Активна мълниезащита

• Разстоянието от върха на мълниеприемника до мястото, в което се срещат двата противоположни заряда, представлява радиусът на мълниезащитната зона
  
  
• Установено е, че активната мълниезащита предпазва обекта и района около него с площ от 5 - 6 пъти повече в сравнение с конвенционална мълниезащита, инсталирана на същата височина
  
  
• През зимата почистването на покривите на сгради със система за активна защита е много по-лесно, отколкото при наличието на конвенционално решение.

Прилагането на комбинация от конвенционална (пасивна) и активна мълниезащита е широко разпространена практика. И при двата вида се използват токоотводи и заземяващи устройства, но разликата е в мълниеприемниците. За пасивната мълниезащита са необходими пръти, телове, телени мрежи, метални конструкции и др., които приемат тока на мълнията и го отвеждат в земята. Защитата, която осигуряват тези елементи, се основава на местоположението им, материалите, от които са изработени, и реакцията, която протича при падането на мълния.

Благодарение на връзката между заземителя на мълниеприемника положителният заряд се издига от земята до върха на мълниеприемника, което при разполагане на подходяща височина го превръща в благоприятна точка за падането на мълнията, защитавайки съответния обект. Улавящите пръти могат да подсилят защитата, осигурявана от една мълниезащитна мрежа, която покрива целия обект и при попадение разпределя тока, ограничавайки размера на щетите от него.

Пасивните мълниезащитни системи са предназначени да предпазват от пряко попадение на мълния както сградите, така и хората в тях. Въпреки опростения дизайн, той все пак има свои собствени характеристики и внедряването му трябва да се осъществи в съответствие с изискванията.
В сравнение с активна система, пасивната мълниезащита може да се определи като по-проста и по-дълго прилагана схема (подобни конструкции са били използвани през осемнадесети век). С годините обаче практическите ползи от използването на технологията не намаляват. Пасивната мълниезащита се счита за доста надежден и доказан метод, който не изисква разходи за специални материали и не поставя почти никакви трудности при монтажа или поддръжката.

Работен принцип на активните системи

За да се разбере разликата между активната и пасивната мълниезащита, е необходимо първо да се изясни процесът на формиране на мълнията. Тя се образува в резултат на създаване и нарастване на статичен електрически потенциал между облака и земната повърхност. Практически между тях се формира огромен въздушен кондензатор, чийто електрически заряд постоянно се повишава до достигане на напрежението на пробив в кондензатора, тоест до самата мълния.

В повечето случаи процесът на образуване на мълнията стартира с движението на най-мощния електрически заряд, т. нар. лидер, от облака към земята. При достигането му на определено разстояние от мълниеприемника, индуциран от него друг електрически заряд с обратен поляритет, тръгва от мълниеприемника към него. След като измине определено време, двата противоположни електрически заряда се срещат във въздуха на дадено разстояние от мълниеприемника, като това явление се характеризира със силно сияние. Разстоянието от върха на мълниеприемника до мястото, в което се срещат двата противоположни заряда, представлява радиусът на мълниезащитната зона, тоест зоната за защита на мълниеприемника с изпреварващо действие. Колкото повече време отнеме на тръгващия от мълниеприемника електрически заряд да достигне до идващия от облака заряд, толкова по-голeми са размерите на радиуса и площта на мълниезащитната зона на приемника с изпреварващо действие.

Именно в това е и разликата между конвенционалните и мълниеприемниците с изпреварващо действие. При тези с изпреварващо действие времето за среща на двата противоположни заряда е много по-голямо от това при използване на обикновен мълниеприемник. Прието е това време да се нарича изпреварващо време, от което зависи големината на мълниезащитната зона около предпазвания обект. Изпреварващото време на мълниеприемниците от този вид е в диапазона от 5 до 60 мs, като колкото по-голяма е продължителността му, толкова по-голяма е мълниезащитната зона. Kатегорията на мълниезащита на предпазвания обект и неговата височина определят радиус на мълниезащитната зона до 120 m.

