Protezione antifulmine fai-da-te

Sezioni dell’articolo

• Messa a terra
• Come posizionare gli elementi di messa a terra
• Conduttore discendente
• Parafulmine
• Verifica e monitoraggio delle prestazioni del sistema di protezione contro i fulmini
• Protezione da sovratensione
• Audit della rete elettrica domestica
• Protezione domestica (classe B)
• Protezione della linea (classe C)
• Protezione del dispositivo (classe D)

L’articolo discute i momenti critici dell’organizzazione della protezione contro i fulmini con le proprie mani, che richiedono un’attenzione speciale. Sarà utile conoscerli anche se la protezione contro i fulmini viene eseguita da specialisti di terze parti.

Messa a terra

Per proteggerci dalle scariche elettriche, che sono i fulmini, dobbiamo risolvere due problemi. Il primo è prendere tale scarico. E secondo, mandalo in un posto sicuro a casa. Questo posto sicuro è a terra. Inizieremo con lui.

La foto mostra forse il progetto di messa a terra più popolare per un piccolo edificio. Questo design ha tre conduttori di messa a terra, che si trovano agli angoli di un triangolo equilatero. In realtà, questo non è un dogma. E il numero di conduttori di messa a terra può essere diverso e anche la loro posizione relativa. La cosa più importante è che un tale design fornisce una messa a terra affidabile. I parametri di messa a terra più importanti sono definiti da documenti come PUE (Regole di installazione elettrica, capitolo 1.7) e GOST (GOST 12.1.030-81 “Sicurezza elettrica. Messa a terra di protezione. Azzeramento”, GOST R 50571.10-96 Parte 5. Capitolo 54. “Dispositivi di messa a terra e conduttori di protezione “).

Il parametro principale che parla della capacità di messa a terra di fornire protezione è la resistenza, che non dovrebbe essere superiore a 4 ohm. È possibile trovare strutture di messa a terra costituite da un solo elemento di messa a terra. È vero, l’approfondimento di un tale conduttore è di solito almeno 30 m, il che è impossibile da implementare senza attrezzature speciali sul sito di una casa di campagna. Pertanto, anziché un elemento di messa a terra, ne vengono presi diversi. Il numero di elementi e la loro profondità sono determinati da condizioni specifiche.

In base alle condizioni medie del nostro paese, vengono solitamente utilizzati tre elementi di messa a terra, che devono essere sepolti 3-5 m. Vale la pena notare che dopo aver installato una tale struttura, è necessario misurare la resistenza. Se è inferiore a 4 ohm, allora va tutto bene. Se è di più, non è necessario essere turbati. Uno o più elementi aggiuntivi possono essere aggiunti per ridurre la resistenza.

Come posizionare gli elementi di messa a terra

Esiste una semplice regola che dice che la distanza tra gli elementi di messa a terra non deve essere inferiore al doppio della profondità alla quale vengono guidati. Questa è la ragione della popolarità del triangolo equilatero, questa è l’opzione di sistemazione più compatta. In effetti, se si rispettano i requisiti per la distanza tra gli elementi di messa a terra, possono anche essere posizionati in una linea.

Il prossimo problema più importante è la scelta del materiale. In linea di principio, come suggerisce la logica, è possibile utilizzare qualsiasi conduttore. Tuttavia, dovremmo considerare non solo i parametri elettrici, ma anche come questo materiale si comporterà in termini di affidabilità e sicurezza. Ci sono solo tre materiali in PES: acciaio nero, acciaio zincato e rame. Pertanto, è meglio scegliere di limitarsi a loro e non correre rischi degli sperimentatori.

