Внутренняя молниезащита зданий. ОПН.

By Немченко Лілія 6 лет ago
Home  /  Статьи  /  Внутренняя молниезащита зданий. ОПН.

В предыдущей статье, изложенной на этом сайте, вы могли ознакомиться с основными способами защиты строений от воздействия такого стихийного явления, как молния, и нюансами их реализации.

Следует сказать, что все перечисленные в указанной статье методы относятся к так называемой внешней молниезащите, которая, в свою очередь, не в полной мере раскрывает достаточно сложную тему защиты объектов от воздействия молнии.

В частности, система внешней молниезащиты предназначена для защиты здания или сооружения от прямого попадания молнии, то есть от контакта с каналом молнии, который оказывает термическое и динамическое воздействие на контактную поверхность и способен вызвать пожары и разрушения. Поэтому для нейтрализации вышеуказанных воздействий и создается система внешней молниезащиты. Практически во всех случаях используются материалы с высокой проводимостью, которые способны не разрушаясь выдержать воздействие тока молнии. Виды материалов их характеристики и схемы размещения определяются исходя из нормативов и инструкций применительно к каждому конкретному объекту. Таким образом, система внешней молниезащиты препятствует динамическим разрушениям и возможным возгораниям.

Но, к сожалению, существует и другой поражающий фактор молнии, против которого внешняя молниезащита бессильна, а в некоторых случаях даже способствует ему. Речь идет об электромагнитном воздействии. Это коварное и незаслуженно игнорируемое воздействие. Рассмотрим  его подробнее.

Прежде всего, коварство электромагнитного воздействия, вызванного ударом молнии, скрывается в его незаметности для человека. Если другие формы проявляются яркими вспышками и мощной звуковой волной, то электромагнитное воздействие человек даже не почувствует. Следует отметить, что, несмотря на огромную мощность, этот вид воздействия не способен навредить напрямую человеку либо зданию. Его воздействие косвенно. Чем же тогда опасно очень мощное электромагнитное излучение, возникающее при разрядах молнии?  В зону риска попадают системы электроснабжения, радио и телефонные сети, а также практически все электронные приборы и устройства.

Влияние электронных и компьютерно-интегрированных технологий на повседневную жизнь современного человека уже достаточно велико и имеет тенденцию к увеличению. Практически все бытовые приборы, технологическое и промышленное оборудование, системы безопасности и комфорта включают в себя высокочувствительные электронные блоки. Именно для них представляют опасность так называемые вторичные проявления молнии – занос высокого потенциала и наведенное напряжение. Давайте остановимся на рассмотрении этих действий.

Занос высокого потенциала вовнутрь здания, как правило, возникает вследствие удара молнии в объект или в непосредственной близости от него. При этом до 50 % тока молнии может быть занесено через токопроводящие коммуникации (электрическая сеть, водопровод, газ и т.д.) внутрь здания. Это грозит возможными пробоями изоляции сетей электроснабжения и повреждением ответственного и дорогого электронного оборудования, которое не в состоянии справиться с кратковременным импульсом тока с амплитудой в десятки тысяч ампер. Нередки случаи, когда вследствие удара молнии вблизи здания удается избежать разрушений, и при этом повреждаются практически все электроприборы и разрушается система электроснабжения. Возможные пробои изоляции электропроводов могут привести к множественным коротким замыканиям в сети, что, в конечном итоге, приводит к пожару.

Наведенное напряжение возникает вследствие закона электромагнитной индукции.  Молния это, по сути, невероятно мощный электрический разряд между облаками, где накапливаются заряженные частицы, и землей. То есть в момент удара по каналу молнии протекает ток, достигающий десятков и сотен тысяч ампер. По закону электромагнитной индукции на любых токопроводящих поверхностях, попадающих в зону действия электромагнитного поля, возникает разность потенциалов, то есть напряжение. Опасность этого процесса в том, что всевозможные коммуникации внутри здания оказываются под различными потенциалами, вследствие чего между ними возникают разряды. Особенно это опасно, если под высоким напряжением оказываются части электронных устройств, так как современная электроника рассчитана на работу с низкими напряжениями, а напряжение, наведенное током молнии, значительно выше. Кроме того, в современных устройствах элементы становятся все меньше в размерах и, соответственно, расстояния между ними уменьшаются, что способствует пробоям вследствие разницы потенциалов. Во многих случаях выход из строя электронных блоков приводит к более серьезным потерям, чем стоимость замены этих блоков. К примеру, для банков это может обернуться утерей важнейшей информации, для современных производств – многомиллионными убытками от простоя оборудования и нарушения технологических циклов, для частных домовладений – нарушением безопасности и комфорта.

