Молниеотвод (громоотвод): устройство, виды, зоны защиты и расчёт
Молниеотвод (громоотвод) - устройство, которое принимает удар молнии на себя и безопасно отводит ток разряда в землю, защищая здание, опору или оборудование. Он состоит из трёх обязательных частей: молниеприёмника, токоотвода и заземлителя. По конструкции молниеотводы бывают стержневыми, тросовыми и сетчатыми, а зону защиты определяют по высоте молниеприёмника и нужной надёжности: зона А (99,5%) или зона Б (95%).
Ниже разберём устройство и виды молниеотводов, формулы конуса защиты с примером расчёта, порядок выбора высоты и требования к заземлению.
Из чего состоит молниеотвод
Любой молниеотвод, от бытового до заводского, состоит из трёх элементов, которые работают только в связке. «Громоотвод» - бытовое название: в нормативах используют термин «молниеотвод», а систему целиком называют молниезащитой.
- Молниеприёмник - верхняя часть, которая принимает разряд: стержень, трос или сетка над защищаемым объектом.
- Токоотвод (спуск) - проводник, по которому ток молнии идёт от приёмника к заземлителю. Его прокладывают по кратчайшему пути.
- Заземлитель - контур из металлических электродов в грунте, который рассеивает ток молнии. От его сопротивления зависит вся защита.
Если убрать или неправильно смонтировать любой из трёх элементов, молниезащита не работает: удар всё равно произойдёт, но ток пойдёт неконтролируемо - через конструкции, проводку или людей. Требования к устройству молниезащиты в Казахстане задают правила устройства электроустановок (ПУЭ).
Виды молниеотводов
Тип молниеотвода выбирают по геометрии объекта: точечные сооружения (дымовая труба, мачта, отдельное здание) защищают стержневыми молниеотводами, протяжённые (ЛЭП, длинные кровли, склады) - тросовыми, плоские крыши и объекты с электроникой - сетчатыми. По способу установки молниеотвод размещают на самом здании или ставят отдельно рядом с ним.
| Вид | Молниеприёмник | Где применяют |
|---|---|---|
| Стержневой | вертикальный штырь на мачте или опоре | здания, трубы, подстанции, площадки, АЗС |
| Тросовый | горизонтальный трос между двумя опорами | ЛЭП, длинные узкие здания, склады |
| Сетчатый | сетка из проводника по кровле | плоские крыши больших зданий, объекты с электроникой |
| Отдельно стоящий | стержневой на своей мачте или опоре рядом с объектом | резервуары, взрывоопасные и пожароопасные объекты |
Отдельно стоящий стержневой молниеотвод на металлической опоре - самое частое решение для промышленных и энергетических объектов: он выносит точку удара в сторону от здания и оборудования. Такие конструкции серии МОГК выпускают на опорах разной высоты, их можно посмотреть в разделе мачтовые молниеотводы МОГК. Остальные готовые решения собраны в общем разделе молниеотводы: подобрать конструкцию под нужную высоту проще, чем проектировать опору с нуля.
Зона защиты молниеотвода: что реально попадает под защиту
Зона защиты - пространство вокруг молниеотвода, внутри которого объект защищён от прямого удара молнии с заданной надёжностью. У одиночного стержневого молниеотвода она имеет форму конуса: чем выше молниеотвод, тем шире основание конуса и больше защищаемая площадь. Объект защищён, только если целиком помещается внутри конуса.
По методике РД 34.21.122 различают два типа зон. Для молниеотвода высотой h до 150 м параметры конуса считают так:
| Тип зоны | Надёжность | Для каких объектов | Высота конуса h₀ | Радиус у земли r₀ |
|---|---|---|---|---|
| Зона А | 99,5% и выше | взрывоопасные, ответственные объекты | 0,85 × h | (1,1 - 0,002 × h) × h |
| Зона Б | 95% и выше | обычные здания и сооружения | 0,92 × h | 1,5 × h |
Радиус защиты на высоте объекта hₓ для обеих зон находят по формуле rₓ = r₀ × (h₀ - hₓ) / h₀. Отсюда главное практическое правило: на уровне кровли радиус зоны всегда меньше, чем у земли. Если труба, антенна или угол здания выступают за границу конуса, они остаются уязвимыми, и молниеотвод поднимают выше или ставят второй.
Зону А выбирают для взрывоопасных и ответственных объектов, зону Б - для обычных зданий и сооружений. При одной и той же высоте молниеотвода конус зоны А ниже и уже, поэтому для надёжности 99,5% молниеприёмник приходится поднимать выше, чем для 95%.
