějících velké proudy do země. Jsou položeny v přímé linii, bez ohybů nebo ostrých rohů, aby se zabránilo jiskrám, které představují vážné nebezpečí. Celkový počet čar se počítá pro každý konkrétní případ, minimální vzdálenost je 10 m. Vzdálenost od oken a dveří musí být minimálně 50 cm.

Pokud se instalace ochrany před bleskem, zejména svodů, provádí přímo na stěnách, je v tomto případě nutné dodržovat stanovená pravidla a doporučení odborníků:

• Ohnivzdorný materiál stěn umožňuje připevnění vodičů k jejich povrchům nebo položení zevnitř.
• Pokud stěny nejsou odolné vůči vysokým teplotám, jsou svody připevněny k povrchu při dodržení stanovených vzdáleností a dalších bezpečnostních opatření.
• Pokládka na hořlavé materiály stěn se provádí ve vzdálenosti nad 100 mm od povrchu. Je povolen pouze kontakt kovových spojovacích prvků se stěnou.
• Žlaby nelze použít pro uložení vodičů.
• Přímo před zemí jsou všechna vedení vzájemně horizontálně spojena pomocí speciálních pásů. Na výšku se taková spojení provádějí každých 20 metrů.

Uzemňovací zařízení ochrany před bleskem

Zemnící smyčky jsou umístěny ve vzdálenosti minimálně 1 metr od samotného objektu, cest a dalších míst, kde se často vyskytují lidé. Tento požadavek nám umožňuje vyhnout se skokovému napětí, které vzniká během procesu šíření náboje po zemi.

Pokud má objekt masivní železobetonový základ, mělo by být uzemnění umístěno ještě dále a uvnitř budovy by měly být instalovány bleskojistky pro ochranu elektronických zařízení. Tento požadavek je povinný, protože část bleskového náboje dopadá na základ a další prvky, které jsou s ním v kontaktu – inženýrské sítě, kryty zařízení.

Hlavním indikátorem uzemnění je jeho odpor. Pokud jsou použity dva samostatné okruhy, jsou vzájemně spojeny ocelovými vodiči svařováním. Odpor obvodu by měl být minimální, aby proud mohl snadno téci k zemi. Pokud je odpor půdy 500 Ohmů, pak standardní odpor zemnící elektrody bude 10 Ohmů. Při vyšších odporech půdy se pro výpočty používá následující vzorec: Rз = 10 + 0,0022 (ρ – 500) Ohm, kde Rз je odpor zemnící elektrody, ρ je indikátor odporu půdy.

Standardní hodnoty lze získat výměnou půdy. Stará zemina se odstraní a zemina s jinými parametry a charakteristikami se umístí do jámy nebo příkopu. Poté je do obnovené půdy instalováno uzemnění. V jiném případě se do půdy přidávají chemická činidla, která mohou změnit její výkon v požadovaném směru.

Po vytvoření uzemnění se následně provádějí pravidelná měření jeho odporu. Pokud je jeho výkon mimo standardní rozsah, měli byste nainstalovat další kolík nebo vyměnit nevhodný prvek. Zvláštní pozornost je věnována spojům mezi všemi součástmi uzemňovacího zařízení.

Vlastnosti ochrany před bleskem výrobních zařízení

Ochrana průmyslových budov a staveb před bleskem je vyvinuta s ohledem na nebezpečné účinky tohoto přírodního jevu diskutovaného výše. Přednostní pozornost je věnována výškovým objektům, které mohou být poškozeny jako první.

Stejně jako obytné budovy, i průmyslové budovy mají své kategorie, určované odpovídajícím stupněm ochrany. Jsou určeny regulačními dokumenty (SNiP) a vypadají takto:

• 1. kategorie. Patří sem předměty, které v případě katastrofy představují kritické nebezpečí a mohou způsobit vážné škody lidem, zvířatům a životnímu prostředí. Především jsou to jaderné elektrárny, ropné rafinerie, chemické a biochemické podniky a sklady výbušnin.
• 2. kategorie. Pokyny pro ochranu budov a staveb před bleskem zahrnují v tomto seznamu sklady paliv a maziv, drenážní a nakládací regály, nádrže na zkapalněný plyn, dřevozpracující a požárně nebezpečný průmysl, elektrárny, mlýny a další podobná zařízení.
• 3. kategorie. Jedná se o budovy s potenciálním požárním nebezpečím, komíny, vodárenské věže a další výškové technické stavby. schůzky. Na venkově jsou to kravíny a stáje, telata a drůbežárny.

