Electrosafe edificio residencial privado y casa de campo. Parte 3. Protección contra rayos

Comienzo del artículo:

Electrosafe edificio residencial privado y casa de campo. Parte 1

Electrosafe edificio residencial privado y casa de campo. Parte 2

Protección externa contra rayos

Comencemos con lo más simple. Supongamos que tenemos un edificio residencial (cabaña) que funciona con una línea eléctrica (línea aérea) y en el que las comunicaciones metálicas (gas, suministro de agua, etc.) no están conectadas. Enumeramos los peligros que nos pueden esperar en este caso y luego cómo lidiar con ellos.

1. Rayo directo en la casa.

2. Rayo directo en la antena.

3. Rayo directo en las líneas aéreas.

4. Rayo en el suelo cerca de la casa.

5. Un rayo en el suelo cerca de la línea aérea.

En el caso núm. 1, un rayo directo puede destruir el edificio en sí, provocar un incendio, dañar el equipo eléctrico de la casa y los electrodomésticos incluidos en los tomacorrientes. En este caso, solo hay una medida de protección: la instalación de protección externa contra rayos en la casa.

En el caso No. 2, el televisor fallará, posiblemente encendiéndolo. Medidas de protección: - instalación de la antena en la zona externa de protección contra rayos y / o desconectar el cable de la antena del televisor.

En el caso n. ° 3, se introduce una sobretensión de decenas de kilovoltios en la casa, lo que provocará daños en el aislamiento del cableado eléctrico y daños en los electrodomésticos conectados a los enchufes. Medidas de protección: - desconecte la fuente de alimentación en la entrada de la casa en el momento de la salida o tormenta eléctrica O - instale un SPD (descargador) en la entrada de energía de la casa.

En el caso No. 4, es posible que haya voltaje inducido (decenas de voltios) en el cableado, lo que puede causar daños a los equipos electrónicos sensibles (computadora, etc.) conectados a los tomacorrientes. Medidas de protección: - en el momento de la partida o durante una tormenta eléctrica, desconecte dicho equipo de los enchufes O - instale un SPD para proteger dicho equipo.

El caso número 5 es similar al caso número 3.

Fig. 1. Eventos peligrosos durante una tormenta eléctrica

Primero necesitas entender que la protección contra rayos se divide en externa e interna. La protección contra rayos externa protege nuestra casa desde el exterior de los rayos directos en la casa, y la protección contra rayos interna protege nuestra casa de los rayos cerca de la casa, de los rayos en y cerca de los cables de la línea eléctrica. En esta parte, hablaremos sobre la protección contra rayos externos, es decir, la protección contra rayos directos en la casa.

La tarea de la protección externa contra rayos es tomar el rayo y es seguro para las personas y las casas desviar su corriente al suelo. Al mismo tiempo, debe comprender que toda la protección contra rayos moderna no ofrece una garantía del cien por ciento.

Una solución ideal sería proteger nuestra casa por analogía con la famosa jaula de Faraday, pero por razones obvias esto no es adecuado para nosotros. ¿Qué próxima solución es casi perfectamente posible? Hay dos opciones: - Instalar un pararrayos alto lejos de nuestra casa. Entonces, toda nuestra casa estará en su zona de protección, y la corriente del rayo que fluye de ella al suelo "no llegará" a nuestra casa.

- Pase el cable de protección contra rayos sobre nuestra casa y haga la salida al suelo para recibir la corriente de rayos lo más lejos posible de la casa. El principio general aquí es el siguiente: proteger la casa de los rayos directos y desviar su corriente lo más lejos posible de nuestra casa. Por desgracia, estas dos opciones tampoco son adecuadas para nosotros debido al enorme costo. Pero los describí para que hubiera algo por lo que guiarse (como ideal).

Entonces, ¿qué se debe hacer si un ideal es inalcanzable? Queda por hacer una protección contra rayos "simple" externa. ¿Qué significa la protección contra rayos externa perfecta, casi perfecta y simple? Perfecto, cien por ciento es Jaula de Faraday. Casi perfecto: esto significa que la probabilidad de protección será de 0.9 (uno de cada diez relámpagos irrumpirá en la casa, o 0.99, uno de cada cien relámpagos explotará).

