Зачем нужна молниезащита коммерческому зданию и частному дому
Молния в контексте электротехники может казаться редким событием. Но ровно до того момента, пока она не попадает в условную линию электропередачи, антенну, камеру видеонаблюдения или другое оборудование. В обычной жизни мы легко недооцениваем грозовой риск: десятилетиями ничего не происходило, значит, и дальше, скорее всего, обойдётся. Но в молниезащите такая логика работает плохо. Здесь один эпизод может перечеркнуть годы спокойной эксплуатации. В этой статье мы постараемся разобраться в принципах работы устройств молниезащиты, их назначении и особенностях проектирования и монтажа. И в этом нам помогает Равиль Манасыпов, специалист в области молниезащиты с 18-летним стажем.
По словам эксперта, чтобы понять всю суть проблемы, хватает одного удара молнией. Но когда он, к несчастью, все же случается, становится «слишком поздно». Молниезащита в этом смысле не «страховка для галочки», а комплекс технических решений, который должен не победить молнию, а грамотно принять её энергию, отвести опасный ток и не позволить импульсу разрушить оборудование внутри здания. И принцип комплексности здесь имеет определяющее значение, поскольку один молниеприёмник на крыше или ограничитель перенапряжения в электрощите не сделают объект защищённым.
Молния – явление слишком быстрое, слишком мощное и слишком многоходовое для простых решений. Это не привычные 230В в розетке и не штатная авария, которую можно рассматривать через логику срабатывания устройства защиты. Импульс молнии живёт в миллисекундах, несёт огромную энергию и часто имеет многокомпонентный характер. Так, по уже разогретому каналу может пройти несколько последующих разрядов, и поэтому защита должна учитывать не только сам факт удара, но и как импульс распространяется по проводникам, заземлению, металлическим конструкциям и слаботочным линиям.
Равиль Манасыпов подчёркивает, что предотвратить развитие канала молнии в сторону объекта человек не может. Можно лишь создать на объекте такую систему, которая «перехватит» разряд и снизит его разрушительные последствия. Для внешней молниезащиты это молниеприёмники, токоотводы, заземление, правильное уравнивание потенциалов. Для внутренней – устройства защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП), которые принимают на себя опасный скачок напряжения и отводят его в систему заземления.
Для российских реалий эта тема особенно актуальна, поскольку значительная часть наших сетей выполнена воздушными линиями электропередачи. Небольшой частный дом статистически может ждать прямого удара много лет, но ЛЭП за счёт своей протяжённости «ловит» молнию с куда большей вероятностью. И дальше опасный потенциал может прийти в дом по питающему кабелю. Даже если последний участок от опоры до здания выполнен под землёй, это ещё не значит, что объект питается полноценным кабельным вводом от трансформаторной подстанции. Если до участка идёт воздушная линия, проектировать защиту нужно с учётом именно этого сценария.
«Кабельная линия ведёт себя как антенна. Удар молнии рядом может навести перенапряжение, которое пойдёт в оба конца», – объясняет Равиль Манасыпов.
Отсюда вытекает главный принцип внутренней молниезащиты: УЗИП должны подбираться не абстрактно, а по месту установки и характеру риска. В частности, устройства первого класса (или комбинированного 1+2 класса) работают с самыми мощными импульсами тока молнии и ставятся на вводе, где возможен занос значительной части грозового потенциала. Второй класс (или комбинированный 2+3 класс) применяется на следующей ступени, например, в промежуточных распределительных щитах. Третий класс предназначен для более тонкой защиты конечного оборудования (компьютеров, электроники, чувствительных устройств, локальных потребителей).
На крупных объектах с длинными кабельными трассами особенно важна каскадность. Грубо говоря, там нельзя поставить одно устройство «на всё» и считать задачу закрытой. Типичная промышленная или коммерческая электроустановка состоит из вводных, распределительных и локальных щитов, между которыми проложены десятки, а то и сотни метров кабеля. Каждый из таких участков может стать путём распространения импульса. Поэтому на вводе нужна первая ступень защиты, дальше – вторая, а рядом с чувствительным оборудованием – третья.
В небольших электроустановках, например, в частном доме с компактной схемой питания возможно применение комбинированных решений. Но здесь есть важный нюанс: защита только по силовой линии не закрывает все пути проникновения перенапряжения. Телевизор получает питание от розетки, сигнал – от антенны или кабеля, а данные - по Ethernet. Если защитить только электрическую часть, открытыми останутся другие каналы. То же касается и камер видеонаблюдения, роутеров, систем «умного» дома, автоматики ворот и инженерного оборудования.
«Если клиент поставил задачу внутренней молниезащиты, решать её нужно полностью. Она не ограничивается только лишь устройством на вводе», – обращает внимание эксперт.
И здесь хорошо видна роль ограничителей перенапряжения Dekraft ОП-101 понятного инженерного элемента каскадной защиты. Серия включает устройства трёх классов: класс 1, класс 2, класс 3. За счёт этого можно выстроить защиту по логике объекта: от ввода и главного распределительного щита до локальных щитов и оборудования, для которого особенно опасны импульсные перенапряжения
В нормальном режиме ограничитель почти не участвует в работе сети: ток через него минимален. Когда приходит волна перенапряжения, варистор внутри устройства резко меняет проводимость и начинает пропускать импульсный ток, ограничивая рост напряжения на выводах. После прохождения импульса устройство возвращается в непроводящее состояние. На практике это означает, что энергия опасного скачка не должна уйти в плату телевизора, контроллер автоматики, блок питания сервера или электронику инженерной системы.
