Чем хороша активная молниезащита

Минское специализированное ЧУП "ЭлМоРа-М" работает на рынке строительных услуг Беларуси с 2001 г. Специализируется оно исключительно на монтаже заземляющих устройств (в первую очередь глубинного заземления), а также систем молниезащиты всех типов.

Это предприятие одним из первых освоило монтаж систем молниезащиты с активными молниеприемниками. В 2007 г. оно стало официальным дистрибьютором компании INDELEC, a.s. (Чехия), осуществляющей поставку в Беларусь активных молниеприемников PREVECTRON 2 Millenium производства Франции. В марте 2008 г. предприятие "ЭлМоРа-М" приняло активное участие в работе выставки «Стройэкспо-2008», проведя в последний день ее работы семинар «Активные молниеприемники: простое решение сложных задач молниезащиты зданий и сооружений» с участием экспорт-менеджера INDELEC (Франция) Лорана Филиппо — главы восточноевропейского департамента компании — и директора INDELEC, a.s. (Чехия) Иржи Матерны. Вместе с ними на многочисленные вопросы составивших аудиторию семинара белорусских — в первую очередь, минских — проектировщиков ответил директор «ЭлМоРа-М» Юрий Захаренков. Вначале Лоран Филиппо сделал презентацию представляемой им компании и собственно активных молниеприемников PREVECTRON, рассказав об основных принципах их работы, а затем Иржи Матерна поделился с аудиторией накопленным чешскими партнерами практическим опытом расчета, монтажа и эксплуатации данного типа молниезащиты. Линейная молния может рассматриваться как очень длинная искра, возникающая при значительном напряжении между грозовой тучей и землей и несущая электрический заряд. Разряд между облаком и землей обычно начинается с прорастания от облака к земле слабо светящегося канала, движущегося толчкообразно со средней скоростью от 100 до1000 км/с. Этот предварительный разряд называется ступенчатым лидером. Когда лидер достигает земли, начинается фаза главного разряда, воспринимаемая невооруженным глазом как собственно разряд молнии. В результате прямого попадания молнии в здание возникает реальная угроза поражения электрическим током людей и животных, воспламенения, расплавления различных материалов, расщепления древесины и образования трещин в кирпиче и бетоне, внесения в здание высокого потенциала по инженерным коммуникациям (проводам линий электропередач, трубопроводам) с опасностью повреждения бытовой электроники и IT-систем. Но даже в случае непрямого попадания волна перенапряжения распространяется по коммуникациям на многие километры и способна мгновенно вывести из строя дорогостоящее оборудование того или иного объекта. По данным МЧС, в 30-40% случаев возгорания происходят вследствие грозовых разрядов. Для защиты зданий от последствий удара молнии используются различные типы молниезащиты — стержневой, тросовый, молниеприемная сетка и молниезащита с использованием активных молниеприемников. В 2007 г. на белорусском рынке появились вышеупомянутые молниеприемники с упреждающей стриммерной эмиссией PREVECTRON 2 производства французской компании INDELEC. Эти устройства представляют собой улучшенную версию одиночного молниеприемника, воплотившую в себе самые последние разработки в области молниезащиты. До недавнего времени не было проведено сколько-нибудь серьезных сравнительных испытаний, которые продемонстрировали бы преимущества одного типа молниеотвода перед другим, недостатки разных типов молниезащиты. Такие испытания провели в Институте электроэнергетики (Франция), где объектами испытаний стали активный молниеприемник и обычный стержневой молниеприемник. В ходе испытаний оба молниеприемника (МП) располагались на заземленной плоскости испытательного поля. Высоковольтный электрод, на который подавалось отрицательное напряжение, представлял собой плоскость с закругленными краями; длина промежутка составляла 2 м. Оба МП устанавливались симметрично относительно вертикальной оси промежутка на расстоянии, достаточном для исключения их взаимного влияния. При одном и том же значении напряжения производились серии по 20 разрядов и определялось соотношение числа разрядов со стержневого МП и активного МП. Результаты были таковы: при одинаковой высоте (1 м) при всех 20 воздействиях срабатывал активный МП; при высоте активного МП 1 м, а обычного молниеприемника — 1,02 м, при 20 воздействиях 19 раз срабатывал активный МП и 1 раз обычный МП; при высоте активного молниеприемника 1 м, а обычного молниеприемника — 1,06 м, при 20 воздействиях 16 раз срабатывал активный МП и 4 раза — обычный МП. Очевидно стабильное преимущество активного МП. С начала 90-х гг. прошлого века компания INDELEC активно исследовала эффект опережающей стриммерной эмиссии и дорабатывала свои изделия на специально оборудованных полигонах во Флориде (США), в Канаде, Бразилии, Японии.

