Вопросы и ответы о современных способах молниезащиты

вопросы с цикла вебинаров "Современные способы молниезащиты" с представителями компании Lightning Eliminators & Consultants, Inc (LEC), США

Вебинар 1. “Молниезащита, о которой вы не знали!"

1. Расскажите подробнее о побочных эффектов удара молнии (видео, тайм-код 27:04)

Здесь вы видите, что верхняя часть облака - положительного заряда, а нижняя - отрицательного заряда. Отрицательный заряд, исходящий из нижней части облака создаёт положительный заряд на земле и эти заряды собираются на деревьях и опорах ЛЭП. Конкретно на этом примере мы видим проводники, провода, которые проходят между зданиями. Эти провода проложены под землёй на глубине от 0,5 до 1 метра. Эти провода окружены положительно заряженными частицами. когда молния попадает в дерево, все эти положительные заряды, которые находятся в земле, переходят в поток очень быстро, поднимаются к дереву за одну тысячную секунды и этот положительный заряд переходит с проводов на дерево. Получается индуцированный ток и это все создаёт скачок напряжения на проводах.

2. Какие есть особенности при молниезащите небоскребов, которые выше облаков? (видео, тайм-код 28:11)

Здания выше 100 метров сильнее подвержены ударам молнии, чем более низкие объекты, также необходимо избежать удара в стену такого здания на разной высоте. Для защиты небоскребов устанавливается зелёная молниезащита DAS на крыше здания, а также необходимо установить дополнительные устройства по высоте здания через определенное расстояние.

3. Стандарты США разрешают применение активной молниезащиты? (видео, тайм-код 53:01)

В США есть один основной стандарт - NFPA (Национальный противопожарный стандарт США), этот стандарт покрывает работу молниеприемников, работающих по системе Бенджамина Франклина (стержневые молниеприемники). Но в США мы можем делать все, что захотим — это называется решением под личную ответственность. Обычно владельцы здания делают все, что они захотят. Они могут сами выбрать систему молниезащиты, молниеприемники, технологии. У них есть свобода выбора молниезащиты своего собственного здания, но стандарты советуют использование молниеотводов.

4. Какие типы молниезащиты наиболее эффективны на резервуарных парках? (видео, тайм-код 55:20)

На самом деле многие типы молниезащиты эффективны на резервуарных парках. Важно помнить, что молниеотводы на самом деле привлекают на себя удары молнии. Мы рекомендуем защищать резервуары не традиционными молниеприемниками, а системами DAS, которые препятствуют возникновению стримеров.

5. Есть ли в свободном доступе методика расчета системы DAS-молниезащиты? (видео, тайм-код 57:24)

В свободном доступе ее нет. Такую методику готовим мы, а также адаптируем ее под русскоязычных пользователей

6. Какой срок службы у ионизаторов? (видео, тайм-код 01:09:02)

Срок службы определяется металлом из которого DAS изготовлен. Если это нержавеющая сталь, то он будет служить очень долго, порядка 50 лет

7. Сертифицирована ли эта система в России? (видео, тайм-код: 01:11:50)

Нет, данный момент эта система не сертифицирована.

8. Может ли ионизатор размещаться на технологической колонне с взрывоопасной средой? (видео, тайм-код: 01:12:09)

Да, ионизатор может размещаться во взрывоопасной среде.

9. Планируется ли сертификация систем DAS в странах СНГ? (видео, тайм-код: 01:13:04)

Насколько известно Питеру Карпентеру, сертификация планируется и ведутся исследования в России.

10. Будет ли эффективна система активной молниезащиты для положительно заряженных молний? (видео, тайм-код: 01:23:47)

Да, система будет эффективна и для положительно заряженных и для отрицательно заряженных молний.

11. В чем преимущество систем DAS по отношению к технологиям и системам производителей DEHN, OBO Bettermann, Galmar? (видео, тайм-код: 01:24:09)

Эти компании используют традиционную молниезащиту - стрежневые и активные молниеприемники, а также молниеприемники в виде сетки (в том числе защиту от импульсного перенапряжения). Различие в том, что системы DAS изолируют объект от молнии, а не принимают ее, как системы указанных производителей.

12. Какова эффективность использования данных систем в высоковольтных понижающих/повышающих подстанциях открытого типа? (видео, тайм-код: 01:24:48)

Можно использовать данные системы на любых подстанциях. Эффективность будет высокая, совершенно точно.

