O artigo discute os momentos críticos da organização da proteção contra raios com as próprias mãos, que requerem atenção especial. Será útil conhecê-los, mesmo que especialistas terceirizados façam proteção contra raios.
Aterramento
Para nos proteger da descarga elétrica, que é um raio, precisamos resolver dois problemas. A primeira é pegar essa descarga. E, segundo, mande-o para um lugar seguro em casa. Este lugar seguro é o chão. Vamos começar com isso.
A foto mostra talvez o projeto de aterramento mais popular para um pequeno edifício. Este projeto tem três condutores de aterramento, que estão localizados nos cantos de um triângulo equilátero. Na verdade, isso não é um dogma. E o número de condutores de aterramento pode ser diferente, e sua posição relativa também. O mais importante é que esse projeto forneça um aterramento confiável. Os parâmetros de aterramento mais importantes são definidos por documentos como PUE (Regras de Instalação Elétrica, Capítulo 1.7) e GOST (GOST 12.1.030-81 “Segurança elétrica. Aterramento de proteção. Zeragem”, GOST R 50571.10-96 Parte 5. Capítulo 54. “Dispositivos de aterramento e condutores de proteção “).
O principal parâmetro que fala sobre a capacidade do aterramento em fornecer proteção é a resistência, que não deve ser superior a 4 ohms. Você pode encontrar estruturas de aterramento que consistem em apenas um elemento de aterramento. É verdade que o enterro de tal condutor é geralmente de pelo menos 30 m, o que é impossível de implementar sem equipamento especial no local de uma casa de campo. Portanto, em vez de um elemento de aterramento, vários são usados. O número de elementos e sua profundidade são determinados por condições específicas.
Pelas condições médias do nosso país, costuma-se utilizar três elementos de aterramento, que devem ser enterrados de 3 a 5 m, vale destacar que após a instalação dessa estrutura é necessário medir a resistência. Se for inferior a 4 ohms, está tudo bem. Se for mais, não há necessidade de ficar chateado. Um ou mais elementos adicionais podem ser adicionados para diminuir a resistência.
Como posicionar os elementos de aterramento
Existe uma regra simples que diz que a distância entre os elementos de aterramento não deve ser menor do que o dobro da profundidade a que são dirigidos. Esta é a razão da popularidade do triângulo equilátero, esta é a opção de acomodação mais compacta. Na verdade, se você cumprir o requisito de distância entre os elementos de aterramento, eles podem até mesmo ser colocados em uma linha.
A próxima questão mais importante é a escolha do material. Em princípio, como a lógica sugere, qualquer condutor pode ser usado. No entanto, devemos levar em consideração não só os parâmetros elétricos, mas também como este material se comportará em termos de confiabilidade e segurança. Existem apenas três materiais em PES: aço preto, aço galvanizado e cobre. Portanto, é melhor ao escolher limitar-se a eles, e não correr os riscos de experimentadores.
Dependendo do material escolhido, você deve cumprir os requisitos mínimos de área transversal. Assim, para aço preto redondo, o diâmetro deve ser de pelo menos 16 mm, para aço galvanizado e cobre – 12 mm. É possível usar não apenas elementos de aterramento redondos. Você pode pegar retangular ou até mesmo um canto. É interessante que no documento o ângulo seja indicado apenas para aço preto. Restrições de aço preto – seção transversal de 100 mm2 com uma espessura de parede de 4 mm. Para aço galvanizado 75 mm2 a 3 mm, e para cobre 50 mm2 a 2 mm respectivamente.
Na hora de escolher um material, geralmente são avaliados custo, disponibilidade e durabilidade. Em termos de durabilidade, não é recomendado o uso de ferragens. O fato é que a camada superior da armadura é endurecida, o que afeta os parâmetros elétricos. Além disso, o reforço enferruja mais rápido. Existe mais um equívoco. Agora, existem muitos meios de proteger os metais ferrosos da corrosão. Portanto, pode ser tentador tratar os elementos de aterramento com tal proteção. É proibido fazer isso por um motivo simples – esse aterramento não vai funcionar, mas com esse revestimento isolamos os elementos de aterramento do solo.
Tendo decidido sobre o material, surge outra questão, como conectar corretamente os elementos de aterramento individuais?