A seconda del materiale selezionato, è necessario rispettare i requisiti minimi di area della sezione trasversale. Quindi, per l’acciaio nero rotondo, il diametro dovrebbe essere di almeno 16 mm, per l’acciaio zincato e il rame – 12 mm. È possibile utilizzare non solo elementi di messa a terra rotondi. Puoi prendere rettangolare o addirittura un angolo. È interessante notare che nel documento l’angolo è indicato solo per l’acciaio nero. Restrizioni in acciaio nero – Sezione trasversale 100mm² con uno spessore della parete di 4 mm. Per acciaio zincato 75 mm² a 3 mm e per rame 50 mm² a 2 mm rispettivamente.

Quando si sceglie un materiale, vengono generalmente valutati costi, disponibilità e durata. In termini di durata, non è consigliabile utilizzare raccordi. Il fatto è che lo strato superiore del rinforzo è indurito, il che influenza i parametri elettrici. Inoltre, il rinforzo arrugginisce più velocemente. C’è ancora un malinteso. Ora ci sono molti mezzi per proteggere i metalli ferrosi dalla corrosione. Pertanto, può essere allettante trattare gli elementi di messa a terra con tale protezione. È vietato farlo per un semplice motivo: tale messa a terra non funzionerà, ma con questo rivestimento isoliamo gli elementi di messa a terra dal terreno.

Dopo aver deciso il materiale, sorge un’altra domanda: come collegare correttamente i singoli elementi di messa a terra?

La connessione deve essere affidabile, durare più di un anno. In generale, non esiste un’unica soluzione ideale. La saldatura viene solitamente utilizzata per l’acciaio nero. Se si esegue una connessione bullonata, ogni elemento si corroderà e aumenterà solo la probabilità di una violazione della conduttività. È vero, la giuntura saldata diventa il punto più vulnerabile in termini di corrosione. È del tutto possibile trattarlo con un composto protettivo, ciò non influirà sulla resistenza dell’intero sistema.

Non saldare acciaio zincato. Alla giuntura, lo strato protettivo verrà rotto. D’altra parte, se si utilizzano connettori speciali, che sono realizzati in acciaio zincato, la connessione sarà protetta dalla corrosione, il che significa che sarà garantita l’affidabilità del funzionamento. Fanno lo stesso con gli elementi in rame. Esistono anche tecnologie di saldatura, ma sono estremamente rare e costose. Vale la pena ricordare che è possibile utilizzare anche l’acciaio inossidabile. È anche meglio non saldarlo, ma usare una connessione bullonata. E va notato che questo materiale non è considerato nel PES..

È stato selezionato il materiale, sono stati determinati i collegamenti, è possibile procedere con l’installazione. Devi iniziare con il markup. Scelta di un posto per posizionare gli elementi di messa a terra. Qui è necessario ricordare che l’elemento di messa a terra più vicino deve trovarsi ad almeno 1 m dalla fondazione. Inoltre non è necessario inoltre, dobbiamo ancora collegare la messa a terra con il conduttore discendente. Nei punti in cui si trovano gli elementi di messa a terra, scaviamo buchi profondi 0,5-1 m, quindi colleghiamo questi fori con fossati della stessa profondità. Gli elementi di messa a terra lunghi circa 3 m possono essere martellati con una mazza. Tuttavia, tutto dipende dal tipo di terreno..

Quindi, colleghiamo gli elementi verticali tra loro. Per il collegamento, di solito viene utilizzato il nastro, non dimenticare i requisiti per l’area della sezione trasversale e lo spessore della piastra. Al termine del montaggio della messa a terra, è necessario verificarne l’integrità e organizzare una connessione affidabile con il conduttore discendente. Quindi è necessario coprirlo con la terra, che è desiderabile compattare.

Sì, prima del riempimento, sarebbe bello misurare la resistenza. Parleremo di come farlo di seguito. Nel frattempo, ricorda che se la resistenza è superiore a 4 ohm, devi pensare a dove posizionare un altro elemento di messa a terra.