13. Как осуществляется защита труб с выбросом взрывоопасных смесей? Обычно необходимо защита в радиусе 5 метров над торцом трубы. (видео, тайм-код: 01:25:38)

Конечно, защитить их можно. Радиус защиты должен быть от двух метров и больше. Так как трубы содержат жидкие смеси и не имеют в себе кислорода, то и риск ниже.

14. Система молниезащиты DAS изготавливается для каждого объекта индивидуально, или существует ряд типовых решений, которые подходят для различных объектов?(видео, тайм-код: 01:27:27)

На самом деле используются и то, и то. Существует ряд типовых решений, которые сделаны по одному образцу, но под каждый объект индивидуально формируется система, потому что все зависит от размера защищаемого здания. Под каждый объект они подстраиваются, кастомизируются.

15. Имеются ли требования к заземляющему устройству для качественной работы устройства? (видео, тайм-код: 01:29:11)

Да, имеются требования к заземляющему устройству. Все зависит от защищаемого объекта. Основное требование это обеспечение сопротивление до 5 Ом, при этом желательно, чтобы заземляющее устройство занимало как можно большую площадь.

16. Эти требования зависят от типа защищаемого объекта или от типа и размеров устройства? Какое минимальное сопротивление должно быть? (видео, тайм-код: 01:31:37)

На самом деле очень много факторов от типов защищаемого объекта: что за здание, что конкретно нужно защитить, геометрия здания. Это обширная тема.

Вебинар 2. “Dissipation Array® System (DAS)"

1. Какова физика процесса с точки зрения зарождения стартующего лидера от DAS молниеприемника? (видео, тайм-код: 51:56)

Процесс такой: идущий вниз лидер и одновременно формирующийся восходящий стример соединяются и возникает разряд.

Вы видите здесь несколько восходящих стримеров. Тот, который идёт от середины дерева, связывается с лидером, идущим вниз, и как раз здесь возникает разряд.

2. То есть DAS система не притягивает лидер молнии, а создает поле, которое как раз отталкивает от себя лидер развивающегося канала молнии? Как тогда рассчитать конструкцию DAS молниеприемника и зону защиты такого молниеприемника? Насколько я понимаю, по фотографиям, на различных объектах - различная конструкция DAS молниеприемника. Как вы её рассчитываете? (видео, тайм-код: 54:40)

Вы правы, системы рассеивания бывают различной формы. Есть система, похожая на зонтик, есть плоская система и есть конусообразная. Вид системы рассеивания связан с формой защищаемого объекта. Например, “зонтики" мы используем для заводских труб, а на зданиях с плоской крышей — плоские системы рассеивания.

3. На каком расстоянии стоит датчик тестирования от DAS молниеприемника? (видео, тайм-код: 56:51)

Здесь у нас один сенсор под системой рассеивания. А второй датчик находился на расстоянии 200 метров от защищаемой структуры.

4. DAS молниеприемник на фото с UPS, стоит на нижнем уровне кровли, а не на верхнем, не сразу его видно. Не понятно, почему? (видео, тайм-код: 01:00:17)

Здесь довольно-таки сложно увидеть систему DAS. Но она здесь есть. Вот она.

5. Как будет работать данная система в чистом поле без других достаточно высоких объектов? (видео, тайм-код: 01:01:54)

Если мы разместим систему DAS на невысокой башне, располагающейся на открытом поле, мы предотвращаем возникновения стримеров на башне и вокруг башни. Но они могут формироваться на других участках поля.

6. Есть ли реальная фиксация ударов молнии в защищаемыми объектами, какие бы они не были. Хотя бы одного объекта. (видео, тайм-код: 01:03:52)

Как я уже говорил, наш показатель успешного применения превышает 99%, но это не 100% успех. Да, было несколько провалов. Это произошло и из-за того, что на системе DAS не происходила достаточная ионизация и не происходил сброс разряда.

7. Как проектируют американские коллеги, есть ли расчетные формулы или нормативы, что в основе проекта, в основе выбора конструктива и места его расположения? (видео, тайм-код: 01:05:51)

Когда к нам обращается клиент, мы запрашиваем у него информацию о конструкции, для защиты которых будет использоваться система DAS. Здесь нет стандартных решений, которые предлагаются всем. Если клиент хочет молниезащиту, которая подходит под какие-то стандарты, мы можем предложить разные виды систем рассеивания.

