Ochrana před bleskem je systém, který je určen k ochraně budov, staveb a osob před účinky blesku. Je založeno na uzemnění elektrické energie, které pomáhá zabránit průchodu proudu předměty, které by se mohly poškodit nebo spálit. Ochrana před bleskem se skládá z řady komponentů, včetně vzduchového terminálu, uzemnění a vodičů pro rozvod elektrické energie, které hrají důležitou roli při zajištění bezpečnosti při bouřce.
Cíle ochrany před bleskem
To je důležité nejen pro zajištění bezpečnosti lidí, ale také pro zachování majetku a předcházení ekonomickým ztrátám. Ochrana před bleskem také pomáhá snížit riziko požárů a poškození elektronických zařízení, které by mohly ovlivnit provoz nebo poškodit podnik. Obecně je účelem ochrany před bleskem poskytnout maximální ochranu a bezpečnost při bleskových událostech.
Jak funguje ochrana před bleskem
Ochrana před bleskem funguje na principu přesměrování elektrické energie blesku do země. To vyžaduje speciální součásti, které zahrnují kovové vodiče, hromosvody, uzemňovací zařízení a další součásti, které spolupracují na přesměrování elektrické energie blesku do země. Pochopení obvodů ochrany před bleskem je důležité, abyste pochopili, jak fungují a jak chrání budovy a stavby.
Součásti ochrany před bleskem
Ochrana před bleskem se skládá z různých komponent, které plní důležité funkce v procesu ochrany před bleskem. Hlavní součásti jsou: hromosvody, kovové vodiče (pásek, kruh), držáky a svorky, zemnící tyče.
Bleskové přijímače
Hromosvody jsou důležitou součástí systému ochrany před bleskem. Používají se k příjmu blesku, který by mohl zasáhnout budovu a přesměrovat ji do země. Pro zajištění maximální ochrany musí být hromosvody správně nainstalovány a splňovat bezpečnostní normy. Při výběru systému ochrany před bleskem je důležité věnovat pozornost kvalitě hromosvodů, aby byla zajištěna spolehlivost a účinnost.
Bleskosvody
Vodiče systému ochrany před bleskem slouží k usměrnění elektrické energie způsobené bleskem do země. Vodiče jsou obvykle ocelový pás nebo kruh s galvanizovaným povlakem na ochranu proti korozi. Pro účinnou ochranu před bleskem je velmi důležité zajistit správnou instalaci a efektivní provoz svodů.
Držáky a svorky
Držáky a svorky jsou klíčovými prvky v systému ochrany před bleskem, používají se k upevnění vodičů jako jsou pozinkované pásy a pozinkované kruhy ke stavebním konstrukcím. Správná instalace držáků a svorek je nezbytná pro účinnou a spolehlivou ochranu před bleskem. Při výběru vhodných držáků a příchytek je třeba vzít v úvahu materiál a konstrukci konstrukce a také místní povětrnostní podmínky, aby byla zajištěna maximální ochrana.
Zemní tyče
Zemnící tyče jsou konečným prvkem v systému ochrany před bleskem. Jsou vyrobeny z kovu potaženého zinkem nebo mědí, což prodlužuje jejich životnost. Tyče se osazují do země do požadované hloubky, která závisí na terénu.
Ochrana budov a staveb před bleskem
Instalace ochrany před bleskem pro různé typy objektů, jako jsou obytné budovy, komerční budovy, průmyslové budovy a další, má své vlastní charakteristiky a odlišnosti. Například v obytných budovách jsou systémy ochrany před bleskem instalovány s ohledem na nižší výšky a jednoduchý design, zatímco v komerčních a průmyslových budovách mohou být obvody složitější a specializované s ohledem na větší výšky a elektronické komponenty. Instalace ochrany před bleskem pro každý typ budovy tedy vyžaduje individuální přístup a přizpůsobení jejím speciálním potřebám a podmínkám.
Závěr
Ochrana před bleskem je důležitým prvkem ochrany budov, průmyslových objektů, obchodních center a supermarketů před následky úderu blesku. Pomocí správně vybraných zařízení na ochranu před bleskem a správně nainstalovaného uzemňovacího systému můžete minimalizovat riziko poškození nebo ohrožení lidského života. Potřeba ochrany před bleskem závisí na charakteru budovy a jejím účelu, proto je důležité kontaktovat odborníka pro odbornou radu a správnou instalaci ochrany před bleskem.
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