Conduttore discendente

A prima vista, l’elemento è semplice, ma è affidato alla soluzione del compito più importante: la consegna di una scarica elettrica dal parafulmine alla messa a terra. Il conduttore discendente deve essere affidabile e sicuro. Affidabile – questo significa che quando passa una corrente elettrica, non collasserà e sicuro – quando passa una corrente elettrica, non danneggerà né la casa stessa né le apparecchiature che vi sono inserite. Non è difficile realizzare un tale conduttore verso il basso, ma per questo è necessario seguire alcune regole.

Cominciamo con il materiale con cui possono essere realizzati i conduttori verso il basso. È consentito l’uso di acciaio, rame e alluminio. La barra rotonda o il filo più comunemente usato. La sezione di un simile conduttore discendente non dovrebbe essere inferiore: per rame – 16 mm, per alluminio – 25 mm, per acciaio – 50 mm. Prestare attenzione all’alluminio. Non è consentito l’incollaggio diretto di rame e alluminio. Pertanto, è meglio non usarli. E se non puoi farne a meno, allora una tale connessione dovrebbe essere fatta attraverso bulloni fatti di materiale neutro. Si può notare che non ci sono restrizioni sull’uso dell’acciaio. Si consiglia di utilizzare acciaio zincato per proteggere il conduttore discendente dalla corrosione.

Un conduttore discendente viene posato lungo la distanza più breve tra il parafulmine e le linee rette di messa a terra, orizzontali o verticali. Il numero di collegamenti nel conduttore verso il basso deve essere ridotto al minimo. E se tali connessioni sono necessarie, devono essere affidabili. Saldatura, brasatura o bullonatura consentita.

Il conduttore verso il basso è attaccato direttamente alle pareti. Se sono realizzati in materiale non combustibile, è possibile posizionare i conduttori non solo sulla parete, ma anche sulla parete. Se il muro è fatto di materiale combustibile, esiste il pericolo di incendio; durante il passaggio di una scarica elettrica, il conduttore può riscaldarsi fino a una temperatura pericolosa. Pertanto, nel caso di materiali combustibili, il conduttore discendente viene posizionato ad una distanza di almeno 10 cm dalla superficie della parete. Posizionare i conduttori lontano da finestre e porte. Se ciò non fosse possibile per qualche motivo, utilizzare un conduttore discendente in isolamento ad alta tensione in quest’area. Non posizionare i conduttori nei tubi di scolo.

Il numero di conduttori verso il basso dipende dal design dell’oggetto protetto, dalla forma e dalle dimensioni della casa di campagna e dal grado di protezione richiesto. Con il più alto grado di protezione I, la distanza media tra i conduttori verso il basso dovrebbe essere di 10 M. Con il grado di protezione IV, la distanza media è di 25 M. Diversi conduttori verso il basso sono collegamenti elettrici paralleli, il che significa che la corrente che fluisce attraverso ciascun conduttore sarà inferiore. Di conseguenza, una diminuzione del riscaldamento di un tale conduttore durante il passaggio di una scarica elettrica, che riduce il rischio di incendio.

La presenza di numerosi conduttori verso il basso riduce anche un altro effetto dannoso del fulmine. Quando una scarica elettrica passa attraverso il conduttore verso il basso, si verifica un forte campo elettrico, che causerà una sovratensione indotta nelle reti e nei dispositivi situati nella casa. È chiaro che una diminuzione dell’intensità attuale nel conduttore riduce anche l’intensità del campo elettrico.

Le regole consentono l’uso di elementi di costruzione come conduttori. Può essere una struttura metallica di un edificio, altri elementi metallici. Persino il rinforzo di un edificio o una copertura di facciata metallica. La cosa principale è che la continuità elettrica tra gli elementi è affidabile e duratura. Quindi, ad esempio, per il rinforzo è considerato sufficiente se il 50% di tutte le barre orizzontali e verticali è saldato. Lo spessore degli elementi di rivestimento della facciata deve essere di almeno 0,5 mm. L’uso di soli conduttori di discesa naturali può essere rischioso, ma in combinazione con un conduttore di discesa separato attrezzato, è possibile ottenere contemporaneamente più conduttori di discesa, quindi i vantaggi discussi sopra.

