Феномен молнии

Некоторые атмосферные условия, такие, как высокая температура или влажность, приводят к образованию грозовых облаков. Эти огромные облачные массы в виде наковльни обычно являются разновидностью кучево-дождевых облаков,нижняя часть которых состоит из капель дождя, а верхняя из кристалликов льда.

(рис.1)

Рис. 1. Распределение электрических зарядов в облаке и значение электрического поля земли.

Первый этап образования молнии включает в себя первоначальный разряд низкой светимости, известный как нисходящий лидер. Он образеутся в центре облака и движется вниз к земле скачками по несколько десятков метров. Рис. 2а. В то же самое время электрический заряд в атмосфере на уровне земли возрастает по мере приближения нисходящего лидера. Каждая возвышеная точка поблизости, как электрическая опора или молниеотвод, немедленно становится центром естественной ионизации в виде серии электрических разрядов голубого цвета.
Это момент коронного эффекта, который наблюдается моряками во время шторма, известный как огонь святого Эльма, или горовосходителями, которые также отмечают характерный гул или жужжание, предшестующее грозе.
Как только нисходящий лидер достаточно близок к земле, ионизация в результате коронного эффекта усиливается, особенно возле любой высокой точки, и затем превращается в восходящий разряд: это восходящий лидер, который развивается на встречу облаку. Рис. 2б.
Когда один из этих восходящих лидеров вступает в контакт с нисходящим лидером, возникает канал проводимости, по которому происходит протекание значительного тока. Это - молния, и ее характеризует яркая вспышка и характерный звук грома. Рис. 2в.
Удар молнии может фактически состоять из множества поледовательных возвра
тных ударов, с интервалом в несколько сотых долей секунды. Все следуют по тому же высокоионизированому каналу.

Рис. 2. Различные этапы нисходящего удара молнии.

В умеренном климате, как у нас, подавляющее большинство (около 90%) молний являются отрицательными нисходящими, когда разряд происходит из отрицательно заряженого облака в землю. Рис. 3.
Иногда - обычно зимой - нисходящий лидер может образовываться внутри позитивно заряженого позитивного кармана в основании облака и разряжяется вниз в землю. Этот тип молний известен как положительный нисходящий. Рис. 3б. Когда позволяют электрические условия в атмосфере, разновидность молний восходящего лидера может ударить внезапно с высокой точки (например, горный пик, телекоммуникационная башня или высокое здание). Такая молния известна как положительная восходящая (рис. 3в) или, реже, отрицательная восходящая (рис. 3г.) молния, в зависимости от электрическгого зарядя облаков.

Рис.3. Типы молний.

(рис.1)

1753 г. - Беджамин Франклин изобрел молниеотвод. Он был первым, кто продемонстрировал электрическую природу молнии с помощью своего известного эксперимента с воздушным змеем. Примерно в то же время во Франции Далибар подтвердил теорию в Марли своим экспериментом с металическим стержнем, который был электризован во время грозы (рис.1).

Жак де Ромас также пришел к та

кому же выводу с помощью воздушного змея другого типа, нежели Франклин. Медный провод шел вокруг веревки к земле. Открытие быстро привело к необычной популярности молниеотводов. Стачала они появились на церковных шпилях, а затем и на других зданиях.

Эта мода на молниеотводы дала толчок множеству оригинальных изобретений, включая даже молниеотводящий зонтик (рис.2)

1980 г. - Бельгийский физик Мелсенс рекомендовал защищать здания, покрывая их металическими проводами, подключенными к группе шпилей на крыше, и затем заземленных. Это был самая первая "пространственная клетка".

(рис.2)

1914 г. - Первые попытки улучшить одиночный молниеотвод венгром Сциллардом и французом Дозером.

Кроме специальных руководящих документов по вопросам проектирования и устройства молниезащиты, в различные отраслевые нормативные документы внесены разделы по молниезащите. Фактически базовым документом для всех являлся РД 34.21.122-87.