Кроме непосредственного выхода из строя для вышеуказанных устройств существует и другая опасность. Дело в том, что электромагнитные волны, возникающие при разрядах молнии, распространяются на значительные расстояния. И они непосредственно оказывают влияние на оборудование. Конечно, их воздействие сильно ослаблено и не может вызвать выход приборов из строя, но многократное воздействие кратковременных импульсов высокой амплитуды способствует снижению срока службы оборудования. Доказано, что реальный срок службы одного и того же устройства может существенно отличаться от установленного изготовителем  срока в зависимости от степени грозовой активности в местах его установки. В частности в городской местности, вследствие экранирующих свойств зданий, он выше чем в сельской, где воздействие атмосферных перенапряжений сильнее.

Для предотвращения подобных нежелательных явлений и существует так называемая «внутренняя» молниезащита. Как видно из названия, ее предназначение защищать объекты, расположенные внутри зданий и сооружений, причем не только от воздействий молнии, но и от любых кратковременных высокочастотных импульсов. Создание подобной системы, как правило, требует проведения проектных работ, так как необходимо провести ряд расчетов и учесть множество второстепенных факторов. К примеру, если к ответственному цифровому оборудованию подходит несколько соединительных и питающих проводов, которые потенциально могут оказаться в зоне воздействия молнии, то даже упущение из виду одного из них приведет к тем же последствиям, что и полное отсутствие защиты. Поэтому лучше доверить защиту своего оборудования профессионалам в этой весьма специфической области.

Физически система внутренней молниезащиты представляет собой трехуровневую каскадную систему ограничителей перенапряжений (ОПН). В зависимости от зоны защиты и уровня ожидаемых перенапряжений в здании в щитовой сборке, этажных щитках и непосредственно перед защищаемым оборудованием устанавливаются ограничители перенапряжений, представляющие собой газонаполненные разрядники, варисторные и диодные элементы, высокочастотные фильтры и т.д. Уровни перенапряжений, зоны защиты, необходимое надежное оборудование и места его установки – все это определяется исходя из проектных решений.

К достоинствам системы внутренней молниезащиты можно отнести следующие немаловажные моменты. Правильно спроектированная и установленная система способна нейтрализовать любые импульсные перенапряжения возникающие в сети (попадание молнии в систему внешней молниезащиты, атмосферные электромагнитные воздействия, перенапряжения возникающие во время коммутации мощных потребителей энергии (сварка, люминесцентные лампы и т.д.), обрыв нулевого проводника на питающей подстанции).        Монтаж системы внутренней молниезащиты не требует особых условий. Где это возможно  оборудование монтируется в существующие щитовые сборки, этажные щитки. При отсутствии мест для установки, в непосредственной близости от защищаемого оборудования монтируется щиток с ограничителями напряжений. Кроме того существует возможность «спрятать» ОПН в кабельных каналах, вмонтировать в розетки, использовать сетевой адаптер со встроенными ограничителями. Так как ОПН монтируются параллельно фазным проводникам, то при монтаже нет необходимости отключать электропитание здания.

 Эффективность и реальная польза системы внутренней молниезащиты  доказана и проверена временем. К примеру одна из компаний США, предоставляющая услуги связи, сумела снизить эксплуатационные издержки по обслуживанию своих станций по всей территории страны почти в два раза. Единственное что они сделали, это реализовали комплексную программу по защите оборудования от атмосферных перенапряжений, создав на каждой передающей станции систему внутренней молниезащиты.

Суммируя вышесказанное, следует отметить, что для обеспечения надежной, долгосрочной и бесперебойной работы высокочувствительного электронного оборудования любого функционального назначения, создание систем внутренней молниезащиты не просто желательно, но и необходимо.

Вадим Стасюк

Category:
  Статьи
this post was shared 0 times
 000
About

 Немченко Лілія

  (15 articles)