Come conduttori discendenti, nonché elementi di messa a terra, è impossibile utilizzare condutture attraverso le quali vengono trasportate sostanze infiammabili. In una casa di campagna, questi sono tubi del gas e fognature, poiché il metano viene rilasciato durante la decomposizione di feci e rifiuti organici.

Parafulmine

I parafulmini possono essere acquistati già pronti, oppure puoi crearti da solo. Le dimensioni e il design dei parafulmini possono essere diversi. Pertanto, la lunghezza dei dispositivi finiti è generalmente di 2,5-15 m. È importante che la parte superiore del picco del terminale di aria si trovi sopra il punto più alto della struttura. È possibile utilizzare alberi aggiuntivi. La forma della barra non è molto importante, l’importante è che l’area della sezione trasversale corrisponda alle norme. Materiali diversi richiedono un minimo diverso: rame – 35 mm², alluminio – 70 mm² e acciaio – 50 mm².

Si ritiene che quanto più sottile è la punta della lancia del terminale dell’aria sia affilato, tanto più efficacemente funzionerà. D’altra parte, se colpito da un fulmine, una punta troppo sottile brucia o si frantuma. E sarà molto più suscettibile ai processi ossidativi. Pertanto, qui è necessario trovare una via di mezzo.

Il parafulmine protegge un po ‘di spazio, che può essere stimato come segue. Tracciamo una linea retta dall’estremità del terminale dell’aria a terra, mentre l’angolo tra la linea retta e il terminale dell’aria viene considerato di 45 gradi. Prendendo una linea retta come generatore, costruiamo un cono protettivo. Se la struttura si trova interamente all’interno di questo cono, la casa verrà considerata protetta. Se le sue singole parti sporgono oltre il cono, la protezione sarà insufficiente, è necessario installare un parafulmine aggiuntivo. Costruiamo un nuovo cono protettivo attorno ad esso. Se entrambi i coni coprono un edificio, la casa è protetta. In caso contrario, scegliamo un posto per un altro parafulmine. Lo facciamo fino a quando la casa non è protetta..

Verifica e monitoraggio delle prestazioni del sistema di protezione contro i fulmini

Abbiamo organizzato la messa a terra, installato un parafulmine, li abbiamo collegati con conduttori verso il basso, l’installazione è terminata. Ora dobbiamo verificare se il nostro sistema funzionerà. La connessione elettrica dei singoli elementi e le loro connessioni possono essere verificate con un tester convenzionale. Ma la resistenza di messa a terra non può essere verificata con un semplice tester..

Gli specialisti possono essere invitati a misurare la resistenza. Puoi provare a farlo da solo, solo per questo hai bisogno di un dispositivo speciale e un paio di elettrodi aggiuntivi. Considereremo come misurare la resistenza, usando l’esempio dell’utilizzo del dispositivo M-416, che è abbastanza popolare e facile da usare..

Metro di messa a terra М-416

Gli elettrodi aggiuntivi vengono generalmente forniti con il dispositivo. Li organizziamo secondo lo schema. Prima di misurare, gli elettrodi devono essere sepolti a circa 0,5 m.

Circuito di misurazione della resistenza di terra: 1 – anello di terra, 2 – livello di terra

La protezione contro i fulmini richiede un monitoraggio regolare. È necessario verificarne l’integrità elettrica e monitorare la resistenza di terra. È meglio farlo quando le condizioni climatiche sono le meno favorevoli. La resistenza sarà massima in due casi: in estate, quando il caldo secco era lungo e in inverno, nel periodo più freddo. In questo momento, il livello di umidità del suolo è minimo, rispettivamente, la resistenza di messa a terra è massima.