В пользу активного молниеотвода можно привести еще ряд аргументов. При установке обычных систем грозозащиты дом приходится опутывать проводами. Если здание большое, то такое мероприятие представляется весьма дорогостоящим, особенно если на кровле здания в качестве молниеотвода укладывается металлическая сетка. Активная же система позволяет обойтись установкой над объектом одного активного молниеприемника. Выглядит он гораздо привлекательнее своих пассивных предшественников, что имеет значение для зданий, построенных по концептуальным архитектурным проектам. В конечном итоге такое решение оказывается более экономичным в эксплуатации. Уход за активным громоотводом намного проще, чем за обычным. Отпадает необходимость постоянного контроля множества соединений, которые в течение зимы под воздействием снега и льда часто повреждаются, поэтому весной нуждаются в восстановлении. В зависимости от типа головки активного молниеотвода и высоты, на которой она установлена, радиус территории, защищаемой таким молниеотводом, может составлять до 100 м, а потому защищаются таким образом не только сам дом, но и стоящий рядом с ним автомобиль, а также хозпостройки и прилегающая территория. Это означает, что там, где по классическим схемам защиты необходимо выстраивать сложную систему штыревых молниеприемников, достаточно поставить один активный молниеотвод, и степень обеспечиваемой им защиты будет как минимум на том же уровне, что и организованной по классической схеме. Существует миф, что, мол, активные молниеприемники притягивают молнии. На самом деле и пассивный, и активный молниеотводы защищают строения, притягивая молнии к себе, только у активного молниеотвода радиус защиты больше. Срабатывание громоотвода PREVECTRON 2 происходит в несколько этапов. Устройство ионизации заряжается через нижние электроды от окружающего электрического поля (несколько миллионов В/м в грозовой обстановке). Это означает, что PREVECTRON 2 — полностью автономная система, не требующая внешнего источника питания. Процесс ионизации контролируется устройством, которое обнаруживает появление нисходящего лидера молнии: напряженность локального электрического поля быстро увеличивается, когда разряд становится неизбежным. Далее PREVECTRON 2 обнаруживает изменения состояния поля, благодаря чему он является единственным молниеприемником с упреждающей стриммерной эмиссией, реагирующим точно в момент прохождения нисходящего лидера от тучи к земле. Наконец, имеет место упреждающее инициирование восходящего лидера при помощи ионизации искровым разрядом между верхними электродами и центральным наконечником. Способность PREVECTRON 2 инициировать восходящий лидер прежде любой другой доминирующей над местностью точки в защищаемой зоне дает гарантию того, что именно молниеотвод будет наиболее вероятной точкой удара разряда молнии. Согласно требованиям французского стандарта NFC 17-102, каждый молниеотвод с упреждающей стриммерной эмиссией сначала должен пройти серию лабораторных испытаний высоким напряжением для определения упреждения по времени срабатывания по сравнению с обычными стержневыми молниеотводами. Полученная величина, обозначаемая Dt, равна среднему времени срабатывания за 100 электрических разрядов в лаборатории минус коэффициент надежности, равный 35%. Затем это число используется для расчета защищаемой зоны для каждого молниеотвода согласно стандартной формуле. С самого начала компания INDELEC произвела независимые испытания молниеотводов PREVECTRON 2 в лабораториях на территории Франции (на базе лаборатории EDF в Ренардьере и лаборатории Седиве в Базе) и за рубежом (Университет Лувена в Бельгии, IREQ в Квебеке, Канада, и Корейский институт исследований в области энергетики, он же KERI, в Южной Корее). (Нужно сказать, что PREVECTRON 2 был разработан для самых экстремальных климатических условий.) Испытания, все результаты которых были утверждены Национальным центром научных исследований (CNRS), подтвердили преимущества системы упреждающего инициирования разряда PREVECTRON 2 перед пассивными стержневыми молниеотводами и позволили провести измерения средней величины Dt для каждой модели. Процесс установки молниеотвода PREVECTRON 2 регулируется французским стандартом NFC 17-102 при соблюдении ряда простых правил, учитывающих все виды строений. Во-первых, наконечник должен находиться на высоте не менее 2 м над защищаемым строением. Во- вторых, при высоте объекта менее 28 м достаточно одного вертикального токоотвода (если длина горизонтальной проекции проводника не превышает его вертикальной длины). В третьих, сопротивление системы заземления не должно превышать 10 Ом. Регистрацию работы молниеотвода PREVECTRON 2 обеспечивает счетчик разрядов молнии.

Разумеется, компания INDELEС предлагает испытательный прибор, позволяющий заказчикам регулярно проверять молниеприемник на месте установки. По результатам этих исследований был написан ряд научных отчетов, что способствовало непрерывному развитию PREVECTRON 2 от первоначальной конструкции до новейшей модели Millenium. Согласно стандарту NFC 17-102 радиус защищаемой молниеотводом PREVECTRON 2 зоны рассчитывается по формуле, которая связывает превышение расположения молниеприемника над защищаемым объектом, время срабатывания устройства и величину D, принимаемую в зависимости от требуемого уровня защиты равной 20 (1-й уровень), 30 (2-й уровень), 45 (3-й уровень) либо 60 (4-й уровень) м. Составлены таблицы, в которых обобщены данные о зонах защиты активных молниеприемников, выпускаемых компанией INDELEC, в зависимости от высоты их выноса над защищаемыми объектами и категории молниезащиты, к которой отнесен данный объект. Из этих таблиц видно, что, например, по III категории молнезащиты одним активным молниеприемником PREVECTRON 2 можно защищать площади в радиусе примерно 100 м. Гарантии качества изделий PREVECTRON 2 подтверждены сертификатом согласно нормам ISO 9001:2000. Кроме того, устройства PREVECTRON сертифицированы в ряде стран мира, в том числе в России. Сегодня с использованием активных молниеприемников PREVECTRON выполнена грозозащита различных объектов во всем мире, в том числе множества культовых сооружений, в числе которых, разумеется, и Собор Парижской Богоматери. Из сооружений протяженных можно назвать мост Васко да Гамы в Лиссабоне и бесчисленные продуктопроводы.

Сергей ЗОЛОТОВ