8. Как рассчитать зону защиты DAS молниеприемника (или площадь поверхности земли, если несколько строений)? (видео, тайм-код: 01:08:37)

Здесь определение защитной зоны зависит от объекта или конструкции, на которую устанавливается система DAS. При установке на башню, система напоминает купол. В случае со зданием, зона напоминает конус.

9. Какие виды данной системы применяются для защиты воздушных линий электропередач, в том числе в пролетах между опорами? (видео, тайм-код: 01:10:35)

На самом деле система DAS редко используется для защиты подобных линий, поскольку является очень дорогой в США. Хотя есть определенный тип системы, который может быть использован. Мы также используем определенный тип ионизатора, который навешивается над проводами и защищаем провода под собой. Но этот также не часто используется для защиты.

10. Есть ли в нормативе NFA 780 разрешение на использование молниеприемников DAS? (видео, тайм-код: 01:12:43)

Система DAS не соответствует стандарту NFA 780, но у нас есть другие типы ионизаторов, которые можно использовать и они соответствуют стандарту.

11. Какие формулы и какие расчеты вы используете для выбора высоты и положения при размещении системы?(видео, тайм-код: 01:14:07)

Здесь на тестовом полигоне один датчик расположен на крыше здания, а второй датчик — на поле (на достаточном расстоянии). То есть здесь может быть степень точности не такая, как вы себе представляете. Система DAS воздействует на обширную площадь. Ионизатор, располагающийся на крыше здания, имеет 50 000 кончиков и датчик может располагаться в любом месте.

12. Какое сопротивление заземляющего устройства нужно для надежной работы данной системы? (видео, тайм-код: 01:17:11)

Мы старались достичь показания 5 Ом или ниже.

13. Используется ли данные только с одного тестирования или тестирования проводятся постоянно? (видео, тайм-код: 01:20:10)

Мы не тестируем на каждом объекте, который необходимо защитить от молнии. Тем не менее у нас есть общее доказательство, мы проводили общее тестирования, которое проверялось японское правительство, сингапурское военное министерство, а также индийское правительство. Все они пришли к единому выводу.

14. Чем обусловлены зоны защиты DAS системы? Анализом результатов испытаний или математическими расчетами законов физики электрических разрядов? (видео, тайм-код: 01:22:12)

Для новых проектов мы используем расчеты. Расчеты учитывают физику процессов происходящих при разряде молнии, которая описывается теорией. Кроме того, учитываются многочисленные и многолетние практические исследования разрядов молнии, которые были проведены в лабораторных условиях, а также на открытом воздухе в условиях реальной грозы, в том числе с участием зелёной молниезащиты DAS.

Вебинар 3. “Зарубежный опыт"

1. По заявлениям LEC, после установки системы DAS количество ударов молнии в защищаемой зоне снизилось, а вокруг зоны действия системы DAS — увеличилось. Также на некоторых интернет-ресурсах систему DAS дословно переводят как систему отталкивания молнии или рассеивания гроз. Так, вот вопрос: влияет ли как-то установленная система DAS на увеличение числа молнии над объектами, в непосредственной близости от защищаемой зоной. Если мы установим систему DAS, зона защиты которой будет покрывать объект “A", увеличится ли количество ударов молнии над объектом “B"? (видео, тайм-код: 38:55)

Система DAS укрывает сооружения от молнии, т.е. возвышенный объект с установленной системой DAS для молнии практически неотличим от поверхности земли. При этом, уменьшается радиус стягивания молний, поэтому уменьшается не только число потенциальных ударов в объект, но и число ударов в некотором радиусе от него.
Таким образом, если считать, что объекты A и B расположены, допустим, в 100 м друг от друга, объект А защищен DAS, а объект B не защищен, то в объект B число потенциальных ударов молнии также уменьшится.
Поясню этот момент, для незащищенного объекта высотой 50 м или защищенного традиционным стержневым молниеприемником, радиус стягивания молний, описываемый формулой 3h составит 150 м, а радиус защиты на уровне земли у такого объекта составляет 60 м (с надежностью 0,9). Т.е. возвышенный объект, не важно защищен традиционным молниеприемником или нет, будет принимать молнии и защищать близко расположенные низкие объекты, но объекты B расположенные в 100 метрах будут подвержены более частым ударам молнии, т.к. объект А будут стягивать молнии в радиусе 150 м, а его защита на 100-150 метров не распространяется.

По поводу рисунка с числом удара молний, взятого из вебинара, представлю данные в виде таблицы.