Se il controllo mostra che tutto è normale, allora possiamo supporre che la protezione contro i fulmini esterna sia terminata. Ma questa è solo metà della battaglia. È inoltre necessario fornire una protezione interna, detta protezione da sovratensione..

Protezione da sovratensione

Non esiste una protezione completa contro i temporali. Ma, al fine di proteggere il più possibile dal suo impatto, oltre alla protezione esterna, interna.

In precedenza, abbiamo già considerato il caso in cui si può verificare una sovratensione indotta nelle reti domestiche, causata da un fulmine che ha colpito il parafulmine. Abbiamo anche trovato un modo per ridurre gli effetti dannosi. In realtà, questo è un caso raro. Più spesso, il fulmine colpisce le reti senza nemmeno entrare nel parafulmine. Un fulmine su una linea che fornisce elettricità a una casa può avere conseguenze tragiche, anche se è accaduto a pochi chilometri da casa. È da un tale impatto che cercheremo di proteggerci..

Audit della rete elettrica domestica

La prima cosa da fare è controllare la rete elettrica esistente. Il fatto è che la protezione sarà efficace solo quando la rete elettrica interna sarà eseguita correttamente. Cominciamo con il più semplice. Prendiamo la presa dalla scatola di installazione e vediamo quanti fili sono collegati ad essa. Se ce ne sono due, la rete richiede una profonda modernizzazione. Il fatto è che la corretta rete elettrica moderna è a tre fili: un filo per la fase, il secondo per lo zero funzionante e il terzo per lo zero protettivo. Se alla presa sono collegati solo due fili, ciò significa che semplicemente non esiste uno zero protettivo.

C’è un malinteso comune e dannoso. Un elettricista inesperto può fare una scoperta da solo – rendendosi conto che lo zero di lavoro e lo zero di protezione sono ancora collegati sul centralino, significa che puoi risparmiare denaro. Dal punto di vista del circuito elettrico, nulla cambierà se gli zeri di lavoro e di protezione sono collegati direttamente alla presa. E anche gli elettrodomestici più esigenti che verificano la presenza di uno zero protettivo funzioneranno in questo caso..

Nelle vecchie installazioni elettriche non era previsto uno zero protettivo; questa situazione può essere considerata un patrimonio storico. E quando sono apparse le spine con tre contatti, alcuni elettricisti hanno iniziato a usare questo trucco. In effetti, una tale decisione è semplicemente inutile. Il compito principale dello zero protettivo è proteggere da sovratensioni e scosse elettriche in caso di guasto del lavoratore. È chiaro che se si esegue un cortocircuito nella presa, non ci sarà protezione. Pertanto, è necessario controllare la scheda di input e misurazione (dispositivo di distribuzione input, ASU). Anche con una connessione monofase, quando ci sono solo due fili sull’ingresso, è già necessario collegare uno zero protettivo sulla scheda di ingresso. E da questo scudo, collegare uno zero protettivo separato, quindi ci libereremo di un’eredità inaffidabile.

Il prossimo passo nella preparazione della rete interna sarà quello di verificare e, se necessario, l’organizzazione del potenziale sistema di equalizzazione. In generale, la potenziale equalizzazione riduce al minimo gli effetti dannosi delle correnti di dispersione. Anche nelle condizioni più ordinarie, le correnti di dispersione hanno conseguenze negative. Questa è una scossa elettrica, una corrosione accelerata dei fili e una possibile sovratensione quando lo zero di lavoro brucia. In caso di sovratensione da fulmine, le conseguenze possono essere anche peggiori..

I documenti normativi definiscono la procedura per la costruzione di un potenziale sistema di perequazione. Dobbiamo collegare questa terra alla terra principale della casa attraverso il sistema di compensazione del potenziale. Questo viene fatto nello scudo ASU, di solito anche prima del contatore elettrico.

Dopo una tale modernizzazione, puoi iniziare a organizzare un’efficace protezione interna contro la sovratensione..

