Защита от молний

1. Электрические характеристики и

классификация молний.

•Молния представляет собой очень сильный разряд скопившегося атмосферного электричества, которое образуется вследствие трения о воздух капелек водяных паров в атмосфере. Грозовые тучи состоят из облаков с разными знаками заряда. Потенциал атмосферного электричества грозовых туч достигает огромных размеров.

•На земном шаре ежегодно происходит до 16 млн гроз, т. е. около 44 тыс. за день.

•На Земле ежесекундно наблюдается в среднем около 100 разрядов линейной молнии, средняя мощность, которая затрачивается в масштабе всей Земли на образование гроз равняется 1018 эрг/сек.

•Интересно отметить, что энергия конденсации, выделяющаяся в грозовом облаке средних размеров с площадью основания около 30 км2 при дожде средней интенсивности, составляет около 1021 эрг. То есть, энергия, выделяющаяся при выпадении осадков из грозового облака, значительно превышает его

•Наряду с наиболее распространенной линейной

молнией иногда встречаются ракетообразная,

четочная и шаровая молнии.

•Ракетообразная молния наблюдается очень редко. Она длится 1-1,5 сек и представляет собой медленно развивающийся между облаками разряд.

•К весьма редким видам молнии следует отнести и четочную. Она имеет общую длительность

0,5 сек и представляется глазу на фоне облаков

в виде светящихся четок диаметром около 7 см.

•Шаровая молния в большинстве случаев представляет собой сферическое образование диаметром у земной поверхности 10-20 см, а на высоте облаков до 10 м.

Классификация линейных молний

• Линейные молнии между облаком и землей могут быть отрицательные (их большинство) или положительные в зависимости от знака заряда облака.

• Из самой структуры грозового облака следует, что в некоторых случаях они

могут быть биполярными, например, в начальной части на землю проходит отрицательный ток (переносятся отрицательные заряды), а потом его полярность меняется на положительную.

•В зависимости от направления развития лидера (от облака к земле или наоборот) молнии разделяются на нисходящие (направленные вниз) и на восходящие (направленные вверх). Последние наблюдаются при поражениях высоких объектов и в горах. Вероятность возникновения восходящих молний возрастает с увеличением высоты объекта.

•При поражениях конструкций высотой около 100м только в 10 % случаев молнии бывают направленными вверх, в то время как при высоте конструкций более 400 м восходящие молнии составляют 95 %.

Характеристики молнии:

•- Длина линейной молнии составляет несколько километров, но может достигать 20 км и более.

•- Основной канал молнии имеет несколько ответвлений длиной 2-3 км.

•- Диаметр канала молнии составляет от 10 до 45 см.

•- Длительность существования молнии составляет десятые доли секунды. Средняя скорость движения молнии 150 км/с.

•- Сила тока внутри канала молнии доходит до 200000 А.

•- Температура плазмы в молнии превышает 10000°С.

•- Напряженность электрического поля внутри грозового облака составляет от 100 до 300 вольт/см, но перед разрядом молнии в отдельных небольших объемах она может доходить до 1600 вольт/см.

•- Средний заряд грозового облака составляет 30-50 кулонов.

•- В каждом разряде молнии переносится от 1 до 10

кулонов электричества.

Регламентирующие документы

Устройство системы молниезащиты регламентируется следующими документами:

•- Правила устройства электроустановок (ПУЭ);

•- ГОСТ Р МЭК 62561.2-2014 «Компоненты системы молниезащиты»;

•- Строительные правила СП 49 13330 «Безопасность труда в строительстве»;

•- Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций СО 153-34.21.122-2003;

•- Инструкции по устройству молниезащиты зданий и сооружений РД 34.21.122-87.

2.Основные термины и определения

•Удар молнии в землю - электрический разряд атмосферного происхождения между грозовым облаком и землей, состоящий из одного или нескольких импульсов тока.

•Точка поражения - точка, в которой молния соприкасается с землей, зданием или устройством молниезащиты. Удар молнии может иметь несколько точек поражения.

•Защищаемый объект - здание или сооружение, их часть или пространство, для которых выполнена молниезащита, отвечающая требованиям настоящего норматива.

•Устройство молниезащиты - система, позволяющая защитить здание или сооружение от воздействий молнии. Она включает в себя внешние и внутренние устройства. В частных случаях молниезащита может содержать только внешние или только внутренние устройства.

•Устройства защиты от прямых ударов молнии (молниеотводы) - комплекс, состоящий из молниеприемников, токоотводов и заземлителей.

•Устройства защиты от вторичных воздействий молнии - устройства, ограничивающие воздействия электрического и магнитного полей молнии.

•Молниеприемник - часть молниеотвода, предназначенная для перехвата молний.

•Заземляющее устройство - совокупность заземлителя и заземляющих проводников.

3.Опасности от удара молнии:

•- полное или частичное разрушение сооружений и зданий, инженерных сетей;

•- выход из строя электроприборов, находящихся в зоне поражения молнии;

•- травматизм и гибель живых организмов, оказавшихся внутри или поблизости с сооружением, в которое ударила молния.

4. Поражающие факторы молнии

Первичный

•Характеризуется тепловым и механическим воздействием.

•Прямое попадание молнии в здание или линию электропередачи, вследствие чего возникает вероятность возникновения пожара. Без дополнительного оснащения защититься от первичного фактора невозможно. Необходимо устройство молниезащиты.

•Действие молний: расплавление металлических сооружений (толщиной менее 4 мм), частичное или полное разрушение строений из бетона, кирпича и камня (вследствие механического воздействия). Быстрый нагрев конструкций вызывает в них

напряжения, провоцируя взрывы.