Поймать молнию

18.05.12 11:22

Как работает защита от молнии

Активные, или ESE-молниеотводы (от английского «ранняя стримерная эмиссия») относятся к внешней молниезащите. В соответствии с данными производителей, они имеют конструкцию, обеспечивающую исключительно раннее развитие встречного лидера, перехватывающего молнию на более далеком от объекта расстоянии.

Справка: Молния – это разряд атмосферного электричества на землю, возникающий вследствие роста напряженности в воздухе. Разряд происходит не мгновенно. Сверху (из облака) начинает развиваться так называемый нисходящий лидер, или стример. По мере продвижения лидера к земле напряжённость поля на его конце усиливается, и ему навстречу стартует восходящий лидер. В момент их встречи происходит главный разряд, который и несет основную опасность. Как правило, ответный стример выбрасывается от выступающих на поверхности земли предметов - эта особенность молнии и используется для создания молниеотводов.

Первоначально, в семидесятых годах 20 века, активные молниеотводы пытались строить на основе радиоактивного излучения. Затем для создания ионизированного канала воздуха стали использоваться электронные устройства, активизирующиеся в предгрозовой период. Активная головка за доли секунды до разряда молнии вырабатывает высокочастотные импульсы. В результате этого на молниеприемнике возникает коронный разряд, образующий встречный ионизирующий канал для разряда молнии на молниеотвод. Этот ионизированный канал увеличивает эффективную высоту молниеприемника и многократно расширяет его защитную зону.

Иными словами, когда напряженность электрического поля между грозовым облаком и поверхностью земли достигает критического значения и разряд молнии становится неизбежным, навстречу нисходящему лидеру стартует встречный, восходящий лидер. В том случае, если молния будет продолжать свой путь к защищаемому объекту, то она будет «притянута» к молниеприемнику (в пределах его расчетной зоны защиты). Если же она уйдет в сторону от зоны защиты, молниеприемник не окажет на нее никакого воздействия.

Активные молниеприемники большинства производителей работают автономно, то есть заряжаются от внешнего электрического поля (во время грозы его напряженность возрастает до 10-20 кВ/м). Естественной энергии достаточно для излучения высоковольтных импульсов, создающих восходящий лидер, поэтому дополнительных источников питания не требуется.

В числе достоинств активных молниеприемников указывают надежность, расширенную зону защиты, простоту монтажа и минимальное вмешательство в архитектурный облик здания. Более высокая стоимость устройства оборачивается в итоге (с учетом заявленного радиуса защитной зоны и при сокращении затрат на материалы и монтаж) экономией.

 

Активный молниеприемник Indelec

 

Вне нормативов

Родина активных систем молниезащиты - Франция. Не удивительно, что основной стандарт на их применение - французский стандарт NFC 17-102. Кроме того, использование ESE-молниеприемников предусмотрено стандартами Испании, Португалии, Аргентины и еще нескольких стран.

В России действуют «Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений» РД 34.21.122-87 и «Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций» СО 153- 34.21.122-2003. В этих документах нет упоминаний об активной молниезащите, поэтому нельзя сказать, что ее применение на территории РФ разрешено или запрещено. Исключение составляет Свердловская обл., где приняты Территориальные градостроительные нормы, регламентирующие технические требования к молниезащите с упреждающей стримерной эмиссией.

По факту применение активных систем молниезащиты сегодня в нашей стране происходит либо на «страх и риск» потребителя, либо на основании разрешений Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору (Ростехнадзора), выданных на применение продукции конкретного производителя.

Ситуацию осложняет непрекращающаяся дискуссия среди ученых по поводу обоснованности параметров, заявляемых производителями ESE-молниеотводов. Ряд российских и немецких экспертов считают, что использование ESE-молниеотводов вместо традиционных аналогичной высоты не должно привести к расширению зоны защиты.

В частности, Эдуард Базелян, д.т.н., заведующий лабораторией молниезащиты Энергетического НИИ имени Г.М. Кржижановского, в одной из своих статей подробно рассматривает причины, по которым активные молниеприемники не могут обладать заявленными параметрами, а в заключении делает следующий вывод: «Методика расчета зон защиты молниеотводов в отечественных нормативных документах по молниезащите сознательно не принимает во внимание все рекламируемые управляющие воздействия, поскольку они противоречат современным представлениям о процессах ориентировки молнии, а приписываемый им положительный эффект не подтвержден ни полномасштабными испытаниями, ни опытом эксплуатации. Норматив не может запретить тратить деньги на активные молниеотводы, но приобретая их, надо помнить, что вы должны выбирать высоту, число и место расположения молниеприемников, исходя из требований национальных нормативных документов, а не рекламных инструкций, составленных фирмами-изготовителями».