Protezione domestica (classe B)

Lo scopo di organizzare la protezione da sovratensione a questo livello è chiaro, è necessario proteggere l’intero impianto elettrico domestico dai fulmini diretti nell’edificio o dalle linee elettriche, nonché dalle sovratensioni indotte causate da tali colpi. Un dispositivo di protezione è installato nella protezione ASU fino al contatore elettrico. Gli arrestatori sono i più comunemente usati, sebbene possano essere usati anche varistori. Soprattutto, soddisfano i requisiti per le apparecchiature di classe B..

Scaricatore di classe B.

I parametri principali sono indicati sul corpo del dispositivo. Per tali dispositivi, la corrente di impulso trasmessa dovrebbe essere di almeno 10 kA e quella a breve termine può raggiungere 50 kA, la tensione massima dovrebbe essere 2,0-2,5 kV.

I dispositivi possono essere a canale singolo, come mostrato nella foto. Questo sarà sufficiente per l’ingresso monofase. Con l’ingresso trifase, è più conveniente utilizzare dispositivi a tre canali.

A questo livello non è installato un dispositivo di protezione tra lo zero di lavoro e quello di protezione. La custodia è progettata per adattarsi a una guida DIN. Requisiti di materiale e costruzione: è necessario escludere incendi e scintille all’esterno dell’alloggiamento del dispositivo. Un corto circuito non è consentito anche se il dispositivo si guasta.

Protezione della linea (classe C)

I dispositivi di questo livello non possono proteggere dai fulmini diretti. Sono progettati per la sovratensione residua, che rimane dopo aver attraversato lo scaricatore all’ingresso. Tale dispositivo è solitamente installato già nei quadri di distribuzione. Se ce ne sono diversi, ad esempio, su ciascun piano, i dispositivi di protezione possono essere installati in modo indipendente in ciascun pannello del pavimento. A questo livello, è meglio usare dispositivi a quattro canali. Il quarto canale viene utilizzato per impostare tra zero di lavoro e zero di protezione..

Dispositivo a 4 canali

Gli arrestatori possono essere usati a questo livello, sebbene i varistori siano più comunemente usati. Di solito i loro parametri sono sufficienti. Per tali dispositivi, la corrente impulsiva trasmessa deve essere di almeno 10 kA e il breve termine può raggiungere fino a 40 kA, la tensione massima deve essere di 1,3 kV. Altri requisiti sono simili a quelli della classe B.

Affinché la protezione della linea funzioni correttamente, la distanza lungo il cavo dai dispositivi del livello precedente deve essere di almeno 7-10 m, il che fornisce un livello di ritardo sufficiente. In una piccola casa di campagna, può verificarsi una situazione in cui la distanza sarà inferiore. Pertanto, è necessario organizzare una linea di ritardo artificiale, che è facile da eseguire installando uno starter con un’induttanza di almeno 12 μH. È chiaro che deve essere installato uno starter su ciascun canale.

Protezione del dispositivo (classe D)

Questo è l’ultimo livello di protezione. Non richiesto per tutti i dispositivi. Per la maggior parte, i due livelli precedenti saranno sufficienti. Tuttavia, per la protezione di alcuni dispositivi particolarmente sensibili e costosi, tale protezione è ancora consigliabile. I dispositivi di protezione possono essere integrati in prese e autonomi.

Dispositivo di protezione di categoria D.

Il dispositivo mostrato nella foto è collegato direttamente alla presa e solo allora viene collegato il dispositivo che richiede protezione. Possono essere combinati, oltre alla protezione da sovratensione nella rete elettrica, possono inoltre fornire protezione per le reti a bassa corrente. Il dispositivo mostrato nella foto ha la capacità di proteggere la tua rete di computer di casa.

Implementando la protezione esterna e la protezione da sovratensione in una casa di campagna, otteniamo il massimo livello di protezione contro i temporali attualmente disponibili..

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