Грозо - и молниезащита для частного дома

Частный дом, для истосковавшегося по свободе и тишине жителя города — желанная мечта. Но, как и любая мечта, владение домом в реальности несет не только радость и покой, но и массу задач, которые в отличие от условий многоквартирного дома нужно решать не домоуправлению, а самому хозяину. Это и отопление, и канализация, и уборка мусора и прочее и прочее.

Однако помимо очевидных проблем, которые все так или иначе решают, есть вопрос, который в подавляющем большинстве случаев даже не поднимается на обсуждение — грозо- и молниезащита дома. Разумеется, речь не идет о классическом молниеотводе, на многие метры вздымающемся ввысь, например над автозаправками или нефтебазами, для обычного частного дома это и впрямь лишнее. Но кое-какая защита от «шалостей» Зевса все же нужна, особенно если мы не хотим ограничивать себя примитивными электроприборами образца середины 20-го века. О ней и поговорим в нашей статье.

Вначале немного теории...

Небесное электричество это впечатляющее и красивое зрелище. Как говаривал классик, май и гроза неразделимы, и без гроз лето потеряло бы значительную долю своего очарования. Но, в отличие от нас, электроника переносит разряды молний далеко не так благостно, и чем она сложнее, тем все хуже.

Корень проблемы в явлении электромагнитной индукции, благодаря которому работают наши сотовые телефоны и телевизоры. Вкратце, оно заключается в том, что при любом электрическом разряде, вблизи него возникает электромагнитное поле, которое вначале резко возрастает, а затем так же быстро спадает до нуля. И любой металлический проводник, оказавшийся в «зоне действия» этого поля, на короткое время становится антенной, превращающей напряженность поля в обычное напряжение, измеряемое в Вольтах.

Разумеется, разряд молнии, с его колоссальной мощностью, способен вызывать это явление в достаточно удаленных проводниках — до десятков километров. А теперь представим себе сложную электронную схему, содержащую сотни тонких медных дорожек, на каждой из которых внезапно появляется напряжение, превышающее напряжение питания в несколько раз. Я думаю, не нужно объяснять, что от этого она может выйти из строя, и часто все-таки выходит.

А теперь - практика

В городских квартирах электроника более-менее защищена самим зданием. Арматура в железобетоне поглощает большую часть энергии поля, порождаемого молнией. Для любителей технических деталей — наберите в поисковике «клетка Фарадея», это интересно.

Частный дом достаточно редко имеет армированные стены и тем более крышу, поэтому для защиты электроники в его стенах приходится идти на ухищрения — например можно вмуровать в стену металлическую сетку и заземлить ее. Но, памятуя о том, что любая экономика должна быть экономной, лучше соизмерять затраты на такую модернизацию с соображениями здравого смысла.

Основное такое соображение состоит в том, что гораздо чаще простого «дистанционного» заноса перенапряжения, оно заносится через питающую и информационную сеть. Оно и понятно, электричеству намного легче преодолеть километры, разделяющие молнию и вашу любимую ЖК-панель по медному проводу, чем через воздух, который крайне неохотно проводит электричество. Именно поэтому, давайте обратим пристальное внимание на...

Устройства защиты от перенапряжений

Если обратиться к технической литературе или профильным сайтам, посвященным защите оборудования от импульсных перенапряжений, то без предварительной подготовки можно просто утонуть в пучинах профессионального жаргона, всевозможных марок, производителей, установщиков и прочей информации. Я потратил массу времени, чтобы сформировать какое-то более-менее внятное и логичное представление о типах защитной аппаратуры, областях ее использования и ее ассортименту, и, дабы оградить вас от необходимости проходить этот путь заново, постараюсь изложить эту информацию ниже.

По простому — устройство защиты от перенапряжения (УЗИП), это устройство, которое подключается к проводу электросети или слаботочки (телефония, интернет) и преграждает путь импульсам, которые попадают в сети благодаря разрядам молний.

Но импульсы, к сожалению бывают разные. Пользуясь рыболовной аналогией, поясню так: сеть с мелкими ячейками и тонкими нитями задержит мелкую рыбешку, но крупная рыба просто порвет ее и уплывет прочь. Так же как и крупноячеистый невод с прочными ячейками поймает крупных рыб, а мелких упустит.

Мощность импульса варьируется в очень широком диапазоне — от самых слабых фликеров (импульсных перенапряжений), порожденных очень далекими молниями или работающими неподалеку искрящими электроприборами (например сваркой), до сверхмощного перенапряжения, возникающего от молнии, ударившей неподалеку в провод воздушной линии. Защита нужна и от того, и от другого, и от всех импульсов, находящихся по шкале мощности между этими крайними случаями.

Для обеспечения защиты «по всем фронтам» применяется не одно УЗИП, а целых три, включенных одно за другим, на манер фильтра, в котором крупные ячейки сменяются все более и более мелкими. И каждое отвечает за свой тип импульсов.

