Какие проводники используются в молниезащите и почему

Система молниезащиты, предназначенная для перехвата грозового разряда и его дальнейшего отведения в почву, включает в себя кроме молниеприемника и контура заземления, токоотвод или, называющийся по-другому, заземляющий спуск, проводник.

Что такое токоотвод и его функции

Токоотвод (проводник) является связующим элементом в системе внешней молниезащиты, беря на себя функцию отведения молнии от молниеприемника в контур заземления. От состояния этого элемента, материала изготовления, правильного его расположения и размеров сечения будет зависеть степень рассеивания электрического разряда в грунте и безопасность здания, а также жизнь людей.

Токоотвод изготавливается из такого материала, который может выдерживать высокую температуру, образующуюся при прохождении через проводник мощного электрического разряда.

Требования, предъявляемые ГОСТ к проводникам

Все элементы молниезащиты, и токоотводы в том числе, согласно ГОСТ Р МЭК 62561.2-2014 должны обладать достаточной механической прочностью, выдерживать максимальное сопротивление, воздействие коррозии и температурных перепадов.

Монтаж токоотводов не должен быть сложным. Проводники плоской и круглой формы должны легко поддаваться выравниванию ручным способом или с использованием роликовой машинки. Токоотводы, изготовленные из чистого алюминия или сплавов на его основе, не разрешается устанавливать по оштукатуренным стенам или внутри штукатурного, цементного, бетонного слоя и под землей. При использовании токоотводов, полученных методом горячего либо гальванического цинкования, толщина защитного слоя не должна быть менее 1 мкм. Проводники из оцинкованной стали изготавливаются с толщиной цинкового покрытия не менее 50 мкм.

Сечение проводников в зависимости от материала изготовления

Размер сечения токоотвода круглой формы, выполненного из нержавейки при условии, что монтируется он в слое бетона или на поверхности из горючего материала принимается равным 78 мм², и 75 мм² для токоотвода из нержавеющей полосы, работающего в тех же условиях. Иногда, когда механическая прочность не играет существенной роли, разрешается уменьшать размер сечения с 50 мм² до 28мм², то есть заменять металлические круглые токоотводы Ø 8 мм на аналогичные изделия, но уже с Ø 6 мм. И наоборот, если требуется высокая прочность проводника и устойчивость к высоким температурам, то его сечение должно быть не меньше 78 мм². Чтобы предотвратить расплавление токоотвода, сечение медного проводника не должно быть меньше 16 мм², алюминиевого — 25 мм², из нержавеющей стали — 50 мм².

Виды проводников

Проводник может быть естественным и искусственным. Естественными проводниками служат металлические конструкции здания — колонны, лестницы, фермы перекрытия и пр., арматура внутри железобетонных элементов фундамента, системы трубопроводов, выполненных из металла, водосточная система здания.

В качестве материала искусственных проводников, при изготовлении которых учитываются требования ГОСТ Р МЭК 62561.2-2014, используется:

• оцинкованная сталь;
• алюминий;
• нержавеющая сталь;
• медь;
• омедненная сталь.

По форме проводники бывают плоскими и круглыми. Круглые токоотводы могут иметь вид троса с несколькими металлическими жилами. Проводники могут быть как чисто металлическими, так и покрытыми защитной оболочкой из поливинилхлорида (ПВХ). Токоотводы будут служить длительнее время с высокой эффективностью, если их сечение, в зависимости от материала изготовления, будет выдержано в пределах 16-50 мм².

Проводники из оцинкованной стали

Стальные токоотводы, цинковое покрытие на которые наносится в процессе горячего цинкования, характеризуются достаточной антикоррозийной стойкостью, невысокой стоимостью при хорошем качестве, механической прочностью, возможностью эксплуатации в грунте. Проводники изготавливаются из оцинкованной горячекатаной стали и могут иметь вид прутка с диаметром не менее 8 мм или полосы при условии, что толщина цинкового покрытия составляет 500 грамм на метр квадратный. Плоские проводники, отвечающие требованиям ГОСТ Р МЭК 62561.2-2014, применяются в молниезащите и в контурах заземления, для уравнивания потенциалов.

Алюминиевые токоотводы

Проводники, изготовленные из алюминия или сплавов на основе алюминия с добавками кремния и магния, отличаются небольшим весом, хорошей проводимостью электрического тока, длительным сроком эксплуатации, высокой степенью антикоррозийности. По стоимости несколько выше, чем токоотводы из оцинкованной стали. Наиболее распространенный диаметр сечения круглых алюминиевых проводников 8 мм. Могут производиться в оболочке из ПВХ. Недостатком подобных проводников является не самая лучшая совместимость с другими металлами. Не рекомендуется их использование в контурах заземления, если последние размещаются в грунте.

Проводники из нержавеющей стали

Токотводы из нержавейки обладают существенным преимущественными по сравнению с оцинковкой и алюминием, учитывая абсолютную совместимость со всеми видами металлов и высокую устойчивость к ржавчине. Материал достаточно прочный, жесткий, может использоваться для эксплуатации в грунте, влажной среде. Основным недостатком является его высокая стоимость, большой удельный вес и невысокая электропроводимость, что способствует плохому растеканию молниевого разряда.

Медные токоотводы

Медь является самым дорогим материалом для изготовления проводников, но высокая стоимость оправдывается хорошими характеристиками этого металла:

• низкое электрическое сопротивление;
• высокая теплоемкость;
• хорошая пластичность, что облегчает работу по прокладке токоотводов;
• прочность на изгиб;
• привлекательный внешний вид.

Недостатком медных проводников является их несовместимость с деталями молниезащиты, выполненными из алюминия или оцинкованной стали. Иногда, чтобы снизить затраты на монтаж молниезащиты, медные проводники заменяют на изделия с омедненной поверхностью.

Выбираем безопасный проводник

В соответствии с ГОСТ в зависимости от материала и вида изделия, предназначенного для использования в системе молниезащиты, размер поперечного его сечения должен выдерживаться в следующих параметрах:

• Толщина медной полосы 2 мм, с площадью сечения 50 мм², круг Ø 8 мм, сечением 50 мм², трос сечением 50 мм², Ø жил не менее 1,7 мм².
• Алюминиевая полоса — площадь сечения 70 мм², круг сечением 50 мм², Ø 8 мм.
• Оцинкованная сталь — полоса сечение 50 мм², круг сечением 50 мм², трос таким же сечением с Ø жил 1,7 мм.
• Нержавейка — полоса сечение 50 мм² и толщиной 2 мм, круг сечением 50 мм², с Ø 8мм и трос с Ø жил 1,7 мм.

При выборе безопасного проводника, стоит обратить внимание на металлический токоотвод, покрытый ПВХ оболочкой. Внешний защитный слой обеспечивает лучшую устойчивость проводника к температурным перепадам, ультрафиолетовому излучению, предохраняет металлический сердечник от коррозии. Подобный токоотвод может прокладываться непосредственно по оштукатуренным стенам или внутри слоя штукатурки, цементной стяжки, в бетоне.

Для прокладки проводника в грунте необходимо выбрать изделие из нержавейки в составе которой присутствует более 2% молибдена, а его диаметр равен или больше 10 мм².

Наибольшей безопасностью и эффективностью обладают проводники со сложной конструкцией, отвечающие требованиям ГОСТ Р МЭК 62561.2-2014. Сердечником такого токоотвода является мягкий медный провод сечением 50 мм², покрытый изоляцией в виде сетчатого полиэтилена.