Мълниезащитно заземяване

Мълниезащитното заземяване е известно също като заземителна система и има за задача безопасно да отклонява тока на мълния, протичащ от предпазното оборудване към земята. Заземяването е необходимо, за да се предпази човек от евентуален токов удар, като токът се вкарва в почвата чрез заземителен електрод (заземителен кол).

Заземителната система на един дом се състои от три части – заземителни електроди, заземителни шини и окабеляване. Основната му цел е да намали напрежението до безопасни стойности чрез изравняване на потенциала. Устройството на такава система за заземяване е необходимо на всички места, където присъства човек, където е възможен контактът му с електрически ток.

Основните цели на инсталирането на система за заземяване на къща:

• Безопасност за обитателите;
• Гаранция за сигурност при използване на битови електрически уреди;
• Предотвратяване на щети от мълния по време на гръмотевична буря.

Стандартната система за заземяване включва следните елементи:

• Заземителна верига - структура, заровена в земята под зоната на замръзване, състояща се от електроди и метални ленти, които ги свързват;
• Проводникът е външната част на веригата, от която се прави окабеляване в цялата къща;
• Заземяването на къщи има друга важна характеристика - съпротивление, измерено в омове. Колкото по-ниско е то, толкова по-бързо се разпространява токът в земята и се поглъща от нея;
• Съпротивление на почвата (Ohm * m) - електрическа проводимост на земята. Тази стойност се променя в зависимост от външните условия - температура и влажност, вид на почвата.

Конфигурация на заземяването

Електропроводимите елементи са в основата на защитната система срещу нейните опасни ефекти. Токът се разсейва в земята чрез протичане през заровени метални елементи – заземителни електроди или метални плочи. В процеса на формиране на заземяващо устройство те се допълват от заземителен проводник. Задачата на проводниците е да отклоняват тока на мълнията от гръмоотвода към земния електрод. Системата за защита е положена по фасадата, покривната повърхност по най-късия път от върха на сградата до земята.

Всеки обект е снабден с естествени токови проводници, но за ефективното оттичане на заряда на мълнията е необходимо да се инсталират специални проводници за заземяване, които ще отклонят целия получен ток в земята.

Заземителните токови проводници включват метални плочи, пръти, тръби, изработени от устойчиви на корозия материали: цинк, мед, стомана, алуминий. Например въздушните терминални мрежи се състоят от меден или алуминиев или стоманен уловител . Поцинкованият прътов уловител надеждно провежда токове на мълния и е евтин. Цинковото покритие предпазва уловителя от корозия. Стоманената основа издържа на мощен директен удар на мълния. Медните уловители обикновено са доста по-скъпи от стоманата. Но са по-устойчиви на счупване, пластични и имат висока проводимост. Уловителите от сплав от алуминий са междинен ценови вариант. Плоските мълниезащитни проводници се използват в системата за заземяване за изравняване на потенциалите. Те са направени от стоманени или медни ленти.

Характеристика на заземяването

Заземяването е директно свързване на проводниците към заземяващо устройство с цел насочване на тока на мълнията в земята с последващо безопасно разпространение в земята. Този процес трябва да бъде осигурен от заземяващо устройство, което от своя страна обединява заземяващия проводник и заземяващия електрод. Заземяващият проводник е свързан с долния проводник посредством болтова контролно ревизионна клема и осигурява връзката му със заземителния електрод. Последният се състои от един или повече проводници с определен размер и форма в контакт със земята, тоест в земята, през която токът на мълнията протича свободно. В зависимост от местоположението на заземителните електроди в земята, те могат да бъдат разделени на хоризонтални и вертикални.

Според конструктивните си характеристики, съгласно международния стандарт IEC 61024-1, заземяващите електроди са разделени на два вида:

• тип А - конструкция, свързана към всеки от проводниците от комбинация от хоризонтални и вертикални (радиални) заземителни електроди;
• тип B - затворен контур от хоризонтален заземител.

За разлика от други видове заземяване, за мълниезащитно заземяване на обекти от клас на защита III, към които принадлежат жилищните сгради, допустимата стойност на съпротивление е стандартизирано от вътрешни стандарти. В този случай основното внимание се обръща на формата и размерите на заземяващия електрод, които трябва да осигурят равномерно разпространение на тока на мълнията, доколкото е възможно, намалявайки вероятността от крачково или стъпково напрежение.

Стъпковото напрежение възниква, когато човек мине близо до земният електрод в зоната на разпространение по време на потока на мълниеносния ток и тъй като краката са на разстояние един от друг, през тях преминава различен ток индуциран от вълните на разпространяващия се ток и се получава потенциална разлика между двата крака, която преминава през тялото. Тази потенциална разлика води до появата на стъпково напрежение. Въпреки липсата на предписания на стандарти за защита срещу стъпково напрежение, препоръчителното съпротивление на заземяване на мълниезащита не трябва да надвишава 10 Ohm.

Заземяването на мълниезащита е желателно да бъде свързано към шина за изравняване на потенциалите. Също така се препоръчва ежегодно да се измерва съпротивлението на заземяването на мълниезащита и да се гарантира, че стойността му не надвишава първоначалната стойност.

В допълнение към свойствата на самия заземителен електрод е необходимо да се вземе предвид специфичното електрическо съпротивление на почвата, от което зависи разпространението на тока на мълнията. Колкото по-малък е той, толкова по-бързо токът отива в земята и толкова по-малка може да бъде площта на заземяващия електрод. С увеличаване на съпротивлението на почвите конструкцията на заземяващите електроди се усложнява. В допълнение към физичните и механични свойства, присъщи на всеки вид почва, влажността и температурата влияят върху стойността на тяхното съпротивление. Така че ако през лятото стойността на съпротивлението ще бъде средно около 100 Ohm · m, то през зимата по време на замръзване тя ще се увеличи до 20 000 Ohm · m. Следователно наземните електроди, особено хоризонталните, трябва да бъдат разположени на дълбочина, надвишаваща дебелината на замръзване на почвения слой през зимата. За умерен климат тази дълбочина е 0,5 - 0,7 метра.