Simple - es de cincuenta a cincuenta - o proteger, o no. Después de todo, ¿qué nos queda en este caso? Tire del cable sobre la cresta del techo y conéctelo a tierra.Conecte pequeños pararrayos verticales a este cable para proteger la antena, las chimeneas, etc. La probabilidad de que un rayo atraviese esa protección aún permanece, pero lo que debería complacernos es que los lugares más vulnerables en el techo de la casa aún estarán protegidos de manera confiable (esto se aplica principalmente a antenas, chimeneas, etc.).

Después de todo lo anterior, puede confundirse: ¿qué hacer? Personalmente, mi opinión es la siguiente: debe observar las circunstancias. Si, por ejemplo, las tormentas eléctricas ocurren en su área todos los días, entonces es estúpido sentarse sin luz, sin televisión casi todos los días (por qué, durante una tormenta eléctrica, debe apagar la alimentación de la casa y quitar el cable de antena de la TV, dije anteriormente).

Entonces necesita ver qué se construye alrededor de su hogar. Si hay edificios altos cerca de su casa, etc. - Puede esperar que estos edificios de gran altura protejan su hogar. Si no se observa nada como esto en su casa, entonces es mejor hacer su propia protección contra rayos (tanto externos como internos). Si en su área hay una tormenta eléctrica dos o tres veces al año, entonces no puede hacerlo, aunque el riesgo aún persiste. Entonces, aún así decidiste hacer tu protección contra rayos.

Primero, tratemos con la conexión a tierra. De acuerdo con PUE 1.7.55, el dispositivo de conexión a tierra para la conexión a tierra de protección de las instalaciones eléctricas de los edificios y la protección contra rayos de las categorías 2 y 3, como regla, debería ser común.

¿Qué es 1,2,3 e incluso ahora ha aparecido una nueva categoría 4? Categoría 1: esta es la protección contra rayos hecha por un pararrayos o pararrayos independientes. Si la protección contra rayos se realiza en el edificio mismo y no está aislada de él, entonces esta es la protección contra rayos de la categoría 2.3. Según los estándares, nuestro edificio residencial pertenece a 3 (4) categorías, aunque nada nos impide hacer protección contra rayos en 1 categoría.

En este documento, nos centraremos en la categoría 3, como la opción más barata. Luego, necesitamos hacer un dispositivo de conexión a tierra común para la instalación eléctrica en el hogar y la protección contra rayos.

¿Por qué es esto necesario? Imagine que en nuestra casa hay dos "tierras" diferentes. En primer lugar, no es conveniente, porque no existe un único punto de referencia "tierra", sino que aparecerá "tierra №1" y "tierra №2". En segundo lugar, es simplemente una amenaza para la vida, ya que una persona que toca, por ejemplo, con la mano de tierra No. 1, y con su otra mano la tierra No. 2, puede obtener un tranvía eléctrico cuando aparece repentinamente, por ejemplo, en la tierra No. 2 de alto potencial (deje que sea un rayo en tierra número 2). Además, con un acercamiento inaceptable entre el suelo No. 1 y No. 2 y con un rayo en uno de ellos, es posible una descarga de chispa entre ellos, etc.

Protección externa contra rayos

Considere la figura 2, que muestra 6 casos peligrosos con un rayo directo (PUM).

Fig. 2. Peligro de caída directa de rayos.

El caso No. 1 es cuando un rayo atraviesa nuestra protección externa contra rayos y golpea la casa. Solo hay una contramedida: fortalecer la protección contra rayos (por ejemplo, en lugar de un cable, tirar de dos, etc.).

Caso No. 2. Con PUM, una corriente de rayo fluirá hacia el pararrayos a través del pararrayos hacia la memoria. Al fluir a través de un pararrayos, dicha corriente inducirá (inducirá) un alto potencial en todos los circuitos abiertos (que forman partes conductoras, como tuberías de agua metálicas, etc.), con el mayor potencial en los extremos de dichos circuitos abiertos (en circuitos cerrados, la diferencia de potencial entre cualquier dos puntos en el circuito es cero). Con una proximidad inaceptable entre el pararrayos y dichos circuitos, es posible una ruptura de chispa (que por supuesto es mala).

