Какво е активна мълниезащита?
Наред с традиционните системи от гръмоотводи, от края на 20 век се използва нова технология, така наречената активна мълниезащита. За разлика от класическите, пасивни опции (щифт, кабел, мрежа), които реагират на появата на мълниеразряд в зоната им на действие, самият нов тип защита улавя мълния и я отвежда в земята. По този начин активната мълниезащита извършва изпреварващо действие.
Технологията е по-ефективна и практична в сравнение с класическата мълниезащита. Като гръмоотвод се използва мълниеприемник с изпреварващо действие, който йонизира въздуха, задействайки се при достигане на определен праг на силата на електрическото поле и провокирайки мълниеразряд върху себе си.
Активната мълниезащита дава възможност да се използва по-малък брой гръмоотводи, както и да се намали тяхната височина. Активните глави винаги се поставят върху мачтата на гръмоотвода, за да се увеличи височината, от която ще се получи изпускателният контакт.
Сравнителните полеви тестове определят времето за реакция на гръмоотвод тип прът и мълниеприемник с изпреварващо действие. Разликата във времето на реакция позволява да се оцени ефективността на различните видове системи за мълниезащита.
Принцип на работа на мълниеприемник с изпреварващо действие
Новата мълниезащита е направена под формата на щифт, на външен вид наподобяващ конвенционален гръмоотвод. Той обаче е снабден с активен мълниеприемник. Интегрираното електронно устройство в края на щифта помага да се генерират импулси с високо напрежение. По време на гръмотевична буря импулсите се разпространяват, улавят мълнията и я изпращат в земята. Използването на активна мълниезащита Ви позволява най-ефективно да защитите сградите и конструкциите от пряк удар на мълния, както и от вторичните ефекти на мълнията.
Колкото времето за изпреварване е по-голямо, толкова и радиусът на мълниезащитна зона е по-голям.Този вид мълниеприемник е подходящ, както за положителни, така и за отрицателни мълнии.
Предимства мълниеприемник с изпреварващо действие като средство на активната мълниезащита
1.Независимост от захранването - за активиране на мълниезащита не е необходима връзка със захранване. Факт е, че силата на електрическото поле по време на гръмотевична буря се повишава до 10-20 kV / m. Това е достатъчно за задвижване на вградения импулсен генератор за високо напрежение. Когато интензитетът се увеличи над критичното ниво, системата се активира независимо, като получава енергия от външно електрическо поле.
2. Рентабилност - в допълнение към автономността от захранването, системата е по-изгодна по още няколко причини:
- използването на активна мълниезащита изисква инсталирането на по-малко устройства, отколкото при използване на пасивни опции за единица площ;
- съответно се изисква по-малък брой проводници;
- необходими са по-малко разходи за инсталиране на мълниезащитни устройства.
3. Естетика - инсталирането на по-малко гръмоотводи позволява минимални промени във външния вид на сградите. Това важи особено за архитектурни обекти и отделни сгради, собствениците на които се стремят да запазят дизайна на своя дом или вила.
Недостатъкът на активната система за мълниезащита е нейната висока цена. Един мълниеприемник с изпреварващо действие е с цена доста по-висока от обикновен гръмоотвод, но ако се вземат предвид всички параметри, крайната цена може да бъде дори по-ниска, отколкото при използване на традиционни гръмоотводи.
Начин за свързване на мълниеприемник с изпреварващо действие
Въз основа на параметрите и вида на сградата, както и необходимото ниво на защита, се инсталират един или повече мълниеприемници с изпреварващо действие. Всеки от тях е инсталиран по такъв начин, че да бъде най-малко 2 метра по-висок от най-високата точка на обекта.
Всеки гръмоотвод е свързан със системата за заземяване с помощта на специални проводници. Металните конструкции, които попадат в обсега на гръмоотвода, трябва да бъдат свързани помежду си. Съгласно стандартите всеки от проводниците надолу трябва да бъде оборудван със защитен корпус, контролен блок и брояч на мълния.
Какво е необходимо за монтирането на мълниеприемник с изпреварващо действие?
- мачта за мълниеприемник;
- проводник;
- защитно покритие;
- система за заземяване;
- наземен прът.
Технически изисквания на системата
Площта на напречното сечение на долния проводник е най-малко 50 mm². За поддръжка и периодични проверки на състоянието на заземяващите устройства на активната мълниезащитна система е необходимо всеки проводник да се свърже със заземяващото устройство с помощта на разглобяема скоба. Препоръчителното съпротивление на разпръскване на заземяващото устройство е не повече от 10 ома. Устройството за заземяване за мълниезащита трябва да бъде свързано със системата за заземяване на съоръжението.
От какво се състои един мълниеприеник с изпреварващо действие?
- Гръмоотвод, проектиран (точно като традиционен гръмоотвод) да приема и издържа на въздействието на най-мощната мълния;
- Йонен генератор, който заедно с индукционна намотка и предпазител има високо съпротивление;
- Ускорител на заредени частици и атмосферни електроди, които са проектирани по такъв начин, че да могат да се зареждат с различни електрически потенциали, поради което мълниеприемникът има за цел да накара електродите да работят едновременно като ресурс, генериращ допълнителна йонизация и като ускорител на частици;
- Повод към заземяващо устройство, което служи като заземяване на мълниеотводител;
- Система за заземяване, която не се различава от системата за заземяване, използвана в пасивната мълниезащита.
Работата на мълниеприемниците с изпреварващо действие е разделена на два етапа:
- Зарядът на източника на йонизиращо напрежение през долните електроди от околното електрическо поле, възлизащ на няколко хиляди kV / m при гръмотевична буря.
- Предварително иницииране на възходящия водач между горните електроди и централния връх, извършено с помощта на искрова йонизация.
Линейната мълния е много дълга искра, произтичаща от значителното напрежение между гръмотевичен облак и земята, носеща електрически заряд. Разрядът между облака и земята обикновено започва със слабо светещ канал, който се движи рязко със средни скорости от 100 до 1000 км / сек. Този предварителен ранг се нарича стъпков лидер. Когато лидерът достигне земя, започва основната фаза на разтоварване, възприемана от окото като самата мълния.
В резултат на директен удар на мълния в сграда съществува реална заплаха от токов удар за хора и животни, запалване, топене на различни материали, цепене и напукване на дървесина в тухли и бетон, висок потенциален занос в сградата чрез комунални услуги (електропроводи, тръбопроводи) с опасност от увреждане на потребителската електроника. Но дори и в случай на непряк удар, вълната от пренапрежение се разпространява по протежение на комуникации на много километри и е в състояние да нанесе щети по оборудването в дома.
Различни видове мълниезащитни системи се използват за защита на сградите от тези нежелани ефекти. Днес съществуват: гръмоотводи тип пръти, тип контактна мрежа с мълниезащита и мълниезащита с помощта на активни гръмоотводи – мълниеприемници с изпреварващо действие.
Основната разлика между активната мълниезащита и традиционната е в начина им на работа.
Мълниеприемникът с изпреварващо действие реагира на нарастване на силата на електромагнитното поле, което възниква при приближаване на гръмотевична фронт. Кондензаторите се зареждат от напрежението, индуцирано от това поле върху антените на устройството. Когато кондензаторите достигнат 12-14 kV, се образува кратък импулс с високо напрежение (повече от 200 kV), чиято полярност е обратна на тази на мълнията. Този импулс, изпреварващ формирането на "естествен" лидер, се инициира от "изкуствен" възходящ лидер, който се развива с много по-висока скорост и по-голямо разстояние, умножавайки защитната зона на гръмоотвода.