A conexão deve ser confiável, durar mais de um ano. Em geral, não existe uma solução ideal única. A soldagem é geralmente usada para aço preto. Se você fizer uma conexão aparafusada, cada elemento sofrerá corrosão e a probabilidade de violação da condutividade apenas aumentará. É verdade que a costura soldada se torna o ponto mais vulnerável em termos de corrosão. É bem possível tratá-lo com um composto protetor, isso não afetará a resistência de todo o sistema.
Não solde aço galvanizado. Na costura, a camada protetora será quebrada. Por outro lado, se você utilizar conectores especiais, que são feitos de aço galvanizado, a conexão estará protegida contra corrosão, o que significa que a confiabilidade de operação será garantida. Faça o mesmo com os elementos de cobre. Existem também tecnologias de soldagem, mas são extremamente raras e caras. Vale ressaltar que também pode ser utilizado aço inoxidável. Também é melhor não soldá-lo, mas usar uma conexão aparafusada. E deve-se ressaltar que este material não é considerado no PES..
O material foi selecionado, as conexões foram decididas, você pode prosseguir com a instalação. Você precisa começar com a marcação. Escolha de um local para colocar os elementos de aterramento. Aqui você precisa se lembrar que o elemento de aterramento mais próximo deve estar a pelo menos 1 m da fundação. Também não é necessário mais, ainda temos que conectar o aterramento com o condutor de descida. Nos locais onde os elementos de aterramento estão localizados, cavamos furos de 0,5–1 m de profundidade e, em seguida, conectamos esses furos com valas da mesma profundidade. Elementos de aterramento com cerca de 3 m de comprimento podem ser martelados com uma marreta. Porém, tudo depende do tipo de solo..
Em seguida, conectamos os elementos verticais uns aos outros. Para a conexão geralmente é utilizada fita adesiva, mas não se esqueça da exigência de área da seção transversal e espessura da placa. Depois que o conjunto de aterramento for concluído, você precisa verificar sua integridade e organizar uma conexão confiável com o condutor inferior. Então você precisa cobri-lo com terra, que é desejável compactar.
Sim, antes do preenchimento, seria bom medir a resistência. Falaremos sobre como fazer isso abaixo. Nesse ínterim, lembre-se de que se a resistência for superior a 4 ohms, você precisa pensar onde colocar outro elemento de aterramento.
Condutor de descida
À primeira vista, o elemento é simples, mas é encarregado da solução da tarefa mais importante – a entrega de uma descarga elétrica do pára-raios ao aterramento. O condutor de descida deve ser confiável e seguro. Confiável – isso significa que quando uma corrente elétrica passa, ela não entra em colapso, e segura – quando uma corrente elétrica passa, ela não prejudica a casa em si e o equipamento nela instalado. Não é difícil fazer tal condutor de baixada, mas para isso é necessário seguir certas regras.
Comecemos com o material a partir do qual é permitida a fabricação de condutores de baixada. O uso de aço, cobre e alumínio é permitido. A barra ou arame redondo mais comumente usado. A seção transversal de tal condutor inferior não deve ser menor: para cobre – 16 mm, para alumínio – 25 mm, para aço – 50 mm. Preste atenção ao alumínio. A ligação direta de cobre e alumínio não é permitida. Portanto, é melhor não usá-los. E se você não pode passar sem ele, essa conexão deve ser feita por meio de parafusos feitos de material neutro. Pode-se notar que não há restrições ao uso do aço. Recomenda-se o uso de aço galvanizado para proteger o condutor descendente da corrosão.
Um condutor de descida é colocado ao longo da menor distância entre o pára-raios e o aterramento, em linhas retas horizontais ou verticais. O número de conexões no condutor inferior deve ser minimizado. E, se essas conexões forem necessárias, elas devem ser confiáveis. Soldagem, brasagem ou aparafusamento permitidos.
O condutor de penugem é conectado diretamente às paredes. Se forem feitos de material incombustível, a colocação de condutores de baixada é permitida não apenas na parede, mas também na parede. Se a parede for de material combustível, existe o perigo de incêndio; durante a passagem de uma descarga elétrica, o condutor de baixada pode aquecer até uma temperatura perigosa. Portanto, no caso de materiais combustíveis, o condutor descendente é colocado a uma distância de pelo menos 10 cm da superfície da parede. Coloque os condutores de penugem longe de janelas e portas. Se por algum motivo isso não for possível, um condutor de isolamento de alta tensão deve ser usado nesta área. Não coloque condutores em tubos de queda.
