Материалы и сечения молниезащиты: сталь, медь, алюминий

Из чего делают элементы молниезащиты

Табл. 5 стандарта перечисляет медь, горячеоцинкованную сталь, сталь с медным покрытием, нержавейку, алюминий и свинец. Для каждого материала указано, в каком виде его можно применять на воздухе, в земле и в бетоне. Другие материалы допустимы, если их механические, электрические и коррозионные свойства равноценны (п. 5.5.1).

Мы изготавливаем стойки и мачты из стали и покрываем их горячим цинкованием, поэтому дальше больше всего речь о горячеоцинкованной стали. Медь и алюминий разбираем для сравнения: с ними связаны ограничения, влияющие на выбор креплений, хомутов и заземления.

Минимальные сечения приёмников, токоотводов и заземлителей не зависят от класса системы молниезащиты (табл. 6 и 7, п. 5.6.2): для класса I и для класса IV цифры одинаковы. Класс влияет на зону защиты и расстояния между токоотводами, а не на сечение. Компоненты должны соответствовать серии EN 62561 и быть испытаны по ней; в Украине это ДСТУ EN 62561-1:2019 (соединительные компоненты) и ДСТУ EN IEC 62561-2:2019 (проводники и заземляющие электроды).

Минимальные сечения приёмников и токоотводов

Табл. 6 (п. 5.6.2) задаёт наименьшую площадь сечения для проводников-перехватчиков, стержней-перехватчиков и токоотводов. Значения в мм²; в таблице ниже приведены три формы: полоса, круглый сплошной и многожильный.

ДСТУ EN 62305-3:2021, табл. 6, сокращённо; в стандарте есть ещё омеднённый алюминиевый сплав и омеднённая сталь. Площадь в мм².

Стержни, листы и поправки к таблице

Для стержня-перехватчика или заземляющего стержня из круглого сплошного металла табл. 6 (прим. c) требует 176 мм²: это медь, алюминиевый сплав, горячеоцинкованная сталь и нержавейка. Где ветровая или иная механическая нагрузка не критична, стержень-перехватчик можно взять диаметром 9,5 мм и длиной 1 м. Для стержня на ветру это послабление не применяют: выбор делает проектировщик.

У медного проводника сечение 50 мм² в некоторых применениях можно уменьшить до 25 мм², если механическая прочность не нужна; тогда сокращают расстояние между креплениями (прим. b). Для нержавейки, когда важны нагрев и механическая прочность, значение нужно увеличить до 75 мм² (прим. d).

Если перехватчиком служит лист или труба, действует табл. 3: стали нужно 4 мм, меди 5 мм, алюминию 7 мм, чтобы лист не пробило. Только для листа, где пробой, местный перегрев или возгорание не важны, хватит 0,5 мм (сталь, медь) или 0,65 мм (алюминий). Как эту таблицу читают для стальной мачты, разобрано в статье Стальная мачта как молниеприёмник и токоотвод.

Соединительные проводники, которые связывают разные шины или шину с заземлением, должны быть не тоньше 16 мм² для меди, 25 мм² для алюминия и 50 мм² для стали (табл. 8). Проводники от внутреннего металлического оборудования до шины меньше: 6, 10 и 16 мм² соответственно (табл. 9).

Заземлители: материалы и размеры

Табл. 7 (п. 5.6.2) даёт минимальные размеры электродов в земле. Выборка для четырёх материалов:

ДСТУ EN 62305-3:2021, табл. 7, сокращённо; пластины, профили и решётчатые электроды здесь не приведены. Непокрытую сталь погружают в бетон не менее чем на 50 мм (прим. b).

Коррозия и несовместимые пары

Алюминий по табл. 5 непригоден для заземлителей в земле и в бетоне. На воздухе алюминий хорошо держится в атмосфере с малой концентрацией серы и хлоридов; коррозию усиливают растворы щелочей.

Горячеоцинкованную сталь в земле стандарт предлагает брать только сплошной, не многожильной: многожильные проводники корродируют быстрее и наиболее уязвимы там, где выходят из земли или бетона (табл. 5, прим. b). В глинистом или влажном грунте цинк может корродировать, а оцинкованная сталь, идущая из бетона в грунт, под угрозой из-за соседства с бетоном (табл. 5, прим. c, d).

Гальваническая пара: по табл. 5 гальваническая связь с медью может разрушить и горячеоцинкованную сталь, и алюминий. Свинец так же чувствителен к меди и нержавейке. Поэтому там, где медь оказывается рядом с цинком, ставят изолирующую прокладку, если электрический контакт в этом месте не нужен. Соединителей медь-алюминий избегают; когда без них не обойтись, их сваривают или ставят между металлами промежуточный слой из медно-алюминиевого листа (приложение E).

Общие меры из приложения E: не применять неподходящие металлы в агрессивной среде, брать сечение с запасом, в неприваренных соединениях закрывать доступ влаги, защищать чувствительные металлы оболочкой или покрытием. Незащищённые стальные проводники цинкуют горячим способом. О толщине цинка см. Толщина цинкового покрытия по ДСТУ EN ISO 1461:2024.

Что записать в спецификацию

Проект или заказ стоит выписать так, чтобы на объекте не возникло вопросов:

• материал и форма каждого элемента: полоса, круглый сплошной, многожильный, труба;
• минимальное сечение по табл. 6 или 7 и есть ли запас на коррозию;
• среда: воздух, грунт, бетон (от этого зависит, какой материал вообще допустим);
• покрытие стали: горячее цинкование, и есть ли рядом медь или алюминий;
• соответствие компонентов серии EN 62561 (зажимы, соединители, контрольные соединители).

Всё это решает проектировщик; работы на высоте и электрические соединения статья не описывает, их выполняют специалисты. Общую картину норм даёт статья Нормы молниезащиты; как выбрать саму мачту — Молниезащита мачт и башен; заземление — Заземление опор.

Что прислать для подбора громоотвода

Напишите, что это за объект, какую высоту и зону защиты даёт проект, из какого материала он требует молниеприёмник и токоотвод. Если есть спецификация, приложите её. Чего не знаете, оставьте пустым: уточним.

Мы предложим стойку или мачту с молниеприёмником из каталога Громоотводы 6–40 м или из раздела Громоотводы, молниеприёмники. Монтаж выполняет лицензированная строительная компания-партнёр. Эта статья не заменяет проект молниезащиты.