Молниезащита, общие характеристики

Человечество за столько лет своего существования покорило многое, что окружает его:

• на всех материках рукой человека построены различные объекты; устройства, обдуманные человеком, достигли и космоса, и глубин Марианской впадины;
• человеком изучен состав практических всех веществ нашей планеты.

Но человек до сих пор не смог обуздать великую силу молнии.

Каждый год происходит более тысячи пожаров и прощаются с жизнью более десяти тысячи людей, на многих промышленных объектах производственный процесс останавливается на долгие месяцы, и это лишь малая часть того, что несет в себе это природное явление именуемое молнией.

Так что же такое молния? Если раньше первобытные люди считали молнию наказанием небес, а древние египтяне и римляне принимали молнию за знак кары богов, то развитие наук в восемнадцатом веке позволило раскрыть эту тайну происхождения молнии.

Молния является электрическим разрядом, длина которого может составлять несколько километров.

Электрический разряд развивается между грозовым облаком и объектом на земной поверхности. Молния появляется в результате развития лидера.

Лидер – это слабо светящийся канал, сила тока которого составляет несколько сотен ампер. В зависимости от того, по какому направлению двигается лидер, выделяют молнии нисходящие и восходящие.

Лидер в нисходящих молниях двигается в направлении облако – земной объект, в восходящих развивается по отрезку – наземный объект – нижние слои атмосферы. Источником восходящих молний на земной поверхности являются высокие заземленные сооружения, на вершинах которых электрическое поле резко увеличивается во время грозы.

Нисходящая молния появляется с возникновения лидера в грозовом облаке и, по мере приближения лидера к земле к данному грозовому облаку, с земных объектов начинают двигаться встречные лидеры. При соприкосновении этих лидеров возникает грозовой разряд величиной от нескольких единиц до сотен ампер, где происходит нейтрализация всех лидеров.

По молнии распространяется ток величиной от нескольких единиц до сотен ампер, который существует около 1,5 секунд. Вероятность попадания нисходящей молнии для всех географических регионов практически одинакова. Географический регион, высота объекта и его специализация учитываются при создании системы молниезащиты объекта от нисходящей молнии.

Лидер восходящей молнии же появляется на высоких земных объектах и такая молния в основном поражает объект – источник молнии. Такие молнии сопровождаются переносом электрических зарядов в 20-40 Кл. В настоящее время не установлена связь между высотой объекта и током восходящей молнии, и ввиду этого при проектировании молниезащиты параметры и вариации молнии одинаковы для всех географических регионов, любых высот наземных объектов.

При рассмотрении характеристик молнии мы упомянули о проектировании системы молниезащиты. Так зачем создавать такую систему? Современная наука не в силах остановить возникновение молний, поэтому человеку необходимо предпринимать меры по снижению воздействий молнии. Молния, попадая в наземный объект, воздействует на него и создает опасные ситуации.

Выделяют две основные группы воздействий молнии:

• первичные, которые вызваны прямым попаданием молнии в объект;
• вторичные, которые действуют на объект за счет близких разрядов и металлических коммуникаций.

Опасность этих воздействий зависит от мощности удара и конструктивных характеристик объекта попадания молнии.

К первичным воздействиям молнии относятся поражения: электрическое, термическое и механическое.

При электрическом воздействии люди и животные, находящиеся вблизи или непосредственно в доме, поражаются током. В результате попадания молнии в объекте возникает перенапряжение, которое выводит из строя всю электротехнику.

Термическое поражение связано с выделением огромного количества теплоты и может стать причиной возникновения пожара в доме. Особо опасно попадание молнии на промышленный объект, где имеют дело с взрывоопасными веществами и легковоспламеняющимся оборудованием.

Механическое воздействие молнии обусловлено ударной волной, которая распространяется по каналу молнии, и электродинамической силой, которая действует на проводники тока. В результате механического воздействия молнии сплющиваются тонкие металлические трубки, полностью выводиться из строя бытовая техника, расщепляется древесина и изделия из древесины, образуются трещины в бетоне.

Вторичное воздействие молнии связано с воздействием на объект электромагнитного поля разрядов молнии. Электростатическая и электромагнитная индукции являются основными составляющими электромагнитного поля, и поэтому для полного анализа воздействия молнии рассмотрим воздействие именно этих составляющих. Электростатическая индукция – это перенапряжение, которое возникает на различных металлоконструкциях объекта и зависит от размера тока и мест удара молнии, силовых характеристик заземления. Если заземление не способно нейтрализовать заряд в сотни киловольт, то возникает опасность поражения людей и перекрытий дома.

Электромагнитная индукция при ударе молнии характеризуется образованием ЭДС в десятки киловольт на протяженных коммуникациях объекта. В местах, где металлические конструкции сближаются или возникают разрывы контуров ЭДС, появляется опасность появлением искрений и рассеяния энергии.

Эти воздействия молнии можно предупредить и по возможности устранить путем создания системы молниезащиты, которая будет создана с учетом нормативных, конструкционных характеристик объекта защиты. Так, например, выделяют три категории молниезащиты.

К I категории относят здания и сооружения (их части), помещения которых относятся к классам В-I и В-II (зоны с выделением горючих газов и ЛВЖ, образованием взрывоопасных веществ и горючих видов пыли, волокон, газов).

Ко II категории отнесены объекты, помещения которых соответствуют классам В-Iа, В-Iб, В-IIа (зоны, где горючие газы и ЛВЖ, взрывоопасные вещества и горючие виды пыли, волокон, газов могут образоваться в результате аварии).

К III категории отнесены объекты, в которых не размещены помещения, относимые по ПУЭ к зонам взрыво и пожароопасных классов. Дом и дача относятся именно к этой категории.

Mолниезащита – это комплекс мероприятий, которые направлены на снижение (устранение) воздействия молнии на объект и состоит из установки молниеотводов, заземлителей и использования более безопасных конструкционных материалов для оборудования и ремонта дома. Различают внешнюю и внутреннюю молниезащиту. Задачей внешней молниезащиты является улавливание разряда молнии и отправление его по токоотводам к заземлителю, который путем передачи заряда земле нейтрализует всю разрушающую силу молнии.

В состав внешней молниезащиты принято включать:

• молниеприемники
• токоотводы
• заземление.

Каждая часть системы подбирается индивидуально в зависимости от характеристик объекта (в нашем случае это дом) и желания заказчика.

Внутренняя молниезащита так же является основой безопасности дома и создается для уменьшения воздействий электромагнитного поля на людей, оборудование, которое находится внутри объекта. Внутренняя молниезащита направлена на уравнивание потенциалов в объекте и подбор устройств, которые защитят электрооборудование.