Защита от воздействия молнии. Что такое молниезащита и зачем она нужна?

Безопасность при грозе

Сложные физико-химических процессы в воздушной оболочке Земли проявляются в виде различных атмосферных явлений. Такие явления, как ливень, град, шквальный ветер и гроза зачастую происходят одновременно. Когда вероятность грозы по синоптическим данным достаточно велика, объявляют грозовое положение. Оно характеризуется появлением внушительных кучево-дождевых облаков, напоминающих темные горные хребты. Грозе предшествует ряд характерных признаков: затихание ветра, духота, понижение атмосферного давления. В грозу по временным промежуткам между раскатами грома можно определить, насколько далеко ударяет молния. Расстояние до грозового фронта равно произведению скорости звука в воздухе (340 метров в секунду) и времени задержки. Если время между раскатами грома составляет 3 секунды – молния на расстоянии около 1000 метров, 2 секунды – более 600 метров, 1 секунду – более 300 метров. Продолжительность гроза может продолжаться как несколько минут, так и несколько часов.

Грозу можно назвать одним из самых опасных погодных явлений, часто приводящих к людским потерям. Электрический ток молнии проходит через тело человека мгновенно. Он провоцирует травмы различной степени тяжести или смерть в случае повреждения важных органов. Самые большие риски возникают при разрядах молнии. Обезопасить человека от электрического удара поможет соблюдение нескольких рекомендаций. Они касаются местонахождения и действий человека снаружи и внутри помещения. Во время грозы не следует находиться в водоеме, купаться или рыбачать – расстояние до воды должно составлять не менее 100 метров. Оказавшись на берегу водоема, не прячьтесь от стихии под деревьями. Не следует находиться наоткрытой местности или, тем более, подниматься на возвышенность – молния попадает в самый высокий объект. Разумнее будет укрыться в низине. Риск, что стихия застанет вас на незащищенной местности, можно снизить, если перед поездкой на природу уточнить прогноз погоды.

Если же такой ситуации не удалось избежать, и гроза застала вас на открытой местности, неверно будет стоять в полный рост. Примите позу эмбриона: сгруппируйтесь, прижав голову к коленям. Согнутые в коленях ноги следует расположить на минимальном расстоянии и обхватить руками. Крайне не рекомендуется ложиться на землю. Также не нужно прижиматься к стволам деревьев, приближаться стогам сена, к столбам, вышкам и прочим конструкциям или предметам из металла. Не разводите костер. Постарайтесь не использовать металлические инструменты, зонт и мобильный телефон, велосипед или мотоцикл. Если гроза застала вас в дороге - остановите автомобиль, припаркуйтесь вдали от высоких деревьев и конструкций, и линий электропередач. В условиях плохой видимости продолжение движения может привести к аварии. Не покидайте машину и поднимите стекла.

Находясь внутри помещения, закройте двери и окна. Если дом не оборудован молниезащитой - отключите электрические приборы, телевизор и радио, а также не используйте телефонную связь. Постарайтесь не приближаться к окнам и дверям, не трогайте антенны и электропроводку, не топите печь и не создавайте иных крупных источников дыма. Если же вы заранее позаботились о молниезащите вашего дома или оказались в здании, оборудованном такой системой безопасности, это существенно повышает ваши шансы не пострадать при ударе молнии. Однако помните, что в грозу не следует приближаться к заземлению молниеотвода.

Существует также ряд рекомендация для того, чтобы во время грозы обезопасить бытовое электрическое и электронное оборудование. В сильную грозу лучше отказаться от использования таких устройств, например, от работы на компьютере. Отключите приборы от электросети во избежание повреждения наведенными разрядами. Для защиты оборудования от перенапряжений следует установить на даче или в частном доме устройства грозозащиты - УЗИП.

Молниезащита как инженерная система

Исследования атмосферного электричества не теряют актуальности в течение многих лет, со времен Франклина и Ломоносова. Большие массивы данных были накоплены в результате экспериментального изучения молнии. Эта информация дает представление о сложном комплексе физических процессов, определяющих грозовую активность. Научные данные вместе с опытом эксплуатации определяют принципы создания системы молниезащиты для наземных сооружений. Выбор специфических средств защиты от поражения объекта молнией обусловлен тяжестью последствий, которых можно ожидать. Также при решении этой задачи опираются на данные статистики о средней плотности разрядов молнии в год в определенном регионе. К примеру, четко прослеживается тенденция увеличения грозовой активности в направлении от полюсов планеты к экватору.

Требования к надежности защитной системы возрастают, когда велик предполагаемый суммарный ущерб. Комплексные меры по защите от проявлений грозы,выполненные согласно действующим нормативам , обеспечивают безопасность при эксплуатации многочисленных объектов и систем, строений и инженерных коммуникаций. Силу и последствия стихии сложно предусмотреть, но соблюдение этих мер позволяет избежать поражения людей электрическим током и сохранить их жизни.

Нельзя предотвратить развитие грозовой активности, но защитить от молнии себя и свое имущество все же в силах человека. Совокупность технических решений и мероприятий по защите от опасных воздействий атмосферных электрических разрядов называется молниезащитой. Зачастую для ее обозначения приводятся термины “грозозащита” и “громозащита”. Молниезащита как инженерная система состоит из нескольких видов оборудования: молниеотводы , токоотводы , заземлители , устройства защиты от перенапряжений . Для обозначения молниеотвода зачастую приводится не вполне корректный термин “громоотвод”. Токоотводы, или спуски, формируются в общем случае при помощи круглого металлического проводника, который может обозначаться как “пруток”, “катанка”, “проволока” или просто “круг”. Горизонтальный заземлитель может быть выполнен из плоского проводника – металлической полосы. С ее помощью можно объединить заземлители в контур заземления. Заземлитель обозначают как “заземляющее устройство”, “электрод заземления”, “стержень заземления” или “штырь заземления”. Широкое распространение в качестве материалов для изготовления элементов заземления и внешней молниезащиты получили медь, алюминий, латунь, омедненная сталь, оцинкованная сталь, нержавеющая сталь. Для обозначения устройства защиты от импульсных перенапряжений и помех используется аббревиатура УЗП или УЗИП. Для уравнивания потенциалов все конструкции из металла и проводники соединяются с заземлителем.