O número de condutores de baixada depende do projeto do objeto protegido, da forma e do tamanho da casa de campo e do grau de proteção necessário. Com o maior grau de proteção I, a distância média entre os condutores descendentes deve ser de 10 m. Com o grau de proteção IV, a distância média é de 25 m. Vários condutores descendentes são conexões elétricas paralelas, o que significa que a corrente que flui por cada condutor será menor. Como resultado, uma diminuição no aquecimento de tal condutor durante a passagem de uma descarga elétrica, o que reduz o risco de incêndio.
A presença de vários condutores para baixo também reduz outro efeito prejudicial do raio. Quando uma descarga elétrica passa pelo condutor de descida, surge um forte campo elétrico, que causará uma sobretensão induzida nas redes e dispositivos localizados na casa. É claro que uma diminuição da corrente no condutor também reduz a intensidade do campo elétrico.
As regras permitem o uso de elementos de construção como condutores de baixada. Pode ser uma estrutura metálica de um edifício, outros elementos metálicos. Mesmo o reforço de um edifício ou uma cobertura metálica de fachada. O principal é que a continuidade elétrica entre os elementos seja confiável e durável. Assim, por exemplo, para reforço é considerado suficiente se 50% de todas as barras horizontais e verticais tiverem juntas soldadas. A espessura dos elementos do revestimento da fachada deve ser de pelo menos 0,5 mm. Usar apenas condutores descendentes naturais pode ser arriscado, mas em combinação com um condutor inferior separado equipado, você pode obter vários condutores descendentes de uma vez e, portanto, os benefícios discutidos acima.
Dutos que transportam substâncias inflamáveis não podem ser usados como condutores descendentes, bem como elementos de aterramento. Em uma casa de campo, são canos de gás e esgoto, já que o metano é liberado durante a decomposição de fezes e resíduos orgânicos.
Bastão de pára-raios
Os pára-raios podem ser comprados prontos ou você mesmo pode fazer. Os tamanhos e designs dos pára-raios de haste podem ser diferentes. Portanto, o comprimento dos dispositivos acabados é geralmente de 2,5–15 m. É importante que o topo do pico do terminal aéreo esteja acima do ponto mais alto da estrutura. Mastros adicionais também podem ser usados. O formato da haste não é muito importante, o principal é que a área da seção transversal corresponda às normas. Diferentes materiais requerem diferentes mínimos: cobre – 35 mm2, alumínio – 70 mm2 e aço – 50 mm2.
Acredita-se que quanto mais fina a ponta do para-raios for afiada, mais eficientemente ele funcionará. Por outro lado, se atingida por um raio, uma ponta muito fina queimará ou se estilhaçará. E será muito mais suscetível a processos oxidativos. Portanto, aqui você precisa encontrar um meio-termo.
O pára-raios protege algum espaço, que pode ser estimado da seguinte forma. Traçamos uma linha reta da extremidade do terminal aéreo até o solo, enquanto o ângulo entre a linha reta e o terminal aéreo é considerado igual a 45 graus. Tomando uma linha reta como gerador, construímos um cone protetor. Se o edifício estiver totalmente dentro deste cone, a casa será considerada protegida. Se suas partes individuais se projetarem além do cone, a proteção será insuficiente, é necessário instalar um pára-raios de haste adicional. Construímos um novo cone de proteção em torno dele. Se os dois cones cobrirem uma construção, a casa estará protegida. Caso contrário, escolhemos um local para mais um pára-raios. Fazemos isso até que a casa esteja protegida..
Verificar e monitorar o desempenho do sistema de proteção contra raios
Organizamos o aterramento, instalamos um pára-raios, conectamos com condutores de baixada, a instalação está finalizada. Agora precisamos verificar se nosso sistema funcionará. A conexão elétrica dos elementos individuais e suas conexões podem ser verificadas com um testador convencional. Mas a resistência de aterramento não pode ser verificada com um testador simples..
Especialistas podem ser convidados para medir a resistência. Você pode tentar fazer isso sozinho, mas para isso é necessário um dispositivo especial e um par de eletrodos adicionais. Veremos como medir a resistência, usando o exemplo do uso do dispositivo M-416, que é bastante popular e fácil de usar..