Пример расчёта для молниеотвода высотой 10 м
Для молниеотвода h = 10 м в зоне Б высота конуса h₀ = 0,92 × 10 = 9,2 м, радиус у земли r₀ = 1,5 × 10 = 15 м. Чтобы прикрыть объект высотой 4 м, считаем радиус на этом уровне: 15 × (9,2 - 4) / 9,2 ≈ 8,5 м. Для той же высоты в зоне А конус ниже и уже:
| Параметр | Зона А | Зона Б |
|---|---|---|
| Высота конуса h₀ | 8,5 м | 9,2 м |
| Радиус у земли r₀ | 10,8 м | 15 м |
| Радиус на высоте 4 м | ≈ 5,7 м | ≈ 8,5 м |
Если объект шире полученного радиуса, увеличивают высоту молниеотвода или ставят два стержня: двойной молниеотвод даёт расширенную зону защиты между опорами.
Как выбрать высоту и тип молниеотвода
Высоту подбирают от обратного: по габаритам объекта (длина, ширина, высота) и требуемой надёжности вычисляют минимальную высоту молниеприёмника, а уже под неё выбирают опору. Порядок для одиночного стержневого молниеотвода:
- Определить класс объекта и нужный уровень надёжности - зона А или Б.
- Найти самую удалённую от оси молниеотвода точку объекта: это требуемый радиус rₓ на высоте hₓ.
- Подставить значения в формулы и найти высоту h, при которой rₓ укладывается в конус с запасом 10-15%.
- Проверить, что заземлитель обеспечивает импульсное сопротивление не более 10 Ом.
Тип зависит от объекта: для одного компактного здания хватает одиночного стержневого молниеотвода, для протяжённого склада ставят тросовый или несколько стержневых, для группы объектов - многократный молниеотвод с перекрытием зон. Частая ошибка - рассчитать конус только на уровне земли и забыть, что защищаемый объект имеет высоту. Пошаговый расчёт с учётом размеров здания разобран в отдельном материале про расчёт высоты молниеотвода.
Заземление молниеотвода
Импульсное сопротивление заземлителя молниеотвода для обычных объектов - не более 10 Ом. Даже идеальный молниеприёмник бесполезен при высоком сопротивлении заземления: ток не уйдёт в грунт и растечётся по конструкциям здания.
Контур молниезащиты по возможности объединяют с защитным заземлением электроустановки - это согласуется с нормами ПУЭ по заземлению опор и металлоконструкций. На песчаных и скальных грунтах с высоким удельным сопротивлением заземлитель усиливают: применяют лучевые или глубинные заземлители. Подробнее о нормах - в разборе требований ПУЭ РК к наружному освещению и заземлению опор.
Металлическую опору освещения тоже можно дооснастить молниеприёмником и использовать как стержневой молниеотвод - при условии правильного расчёта зоны защиты и заземления контура до 10 Ом.
Подберём молниеотвод МОГК нужной высоты под ваш объект и рассчитаем зону защиты - оставьте заявку, поможем с выбором опоры и комплектацией.
Частые вопросы
Чем отличается громоотвод от молниеотвода?
Это одно и то же устройство. «Громоотвод» - бытовое название, «молниеотвод» - технический термин из нормативов: устройство отводит молнию, а не гром.
Как рассчитать зону защиты молниеотвода?
У одиночного стержневого молниеотвода зона защиты имеет форму конуса. Высота конуса равна 0,85 × h для зоны А и 0,92 × h для зоны Б, радиус у земли (1,1 - 0,002 × h) × h и 1,5 × h соответственно. На высоте объекта радиус пересчитывают пропорционально.
На каком расстоянии молниеотвод защищает объект?
Это зависит от высоты: молниеотвод 10 м в зоне Б прикрывает у земли круг радиусом около 15 м, а на высоте 4 м - около 8,5 м. Чем выше точка объекта, тем меньше радиус защиты.
Какое сопротивление заземления должно быть у молниеотвода?
Импульсное сопротивление заземлителя молниезащиты - не более 10 Ом для большинства объектов. В грунтах с высоким удельным сопротивлением применяют лучевые или глубинные заземлители.
Можно ли использовать опору освещения как молниеотвод?
Да, металлическую опору можно дооснастить молниеприёмником и использовать как стержневой молниеотвод. Условие - правильный расчёт зоны защиты и заземление контура до 10 Ом.
Какой молниеотвод ставят на промышленных объектах?
Чаще всего отдельно стоящий стержневой молниеотвод на металлической опоре, например серии МОГК. Он выносит точку удара в сторону от здания и оборудования.