Otázka ochrany před přímým úderem blesku je každým dnem aktuálnější. Podle předpovědí je nárůst počtu bouřek (bouřková aktivita) spojen s oteplováním klimatu a zvyšuje se o 10 % na každý stupeň (podle jiných zdrojů se zvyšuje o 12 ± 5 % na každý stupeň) globálního oteplování a bude v tomto století nakonec vzroste asi o 50 %.

Nebezpečí blesku a nutnost chránit se před ním znali lidé již od pradávna. Jestliže v relativně nedávné době byly hlavním nebezpečím úderu blesku požáry a fyzické poškození budov způsobené jeho tepelnými a mechanickými účinky, pak rozvoj elektronických technologií a obecná digitalizace života přirozeně vyvolává další problém ochrany elektronických zařízení před přepětím. napětí způsobené bleskem.

Statistika

Podle statistik shromážděných společností Electra došlo v období od roku 2014 do roku 2020 v Rusku k 4375 19 požárům, jejichž příčinou byl úder blesku (bouřka). Zemřelo 44 lidí a 638 bylo zraněno různého stupně závažnosti. Navíc ve srovnání s 2019 případy v roce 2020 se počet takových požárů v roce 153 zvýšil o 24 (791 %) a dosáhl XNUMX.

Každá taková událost není jen havárií, ale i dodatečnými náklady jak pro vlastníky postižených zařízení (ve většině případů výrazně převyšující náklady na systém ochrany před bleskem), tak prostředky z federálního a krajského rozpočtu.

Během bouřek jsou zprávy plné informací o zabitých a zraněných údery blesku. Například jen v roce 2020 je takových případů více než 27, v roce 2021 – již 5. Blesk nešetří ani domácí zvířata – na farmách, ve stájích i na pastvě na poli. Jen v roce 2020 zemřelo v různých regionech Ruska více než 100 zvířat.

Potřeba ochrany před bleskem

Nejúčinnějším způsobem boje proti přímému úderu blesku a jeho sekundárním projevům bylo a zůstává použití systémů ochrany před bleskem, jejichž účelem je přeorientování z chráněného objektu a přímý příjem přímého výboje, distribuce a rozptýlení bleskového proudu v zem. Skládají se z vnější ochrany před bleskem nebo hromosvodu, která zahrnuje vzduchovou koncovku, svod a zemnící systém a vnitřní SPD, které zabraňuje bleskovému proudu proniknout do objektu.

Potřeba zařízení na ochranu budov, konstrukcí a zařízení před bleskem je stanovena federálním zákonem z 22.07. července. 2008 č. 123-FZ „Technické předpisy o požadavcích na požární bezpečnost“ jako jeden ze způsobů prevence požárů a další legislativní normy Ruské federace v oblasti požární bezpečnosti.

Tradičně se pro ochranu před bleskem (ochrana před bleskem) používaly praxí prověřené klasické tyčové a kabelové hromosvody a také bleskosvody.

Trocha historie

Dnes se věří, že hromosvod vynalezl Benjamin Franklin. Před více než 250 lety, v roce 1752, experimentálně prokázal elektrickou povahu blesku a navrhl způsob ochrany proti němu pomocí uzemněné kovové tyče.

Nejstarší známý dochovaný hromosvod na světě se nachází v Rusku, na slavné Nevyanské věži, postavené v první polovině 18. století, ve městě Nevyansk, Sverdlovská oblast.

Bleskosvod na Nevyanské věži

Na vrcholu věže je kovová jehla uzemněná rámem budovy s kovovou koulí pokrytou hroty a těsně pod ní umístěnou korouhvičkou, na níž je vyražen šlechtický erb Demidových. Různé zdroje uvádějí datum dokončení stavby věže v letech 1721 až 1742, tedy minimálně 10 let před vynálezem hromosvodu Franklinem.

Současné předpisy

Dnes v Rusku existují tři hlavní regulační dokumenty o tradiční nebo klasické/pasivní ochraně před bleskem:

„Směrnice pro výpočet ochranných pásem tyčových a kabelových hromosvodů“, „Pokyny pro instalaci ochrany před bleskem budov a staveb“, „Pokyny pro instalaci ochrany před bleskem budov, staveb a průmyslových komunikací“.

Kombinované použití posledních dvou, nejčastěji používaných v praxi moderní ochrany před bleskem, určuje dopis Rostechnadzoru ze dne 01.12.2004. prosince 10 č. 03-04-182/XNUMX. Tyto regulační dokumenty definují postup pro projektování, instalaci, provoz a údržbu klasických pasivních systémů ochrany před bleskem – kabel, tyč a pletivo.