Как видно из таблицы, число ударов в радиусе 500 метров снизилось в 3 раза, при том что во всех остальных радиусах число ударов выросло в 1,64-1,66 раз. Увеличение числа ударов объясняется разницей климатической обстановки в 3-х летние периоды до после установки DAS. Даже если допустить, что на 27 ударов в радиусе 500 м стало меньше, и они должны перенестись в радиус 3 миль, то эти 27 ударов не играют существенной роли в сравнении со случающимися там 4327 ударами, и не меняют общую картину. Если бы система DAS не была установлена, то в радиусе 500 метров происходило бы 66 ударов, если соблюдать соотношение 1,64. Тогда фактическое уменьшение числа ударов молнии в радиусе 500 м составит 66/13 - 5 раз. Таким образом, установка DAS позволила исключить удары молнии в защищаемые объекты, уменьшила число ударов в радиусе 500 м и никак не повлияла на число ударов в больших радиусах.

2. Почему системы DAS выглядят как зонтики, а обычные молниеприемные мачты не могут быть использованы в этой технологии? (видео, тайм-код: 40:53)

Компания LEC опытным путём доказала, что закругленная форма в виде зонтика позволяет лучше достичь эффекта ионизации и формировать восходящие стримеры. Под зонтиками выведен прямой угол, который помогает всем этим процессам.

3. Во время грозы может ли система DAS создать вторичные наводки в цепях питания, как классическая система молниезащиты? (видео, тайм-код: 42:01)

Вторичных проявлений нет, так как молния просто не появляется над защищаемой зоной. По этой же причине цепи питания в защищаемой зоне пострадать не могут. Однако, они могут быть подвержены вторичным воздействиям молнии за пределами защищаемой зоны.

4. Нужно ли питание для системы DAS? (видео, тайм-код: 42:45)

Система DAS — это пассивная система, ни к чему не подключена, получает питание от грозовых питаний.

5. Какое сопротивление необходимо получить у заземляющего устройства для работы системы DAS? (видео, тайм-код: 44:05)

Меньше 5 Ом, если возможно.

6. Какое преимущество системы DAS над другими пассивными системами молниезащиты и над активной молниезащитой? (видео, тайм-код: 45:10)

Основное и главное преимущество — то, что молния просто не появляется над защищаемым объектом, поэтому нет не прямых повреждений, ни вторичных воздействий молнии.

7. Если грунт имеет высокое удельное сопротивление, то допускается ли увеличение нормы в 5 Ом для заземляющего устройства? (видео, тайм-код: 46:40)

Опыт работы с высокоомными грунтами был. Используются особенные заземляющие электроды — электролитическое заземление. И, конечно, допускается увеличение нормы по сопротивлению заземления.

8. Есть ли какое-нибудь физическое объяснение снижения количества ударов молнии? (видео, тайм-код: 49:57)

Слайд показывает анализ активности молнии: после установки системы DAS количество молний над защищаемым объектом стало меньше. Технология DAS снижает количество молний благодаря ионизации. Во время грозы молния ищет самый заряженный объект. А система DAS создаёт нейтральную зону, над которой молния не образуется. ответ из чата: Ионизация происходит из-за увеличивающейся напряженности по мере приближения нисходящего лидера молнии, т.к. заряды из земли переносятся в воздух. Если от обычного молниеприемника возникает встречный стример, то на DAS коронный разряд размазывается по его поверхности, в результате чего стримеры не образуются, что и позволяет исключить удары в DAS.

9. Чтобы ионизировать воздух необходимо огромное количество энергии (видео, тайм-код: 57:24)

Да, чтобы это ионизировать воздух необходим огромный потенциал. Это и происходит во время грозы.

Вебинар 4. “Решения для нефтегазовой промышленности"

Вопросы и ответы скоро появятся

Полное описание, а также принцип работы зелёной молниезащиты смотрите на отдельной странице.

Не нашли ответ на свой вопрос? Задайте его нашим техническим специалистам и Вы получите развернутый аргументированный ответ.

Почему вертикальные заземлители нельзя располагать близко друг к другу? УЗИП и его плавкая вставка Молниезащита объектов в районах вечной мерзлоты Молниезащита и заземление для базовых станций стандарта 5G Анализ нормативного документа ФЕДЕРАЛЬНЫЕ НОРМЫ И ПРАВИЛА В ОБЛАСТИ ПРОМЫШЛЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ "ПРАВИЛА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ВЗРЫВНЫХ РАБОТАХ"