En la Fig. 2 se ve que en paralelo con el pararrayos de la casa hay una tubería de metal. Luego, con PUM, se inducirá un alto potencial en él. Ecualizamos el potencial en el extremo inferior de la tubería con un pararrayos al conectarlos a un bus PE. En el extremo superior de la tubería, los potenciales del pararrayos y la tubería no se igualan y en este lugar es posible una ruptura de chispa entre ellos. ¿Qué se puede hacer aquí?

Son posibles las siguientes opciones:

1. Observe las distancias mínimas requeridas entre el pararrayos y dicha parte conductora.

2. Igualar sus potenciales.

3)Aísle el pararrayos con un tubo de polietileno (la opción más adecuada).

Para mayor claridad, cuentemos un poco. Supongamos que tenemos una casa de ladrillo (Km = 0.5), nivel de protección 3 o 4 (Ki = 0.05) y un pararrayos (Ks = 1). La longitud de los pararrayos y tubos paralelos es de 10 metros. Entonces D = Кi х Кс хL / Км = 0.05 х1 х10 /0.5 = 1 metro, es decir, la distancia mínima permitida en este caso debe ser de 1 metro.

Ahora aislamos el pararrayos con un tubo de polietileno (Km = 60). En este caso, D = 0.0008 metros es lo que necesitamos. Una ventaja adicional de esta solución será el hecho de que, al tocar accidentalmente un pararrayos de este tipo, no llegaremos a estar bajo el voltaje de contacto, consulte el caso No. 5.

Caso No. 3. Aquí debemos entender firmemente que durante PUM, solo el 50% de la corriente del rayo se drenará en nuestra memoria. El 50% restante a través del bus PE se dispersará por toda la casa a lo largo de los conductores PE (a todo lo relacionado con ellos). Si nuestra casa no está conectada a ninguna comunicación externa, luego de un tiempo el 50% restante volverá a la memoria. Si se llevan comunicaciones externas a la casa, el 50% restante correrá a lo largo de ellas, distribuidas equitativamente entre ellas. Dado que en esta situación aparece un alto potencial en el bus RE, necesitamos instalar un descargador, y para el s.TN-C-S y TT los circuitos de conmutación de dicho descargador serán diferentes.

Caso No. 4. Con PUM, una persona cae bajo el voltaje escalonado. Para nuestra casa, la mejor opción sería la construcción de un pararrayos y un cargador en un lugar peatonal.

Caso No. 5. Una persona se encuentra bajo el estrés del tacto. Para nuestra casa, la mejor opción sería, como en el caso No. 4, y la ventaja de esto es aislar el pararrayos con una tubería de polietileno.

Caso No. 6. Como describí en el versículo 3, todas las partes potenciales conectadas con conductores PE con PUM tendrán un alto potencial por algún tiempo. La instalación de descargadores para limitar este potencial solo ayudará al cableado y a los aparatos eléctricos, pero no la persona que está parada en el piso conductor ha tocado las partes conductoras (por ejemplo, la tubería de agua). Solo hay una forma de salir de esta situación: tener una buena conexión a tierra y no tocar esas partes conductoras durante una tormenta eléctrica.

NOTA a la Fig. 2. En la figura, no me alejé del PUE e indiqué el lugar de separación del pararrayos en la pared de la casa. Si realiza una separación en este lugar, debe aumentar la sección transversal del cable que va desde este punto a la memoria al menos dos veces. Mi opinión es que esto no debe hacerse. Es mejor alcanzar el cargador con un pararrayos, y solo entonces conectar el cargador y el bus PE del cargador con otro cable. En este caso, el potencial de tierra y los neumáticos de PE serán lo más iguales posible.

Continuará

Ingeniero Eléctrico S. Mironov

Continuación del artículo: Electrosafe edificio residencial privado y casa de campo. Parte 4. Protección contra sobretensiones