A typical lightning protection system includes lightning rods, metal conductors and grounding.
Lightning rods
Their function is to intercept a lightning strike before it hits the building itself. These are usually vertical or horizontal rods made of galvanized or stainless steel or copper, installed along the ridge and edges of the roof as well as on a chimney stack. Additionally, all metal roof fixtures have to be bonded to the rods, especially such good conductors as antenna masts, ladders, gutters, ventilators, etc.
Down conductors
All the air terminals are connected together by down conductors, which provide a safe path for the current to flow towards the earth termination system. They are made of galvanized steel, copper or aluminum and come in the form of a tape, tape braid, stranded wire or solid round wire. Typically they are fixed and tighten by means ofturnbuckles and anchor bolts. There should be at least two downleads, placed symmetrically at the opposite corners of the building, away from windows and doors.
Grounding
Down conductors are then joined by test joints with ground conductors, leading directly to ground electrodes. Earth termination consists of metal elements, which are the last link in the lightning protection chain, safely dispersing the lightning energy within the ground. Foundation earth electrodes are mostly the reinforcement bars in the strip foundation or waterworks. The ring electrode is a hoop iron (in the form of a steel tape) arranged horizontally around the building, at a depth of about 0.5 m, no closer than 1 m from the external walls. Another solution is to use vertical earth electrodes, that is metal rods driven into the ground and connected to down conductors.
Equipotential bonding
It means grounding of exposed metalwork in the building or nearby, such as an electrical system, water and gas pipes or electrical equipment metal enclosures. It is done to avoid any dangerous sparking (the so-called side flashes) that are caused by the difference in potential between internal systems and the external lightning protection system.
Surge suppressors
They are installed at the building’s main circuit or fuse panel to minimize electrical surges during a lightning strike, thereby preventing electrical fires and damages to electronic devices. One can also protect household appliances by simply unplugging them during a thunderstorm.
Lightning protection systems are undoubtedly worth investing in. Though they do not prevent lighting strikes, they definitely help to minimize their devastating effects. One should remember that high voltage lightning currents always take the shortest and most direct (that is, the one of least resistance) path to ground.
Magdalena Marcinkowska
GLOSSARY:
lightning strike [also lightning stroke/flash] – uderzenie pioruna, błyskawica, wyładowanie atmosferyczne
appliance – urządzenie
[household appliances – sprzęt gospodarstwa domowego]
lightning protection system – instalacja odgromowa
lightning rod [also air rod/air terminal/strike termination device] – piorunochron, zwód odgromowy
conductor – przewodnik elektryczny
to intercept – przechwytywać, przejmować
stainless steel – stal nierdzewna
ridge – kalenica
gutter [also drainpipe] – rynna
down conductor [also downlead] – przewód odprowadzający
earth termination system [also grounding/earthing] – instalacja uziemiająca
tape [also band iron/hoop iron] – tu: ocynkowana taśma stalowa, bednarka
stranded wire – linka
turnbuckle [also bottle screw] – śruba rzymska
test joint – złącze kontrolne
ground/earth electrode – uziom
reinforcement bar/rod – zbrojenie
strip foundation [also spread/shallow foundation/footing] – ława fundamentowa
ring electrode [also ground ring] – uziom otokowy
sparking/side flash – iskrzenie/przeskok iskry
surge suppressor/arrester – ogranicznik przepięć
to unplug – wyłączać z sieci
lightning current – prąd wyładowania atmosferycznego
Fot. Wikipedia
Tłumaczenie
Ochrona odgromowa budynków
W każdej chwili na świecie występuje średnio 2000 burz generujących około 100 wyładowań atmosferycznych na sekundę. Piorun podnosi temperaturę otaczającego go powietrza do 30 000oC, czyli temperatury pięć razy większej niż na powierzchni Słońca. Nic dziwnego, że w ułamku sekundy uderzenie pioruna może poważnie uszkodzić konstrukcję budynku oraz jego wewnętrzne systemy i urządzenia elektroniczne, a także narazić nasze życie i zdrowie.
Typowa instalacja odgromowa składa się z piorunochronów, metalowych przewodów i uziemienia.
Piorunochrony
Ich zadaniem jest przejęcie uderzenia pioruna, a więc niedopuszczenie do wyładowania w sam obiekt. Zwykle są to pionowe lub poziome zwody wykonane ze stali ocynkowanej, nierdzewnej lub z miedzi, montowane wzdłuż kalenicy i na krawędziach bocznych dachu oraz na kominie. Dodatkowo, do zwodów należy przyłączyć wszystkie metalowe urządzenia na dachu, w szczególności tak dobre przewodniki prądu, jak maszty anten, drabinki, rynny, wywietrzniki, itp.
Przewody odprowadzające
Wszystkie zwody połączone są ze sobą za pomocą przewodów odprowadzających, które zapewniają bezpieczny przepływ prądu piorunowego w kierunku instalacji uziemiającej. Wykonane są one ze stali ocynkowanej, miedzi lub aluminium i występują w postaci taśmy, plecionki, linki lub okrągłego drutu odgromowego. Zwykle montuje i naciąga się je przy użyciu śrub rzymskich i kotew. Należy zastosować co najmniej dwa przewody odprowadzające, biegnące symetrycznie po przeciwległych narożach budynku, z daleka od okien i drzwi.
Uziemienie
Przewody odprowadzające łączą się następnie za pomocą złącz kontrolnych z przewodami uziemiającymi prowadzącymi bezpośrednio do uziomu. Uziomy to metalowe elementy, które stanowią końcowe ogniwo instalacji odgromowej, a więc rozpraszają energię pioruna w ziemi. Uziomy fundamentowe to najczęściej zbrojenie w ławie fundamentowej lub rury wodociągowe. Uziom otokowy stanowi bednarka (w postaci taśmy stalowej) ułożona poziomo wokół budynku na głębokości około 0,5 m, nie bliżej niż 1 m od ścian zewnętrznych. Kolejnym rozwiązaniem są uziomy pionowe, czyli metalowe pręty wbijane w ziemię i łączone z przewodami odprowadzającymi.
Połączenia wyrównawcze ochronne
Jest to przyłączenie do uziomu metalowych elementów znajdujących się w budynku lub w jego pobliżu, na przykład instalacji elektrycznej, wodociągowej, gazowej czy też metalowych części obudowy urządzeń elektrycznych. Wykonuje się je, aby uniknąć niebezpiecznego iskrzenia (tzw. przeskoku iskry), które jest wynikiem różnicy potencjałów pomiędzy instalacjami w budynku a zewnętrzną instalacją odgromową.
Ograniczniki przepięć
Montuje się je w głównej rozdzielnicy budynku lub skrzynce bezpieczników w celu redukowania przepięć podczas wyładowań atmosferycznych, a co za tym idzie zapobiegania pożarom instalacji elektrycznej oraz uszkodzeniom urządzeń elektrycznych. Sprzęt gospodarstwa domowego ochronimy też, odłączając go po prostu od prądu w czasie burzy. Instalacje odgromowe to bez wątpienia dobra inwestycja. Choć nie powstrzymują samego uderzenia, z pewnością pomagają zminimalizować jego niszczycielskie skutki. Należy pamiętać, że prąd piorunowy o dużym natężeniu zawsze wybierze najkrótszą i najbardziej bezpośrednią (tj. o najmniejszej rezystancji) drogę do ziemi.