Похоже, что на сегодняшний день достойно оппонировать Э. Базеляну, даже если имеется своя электротехническая лаборатория, довольно трудно. И все же, несмотря на мнение ряда экспертов, а также проблемы, связанные с нормативной базой, ESE-молниезащита получает повсюду все большее признание.

 

Активный молниеотвод М-200 (ФПК «Космос-нефть-газ»)

 

Российский вариант

На сегодняшний день на рынке присутствуют системы активной молниезащиты французского производства – «Galactive», «Duval-Messien», «Indelec», польского – «Громостар», американского - «ERITECH», турецкого – «Forend» и другие. В 2011 г. сообщалось, что компания ABB выпустила активные молниеприемники Pulsar и OPR.

Единственный разработчик и производитель активного молниеприемника в нашей стране – ФПК «Космос-нефть-газ» (г. Воронеж). В 2003 г. компания получила патент на молниеотвод М-200 и приступила к его серийному выпуску.

Согласно данным производителя, электронный блок активного молниеотвода М-200 работает по принципу автономного генератора, способного заряжаться от энергии электрического поля грозового фронта и инициирующего встречный лидер, опережающий все восходящие лидеры от близлежащих объектов. М-200 генерирует импульсы высокого напряжения с амплитудой свыше 200 кВ. Все элементы смонтированы в герметичном корпусе, предохраняющем молниеотвод от разрушения в момент разряда молнии. Высота конструкции – 2,3 м, вес – 14 кг.

«Активный молниеотвод М-200 прошел испытания зон защиты в испытательном центре высоковольтного электрооборудования ВЭИ им. В.И. Ленина, в испытательном центре электромагнитных и механических воздействий в г. С.-Петербурге. А в марте 2011 г. М-200 был успешно испытан на устойчивость к току молнии в Московском энергетическом институте. Изделие имеет разрешительные документы сертификат соответствия и разрешение на применение, выданное Ростехнадзором. В течение 11 лет множество объектов оснащалось молниеотводом М-200, и за этот период ни один объект не подвергался разрушению от воздействия молнии, - сообщает Андрей Хлебников, начальник бюро производства и сопровождения активных молниеотводов ООО «НТЦ Космос-Нефть-Газ».

 

Активный молниеприемник Eritech Interceptor

 

Чтобы лучше разобраться в том, какая ситуация сложилась на рынке ESE-молниезащиты сегодня, редакция попросила представителей компаний, занимающихся проектированием, монтажом и поставкой систем активной молниезащиты, ответить на несколько вопросов.

- С какими проблемами вы сталкиваетесь и как их решаете?

Виктор Вдов, коммерческий директор ЗАО «ТЭЗИЗ»: «Основная проблема заключается в согласовании проектов с контролирующими органами. В большинстве случаев проектировщик сам решает, применять ли активную молниезащиту, и знает позицию органа, проводящего экспертизу проекта».

Юрий Мелещенко, генеральный директор компании «Стройплаза»: «Все-таки активная молниезащита никаких исследований и проверок в РФ не проходила, и не думаю, чтобы что-то подобное в ближайшее время было организовано. Поэтому нашим клиентам мы всегда предлагаем два варианта. Если хотите, чтобы все было по ГОСТ, ставьте пассивный молниеотвод. Интересуетесь активной системой - пожалуйста. По моим наблюдениям, сейчас в среднем из 10 устанавливаемых молниезащит одна активная, остальные – традиционные. В любом случае, активную защиту мы стараемся установить на максимальную высоту, чтобы она гарантировано работала хотя бы как пассивная».

 

Активная молниезащита Forend

 

Александр Игнатов, директор филиала ГК «Электра» в С.-Петербурге: «В 2007 году мы получили разрешение Ростехнадзора на применение системы «Forend». Считаю, что дискуссии об эффективности ESE-молниеотводов имеют не столько техническую, сколько экономическую подоплеку. В Германии два крупных производителя пассивной молниезащиты. Если разрешить активную, то в силу своей стоимости и простоты монтажа она вытеснит пассивную, что приведет к закрытию заводов. С этим и связаны ограничения. В то же время в Финляндии, Чехии, Польше, Франции применение разрешено. В Казахстане пошли еще дальше – там запрещена пассивная защита».

Станислав Владимиров, руководитель отдела маркетинга ТД «Электроизделия»: «По поводу эффективности ESE-молниеприемников существуют независимые исследования зарубежных научных центров, и сомневаться в их данных нет оснований. Кроме этого, параметры подтверждают полученные сертификаты, а также одобрение европейских и российских страховых компаний. С разрешительными документами у нас нет проблем. Наша компания еще в 2005 г. обратилась в межрегиональное территориальное Управление Ростехнадзора по УрФО, которое разрешило применение активной молниезащиты «Громостар» как соответствующей всем параметрам».