1-я ступень УЗИП - «В»/класс I

УЗИП — самые мощные. Внутри они представляют собой искровой разрядник, включенный между фазными и нулевым проводами и землей. Для нормального напряжения он просто разомкнут и никак не влияет на протекание электротока. Но при достижении определенного напряжения, искровой промежуток (меньше миллиметра) пробивается, и излишнее напряжение отводится на землю.

Нужно помнить о том, что пробой и отвод потенциала происходит не мгновенно, и для того, чтобы энергия перенапряжения не успела достичь приборов, которые мы хотим защитить, эту ступень защиты лучше поместить подальше от щитка распределения, желательно прямо на столбе воздушной линии, с которой берется электричество. Очень хорошо для этого подходит щиток со счетчиком, который в последнее время вешают на столбе, для защиты от нерадивых потребителей электричества.

При невозможности вынесения этого УЗИП за пределы дома, его можно установить в распределительном щите рядом с остальной автоматикой, для чего нужно поставить между ним и остальными приборами так называемую «отделяющую индуктивность», которая задержит распространение мощного импульса на время, достаточное для сработки УЗИП. И еще одно — поставьте его в отдалении от прочих приборов, при срабатывании он искрит — будь здоров!

2-я ступень УЗИП - «С»/класс II

Это устройство выполняют двоякую функцию. Во-первых он «подчищает» остаточную энергию, которая остается после срабатывания первой ступени УЗИП — ее тоже вполне достаточно, чтобы спалить тонкую электронику. И во вторых оно защищает от перенапряжений, которые возникают при ударе молнии в землю вблизи проводов линии электропередачи. Энергия такого импульса велика, но для срабатывания УЗИП первой ступени ее недостаточно.

Оно чаще всего представляет собой варистор — полупроводник, имеющий при нормальном напряжении очень большое сопротивление, которое резко понижается при повышении напряжения до определенного уровня. Включается это УЗИП так же как и первая ступень — между токоведущими проводами и землей, но помещается в распределительном щите.

Существуют варианты устройств, объединяющие первую и вторую ступень защиты от перенапряжений, например Flashtrab фирмы Phoenix Contact, но они достаточно дороги. Плюс они должны быть сделаны именитым производителем, так как объединение двух ступеней защиты — задача в техническом плане нетривиальная и требует высокого технологического уровня производства.

3-я ступень УЗИП - «D»/класс III

Этот тип УЗИП, как и предыдущий суть варистор, пробиваемый повышенным напряжением, но намного более чувствительный. Обычно он «открывается» при достижении напряжения 280 Вольт.

Это тип защиты самый ювелирный, и по сути необходим только для самых ответственных и сложных приборов, обычно для компьютеров, в том числе серверов, мини-АТС, промышленных контроллеров и т. д. Если две предыдущие ступени обычно устанавливаются на линии 220/380 Вольт, то эти УЗИП, обычно в виде маленьких выводных компонентов устанавливаются на слаботочные линии локальных сетей слаботочные линии локальных сетей, интернет и телефона. Более того, их установка на эти линии, в условиях частного дома просто обязательна, если, конечно, вы не хотите раз в полгода менять роутер, сетевую карту компьютера и прочие связанные с сетью устройства.

Кроме классических, модульных корпусов, такие УЗИП изготавливаются в виде модулей, которые крепятся за розеткой, в виде переходников, встраиваются в удлинители (это то, что в обиходе называют «сетевой фильтр»), что позволяет оптимизировать затраты, защитив именно те приборы, которые того требуют.

Что же нам нужно?

Однозначно ответить на такой вопрос, конечно нельзя. Но можно обозначить критерии целесообразности той или иной меры защиты.

В средней полосе России вероятность прямого удара молнии в дом очень мала. Для ориентировки — один удар в 50 лет. Соответственно, сооружение молниеотвода будет очень большой перестраховкой. Вероятность прямого удара молнии в линию электропередачи намного выше, но до дома дойдет только тот удар, который придется на участок линии от трансформаторной подстанции до дома, что бывает редко. Но если случится — сгорит все, поэтому установку первой ступени УЗИП я рекомендовал бы всем — оно того стоит.

Вторая ступень УЗИП нужна в том случае, если в доме есть мало-мальски сложная электроника. Если речь идет о бабушкином доме с лампами накаливания и ламповым же телевизором, то, пожалуй оно и ни к чему. Но в остальных случаях, которых большинство, его однозначно нужно ставить.

Третья ступень нужна во-первых на линии телефона и интернет, а во-вторых, на компьютер. Для слаботочки лучше всего организовать отдельную секцию в распределительном щите, очень удобные варианты есть у фирмы ABB, где и разместить кросс-панели с разрядниками (рис. справа). Для компьютера достаточно сетевого фильтра, только нужно брать хороший, например Pilot-GL, потому как более дешевые модели никакой реальной защиты не обеспечивают.

Учитывая тенденцию к усложнению бытовой аппаратуры и бытовой автоматики, вложение в защиту от перенапряжений можно без лукавства назвать вложением в будущее вашего дома. Каким оно будет — решать вам и только вам. Удачи!