Идеален вариант, когато външната мълниезащитна система е проектирана преди началото на строителството и инсталирана по време на строителството на сградата. В този случай е много по-лесно да се комбинират нейните елементи с архитектурните особености на къщата. Но реалността е, че в по-голямата част от случаите мълниезащитата е монтирана на построена сграда и с вече оборудван двор. Следователно при избора на типа наземна електродна система трябва да се съсредоточи не само върху най-добрата й „работа“ в дадена почва, но и върху възможността за монтаж в съответствие със сградата и заобикалящото я пространство.

Най-лесният за инсталиране в затворено пространство е заземител тип А - вертикален заземителен, забит в земята на разстояние един метър от основата. При ниско съпротивление на почвата ще бъде достатъчно един или два заземителни електрода, свързани на дълбочина най-малко 0,5 m с хоризонтален проводник . Ако планирате да инсталирате надежден заземител, който ще продължи няколко десетилетия, тогава трябва да изберете компоненти от известни производители, които осигуряват широка гама от скоби, ленти, проводници и пръти, изработени от мед, поцинкована, неръждаема стомана. Специални заземителни пръти с диаметър 14 - 25 mm и дължина на 1,2 - 1,5 м ви позволяват да оборудвате дълбоко заземяване тип А съгласно принципа на куплиращите се заземителни колове.

След като забиете първия заземител, поставяме следващия, съединяваме го(куплираме го) и продължаваме забиването. Коловете са свързани помежду си или чрез завинтване един в друг с помощта на безрезбов съединител или чрез завинтване в резбови съединител. Преди завинтването резбата се обработва със специална антикорозионна електропроводима паста.

След забиване във всеки прът се измерва съпротивлението на заземяващия електрод, което предотвратява „преразхода“ на материала и постига приемливо съпротивление на заземяващото устройство на малка площ, дори за почви с доста високо съпротивление без допълнително поставени радиално хоризонтално електроди. Заземяващият проводник се свързва със заземителния проводник с помощта на скоба и след това връзката се изолира със специална антикорозионна лента.

Както подсказва името, фундаментният заземен електрод е инсталиран в стоманобетонна основа по време на строителството на сграда. Този тип зазимители рядко се използват за еднофамилни къщи и вили. Още повече тази вероятност се намалява от изискването за свързване на армировката на основата чрез заваряване, а не с помощта на тел, което е повсеместно при полагане на основите на частни къщи.

Контурното(пръстеновото) заземяване е хоризонтален заземителен контур изграден най-често от заземителна горещо поцинкована шина, разположен по периметъра около сградата под формата на затворен пръстен, 80% от които имат директен контакт със земята. Полага се на разстояние 1 м от основата в изкоп с дълбочина 0,5 - 0,7 м (под дълбочината на замръзване на почвата). Като заземител се използват проводници, изработени от мед, поцинкована или неръждаема стомана. Може да бъде или плоска лента (обикновено шина 40х4 поцинкована стомана или 30x3,5 за неръждаема стомана, 25x3 за мед) или кръгла тел с диаметър 8 mm (мед) и 10 mm (поцинкована и неръждаема стомана ). Отводителните проводници се свързват посредством контролно ревизионни клеми към заземителният контур.

Предимството на заземителният контур пред дълбочинен е, че разпределението на тока на мълнията по периметъра на сградата ще бъде по-равномерно и се създава един и същ потенциал между всички проводници. Следователно, въпреки големия обем и трудоемкостта на монтажните работи, при най-малката възможност трябва да се даде предимство на този конкретен тип заземяване на мълниезащита. Когато се използва мълниеприемна мрежа от затворени вериги или метален покрив като гръмоотвод, използването на заземителен контур става задължително. И ако съпротивлението на почвата от 300 надвишава стойността от 500 Ohm · m, тогава в точките на свързване на заземителната шина, идващи от отводителните проводници, е добре да се инсталира допълнителен вертикален заземителен кол с минимална дълбочина поне 3 m.

От какво са направени заземителните проводници?

Подходящите компоненти трябва да са трайни, устойчиви на корозия и да издържат на сезонни температурни промени. Следователно като материали за производство се използват мед, поцинкована и неръждаема стомана. Повърхността трябва да е гладка и равномерна, защитното покритие трябва да бъде непрекъснато, без пукнатини в покритието. Черната стомана корозира бързо, така че не се препоръчва за употреба, въпреки че цената може да изглежда примамлива.

Какви трябва да бъдат заземителните колове и как се различават?

Заземителна система трябва да бъде здрава, издръжлива и лесна за използване. Трябва да може бързо да се инсталира без обемисто оборудване, сложни земни работи или заваряване. Това се постига чрез заземителите с куплиране, когато относително малки и леки елементи се комбинират в система с необходимия мащаб. Един заземителен прът е с дължина 1,5 метра тежи 2,2 до 2,4 кг в зависимост от материала и диаметъра. Можете да закупите заземителни пръти с диаметър 14 mm и 16 mm, изработени от стомана или неръждаема стомана с медно покритие с 250 µm мед чрез електролитно отлагане. Диаметър 16, 18 или 20 мм - от горещо поцинкована стомана. Използват се също и заземителни колове изцяло от теръждаема стомана. Използването на болтова контролно ревизионна клема позволява тази връзка да бъде разглобяема, което улеснява измерването на съпротивлението през ревизионната кутия по време на работа. Измерванията трябва да се извършват редовно.