Такую систему рекомендуется предусматривать на этапе разработки проекта сооружения, но можно установить и в процессе эксплуатации. Реализация молниезащиты требует выполнения комплекса согласованных мер: проектирования, установки и обслуживания. Современные системы защиты от молнии позволяют обеспечить высокий уровень безопасности при прямом попадании разряда и при сопутствующих электрических явлениях.

Виды молниезащиты

При рассмотрение вопроса о том, какие существуют способы защиты, классифицировать их можно по нескольким критериям. Виды молниезащиты достаточно разнообразны, притом ее элементы при разных условиях могут как дополнять друг друга, так и выступать альтернативными вариантами.По назначениюмолниезащиту разделяют на внешнюю и внутреннюю. Максимально эффективная система защиты от грозовой активности включает в себя обе эти части.

Внешняя молниезащита зданий и сооружений – это отдельно стоящие или размещенные на кровле молниеотводы (молниеприемные мачты, молниеприемники), токоотводы на кровле и фасаде и заземление в грунте рядом с объектом или в подвальном помещении.

Внутренняя молниезащита , представленная УЗИП, ограничивает электромагнитные воздействия тока молнии, предотвращает искрения внутри объекта, оберегает от повреждений электропроводку, электрооборудование, электронную технику. Комплекс средств молниезащиты также можно условно разделить на две составляющие: защита от прямых ударов молнии и защита от вторичных воздействий.

Внешняя молниезащита различается по месту размещения: может быть установленарядом с объектом илина самом объекте, на его кровле. Типы креплений элементов внешней молниезащиты также разнятся. Молниеотвод, в зависимости от его конструкции и от исходных параметров объекта, можно установить рядом с ним на бетонный фундамент, на основание или треногу с утяжелителями, на комплект растяжек или на винтовые сваи. На кровле молниеотвод закрепляется при помощи кронштейнов или держателей.

Еще один критерий для разделения внешней молниезащиты, - сам принцип ее работы:пассивная или активная. Конструкция молниеотвода обусловливает тип пассивной внешней молниезащиты - он может быть стержневым, тросовым или сетчатым. Конфигурация пассивной молниезащиты может существенно различаться в зависимости от размера объекта и от типа кровли. Самый распространенный вариант организации системы - на основе молниеотводов или молниеприемныхстержней. Для особо протяженных сооружений нередко применяется тросовая система – токоотводы располагают вдоль тросов, закрепленных на опорах. В сетчатой системе основным элементом выступает молниеприемная сетка, натянутая над сооружением.

Активная молниезащита , или система ранней стримерной эмиссии, вызывает и принимает на себя разряд молнии. Активный молниеприемник генерирует высоковольные импульсы и создает опережающий молнию разряд, таким образом перехватывая ее до прямого удара. Его можно разместить как на отдельно стоящей молниеприемной мачте, так и на кровле. Данный относительно новый метод не нормирован в официально утвержденных российских инструкциях, но, тем не менее, достаточно широко применяется на практике. Этому способствует ряд преимуществ, отличающих его от пассивного типа защиты. Молниеприемник работает без дополнительных источников питания, за счет напряженности электрического поля в грозу. А для его установки обычно требуется меньшее количество токоотводов и монтажных работ, меняющих облик здания или сооружения.

Принципы работы молниезащиты

При прямом ударе молнии в объект он разрушается тем сильнее, чем меньше его способность проводить электрический ток. При хорошей проводимости ток протекает через объект, не нанося повреждений. Поэтому элементы системы внешней молниезащиты, через которые ток проходит в землю, называются проводниками. Сама система состоит из молниеприемников, токоотводов и заземлителей. Внутренняя молниезащита, или грозозащита, обеспечивает экранирование, выравнивание потенциалов и защиту сетей и оборудования от импульсных перенапряжений. Грозозащита оберегает оборудование как от прямых ударов, так и от непрямых грозовых воздействий.

Канал молнии, поверхность земли и наземные защищаемые объекты создают многоэлектродную систему. Оценка защитного действия молниеотвода базируется на определении принципов распределения в ней разрядов. В проектной практике зона защиты молниеотвода определяется как наиболее безопасное пространство в его окрестности.Вероятность прорыва молнии внутрь этой зоны достаточно мала. Для стержневого молниеотвода граница зоны защиты может быть представлена в виде конуса с углом около 45 градусов к вертикальной оси. При этом вершины конуса и самого молниеотвода совпадают. Если есть заданная вероятность прорыва, относительный размер зоны защиты должен зависеть от высоты молниеотвода и от типа преимущественно поражающих объект молний.

Молниеотвод возвышается над объектом защиты – на кровле или рядом с ним. В общем случае стержневой молниеотвод состоит из молниеприемной мачты с молниеприемником или только из молниеприемного стержня. Устройство внешней молниезащиты представляет собой совокупность трех последовательно соединенных между собой частей. Молниеприемник принимает на себя заряд молнии. Он может быть выполнен в виде стержня, сетки или натянутого троса.Токоотвод служит проводником между молниеприемником изаземлителем – по нему заряд проходит к заземляющему устройству. Отведение тока молнии в грунт – основная функция заземлителя. В грунте электрический ток рассеивается и перестает представлять опасность для человека.