Предимства на активната мълниезащита

Мълниеприемниците с изпреварващо действие осигуряват многократно по-голяма защитавана площ, което ги прави идеалното решение за мълниезащита на обекти с голяма площ. Установено е, че активната мълниезащита предпазва обекта и района около него с площ от 5 – 6 пъти повече в сравнение с конвенционална мълниезащита, инсталирана на същата височина.

Друго предимство на мълниеприемниците с изпреварващо действие е, че улесняват проектирането и монтажа на мълниезащитната инсталация. За изграждането на активна мълниезащита са необходими много по-малко материали, отколкото за монтажа на конвенционално решение. Съвременните сгради са с разнообразни и нестандартни форми, което прави процеса на изчисляване на пасивна мълниезащита по-труден, отколкото изчисленията на активна мълниезащита. За мълниеприемниците с изпреварващо действие сградите с нестандартна покривна конструкция не са проблем и те дори придават естетика при оформяне на архитектурните проекти. В допълнение, през зимата почистването на покривите на сгради със система за активна защита е много по-лесно, отколкото при наличието на конвенционално решение.

Важен критерий при избора на система са разходите за материали и монтажни работи по организацията й. Пасивната защита би била предпочитаното решение за една еднофамилна къща. но за по-големи обекти и такива с различна геометрична форма е препоръчително да се заложи на активна мълниезащита, тъй като свързаните с нея разходи за материали са по-ниски и инсталацията е по-лесна.
Сред преимуществата на системите за активна мълниезащита са и по-кратките срокове за инсталация в сравнение с пасивната технология, както и опцията за инсталиране на брояч на мълниите.

Фактори при проектирането на мълниезащита

Прецизните данни играят важна роля в процеса на проектиране на една система за мълниезащита и в повечето случаи са решаващият фактор. Сред данните с най-голяма значимост са размерите, местоположението и условията на средата на обекта. Ако данните са приблизителни или неточни, това ще бъде отразено и в препоръката при избор на система за мълниезащита.

Следващата важна стъпка е извършването на оценка на риска. Тя определя дали даден обект изисква външна система за мълниезащита или устройства за защита от пренапрежение (SPD), или и двете, или нищо. Ако е необходима защита, въз основа на събраните данни следва да се изчисли нивото на риск. Това може да се осъществи чрез (в повечето случаи безплатни) софтуерни инструменти, предлагани от компаниите, произвеждащи мълниезащити и устройства за защита от пренапрежение.

Ако оценката на риска се реализира правилно и използваните данни са прецизни, то и установеното необходимо ниво на защита със сигурност ще бъде точното. Възможни са следните варианти: ако обектът се нуждае от външна защита – това е мълниезащитна система; ако обектът се нуждае от вътрешна защита – това са устройствата за защита от пренапрежение; ако за обекта са необходими и двете; ако обектът вече е безопасен и изчислените стойности са под определени нива, не се изисква защита.

След определяне на нивото на защита следва проектиране на мълниезащитната система спрямо това ниво. Съгласно стандарт IEC 62305 има общо четири нива на мълниезащита. Ниво I осигурява най-висока степен на защита, а ниво IV – най-ниска. Следващият етап е да се определи подходящият метод на мълниезащита. За да се получи оптимална защита, е най-добре да се приложи комбиниран подход. Единственото, което остава след проектиране на мълниезащитната система, е въз основа на списъка на материалите да се изчислят разходите за изграждането й.

Проверка на ефективността

Всеки собственик на обект би искал да знае дали изградената система за защита от мълнии и пренапрежения (вторични въздействия на мълнията) може да се счита за достатъчно надеждна. Проверката на ефективността може да бъде емпирична. Препоръчително е тестовете да се извършват от специализирани организации, които разполагат със съответните разрешителни. След извършването на тестовете на системата за защита от мълнии се издава писмено становище – заключение. В идеалния случай мълниезащитната инсталация трябва да има паспорт, който съдържа пълна информация за системата – схема на окабеляване и неговото описание, оформление на всички въздушни терминали, включени в системата, данни за свързване на уреди, използвани при монтажа на системата, информация за измерено съпротивление на заземителната уредба и др.