Грозозащита для антенны своими руками

В грозу многие из нас не отключают от электросети бытовую технику и домашнюю электронику. Такая небрежность, как правило, обходится очень дорого. Каждый год в течение лета появляется информация об ущербе, причинённом молнией.

Электроника и, прежде всего, телевизионное и компьютерное оборудование, – наиболее чувствительна к грозовым разрядам. Её электронные компоненты обычно настраиваются для работы при низких напряжениях порядка нескольких вольт, поэтому появление перенапряжения даже в сотню вольт их полностью уничтожит.

Антенны, установленные на наших крышах, являются потенциальными источниками опасности для приборов, находящихся внутри здания. Прямой разряд молнии в антенную мачту может привести к полному разрушению электронного оборудования, включая пожар всей установки. Грозовой удар вблизи антенны такого резкого эффекта не вызывает, но вполне может повредить детали и схемы внутри электро- и ТВ-оборудования.

Однако есть способ эффективно защитить все подсоединённые воспроизводящие устройства, подключив их к высокочувствительным приборам защиты от избыточного напряжения. Методы, о которых вы узнаете из этой статьи, в частности – грозозащита для антенны помогут защитить вашу антенную установку и телеаппаратуру. Не только от прямых грозовых ударов, но и от токов, наведённых в проводах и от заноса высоких потенциалов.

Всегда ли нужно заземление?

Многие из нас считают, что громоотвод, установленный на крыше, способен защитить домашнюю технику от молнии. Здесь не все верно. Громоотвод действительно защищает строение от грозы, поскольку принимает и отводит в грунт основной удар молнии – её высоковольтный разряд. Но пока это произойдёт, в молниеотводе успевает сгенерироваться электромагнитное поле, образуются блуждающие токи, способные вызвать перенапряжение в электрической системе дома и в его линии электропитания.

Антенна, установленная на здании, которое не оборудовано молниезащитой – это очень высокая вероятность попадания молнии в антенну и опасности поражения электрическим током.

Какие риски возникают во время грозы? Для антенной системы и телевизионных приёмников, взаимодействующих с ней, угрозы могут распространяться по таким сценариям:

• взаимодействие электромагнитного поля разряда молнии с петлями проводов, которые имеются в здании;
• если мачта антенны не имеет заземления, то при прямом попадании в антенну, ток молнии может проникать внутрь здания. Протекая через различные типы проводящих установок, повреждать устройства в них;
• прямой удар молнии в провода электролиний, питающих здание;
• разряд в непосредственной близости от объекта может представлять угрозу из-за частичного притока грозового электричества через проводники, заглублённые в грунт.

Домашняя телесистема очень уязвима для перепадов напряжения в грозу. Поэтому заземление антенны – это одна из важных мер в комплексе её защиты, но не единственная.

Нормативные требования

Требования электробезопасности, которые применяются к телесистемам и кабельным сетям, вы можете найти в «Правилах устройства электроустановок» (7-ая ред.), а также в инструкции РД 34.21.122-87. Меры , перечисленные в этих основных нормативах, касаются защиты антенных систем, в том числе спутниковых, от атмосферных явлений и разрядов молнии.

Разновидности молниезащиты

Заземление антенны, будь то в частном секторе или в городской высотке – это способ «закопать» в ближайший газон часть энергии при прямом попадании молнии. Способ закономерный, но не стопроцентный. Существуют дополнительные меры предосторожности, которые успешно используются в телесетях – применение устройств специальной грозозащиты. Убедитесь сами: телевизор, который подключён к электросети, имеет антенный разъем. Таким образом, даже отключённое от сети устройство может быть повреждено, если разряд молнии попадёт в антенну. Антенный провод, перед введением его в здание, должен пройти через элементы защиты от перенапряжения. Модули защиты коаксиала были разработаны специально, с целью грозозащиты для коаксиального кабеля.

Чтобы грозозащита коаксиального кабеля была эффективной, следует защитить все кабели домашней ТВ-сети.

Устройство грозозащиты

Если ваша антенна одиноко возвышается над крышей и это самая высокая точка ваших угодий, то вам нужно комплексно подходить к защите вашего имущества и видеотехники. Во-первых, нужно оснастить крышу вашего дома молниеприемником токоотвода (идеально – медная катанка, от 8мм диаметром). Для его фиксации на кровле – монтируются металлические конструкции – держатели. Приёмник соединяется с токоотводом, а тот с заземляющим проводником. Это может быть отдельный контур, а могут быть заземлители, расположенные у вас на участке, если в доме выполнялось заземление проводки.