Nejdůležitější charakteristikou každého systému ochrany před bleskem je spolehlivost ochrany proti přímému úderu blesku, tedy hodnota definovaná jako 1-P, kde P je procentuální pravděpodobnost průniku přímého úderu blesku do objektu umístěného uvnitř ochranná zóna hromosvodu.

Tabulka 1. Spolehlivost ochrany před přímým úderem blesku je stanovena SO 153-34.21.122-2003

Úroveň ochrany	Spolehlivost ochrany
I	0,98
II	0,95
III	0,90
IV	0,80

Ochranné zóny klasických hromosvodů

Nejrozšířenější ve světové praxi jsou tyčové hromosvody, které dokonale chrání různé předměty již více než 260 let. Ochranné pásmo jednotyčového hromosvodu podle RD 34.21.122-87 a SO 153-34.21.122-2003 je kužel s přímočarou tvořící přímkou. Vrchol kužele je umístěn na ose hromosvodu a je umístěn pod vrcholem hromosvodu.

Rozměry ochranného pásma (výška a poloměr ochrany v úrovni terénu) závisí na stanovené spolehlivosti ochrany a na výšce hromosvodu. Dodejme, že tato závislost je lineární (viz schéma níže).

Ochranná zóna hromosvodu

Objekt je považován za chráněný s danou spolehlivostí před přímým úderem blesku, pokud se celý nachází uvnitř ochranné zóny hromosvodu.

Objekt je kompletně umístěn v ochranné zóně hromosvodu. Čelní a horizontální projekce

Ochranné pásmo jednoho trolejového hromosvodu se v těchto normách počítá jako ochranné pásmo velkého počtu tyčových hromosvodů umístěných v řadě dané délky.

Navíc SO 153-34.21.122-2003 definuje možnost navrhování ochranných zón hromosvodu pomocí metody ochranného úhlu nebo metody valivých koulí v souladu s normou International Electrotechnical Commission (IEC 62305), za předpokladu, že jsou splněny požadavky na projektování mezinárodní Elektrotechnická komise jsou přísnější. V tomto případě, na rozdíl od RD 34.21.122-87 a SO 153-34.21.122-2003, je výška hromosvodu určena z vodorovné plochy, která bude chráněna.

Aktivní hromosvody MOES

V posledních 25 letech se staly populárními tzv. „aktivní“ hromosvody s vyšším stupněm spolehlivosti a rozšířenou ochrannou zónou.

Pro záznamu
Vznik blesku začíná vytvořením vůdce sestupujícího z oblaku směrem k Zemi, což je vodivý plazmový kanál. V současné době se věří, že původ vůdce v bouřkovém mraku nezávisí na přítomnosti jakýchkoli objektů na povrchu země (nerovnosti povrchu, stavební konstrukce atd.).
Klesající stupňovitý bleskosvod pohybující se směrem k zemi iniciuje vzhled a vývoj protilehlých (vzestupných) svodů směřujících k bouřkovému mraku jak z pozemních objektů: střešních prvků, architektonických forem, zařízení na střeše a stěnách atd., tak z instalovaných hromosvodů . Kontakt jednoho z nich s vedoucím směrem dolů určuje místo úderu blesku do země nebo nějakého předmětu.
Na základě toho je úlohou systému ochrany před bleskem z hlediska vývoje vzestupného svodu vytvořit stabilní vzestupný svod z vrcholu hromosvodu dříve než z jakýchkoli prvků pozemního objektu. Jelikož je hromosvod hlavním prvkem systému ochrany před bleskem, jehož funkcí je právě iniciace a rozvinutí stabilního vzestupného vůdce dříve než z prvků objektu, musí k tomu hromosvod vytvářet optimální podmínky. Je známo, že v podmínkách konkurenčního vývoje vzestupných vůdců z prvků objektu a hromosvodů dřívější stabilní vůdce potlačuje vznik ostatních. Okamžik začátku tvorby vzestupného vůdce na vrcholu hromosvodu odpovídá začátku orientace blesku směrem k hromosvodu. Problém pokročilého utváření vzestupného návazce z hromosvodu dříve než z prvků chráněného objektu úspěšně řeší systémy ochrany před přímým úderem blesku pomocí hromosvodů s pokročilým vyzařováním streameru nebo zkráceně MOES (anglicky ESEAT – Letecký terminál s předčasnými emisemi). Dalším běžným názvem v Rusku je aktivní hromosvod.