Medidor de aterramento М-416
Eletrodos adicionais são geralmente fornecidos com o dispositivo. Nós os organizamos de acordo com o esquema. Antes da medição, os eletrodos devem ser enterrados aproximadamente 0,5 m.
Circuito de medição de resistência de aterramento: 1 – loop de aterramento, 2 – nível de aterramento
A proteção contra raios requer monitoramento regular. É necessário verificar sua integridade elétrica e monitorar a resistência de aterramento. É melhor fazer isso quando as condições climáticas forem menos favoráveis. A resistência será máxima em dois casos: no verão, quando o tempo é quente e seco há muito tempo, e no inverno, no período mais frio. Neste momento, o nível de umidade do solo é mínimo, respectivamente, a resistência de aterramento é máxima.
Se a verificação mostrar que tudo está normal, podemos assumir que a proteção externa contra raios acabou. Mas esta é apenas metade da batalha. Também é necessário fornecer proteção interna, que é chamada de proteção contra sobretensão..
Proteção contra sobretensão
Não há proteção completa contra tempestades. Mas, a fim de proteger o máximo possível de seus efeitos, além da proteção externa, interna.
Anteriormente, já consideramos o caso em que uma sobretensão induzida pode ocorrer em redes domésticas, que é causada por um raio que atingiu o para-raios. Até encontramos uma maneira de reduzir os efeitos nocivos. Na verdade, este é um caso raro. Mais frequentemente, os raios afetam as redes sem nem mesmo entrar no pára-raios. A queda de um raio em uma linha que fornece eletricidade para uma casa pode ter consequências trágicas, mesmo que tenha acontecido a alguns quilômetros de casa. É desse impacto que tentaremos nos proteger..
Auditoria de rede elétrica doméstica
A primeira coisa a fazer é auditar a rede elétrica existente. O fato é que a proteção só terá efeito quando a rede elétrica interna for feita corretamente. Vamos começar com o mais simples. Vamos tirar o soquete da caixa de instalação e ver quantos fios estão conectados a ele. Se houver dois, a rede requer uma modernização profunda. O fato é que a rede elétrica moderna correta é de três fios: um fio para a fase, o segundo para o zero funcionando e o terceiro para a proteção zero. Se apenas dois fios estiverem conectados à tomada, isso significa que simplesmente não há proteção zero.
Existe um equívoco comum e prejudicial. Um eletricista inexperiente pode fazer uma descoberta por si mesmo – percebendo que o zero de trabalho e o zero de proteção ainda estão conectados ao quadro, significa que você pode economizar dinheiro. Do ponto de vista do circuito elétrico, nada mudará se os zeros de trabalho e de proteção forem conectados diretamente na tomada. E mesmo aparelhos domésticos exigentes que verificam um zero de proteção funcionarão neste caso..
Nas antigas instalações elétricas, não era previsto zero de proteção, situação que pode ser considerada patrimônio histórico. E quando surgiram fichas com três contatos, alguns eletricistas começaram a usar esse truque. Na verdade, essa decisão é simplesmente inútil. A principal tarefa do zero de proteção é proteger contra sobretensão e choque elétrico no caso de falha do trabalhador. É claro que se você entrar em curto-circuito na tomada, não haverá proteção. Portanto, é necessário verificar a placa de entrada e medição (dispositivo de distribuição de entrada, ASU). Mesmo com uma conexão monofásica, quando há apenas dois fios na entrada, já é necessário conectar um zero de proteção no painel de entrada. E desta blindagem para conectar um zero protetor separado, então nos livraremos de uma herança não confiável.
O próximo passo na preparação da rede interna será verificar, e se necessário, a organização do sistema de equalização de potencial. Em geral, a equalização de potencial minimiza os efeitos prejudiciais das correntes de fuga. Mesmo nas condições mais comuns, as correntes de fuga têm consequências negativas. Este é um choque elétrico e corrosão acelerada dos fios, e uma possível sobretensão quando o zero de trabalho queima. No caso de sobretensão por raios, as consequências podem ser ainda piores..
Os documentos regulamentares definem o procedimento para a construção de um sistema de equalização de potencial. Devemos conectar tal aterramento ao aterramento principal da casa por meio de um sistema de ligação equipotencial. Isso é feito no escudo do ASU, geralmente antes mesmo do medidor de eletricidade.