Для серии ОП-101 Dekraft важны не только сами классы защиты, но и эксплуатационные детали. У устройств есть индикатор состояния. УЗИП не должны быть «забытым» модулем в щите, к которому никто не подходит годами. Если устройство отработало или вышло из строя, объект может остаться без защиты перед следующим импульсом.
Первой практичной функцией устройств является сигнальный контакт состояния. Он позволяет вывести сообщение о необходимости замены картриджа на лампу, звонок, систему диспетчеризации или другой внешний сигнал. Для частного дома это вопрос удобства. Для коммерческого здания, кровельного оборудования или объекта с распределённой эксплуатацией – вопрос управляемости и нормального технического обслуживания.
Равиль Манасыпов приводит показательный пример: на объекте разрядники стояли на кровле, защищая питание вентиляции и кондиционирования. При осмотре специалисты службы эксплуатации обнаружили, что часть устройств уже показывает «красные флажки». Если бы не случайный обход, то об этом не узнали бы вовсе, и следующий импульс пришёл бы уже в оборудование, которое фактически осталось без работающей защиты.
Именно поэтому в современной системе молниезащиты важно не только установить УЗИП, но и понимать, что с ним происходит в процессе эксплуатации. Сигнальный контакт, индикация состояния, понятная маркировка, готовность к монтажу – не второстепенные удобства, а важные составляющие безопасной электроустановки. Хорошая защита должна быть не только рассчитана, но и наблюдаема.
Второй практичной функцией УЗИП ОП-101 являются сменные картриджи. Их можно заказать как запасные модули для коммерческих, промышленных объектов. Они используются для замены вышедших из строя штатных картриджей – для фазных (L), для нейтрали (N).
Отдельного внимания заслуживает правильное место установки. В частном доме с воздушным вводом разрядник логично ставить на вводе в дом, потому что дом сам по себе является защищаемой «коробкой», внутри которой находятся телевизоры, холодильники, роутеры, камеры, автоматика и другое оборудование. Разрядник в трубостойке (металлическая опора, предназначенная для безопасного ввода электричества с ЛЭП на участок или в дом – прим. ред.) может быть полезен, особенно если там установлены видеонаблюдение, зарядка электромобиля или иная техника. Но он не всегда заменяет защиту на вводе в дом: между трубостойкой и щитом остаётся линия, а рядом с домом может произойти сторонний удар, который создаст опасную разность потенциалов. Аналогичный подход работает и для гаража, бани или хозяйственных построек. Если там стоит ценное оборудование, автоматика, сервер видеонаблюдения, насосы, зарядные устройства или другая техника, защита имеет смысл.
Ещё один важный момент, на который обращает внимание эксперт, касается заземления и уравнивания потенциалов. УЗИП не требует какой-то отдельной «магической земли», но он должен быть правильно связан с главной заземляющей шиной. Суть защиты не в том, чтобы просто куда-то «сбросить» импульс, а в том, чтобы в момент аварии металлические конструкции, защитные проводники, коммуникации и оборудование не оказались под разными потенциалами. Опасна именно разность потенциалов, потому что она создаёт ток через непредназначенные для этого пути.
Поэтому молниезащита всегда шире одного аппарата. Это внешняя система, внутренняя защита от перенапряжений, заземление, уравнивание потенциалов, корректный выбор ступеней УЗИП, защита самих УЗИП автоматическими выключателями или предохранителями по рекомендациям производителя, а в ряде случаев – установка после реле контроля напряжения, если в сети возможны длительные перекосы фаз. Последний нюанс особенно важен для варисторных устройств: короткий мощный импульс они способны принять, но длительное повышенное напряжение может привести к перегреву и выходу из строя.
Молниезащита представляет собой инженерию на стыке вероятности и последствий. Вероятность прямого удара может казаться небольшой. Последствия – нет. Для частного дома – это пожар кровли, выгоревшая электроника, восстановление отделки после тушения и потерянное чувство безопасности. Для производства – простой, сгоревшие контроллеры, повреждённые серверы, остановленные линии, сбой автоматики и финансовые потери, которые многократно превышают стоимость защиты.
Именно поэтому грамотная система строится заранее, на этапе проектирования или модернизации электроустановки. В этом подходе решения от бренда Dekraft они позволяют собрать понятную каскадную защиту от импульсных перенапряжений для разных уровней распределения, контролировать состояние устройств и вовремя понять, когда картридж нужно заменить.
Молния остаётся природным явлением, которое невозможно отменить. Но можно сделать так, чтобы её энергия пошла по рассчитанному пути. В этом и заключается смысл современной молниезащиты, позволяющий не надеяться, что «гром не грянет», а заранее подготовить объект.
Смотрите также интервью с Равилем.
Статья взята с сайта elec.ru: https://www.elec.ru/publications/elektrobezopasnost/10388/
.
