Молниезащита в частном доме

Молния – это электрический разряд в атмосфере. Обычно молнии встречаются во время грозы и могут быть как между облаками, так и ударять в землю. Молнии характеризуются очень большими значениями токов и напряжений. Напрямую эти величины измерить нельзя, поэтому по косвенным признакам принято считать, что ток в молнии может достигать значений 10-500 кА, а напряжение от 10 до 1000 МВ. Мощность разряда может доходить до 100000 ГВт. Такие большие значения вынуждают применять особые меры по защите от разрядов.

Результат попадания молнии в дерево

Электрический ток, возникающий из-за попадания молнии в строение, протекает по пути наименьшего сопротивления и в первую очередь по металлическим проводникам. Как следствие, приходит в негодность электроаппаратура, возникают пожары. Порой прохождение тока больших значений приводит к взрывному разрушению конструкций. Молния, попавшая в дерево, может расколоть ствол вдоль на несколько частей (рис. выше).

Какая бывает молниезащита

Существует два основных фактора воздействия молнии: первичный и вторичный. Первичный, самый опасный, – вызывается прямым попаданием грозового разряда в конструкцию. Вторичный – возникает вследствие электромагнитной индукции в проводниках при небольшом расстоянии от разряда. Подходы к защите от данных факторов различны.

Защитой от прямого попадания разряда служат молниеотводы, соединенные с заземлением. Поскольку электрический разряд возникает между противоположно заряженными объектами, то чем ближе эти объекты между собой, тем выше вероятность разряда. Поднимая молниеотвод, имеющий потенциал земли, выше верхней точки строения провоцируется направление разряда именно в него, а не в более низкие поверхности. Именно по этой причине на ровных пространствах молнии чаще всего бьют в одинокие высокие деревья. Таким образом, задача, как сделать молниеотвод в собственном частном доме своими руками, стоит не на последнем месте.

Для защиты от вторичного фактора грозовых разрядов применяется устройство защиты от импульсного перенапряжения. Такое устройство устанавливаются на распределительном щитке дома, на вводе фидера питания.

Молниезащита своими руками

Основные составляющие внешней молниезащиты – молниеприемник или молниеотвод, установленный на самой высокой точке частного дома, заземляющий контур и соединительная шина.

Молниеприемник можно выполнить в трех вариантах:

• штыревой;
• тросовый;
• сеточный.

Наибольшее распространение получили штыревые молниеприемники, изготовленные своими руками. Они выполняются в виде металлического прута толщиной 10–20 мм и длиной не менее 2.5 м. Штырь молниеприемника устанавливается на самой высокой части дома таким образом, чтобы он выступал над ней на высоту не менее 1.5 м (рис. ниже).

Штыревой молниеприемник на крыше частного дома

Крепить приемник молниезащиты к поверхности необходимо при помощи скоб, через изолирующий материал, в крайнем случае, пропитанные водоотталкивающим составом, деревянные бруски.

Тросовый молниеприемник своими руками выполняется в виде стального троса, натянутого между непроводящими опорами вдоль коньков, на расстоянии нескольких сантиметров от поверхности. Соединяя штыревые молниеотводы, установленные на противоположных концах крыши, получают комбинированный тип молниеприемника. Тросовый вариант исполнения находит применение на крышах зданий, характеризующихся большим отношением длины к ширине.

Тросовый молниеприемник для частного дома

Сеточное исполнение молниеприемника устанавливается на поверхностях большой площади. Выполняется из металлической проволоки диаметром не менее 6 мм в виде сетки со стороной ячейки примерно 6 м, натянутой над всей поверхностью крыши. Элементы сетки должны возвышаться над плоскостью крыши на расстоянии около 6-10 см (рис. ниже). Недостатком сеточного молниеприемника является то, что он может деформироваться в зимнее время года под тяжестью налипшего снега.

Сеточный молниеприемник монтируют на поверхности, имеющей большую площадь

Второй важнейшей составляющей молниезащиты является заземляющий контур. Выполняется он точно так же, как и обычный контур заземления.

Контур заземления своими руками выполняется при помощи металлических стержней диаметром не менее 10 мм, заглубленных в грунт на глубину от 2.5 м. В большинстве случаев используют три штыря, вбитых в углах равностороннего треугольника со стороной 1.2–2 м. Можно расставить штыри в одну линию с такими же расстояниями между соседними.

Верхние концы электродов необходимо соединить между собой стальной полосой размерами 4х40 мм. Соединение выполняется исключительно сваркой. Вместо монолитных стержней можно использовать стальной уголок 50х50 мм или двухдюймовую трубу. Соединительную полосу и места сварки необходимо окрасить для предохранения от коррозии.

К ближайшему к стене месту контура заземления приваривается токоотвод. Его можно выполнить также из стальной полосы, но можно использовать и стальной провод с диаметром не менее 6 мм.

Верхняя часть токоотвода при помощи болтового соединения прикрепляется к молниеприемнику (рис. ниже). Количество контуров заземления должно равняться количеству молниеприемников. В случае тросового или сеточного варианта их обычно два.

Крепление токоотвода к молниеприемнику

Токоотвод крепится непосредственно к поверхности стены частного дома в случае негорючего материала или на расстоянии 10-15 см от деревянных поверхностей. Главным условием прокладки токоотвода является его минимальная длина и отсутствие рядом оконных и дверных проемов.

В противном случае при попадании разряда молнии в молниеотвод, в параллельных проводниках возникнет значительное напряжение в результате взаимоиндукции.

Недостатки внутренней молниезащиты

В качестве внутренней молниезащиты применяется устройство защиты от импульсного перенапряжения (УЗИП) (рис. ниже). Внешне УЗИП напоминает автомат выключения питания и также предназначается для крепления на DIN-рейку.

Общий вид устройства защиты от импульсного перенапряжения (УЗИП)

Устройство защиты характеризуется высоким быстродействием и призвано защитить бытовые электроприборы от резких скачков напряжения. Как показывает практика, такое устройство способно принести пользу только при удаленных разрядах. Близкий разряд вызывает очень сильную импульсную наводку напряжения в электропроводке. Косвенные измерения показывают, что скорость нарастания тока во время грозового разряда может превышать 50 кА в секунду. При такой скорости напряжение индукции в электропроводке вырастет до опасных значений задолго до того, как сработает самая быстродействующая защита.

Удаленный разряд не вызовет такого резкого перепада, так как линии электропередачи имеют некоторую индуктивность и сносят искажения в форму наводимого импульса.

Единственный надежный метод обезопасить электрооборудование в доме – это полностью отключить его от электросети и отсоединить все подводимые шнуры и кабели (от антенны, спутниковой тарелки и так далее) при наличии грозового фронта ближе 3-4 км от дома.

Заземление и молниезащита. Видео

Как быстро и правильно организовать защитное заземление, можно узнать из этого видео.

Случаи гибели от грозового разряда не так редки, поэтому будет не лишним напомнить о правилах поведения во время грозы. Самым главным условием является то, что нужно избегать одиночных высокостоящих предметов – опор линий электропередач, одиночных деревьев, антенных мачт. Нельзя касаться или близко находиться от элементов молниезащиты.

Даже тот факт, что на крыше дома установлен молниеотвод, не гарантирует, что молния не ударит в рядом стоящее невысокое дерево. Деревья обладают мощной разветвленной корневой системой и зачастую представляют гораздо более эффективный контур заземления, чем самостоятельно выполненный.