Após essa modernização, você pode começar a organizar uma proteção interna eficaz contra sobretensão de surto..
Proteção residencial (classe B)
A finalidade de organizar a proteção contra sobretensão neste nível é clara, é necessário proteger toda a instalação elétrica doméstica de descargas atmosféricas diretas no edifício ou nas linhas de força, bem como da sobretensão induzida por tais descargas. Um dispositivo de proteção é instalado no quadro de distribuição ASU até o medidor de eletricidade. Pára-raios são os mais comumente usados, embora varistores também possam ser usados. Mais importante ainda, eles atendem aos requisitos para equipamentos de Classe B.
Para-raios classe B
Os principais parâmetros são indicados no corpo do aparelho. Para tais dispositivos, a corrente de impulso transmitida deve ser de pelo menos 10 kA, e a de curto prazo pode chegar a 50 kA, a tensão máxima deve ser de 2,0-2,5 kV.
Os dispositivos podem ser de canal único, conforme mostrado na foto. Isso será suficiente para uma entrada monofásica. Com entrada trifásica, é mais conveniente usar dispositivos de três canais.
Um dispositivo de proteção não está instalado entre o zero de trabalho e o zero de proteção neste nível. A caixa foi projetada para ser montada em um trilho DIN. Requisitos de material e construção – fogo e faíscas fora do dispositivo devem ser excluídos. Um curto-circuito não é permitido, mesmo se o dispositivo falhar.
Proteção de linha (classe C)
Dispositivos deste nível não podem proteger contra raios diretos. Eles são projetados para sobretensão residual, que permanece após passar pelo pára-raios na entrada. Esse dispositivo geralmente já está instalado em quadros de distribuição. Se houver vários deles, por exemplo, em cada andar, então é possível instalar dispositivos de proteção em cada painel de piso de forma independente. Nesse nível, é melhor usar dispositivos de quatro canais. O quarto canal é usado para definir entre zeros de trabalho e zeros de proteção..
Dispositivo de 4 canais
Os pára-raios podem ser usados neste nível, embora os varistores sejam mais comumente usados. Normalmente seus parâmetros são suficientes. Para tais dispositivos, a corrente de impulso transmitida deve ser de pelo menos 10 kA, e a de curto prazo pode chegar a 40 kA, a tensão máxima deve ser de 1,3 kV. Outros requisitos são semelhantes aos da classe B.
Para que a proteção da linha funcione corretamente, a distância ao longo do cabo dos dispositivos do nível anterior deve ser de pelo menos 7 a 10 m, o que fornece um nível de atraso suficiente. Em uma pequena casa de campo, pode ocorrer uma situação em que a distância seja menor. Portanto, é necessário organizar uma linha de retardo artificial, o que é fácil de fazer instalando um estrangulamento com uma indutância de pelo menos 12 μH. É claro que um bloqueador deve ser instalado em cada canal.
Proteção do dispositivo (classe D)
Esta é a última camada de proteção. Não é necessário para todos os dispositivos. Para a maioria, os dois níveis anteriores serão suficientes. No entanto, para a proteção de alguns dispositivos particularmente sensíveis e caros, tal proteção ainda é aconselhável. Dispositivos de proteção podem ser integrados em soquetes e autônomos.
Dispositivo de proteção de categoria D
O dispositivo mostrado na foto é conectado diretamente na tomada, e somente então o dispositivo que requer proteção é conectado. Eles podem ser combinados, além da proteção contra sobretensão na rede elétrica, eles podem fornecer proteção adicional para redes de baixa corrente. O dispositivo mostrado na foto tem a capacidade de proteger sua rede de computadores domésticos.
Ao implementar proteção externa e proteção contra sobretensão em uma casa de campo, obtemos o mais alto nível de proteção contra tempestades atualmente disponível..
Proteção contra raios faça você mesmo
Proteja sua casa e economize com o sistema de proteção DIY! Com este método, faça você mesmo a proteção de seu telhado contra os raios e instale-a em qualquer lugar. Benefícios: simplicidade de instalação, resistência à água e preço acessível. Seja prático, seja contido às leis de segurança e mantenha sua família segura!
Sistemas de engenharia Conteúdo material
Qual é a melhor maneira de realizar a proteção contra raios de forma segura e eficiente, levando em consideração que estamos fazendo isso por conta própria?