Изолированная молниезащита: компоненты и применение

Грамотно выполненный молниеприемник надежно перехватывает прямые удары молнии. При этом ток молнии, который не только стекает по токоотводам, но и распространяется по металлоконструкциям и коммуникациям, может вызвать искрение, чреватое взрывом и пожаром, повредить оборудование, нарушить работу линий связи. Этого не случается, если внешняя система молниезащиты изолирована, отделена от проводящих частей защищаемого сооружения воздушным промежутком (разделительным расстоянием) или равным ему по электрической прочности слоем диэлектрика.

Изолированная система молниезащиты исключает пробой между токоотводом и объектом защиты, снижает уровень электромагнитных наводок, препятствует прохождению тока молнии в здание, уменьшает нагрузку на УЗИПы.

Нормативная база

Основной отечественный документ, регламентирующий применение изолированной системы молниезащиты, – ГОСТ Р 59789-2021 (модифицированный стандарт МЭК 62305-3:2010). В частности, в пп. 5.1.2 установлены условия выбора изолированной системы, в п. 6.3 приведены формулы для расчета разделительного расстояния. Более подробные указания приведены в Приложении Е, например в пп. Е5.1.2 (применение изолированной молниезащиты), Е5.1.3 (опасное искрение), Е5.2.6 (изолированные молниеприемники), Е6.3 (электрическая изоляция внешней молниезащиты).

Инструкция РД 34.21.122-87 – во многом устаревшая, но продолжающая действовать – дает рекомендации по устройству отдельно стоящих молниеотводов, защищающих от прямых ударов молнии здания и сооружения, относящиеся к I категории молниезащиты (взрывоопасные зоны В-I и В-II по ПУЭ). Документ устанавливает разделительные расстояния, которые теоретически должны исключить занос части тока молнии в защищаемый объект. Нормируются минимальные допустимые промежутки до объекта: от токоотвода по воздуху (3–5 м) и от заземлителя молниезащиты до входящих в объект подземных металлических коммуникаций.

Компоненты изолированной молниезащиты

В зависимости от условий применения изолированная система молниезащиты представляет собой:

• молниеприемную мачту с заземлителем, установленную отдельно от защищаемого объекта;
• молниеприемный трос на заземленных опорах, смонтированный отдельно от защищаемого объекта;
• стержневой молниеприемник, закрепленный на защищаемом объекте с помощью изолирующей штанги, токоотвод, изолированный от объекта, и заземлитель.

Традиционные токоотводы закрепляют на нормируемом разделительном расстоянии от проводящих конструкций с помощью диэлектрических (обычно стеклопластиковых) дистанционных держателей. Такие держатели могут не выдержать большие механические нагрузки, сильные порывы ветра, поэтому на высотных сооружениях, например башнях связи, их практически не применяют.

Альтернативой дистанционным держателям служат токоотводы с высоковольтной изоляцией. Ее электрическая прочность должна быть эквивалентна электрической прочности воздушного промежутка – расчетного расстояния, на котором можно было бы с помощью дистанционных держателей закрепить на неизолированный токоотвод. Кроме того, полупроводящий слой на поверхности изоляции уменьшает электромагнитное поле тока молнии, что исключает возникновение скользящего разряда.

При использовании токоотвода в виде проводника с диэлектрическим покрытием не нужно соблюдать разделительные расстояния. Это уменьшает размер внешней системы молниезащиты, делает ее устойчивой к воздействию ветра. Таким образом, ее можно монтировать в ограниченном пространстве и на высотных сооружениях, рационально использовать преимущества конструкции. Так, изолированный токоотвод, проложенный по антенной мачте, создает минимальное затенение и не влияет на характеристики излучения.

Изолированные токоотводы часто применяют для защиты кровельных технических надстроек, например воздуховодов, чиллеров, крышных котельных, антенн, машинных помещений лифтов, а также для молниезащиты систем видеонаблюдения, телеуправления, спутниковой связи. В зоне, доступной для прикосновения, применение токоотвода в полиэтиленовой изоляции помогает обезопасить людей при протекании тока молнии. Нужно отметить, что согласно ГОСТ Р 59789-2021, в водосточных трубах и желобах нельзя монтировать токоотводы, даже с изоляционным покрытием.

Заземлители как отдельно стоящих мачтовых и тросовых молниеприемников, так и внешней системы молниезащиты здания или сооружения должны обеспечивать сопротивление заземляющего устройства на уровне не более 10 Ом. Глубинные модульно-штыревые конструкции с противокоррозионным покрытием – цинковым термодиффузионным или медным – позволяют решить эту задачу на ограниченной площади с минимальными усилиями. В высокоомных грунтах эффективны электролитические электроды.
Все компоненты молниезащиты, включая мачты, держатели, проводники, соединители и заземлители, должны соответствовать стандартам серии ГОСТ Р МЭК 62561.

Электрическая изоляция системы молниезащиты с помощью разделительного расстояния и/или применения диэлектриков минимизирует воздействие молнии на сооружения с взрывоопасными зонами, на антенны, наружные датчики, электрическое, электронное и радиооборудование. В сочетании с правильно подобранными УЗИПами, разрядниками, грамотным уравниванием потенциалов и качественным заземляющим устройством изолированная молниезащита незаменима для сохранения работоспособности промышленных и инфраструктурных объектов.

Изображение от Freepik