Блискавкозахист щогл і веж: як обрати громовідвід

З чого складається блискавкозахист

• блискавкоприймач: металевий елемент на вершині стійки, що приймає удар блискавки;
• струмовідвід: провідник, який відводить струм від блискавкоприймача до землі; часто це сама сталева стійка, якщо стики секцій надійні електрично, а переріз відповідає стандарту;
• заземлювач: електроди в ґрунті, що розтікають струм; їхню форму й довжину задає стандарт, а загальний опір на низькій частоті рекомендовано мати до 10 Ом, якщо це можливо.

Вимоги до блискавкозахисту й методи розрахунку зон захисту викладено в стандартах серії EN 62305 (в Україні — ДСТУ EN 62305). Клас системи блискавкозахисту (I–IV) обирають за оцінкою ризику (ДСТУ EN 62305-2; ДСТУ EN 62305-3:2021, п. 4.1); захист може вимагати й замовник, страховик чи орган ліцензування.

Стійки й щогли з блискавкоприймачем

Багатогранні гнуті стійки зручні як несуча конструкція для блискавкоприймача: вони міцні, стійкі до вітру й корозії. Громовідвід на стійці захищає будівлі, відкриті майданчики, склади й обладнання від прямих ударів блискавки; зону захисту визначають розрахунком.

На щоглі можна одночасно розмістити освітлювальні прилади: це комбінований громовідвід, який виконує також функції опори освітлення чи вежі зв’язку. Громовідводи на щоглах ставлять на промислових територіях, у портах, на підстанціях і стадіонах.

Заземлення й випробування

Заземлювач проєктують за п. 5.4 ДСТУ EN 62305-3:2021. Є два типи: A (електроди біля струмовідводів, загалом не менше двох) і B (кільцевий електрод навколо споруди чи фундаментний контур). Мінімальна довжина електродів типу A залежить від класу системи, а для класів I і II ще й від питомого опору ґрунту; її можна не дотримувати, якщо опір усієї системи заземлення, виміряний на частоті, відмінній від промислової та кратних їй, нижчий за 10 Ом.

Після монтажу систему перевіряють (п. 7.3). Довідковий додаток E (п. E.7.2.4) радить перевіряти безперервність (насамперед прихованих частин) і вимірювати опір землі кожного електрода окремо, за розімкненого перевіркового злучника; результати заносять у звіт. Високочастотні чи імпульсні вимірювання — за потреби. Норми ПУЕ — у статті про заземлення опор.

Покриття й строк служби

Стійки захищають гарячим цинкуванням за ДСТУ EN ISO 1461:2024, за погодженням із замовником — фарбуванням. Гаряче цинкування дає корозійну стійкість не менше 20 років.

Що надіслати для розрахунку

Вкажіть висоту стійки, тип об’єкта, вітровий район, потрібні додаткові прилади (освітлення, антени) й розміри території, що захищається. Якщо чогось не знаєте, залиште порожнім — ми уточнимо. Дивіться також громовідводи й блискавкоприймачі, вежі зв’язку і прожекторні щогли.

Приклад: радіус захисту на висоті об’єкта

У розрахунках часто називають радіус захисту на рівні землі, але об’єкт має висоту, а на ній зона вужча. За методом сфери, що котиться, радіус на висоті h дорівнює R = √(H × (2r − H)) − √(h × (2r − h)), де H — висота щогли, r — радіус сфери (формула для H не більше r). Класи системи блискавкозахисту й методи розрахунку описано в статті Розрахунок зони захисту громовідводу.

Приклад: щогла H = 20 м, об’єкт заввишки h = 8 м (склад чи обладнання), клас II (r = 30 м — найбільший радіус сфери для цього класу, табл. 2 ДСТУ EN 62305-3). На рівні землі √(20 × 40) ≈ 28,3 м, на висоті 8 м — 28,3 − √(8 × 52) ≈ 28,3 − 20,4 = 7,9 м. Ті самі розрахунки для всіх класів:

Одиночна щогла 20 м на рівній ділянці: спрощена ілюстрація. Що вищий рівень захисту (клас I — найвищий), то менший радіус на висоті обладнання (4,0 м для класу I проти 14,8 м для класу IV), тому для площі зазвичай потрібно кілька щогл.