Второй этап защиты от молнии – это грозозащита для видеоцепей – целое семейство микроустройств, работающих по принципу предохранителя, который устанавливается в виде коаксиального сегмента, в разрыв кабеля. Цель любой грозозащиты – нейтрализовать электромагнитное воздействие при ударе молнии в антенную установку. Конструкция грозозащиты для телевизионных систем такова, что при прохождении через неё высокого напряжения, её чувствительный элемент – плавкая вставка или колба с газом – разрушается, и модуль выбывает из телекоммуникационной цепи, размыкая её. Для всех кабелей требуется правильный выбор соответствующих защит от перенапряжений, чтобы не ухудшить параметры полезного сигнала и, одновременно, обеспечивать эффективную защиту.

Как делать заземление ТВ антенны на даче

Загородные дома и антенны, которые дачники на них устанавливают, – весьма уязвимые мишени в грозу: едва ли рядом найдётся достаточно высокая «приманка» для молнии (высокие старые деревья, вышки мобильных операторов и пр.). Особенно если дачное хозяйство находится на землях, которые только осваиваются.

Если в непогоду прямой электрический разряд попадёт в антенну, то даже установленный поблизости молниеприемник не защитит ни телевизор, ни тюнер в доме. Разряд обязательно достигнет ближайших розеток. И здесь речь уже идёт о спасении дома, а не техники. Молниеприемник – это, безусловно, хорошо, но от наведённого импульса и статики он не защитит. Вот почему дачная антенна должна быть надёжно заземлена, у неё должен быть свой собственный контур заземления.

Как это осуществить? Сейчас очень популярен штыревой вид заземления. В го товом заводском комплекте, скорее всего в нем вы обнаружите именно этот тип заземлителя. К нему идёт собственная инструкция, для того чтобы вы не сделали ошибок при монтаже.

1. Для тех, кто все привык делать сам: подготовьте контур заземления: металлическую арматуру с диаметром от 20 мм (сталь, нержавсталь, медь – подойдут). Кабельный провод (ПВ-16,0 кв. мм), в качестве соединителя антенны с заглублённым контуром.
2. Заземлитель забейте на глубину от двух метров, оставив конец металлического прута над почвой на 20 см. К нему вы с помощью хомута или сварки должны подсоединить провод. Второй конец токоприёмника соедините с антенной.

Заземление ТВ-антенны в квартирах

Сделат ь заземление антенны в квартире панельного дома несложно. Ведь такие дома выполняются по типовым чертежам, их инженерные системы оснащаются в строгом соответствии с госнормативами. Потому в них предусмотрены должные меры безопасности.

Вам необходимо отыскать специально предусмотренный контур, к которому подключены мачты коллективных антенн, и соединить свою антенну с этим общим заземляющим контуром.

Что нельзя делать при заземлении

Как известно, русский народ хитёр на выдумку. Часто эта хитрость оборачивается против самих хозяев. Расхожий миф о том, что организовать квартирное зануление с помощью перемычек в розетке – хороший тому пример. В силу технической неосведомлённости, а чаще самонадеянности, жильцы пускаются на разные ухищрения, которые не имеют ничего общего с электробезопасностью. Относительно заземления домашней телесети на случай грозы, знайте, что ни один квалифицированный электрик не посоветует проделать следующее:

• закреплять стойку телевизионной антенны на канале домовой вентиляции или на дымовой трубе;
• фиксировать антенные растяжки вблизи электрических кабелей или водопроводных труб;
• использовать домовые инженерные системы в качестве заземления. Представьте, что может произойти при попадании мощной электрической искры в газовый трубопровод!

Многие видели в фильмах, что бывает, если фен для сушки волос попадает в наполненную ванную. Такого же эффекта можно ожидать, если молния попадё т в водопроводную или канализационную сеть.

Многим известна ситуация, когда на даче хочется досмотреть интересную передачу, а за окном уже гремит, и неизвестно чем кончится гроза, учитывая, что защиты от молнии у вас нет. Чтобы обезопасить свою аппаратуру, защитить антенну и избежать непредвиденных расходов, нужно, не ожидая неприятностей установить защиту от грозовых разрядов.

Нормативные документы для молниезащиты антенн

Часто антенну защищают только при помощи заземляющего провода. Теория и практика показывает, что этого явно не достаточно. Современная защита телевизионной антенны должна соответствовать нормативам электротехнической стандартизации CENELEC, изложенным в стандарте EN50083-1 и положениям, приведенным Росстандартом в ГОСТ Р МЭК62305. Применение методов, изложенных в этих документах, защищает антенны и приемные устройства не только от прямого воздействия молнии, а от токов, наведенных в электрических коммуникациях и заноса высоких потенциалов.

Внешние способы грозозащиты телеантенн

Приемная телевизионная антенна с петлевым вибратором защищается от молнии путем соединения средней точки вибратора и оплетки коаксиального кабеля с верхней частью металлических конструкций мачты или крыши, конечно, если крыша перекрыта железом. Такой способ предусматривает наличие контура заземления, с которым соединяется нижняя часть металлической мачты или металлическая крыша.

Заземление располагается в земле и представляет собой замкнутый контур из металлической полосы и заземлителей, чаще всего выполненный в виде равностороннего треугольника.

В качестве заземлителей используются металлические элементы, которые удобно забивать в землю на глубину 1,5÷2,0 метра при помощи тяжелой кувалды, это могут быть уголки с толщиной полки не менее 4 мм, гладкие или рифленые стержни диаметром более 10 мм или трубы. Заземлители располагаются по углам треугольника и соединяются металлической полосой толщиной не менее 4,0 мм в единый контур при помощи электросварки. На поверхность земли выводится контакт, к которому присоединяются токоотводные шины.

Допускается устройство простейшего заземления, состоящего из двух металлических стержней длиной 3,0 м, забитых в землю на расстоянии не менее 5,0 м друг от друга и соединенных металлической полосой. Нормами запрещено использовать в качестве заземления подземные коммуникации в виде водопроводных и других металлических труб.

В старых нормативных документах можно было найти вот такие схемы заземления ТВ-антенн, как показано на рисунке справа. Они все имеют право на существование, единственное, глубина забивания стержней должна обеспечивать требуемое сопротивление заземления, а это зависит не только от конструкции, но и от характера грунта.

Для заземления мачты, имеющей участки из диэлектрических материалов, прокладывается проводник диаметром 5 мм, который соединяется с контуром заземления. При размещении на частном доме нескольких приемных антенн, их можно присоединять к общему контуру заземления, при условии расположения антенн не далее 20 метров друг от друга.

С целью предотвращения попадания наведенного тока в помещение, применяются меры по выравниванию потенциалов. Для этого все токопроводящие элементы антенны и оболочки, подсоединенных к ней кабелей, соединяются с контуром заземления.

Внутренняя защита телевизионных антенн

Проблема часто состоит в том, что антенна господствует над окружающими строениями, что осложняет или делает невозможным поместить ее под защитный конус основного молниеприемника. Кроме того, даже надежная защита не устраняет действия электромагнитных сил молнии на электрические коммуникации антенны, учитывая небольшие расстояния между токоотводом и самой антенной. Замеры показывают, что ЭДС в проводах достигает 1000 вольт всего в радиусе 2,0 метра от отводящих шин. По пути в землю часть наведенного тока попадает в кабель снижения и по нему на приемное устройство или усилитель антенны, если таковой установлен.

Учитывая это, связь антенного кабеля и телевизионного приемника напрямую является миной замедленного действия. Для предупреждения попадания токов в приемную аппаратуру применяются специальные устройства, в которых в общем корпусе собраны искровые разрядники, ограничители перенапряжения и варисторы.

Прибор монтируется в рассечку кабеля снижения, разрядник может пропускать импульсный ток до 2,5 кА, а снижение перенапряжения до уровня безопасности выполняется при помощи варистора.

Предусмотрена также возможность передачи постоянного напряжения величиной до 24 вольт. Для защиты блока питания от наводок применяются специальные устройства (УЗИП) или средства локальной защиты.

Последние отличаются простотой в применении, достаточно вставить такое устройство в электрическую розетку, подключить к нему телевизионный приемник, задействовать антенные кабели и защита обеспечена.

На рисунке справа показано такое локальное устройство-адаптер (конкретно в данном случае фирмы DEHN+SOHNE), а снизу – схема защиты ТВ-оборудования без внешней системы молниезащиты с его использованием.

Достаточно надежный способ снизить токи наводки и обеспечить устойчивые условия работы антенного кабеля, заключается в размещении его части внутри стойки, на которой размещена антенна. При этом все металлические элементы антенны заземляются во избежание прохождения тока молнии через коаксиальный кабель, который не рассчитан для этого.

Опасности пробоя металла или оплавления антенны в случае прямого попадания разряда практически нет, поскольку применяется сечение вибратора не ниже величины, допускаемой по нормам для токоотводов из алюминия при воздействии прямого попадания молнии (25 мм²).

Нормами не запрещается использование стойки антенны для размещения молниеприемника, необходимо только выдержать величину безопасного расстояния между приемником молнии и антенной, которое вычисляется по формулам, приведенным в ГОСТ МЭК62305-3. В этом случае, за счет того, что молниеприемник размещается на стойке антенны, можно существенно снизить его высоту, а значит сэкономить. Придется правда потратиться на взрывобезопасный токоотвод в изоляции.

Когда есть возможность, целесообразно все-таки не превращать антенну в молниеприемник. Тогда не придется ремонтировать деформированные трубки вибраторов или с сожалением разглядывать проплавленные отверстия в зеркале спутниковой антенны. Специально установленный молниеотвод лучше еще и тем, что он удаляет проводники с током молнии от кабелей антенной системы и уже только этим снижает уровни электромагнитных наводок.

Адрес объекта: Москова, ул. 1-я Рейсовая, д. 12, Терминал "А"

Вид работ: техническое обслуживание и диагностика комплексной системы молниезащиты с восстановлением элементов и соединений, замеры сопротивлений заземления

Исполнение: Молниезащита внешнего участка кровли выполнена в виде молниеприемной сетки, к которой присоединяются металлические поручни ограждения кровли. Для крепления проводника на профилях кровельных листов Kalzip применяются специальные держатели фирмы OBO Bettermann. Все выступающие элементы (световые фонари, вентиляционные установки, киоски выходов кабелей и др.) замыкаются на общий молниезащитный контур.

Монтаж молниезащиты на здании ФОК совхоза им. Ленина

Завершается строительство ФОК в поселке Совхоз им. Ленина и мы начинаем монтаж молниезащиты. Элементы будут выполнены в цвет кровли.

Заземление антенны представляет собой создание электрического соединения между оборудованием и заземляющим устройством. Необходимость заземления вызвана характером их размещения: антенны устанавливают под открытым небом. Поэтому существует определенная вероятность попадания молнии на металлическую поверхность. Заземление позволяет уменьшить напряжение до безопасного уровня для живых существ.

Всегда ли нужно заземление

Практически все специалисты рекомендуют делать заземление антенны. Действительно, лучше перестраховаться и заземлить принимающее устройство. Однако реальная опасность попадания существует лишь в тех случаях, когда в пятиметровом радиусе от антенны отсутствуют какие-либо объекты, высота которых не превышает 1 м (например, дерево или громоотвод). В связи с этим разумнее заземлять не саму антенну, а поставить рядом с ней отводящее устройство.

Главная цель молниезащиты — встретить молнию раньше, чем она ударит по защищаемому объекту (в данном случае по антенне) и отвести разряд в землю. Она включает три компонента, объединенных в одну электрическую цепь:

• молниеприемник;
• токоотвод;
• заземлительный контур (заземлитель).

к содержанию ↑

Молниеприемник

Данное устройство устанавливают рядом с мачтой антенны. Молниеприемники продаются в специализированных магазинах. Также их легко соорудить своими руками, используя обычный металлический штырь.

Токоотвод

Компонент представляет собой провод, по которому молния направляется к заземлительному контуру. Он должен быть только цельным и иметь определенное сечение:

1. Медный изолированный или оголенный — 16 кв.мм.
2. Алюминиевый изолированный — 25 кв.мм.
3. Стальной — 50 кв.мм.

Если антенна не оснащена грозозащитой, понадобится выполнить определенные действия, характер которых зависит от внешних факторов:

• конструктивные особенности опоры принимающего устройства;
• вид кровли;
• место размещения оборудования.

В случае установки антенны на заземленной кровле из металла, для целей заземления соединяют металлическую мачту или молниеприемник с материалом крыши. Если антенна находится на деревянной опоре, токоотводом выступает провод, идущий по ней к заземлителю, установленному в грунте. По такому же принципу организуется заземление, если принимающее устройство расположено на неметаллической крыше.

Заземление на кровле из горючих материалов имеет свои особенности. К примеру, верхний участок металлической мачты соединяют с точкой нулевого потенциала антенны и с экранами коаксиальных кабелей. К нижней части мачты присоединяют токоотводящий проводник, который далее направляют вдоль стены строения. Заземляют его путем укладки его на дно траншеи, глубина которой должна быть не меньше 1 м.

Заземлитель

Для обустройства заземления копают яму глубиной 2-3 метра. В ней размещают заземлитель. В качестве заземляющего устройства подойдет металлический лист, труба, арматура или толстый провод. Оптимальный вариант — металлическая труба с толстыми стенками и длиной 1,5-2 метра. К заземлителю приваривают провод диаметром не меньше 5 мм. Конец проводника фиксируют к стене здания, чтобы затем подвести сюда токоотвод.

Нормативные требования

Квалифицированные специалисты при проведении монтажных работ руководствуются требованиями, установленными Европейским комитетом электротехнических стандартов. Основной документ, касающийся заземления антенн, называется EN 50083-1.

В данном нормативном акте расписаны необходимые действия для предотвращения разрушительных последствий попадания молнии в антенну. Требования регламентируют работы, относящиеся к защите только постоянных молниезащитных систем или устройств, установленных в кемпингах. Они не касаются любительских радиостанций, функционирующих на платформе VSAT.

К нормативным актам также относятся еще несколько документов, в том числе:

1. ГОСТ P МЭК 62305-2-2010.
2. ГОСТ Р МЭК 62305-1-2010.
3. Приказ Росстандарта под номером 795.

к содержанию ↑

Уравнивание потенциалов

Наружные фидеры, мачты, разнообразные антенны, находящиеся полностью или фрагментарно за пределами защитной зоны, подвергаются угрозе попадания молнии. Вследствие этого выдвигается требование о наличии особой системы, позволяющей избежать опасной разности потенциалов. С этой целью предусматриваются следующие защитные барьеры:

1. Заземление телевизионных антенн, благодаря которому соединяется заземлитель с металлической стойкой. На ней монтируется антенна.
2. Уравнивание потенциалов. Цель достигается за счет соединения заземленной мачты и отходящих от нее кабелей. Если опора антенны находится близко к зданию, оснащенному молниезащиты, их соединяют в одно целое.

При отсутствии в строении системы защиты от молнии заземление для антенны осуществляют таким образом:

1. Устанавливают заземление.
2. Соединяют заземлительное устройство с антенной при помощи провода. При этом выбирают наиболее короткое расстояние между двумя точками.

Обратите внимание! Если проложить провод со значительными изгибами вокруг препятствий, неизбежно возникновение серьезной разницы потенциалов. В этом случае вследствие разрядов молнии в проводниках будет возникать индуктивность. В связи с этим возможно искрение, что небезопасно с пожарной точки зрения.

В качестве защиты антенны от молнии рекомендуется использовать устройства с максимальной степенью соприкосновения с грунтом. К таким заземлителям относится, например, модель ZANDZ ZZ-000-015.

Все токоотводы от молниеприемников (тросовых и стержневых) соединяют с заземлителем. Последний включает не меньше двух расположенных по вертикали электродов. Длина каждого из них составляет не меньше 3 м. Вертикальные электроды соединяют между собой горизонтальными (его длина — от 5 м). Рекомендуемое поперечное сечение для медного электрода составляет от 16 до 50 мм, а стального — от 50 до 80 мм.

Рекомендации по установке антенны

Выбор места фиксации телевизионной антенны и ее ориентация в пространстве зависит от множества факторов, среди которых:

• разновидность антенны;
• расположение участка земли;
• характер рельефа местности;
• интенсивность внешних помех;
• помехи, вызванные показателями электропитания, типом АФУ.

При установке ТВ-антенны на крыше, основанием чаще всего выступает мачта. В качестве нее подойдет стальная труба диаметром приблизительно 35-40 мм.

Альтернативой металлическому изделию может стать деревянное – из бруса (50 на 50 мм). Такую мачту фиксируют на стропильных балках. Принимающее устройство должно возвышаться над кровлей по крайней мере на 2 м. Если выбран деревянный брус, по нему прокладывают толстый медный провод или шину. Второй конец контура соединяют с заземляющим устройством, в качестве которого выступает либо шина, либо закопанные в грунт заземлители.

Что делать нельзя:

1. Прикреплять мачту антенны к каналам вентиляции или дымоходным трубам, к объектам электрической инфраструктуры, стойкам с проводами связи, слуховым окнам.
2. Фиксировать растяжки принимающего устройства так, чтобы они располагались возле вибраторов, электрической проводки, водопроводных труб или подоконников.

к содержанию ↑

Разновидности молниезащиты

Существует две классические схемы защиты от молнии:

1. Пассивная. В комплектацию системы включают токоотводы, молниеприемники, заземлительные устройства. Все эти компоненты объединяют в сеть. Молниеприемниками обычно выступают стержни или сетчатые структуры.
2. Внутренняя. В данное понятие входит весь перечень действий по защите находящихся внутри здания элементов электрической проводки и оборудования от частичных токов и наводок. Нередко от этих воздействий не спасают внешние защитные системы.

В соответствии с общепринятой концепцией выделяют три зоны молниезащиты. По границам каждой из них монтируют особые устройства (УЗИП). Такие элементы также подразделяют на три класса.