Princip činnosti MOES. Krátce

Podívejme se na princip činnosti MOES na příkladu hromosvodů Forend vyráběných tureckou společností Forend Elektrik AS V tomto případě je základem MOES vysokonapěťový pulzní generátor umístěný v pouzdře s okrajem. Takové zařízení se montuje na budovu, konstrukci nebo samostatný stožár a vytváří ochrannou zónu před přímým úderem blesku pro všechny objekty, včetně antén a architektonických a krajinářských střešních objektů.

Když nastanou určité podmínky, kvůli rozdílu potenciálu mezi sestupným vodičem a zemským povrchem, generátor začne generovat vysokonapěťové impulsy. Výsledkem je, že zlomek sekundy před výbojem blesku začne emise nabitých částic na špičce hromosvodu a objeví se záblesk streameru, který vytvoří protisměrný výboj – vedoucí s nábojem opačným k náboji bouřkový mrak. V tomto případě generátor nevyžaduje použití externího zdroje energie. Řada modelů MOES využívá aktivní a pasivní elektrody, které podporují ionizaci.

Vlivem vynuceného generování, postupujícího záblesku streameru a utváření vzestupného svodu se zvyšuje efektivní výška MOES oproti klasickému pasivnímu hromosvodu, v důsledku čehož je zachycení sestupného bleskosvodu provedeno dříve. V důsledku toho se zvětšuje velikost ochranného pásma pozemních objektů. Výsledkem je, že při zachování všech ostatních podmínek je za podmínek klasických „pasivních“ systémů možné vystačit s menším počtem hromosvodů a svodů a/nebo nižší instalační výškou MOES.

Prvky systému ochrany před bleskem

Systém ochrany před bleskem s MOES je podobný klasickým pasivním systémům a zahrnuje prvky znázorněné na obrázku níže.

Prvky systému ochrany před bleskem a chráněného objektu

Poznámka
Spojení mezi svodem a zemnicím vodičem, jakož i vodorovným a svislým zemnicím vodičem, musí být provedeno v průhledové (revizní) jímce.

Technické vlastnosti MOES

Pouzdro aktivní ochrany před bleskem je obvykle vyrobeno z nerezové oceli, která zajišťuje odolnost proti korozi. Aerodynamický design MOES umožňuje, stejně jako klasické tyčové hromosvody, úspěšně odolávat tlaku větru při bouřce.

Různé typy skříní MOES na příkladu hromosvodů Forend

ochranná pásma MŽP

Hlavní charakteristikou MOES je čas předstihu – ΔT, měřený v mikrosekundách. Jinými slovy, toto je rozdíl v čase iniciace stabilního vzestupného vůdce z MOES dříve než z „pasivního“ hromosvodu podobné výšky. Tento parametr je stanoven experimentálně pro každý typ hromosvodu při simulaci reálných podmínek bleskové činnosti v laboratoři vysokého napětí.

Volba konkrétního modelu MOES závisí na vlastnostech chráněného objektu, požadovaném stupni ochrany, poloměru ochranné zóny a montážní výšce hromosvodu. Poloměr (Rp) ochrany MOES závisí na době předstihu (ΔT) a výšce (h) její instalace.

Tabulka 2. Závislost poloměru ochrany MOES na jeho hlavních charakteristikách

Rp, m	T = 30 us				T = 45 us				T = 60 us
h, m	úroveň 1	úroveň 2	úroveň 3	úroveň 4	úroveň 1	úroveň 2	úroveň 3	úroveň 4	úroveň 1	úroveň 2	úroveň 3	úroveň 4
2	19	22	25	28	25	28	32	36	31	35	39	43
4	38	44	51	57	51	57	64	72	63	69	78	85
5	48	55	63	71	63	71	81	89	79	86	97	107
6	48	55	64	72	63	71	81	90	79	87	97	107
8	49	56	65	73	64	72	82	91	79	87	98	108
10	49	57	66	75	64	72	83	92	79	88	99	109
20	50	59	71	81	65	74	86	97	80	89	102	113
30	50	60	73	85	65	75	89	101	80	90	104	116
60	50	60	75	90	65	75	90	105	80	90	105	120

Jak je patrné z výše uvedené tabulky, optimálním řešením z hlediska velikosti ochranného pásma a finančních nákladů je instalace MOES ve výšce 6 metrů nad nejvyšším bodem chráněného objektu. S ochranným poloměrem, který může v některých případech dosáhnout až 107 metrů, umožňuje MOES jeden hromosvod poskytnout ochranu na ploše až 36 tisíc metrů čtverečních. m s větší spolehlivostí než klasické typy pasivních hromosvodů. Pokud je potřeba chránit stavbu větší plochy, lze použít 2-3 takové hromosvody.