 

- Кто ваши основные клиенты?

В. Вдов: «Сегодня молниеприемники с ранним возбуждением стримера пользуются возрастающим спросом в России. Основные потребители - частное строительство, промышленные производства, возводимые по европейским проектам, и заказчики, которых не останавливает отсутствие нормативной базы».

Ю. Мелещенко: «Активную молниезащиту устанавливают в основном на частные коттеджи. Мы занимаемся монтажом таких систем два года, спрос сохраняется на одном уровне, не думаю, что он будет расти. По сравнению с Москвой, чуть выше спрос в Свердловской и Челябинской областях. Там проектные организации применяют подобные решения».

Наталья Унжакова, инженер-проектировщик ООО «ИнТерм»: «Основные потребители - частные лица, устанавливающие активную молниезащиту на коттеджах. Поскольку Ростехнадзор не согласует проекты с активной молниезащитой, мы не можем ее устанавливать на предприятиях или объектах, находящихся в муниципальной собственности. Тем не менее, даже за счет частных лиц спрос есть. Присутствует и достаточная конкуренция между фирмами».

 

Активная молниезащита Forend

 

А. Игнатов: «В год наша компания монтирует до 500 объектов, в основном на Урале, в Москве, С.-Петербурге, Новосибирске. Наши клиенты – заводы, торгово-развлекательные центры, общественные здания. К примеру, Санкт-Петербургский картонно-полиграфический комбинат (Группа компаний KNAUF), завод «OSRAM» в Смоленске, производственные цеха Уралмашзавода в Екатеринбурге, административно-бытовые корпуса АЭС п. Белоярский и ряд других промышленных предприятий».

С. Владимиров: «Популярность активной молниезащиты в последние 5-6 лет заметно усилилась. Основные наши потребители - строительные компании, если же говорить о самих объектах строительства, то это промышленные предприятия и сооружения, телекоммуникационные компании, аэропорты, объекты гражданского строительства, церкви, транспортные и энергетические компании».

 

- Как, на ваш взгляд, будет развиваться рынок активной молниезащиты?

В. Матвеев, заместитель генерального директора по инвестициям и развитию ООО ФПК «Космос-Нефть-Газ»: «В связи с изменением климата на нашей планете, грозовая активность с каждым годом растет, но и человечество все больше узнает о молнии и близится к разгадке ее природы. При разработке современных систем учитываются такие факторы, как влияние солнечного и космического излучения на свойства молнии, теория широких атмосферных ливней (поток высокоэнергетических космических частиц). Сейчас активные молниеотводы - самый перспективный способ защиты человека и промышленных (жилых) объектов от молнии. Не удивительно, что с каждым годом активная молниезащита совершенствуется, занимая все большую долю рынка».

 

Активная молниезащита Forend

 

В. Вдов: «Рынок активной молниезащиты будет расти с увеличением частного строительства, рынка страхования, строительства предприятий по западным проектам. С появлением ясности по поводу действия европейских стандартов и стандартов Таможенного союза на территории РФ проблема отсутствия нормативной базы по активной молниезащите должна автоматически решиться, если надзорные органы не исключат разрешающие стандарты на ее применение из общего перечня. Но при этом не стоит ждать развития отечественного производства активной молниезащиты. Это связано с ограниченным рынком, отсутствием отечественной нормативной базы, необходимостью больших капиталовложений в испытательную базу и производство, высокой конкуренцией с зарубежной продукцией».

Н. Унжакова: «Думаю, спрос на активные молниеотводы существенно возрастет в случае, если системы будут разрешены на законодательном уровне, как в Евросоюзе. В силу большей зоны защиты активная система обойдется дешевле, да и монтаж ее проще».

А. Игнатов: «Считаю, что это направление будет развиваться активно. Пока не все технические специалисты, проектанты знают об ESE-молниеотводах, но постепенно информация будет распространяться. Компания ABB вышла на рынок с активным молниеприемником, системами заинтересовались структуры Газпрома – конечно, такие факты будут способствовать изменению отношения к активной молниезащите. Когда объектов станет больше, процесс будет уже не остановить. Нормы все равно начнут меняться, хотя, возможно, в нашей стране для этого потребуется много времени».

С. Владимиров: «Рынок активной молниезащиты в России, безусловно, будет развиваться, это связано в первую очередь с ростом рынка недвижимости - как жилья, так и социальных объектов. Растет сознательность владельцев объектов, которые понимают, что экономить на безопасности нельзя».

 

Кира Патракова

Читайте также: