Atmosferos elektros iškrova - žaibas, yra vienas pavojingiausių reiškinių žemėje. Kiekvienais metais nuo žaibo kyla tūkstančiai gaisrų, žūva žmonės, patiriama milžiniškų nuostolių.
Lietuvoje perkūnijų vidutinė metinė trukmė atskiruose rajonuose viršija 40 valandų per metus. Žaibo iškrova 1997 metais buvo 121, 1998 m. - 98 gaisrų priežastimi, žuvo 1 žmogus, 2012 m. - 80 gaisrų priežastimi. Žaibas nesirenka objektų nukenčia tiek pramonės, tiek žemės ūkio įmonės, privati nuosavybė - namai, sodo nameliai, vilos ir kt.
Vykstant statyboms, rekonstruojant pastatus, sandėliuojant įvairias medžiagas, dažnai žaibosaugai neteikiama reikšmės - neįrengiami žaibolaidžiai, galintys apsaugoti minėtus objektus nuo sunaikinimo, o žmones nuo mirties.
Žaibosauga - tai kompleksas priemonių, užtikrinančių žmonių, įvairių pastatų, įrengimų, medžiagų saugumą nuo sprogimo, gaisro, sugriovimo po žaibo smūgio (žaibui įtrenkus).
Pats pavojingiausias žaibo poveikis - tiesioginis žaibo smūgis, t.y. tiesioginis žaibo kanalo kontaktas su pastatais, įrengimais ir kitais objektais, esančiais žemės paviršiuje. Tačiau žaibas gali būti pavojingas ir netiesiogiai žaibo zonoje. Audros debesų elektros krūvis metalinėse konstrukcijose ir įrenginiuose gali indukuoti elektrostatinius krūvius ir sukelti atskirų metalinių konstrukcijų dalių kibirkščiavimą.
Staiga kintant žaibo srovei dėl elektromagnetinės indukcijos susidaro aukšta įtampą, kuri taip pat gali sukelti metalinių objekto dalių kibirkščiavimą ir metalinėmis konstrukcijomis (požeminiais ir antžeminiais vamzdynais, kabeliais ir kt.) persiduoti į kitą pastatą ar statinį.
Kad objektai būtų apsaugoti nuo žaibo, įrengiami žaibolaidžiai, t.y., įrenginiai, priimantys žaibo smūgį ir nuvedantys jo srovę į žemę. Jie sudaryti iš atraminės dalies (atramos), žaibo priėmiklio (laidininko, perduodančio žaibo srovę į žemę) ir įžemintuvo (išskirstančio žaibo srovę žemėje).
Dažniausiai naudojami strypiniai ((vertikalūs žaibo priėmikliai) ir lyniniai (horizontalūs žaibo priėmikliai, pritvirtintu prie dviejų atramų) žaibolaidžiai.
Žaibolaidžiai apsaugo tam tikrą zoną. Saugos zona -tai erdvė, kurioje pastatas arba kitas statinys apsaugomas nuo tiesioginių žaibo smūgių.
Linijinis žaibas (atmosferos elektros kibirkštinis išlydis) - tai labai ilga elektros kibirkštis, turinti didelę elektros iškrovą, kuri atsiranda susidarius skirtingiems potencialams tarp audros debesų ir žemės. Gali būti įvairių iškrovos padarinių: mechaninių (sugadinami objektai), energetinių (elektros instaliacijos, elektroninių ir elektrinių įrenginių pažeidimas), socialinių (žmonių sužalojimas, mirtis). Siekiant išvengti šių padarinių, įrengiamos žaibolaidžių sistemos. Jos būna įvairaus sudėtingumo: vienmatės, dvimatės ir trimatės, apimančios visa statinį arba jo dalis (lokalinės). Sudėtingesnės sistemos yra efektyvesnės, tačiau ir brangesnės. Ant stogo įrengta žaibolaidžio sistema apsaugo tik pastatą nuo gaisro, norint apsaugoti įvairią elektroninę aparatūra nuo potencialo skirtumų, kurie atsiranda išlydžio metu elektros perdavimo linijose, komunikacijų tinkluose, metalinėse pastato dalyse, įrengiamos elektroninės apsaugos priemonės.
Elektroninės aparatūros apsaugos sistemos efektyvumas priklauso nuo techninių apsaugos priemonių parinkimo ir taikymo. Jų yra gan daug.
Pavyzdžiui, kintamosios srovės įtampos įvade įrengiami galingi 100 kA iškrovikliai, ribojantys įtampą iki 4 kV. Be to, pastato aukštų elektros paskirstymo dėžėse įrengiami 40 kA varistoriai, ribojantys įtampa iki 1,5 kV. Elektros energijos vartotojo jungimo vietoje įrengiami diodiniai 5-10 kA ribotuvai, palaikantys 1,5 kV viršįtampį.
Panašiai mažinami viršįtampiai talefono linijų antenų įvaduose, lokaliniuose ir informaciniuose, priešgaisrinėse ir apsaugos linijose ir t.t.
Pastatų ir statinių apsaugai nuo tiesioginių žaibo smūgių galima pasinaudoti natūraliais žaibolaidžiais: aukštais statiniais (kaminais, vandentiekio bei prožektorių bokštais, oro elektros perdavimo linijomis ir t.t.), taip pat kitų arti esančių statinių žaibolaidžiais.
Jeigu pastato arba statinio dalis patenka į natūralių žaibolaidžių arba gretimų objektų saugos zoną, tai apsauga nuo tiesioginių žaibo smūgių reikia numatyti tik neapsaugotai pastato daliai.
Žaibosaugos įžeminimui tinka visi elektros įrenginių įžemikliai, kuriuos rekomenduoja "Elektros įrenginių įrengimo bendrosios taisyklės". Išimtis - 1 kV įtampos elektros perdavimo oro linijų nuliniai laidai.
Pastatų ir statinių, išorinių įrenginių, žaibolaidžių atramų gelžbetoninius pamatus, galima panaudoti žaibosaugai įžeminti, tačiau turi būti garantuotos jų armatūros elektros ryšys. Armatūrą būtina pritvirtinti prie įdėtinių detalių.
Įžeminimui draudžiama naudoti pamatų armatūrą, jeigu nuo korozijos ji apsaugota epoksidine arba kitokia polimerine izoliacija vidutiniškai ar stipriai agresyviuose 3 % drėgnumo gruntuose. Įžemikliai išdėstomi po asfalto danga arba retai lankomose vietose (vejose, 5 m ir didesniu atstumu nuo važiuojamųjų ir pėsčiųjų gruntinių kelių ir pan.). Įžeminimui naudojami variuoti plieniniai strypai, bronzinės movos. Šie strypai ir movos yra ilgaamžiai, atsparūs korozijai ir geri laidininkai. Dažniausiai naudojamas kalimo metodas, kuris užtikrina darbų efektyvumą, pasiekiamas įžeminimo gylis 30 m. Šis būdas leidžia įrengti įžeminimą sunkiai prieinamose vietose, pasiekiama maža varža.
Tikrinant apžiūrimi žaibolaidžių ir srovės nuvediklių bei kontaktų tarp jų būklė, apsauga nuo korozijos, išmatuojama atskirai stovinčių žaibolaidžių įžemiklių varža pramoninio dažnio srovei. Ji neturi būti 5 kartus didesnė už atitinkamus matavimų rezultatus pastato priėmimo metu.
Europoje, pastatų apsaugai nuo žaibo iškrovų yra naudojamas Galactive aktyvusis žaibolaidis, turintis didesnę apsaugos zoną negu klasikinis, Franklino žaibolaidis.
Esminis skirtumas tarp tradicinio ir aktyviojo žaibolaidžio Galactive yra tas, kad pastarojo viduje įmontuota elektroninė įranga, kurios kondensatoriai, esant skirtingiems potencialams tarp debesų ir žemės, savaime pasikrauna susidariusios energijos (visa įranga yra epoksidinės dervos tipo liejinyje ir neturi tiesioginio kontakto su žaibu, kuris galėtų ją sugadinti).
Su šia energija Galactive greičiau išskiria iškrovą, nukreiptą į žaibo iškrovą, negu tradicinis žaibolaidis. Aktyviojo žaibolaidžio apsaugos zona yra gerokai didesnė negu tradicinio ir siekia nuo 100 iki 500 metrų.
Būna atvejų, kai paprastų žaibolaidžių įrengti neįmanoma, pavyzdžiui, jūrų uostuose, golfo ir lauko teniso aikštynuose, stadionuose, masinio žmonių susibūrimo vietose. Tuomet įrengiami aktyvieji žaibolaidžiai. 1998 m. Lenkijos mieste Gliwíca aktyvusis žaibolaidis Galactive buvo panaudotas mišių, kurias laikė popiežius Jonas Paulius II, metu.
Aktyviajam žaibolaidžiui Galactive įrengti būtini:
- stiebas, kuris turi būti mažiausiai 2 metrais aukštesnis negu aukščiausia saugomo pastato vieta (antenos, kaminai). Ant jo montuojamas aktyvusis žaibolaidis Galactive;
- aktyvusis žaibolaidis Galactive (kepurės skersmuo 24 cm);
- du jungiamieji laidininkai, nuvesti į skirtingas pastato puses (du reikalingi dėl patikimumo, jei vienas iš jų būtų pažeistas);
- įžeminimo įrenginys, kurio varža iki 10 omų.
Aktyvusis žaibolaidis yra skirtingų galingumų ir parenkamas kiekvienam objektui pagal reikalingą apsaugos lygį bei pastato matmenis. Koks reikalingas Galactive galingumas ir kokia bus apsaugos zona, galima nustatyti iš specialiai tam skirtų lentelių, surašius į jas visus reikalingus matmenis ir pagal pateiktas formules apskaičiuotus parametrus.
Norint išsirinkti tinkamą aktyvųjį žaibolaidį, reikia nustatyti objekto apsaugos lygį. Aktyviojo žaibolaidžio apsaugos spindulys priklauso nuo šių veiksnių: laikų skirtumo dT, nustato laboratorinių bandymų metu. Aktyviųjų žaibosaugos elementų Galactive bandymai buvo atlikti Varšuvos politechnikos institute bendradarbiaujant su didelės galios ir aukštos įtampos institutu. dT gaunamas apskaičiavus dydžių skirtumą:
dT = Tsr - Tese
Tsr - Franklino strypo iškrovos susidarymo laikas,
Tese - Galactive iškrovos susidarymo laikas;
nustatytos apsaugos kategorijos (I-IV);
stiebo, ant kurio montuojamas Galactive, aukščio.
Aktyviojo žaibolaidžio Galactive pranašumai:
a) didelis apsaugos spindulys;
b) aukštas apsaugos lygis;
c) automatinis įrenginys, kuriam nereikalingas maitinimas elektra;
d) aktyvumas, atsirandantis rizikos atveju.
Žaibolaidžiai būna trijų tipų : stiebiniai, lyniniai ir tinkliniai. Be minėtųjų tipų žaibolaidžių, galima naudoti metalinius stogus, metalinius vamzdžius, kurie turi būti atitinkamai įžeminti.
Žaibolaidžiai gali būti statomi arti saugomų objektų arba tiesiog ant jų. Atskirai pastatyti žaibolaidžiai gaminami iš plieninių iki 20 m aukščio vamzdžių.
Tinkliniai žaibolaidžiai statomi labai pavojingų objektų (sprogstamųjų medžiagų, skysto kuro rezervuarų ir kt.) apsaugai. Šio tipo žaibolaidžiai patikimiau apsaugo nuo kamuolinio žaibo, kurio reiškiniai dar nepakankamai ištirti. Tinkliniai žaibolaidžiai susideda iš laidininko tinklo, kuris ant stiebų pritvirtinamas virš saugomojo objekto.