Počet hromosvodů

Porovnejme ochranná pásma MOES Forend EU (ΔT=60 μs) s ochranným pásmem hromosvodu. Poloměr ochrany tohoto zařízení na 6metrovém stožáru je 97 metrů pro stupeň ochrany III (nejběžnější). Přitom počítáno podle ochranného úhlu normy IEC 62305-3:2010 pro tyčový hromosvod stejné výšky (výška stožáru + výška těla MOES = 6,5 metru) bude poloměr ochranné zóny 15,3 metrů (vrcholový úhel α = 67 o ).

Pro ochranu objektu o rozměrech 48×180 metrů je nutné použít buď jeden aktivní hromosvod umístěný ve středu střechy objektu, nebo dvacet klasických tyčových hromosvodů stejné výšky.

Schéma vztahu mezi aktivní ochranou před bleskem (vlevo) a pasivní (vpravo)

Ještě jasnější je příklad ochrany několika blízkých budov. K ochraně staveb umístěných blízko sebe, z nichž jeden je 48×90 a druhý 48×160, tedy stačí jeden MOES typu Forend EU nebo třicet osm klasických tyčových hromosvodů stejné výšky. jsou dostatečné.

Aktivní ochrana dvou blízkých budov oproti pasivní

Rozměry ochranného pásma MOES umožňují oproti klasickým pasivním systémům ochrany před bleskem snížit celkový počet hromosvodů v rozlehlých areálech a velkých objektech a také snížit objem a celkovou cenu materiálů a prací při jejich výstavbu a roční údržbu.

Vyhlídky

Na konci roku 2020 byla přijata mezistátní norma pro systémy ochrany před bleskem s pokročilým vysíláním streamerů – GOST 34696-2020 „Systémy ochrany před bleskem s pokročilým vysíláním streamerů. Technické požadavky a zkušební metody“, která určuje postup používání těchto systémů. Existuje naděje, že tento standard bude v Rusku brzy uveden v platnost.

V současné době společnost Electra, jako jeden z vývojářů GOST 34696-2020, vytvořila „Pokyny pro ochranu budov, konstrukcí a otevřených ploch před přímým úderem blesku systémy s pokročilým vyzařováním streamerů. Návrh, instalace, provoz a údržba.” Dokument je revidovaným a rozšířeným vlastním autentickým technickým překladem francouzské normy NF C 17-102 (ve znění novely ze září 2011) do ruštiny z francouzštiny a angličtiny. Současně byla použita obecná ustanovení, termíny, definice, požadavky a zkušební metody ze státních norem GOST R platné pro klasické pasivní systémy ochrany před bleskem.

Aplikace výše uvedených pokynů na území Ruské federace je doporučena dopisem č. 22.09.2020 SCNTI REA Ministerstva energetiky Ruské federace ze dne 46. září XNUMX.

Optimální řešení

Při návrhu ochrany před bleskem je nutné skloubit účinnost ochrany a hospodárnost projektu. Finanční složka je přitom pro zákazníka často nejdůležitější a je určujícím parametrem při volbě mezi různými konstrukčními řešeními při zachování ostatních podmínek.

Optimální volba hromosvodů a jejich umístění na chráněném objektu sníží i náklady na další materiál (především svody) a výkopové práce při instalaci uzemnění ochrany před bleskem. Pro odstranění bleskového proudu v případě použití MOES jsou tedy pro každý z nich potřeba pouze dva svody. Zároveň při použití klasických pasivních hromosvodů přispívá větší počet svislých svodů umístěných podél stěn budovy a správné provedení zemnících svodů k rovnoměrnější distribuci bleskového proudu a stabilitě elektromagnetického prostředí uvnitř budovy. .

Bleskosvody MOES samozřejmě nebudou schopny zcela nahradit tradiční tyčové a kabelové hromosvody, osvědčené sto let. Oba produkty musí koexistovat současně a použití jednoho nebo druhého musí být dáno především efektivitou a proveditelností finančních nákladů na ochranu před nebezpečím přímého úderu blesku.

Zdroj: Společnost Electra

Přihlaste se k odběru Elec.ru. Jsme v Telegramu, VKontakte a Odnoklassniki