Приклад: відстань між двома щоглами

За методом сфери, що котиться, сфера радіусом r, яка спирається на верхівки двох щогл заввишки H на відстані d, провисає між ними на p = r − √(r² − (d/2)²) (для d не більше 2r). Об’єкт заввишки h на лінії між щоглами захищений, якщо h менша за H − p.

Приклад: щогли H = 20 м, клас II (r = 30 м), склад заввишки 8 м. За d = 48 м маємо p = 30 − √(900 − 576) = 30 − 18 = 12 м, тож посередині сфера опускається до 20 − 12 = 8 м і торкається об’єкта. Відстань беруть меншою:

Дві щогли по 20 м, клас II. Це перевірка лише вздовж лінії між щоглами; бічні межі зони й кути майданчика дає повний розрахунок за ДСТУ EN 62305-3. За класу I (r = 20 м) і d = 40 м сфера досягає землі, тож посередині захищеної висоти над землею немає.

Щогла поруч із будівлею: відстань розділення

Якщо щогла стоїть окремо від споруди (ізольований блискавкозахист), між струмовідводом і металевими частинами, устаткуванням та внутрішніми системами споруди потрібна відстань розділення (у стандарті — «роздільча відстань»), яку розраховують як s = ki × (kc / km) × l. Тут l — довжина струмовідводу від розглянутої точки до найближчого вузла зрівнювання потенціалів чи заземлення; ki залежить від класу (0,08 для I, 0,06 для II, 0,04 для III і IV); km = 1 для повітря й 0,5 для бетону, цегли та дерева; kc залежить від кількості струмовідводів (орієнтовні значення спрощеного підходу): 1 для одного (лише в ізольованій системі), 0,66 для двох, 0,44 для трьох і більше; для заземлювача типу A ці значення діють, якщо опори сусідніх електродів відрізняються не більше ніж удвічі, інакше беруть kc = 1 (ДСТУ EN 62305-3, п. 6.3, табл. 10–12).

Приклад: клас II, один струмовідвід, точка на висоті 10 м від заземлення: s = 0,06 × (1 / 1) × 10 = 0,6 м. Коефіцієнти й довжини для вашого об’єкта дає проєкт.

Окрема чи комбінована щогла: як обрати

Щоглу обирають за тим, що вона несе, крім блискавкоприймача. Про висоту й конструкцію — у статті Висота щогли й вежі зв’язку. Три типові варіанти:

Загальні орієнтири; вимоги до конкретного об’єкта встановлює проєкт.

Від завдання до замовлення: п’ять кроків

• проєктна організація оцінює ризик за ДСТУ EN 62305-2 (це дає клас системи, I–IV) і позначає на плані висоти будівель, обладнання й відстані між ними;
• розрахунок зони на висоті найвищого й найчутливішого об’єкта дає висоту та кількість щогл;
• вирішують, чи несе щогла ще освітлення або антени, і складають перелік приладів із масою та навітряною площею;
• узгоджують струмовідвід, заземлювач і відстань розділення;
• надсилають дані нам, обирають покриття (гаряче цинкування чи фарбування) і замовляють виготовлення: типовий термін 3–4 тижні, якщо виробу немає на складі. Монтаж на фундамент виконує спеціалізована організація за проєктом.

Типові помилки під час вибору громовідводу

• радіус захисту беруть на рівні землі, хоча об’єкт має висоту;
• щоглу ставлять надто близько до будівлі й не перевіряють відстань розділення;
• сталеву стійку вважають струмовідводом, не з’ясувавши, чи є надійний електричний контакт між секціями й вузлом заземлення.