За исключением ПУЭ (седьмое издание), все нормативные документы создавались еще во времена СССР, т. е. более 10 лет тому назад.

В международной практике в качестве базовых документов по молниезащите зданий и сооружений используются стандарты Международной электротехнической комиссии (МЭК) 61024, 61312, 61662.

Анализом нормативных документов подтверждается тот факт, что международные нормы и правила имеют существенные, принципиальные отличия от отечественных норм и правил. Обследование молниезащитных устройств, выполненных по отечественным нормам и правилам, большого количества объектов (телекоммуникационные сооружения, административные и промышленные здания, коттеджи и др.) показывает, что эти объекты надежной защитой от опасных воздействий молнии, как правило, не обеспечиваются.

При организации молниезащиты прежде всего решается задача выбора типа и места размещения молниеприемников. Молниеприемники обеспечивают объект защитой от прямого удара молнии. Зоны защиты по МЭК более жесткие, чем по РД 34.21.122-87. Возможность использования в качестве молниеприемника металлической кровли, металлоконструкций и других элементов здания в стандарте МЭК ограничивается рядом условий, например, что толщина металла кровли должна быть не менее 4 мм.

Следует заметить, что применение молниеприемников стержневого типа, установленных на зданиях и сооружениях, увеличивает вероятность удара молнии в данный объект. Поэтому целесообразно для зданий сельского типа применять молниезащитную сетку, как это распространено в Европе.

В последнее время на нашем рынке достаточно энергично предлагают устанавливать для защиты объектов активные молниеприемники. Испытания таких молниеприемников показали, что фактически они работают, как стержневые молниеприемники определенной высоты. К достоинствам этих устройств можно отнести малые габариты, возможность обеспечить защиту антенн, не закрывая их зону действия. Существенным недостатком является необходимость подавать электропитание на это устройство.

Ток молнии от молниеприемника по токоотводам должен быть отведен в землю через специально оборудованные заземлители. Эффективность молниезащитного устройства на 90% зависит от того, насколько правильно выполнены токоотводы и заземление молниеприемников. К сожалению, на практике в большинстве случаев мы встречаемся именно с неправильным выполнением токоотводов и заземления, даже если их исполнение в полной мере отвечает требованиям отечественных нормативных документов. Покажем это на нескольких примерах.

Удар молнии в мачту сотовой связи, заземление которой выполнено в полном соответствии с отечественными нормами, привел к повреждению нескольких компьютеров и аппаратуры связи на АТС, расположенной вблизи мачты. Если бы в соответствии с требованиями МЭК была выполнена система выравнивания потенциалов и установлены устройства защиты от перенапряжений в сети электроснабжения, то подобных проблем не возникло бы.

Молниезащита одного из коттеджей выполнена в соответствии с РД 34.21.122-87, но при близком ударе молнии происходит повреждение бытовой аппаратуры из-за отсутствия защиты по сети электроснабжения. Кроме того, токоотводы расположены вблизи газовой трубы, а обогрев крыши фактически связывает молниеприемник с сетью электроснабжения. При прямом ударе молнии в молниеприемник неизбежно возникнут тяжелые последствия, включая пожар и, возможно, гибель людей. Заземлитель установлен в месте возможного нахождения людей.

Еще один коттедж. Токоотводы заведены внутрь здания, и в подвальном помещении оборудован заземлитель. При ударе молнии в молниеприемник тяжелые последствия так же неизбежны.

Защита 27-этажного административного здания осуществляется с помощью молниезащитной сетки, установленной на крыше. От сетки непосредственно по наружной стене проложен токоотвод и оборудован заземлитель. Внешне все выглядит прекрасно, а по существу молниезащиты нет. При ударе молнии напряжение на токоотводе, в особенности на уровне верхних этажей, будет составлять сотни тысяч вольт. Произойдет перекрытие с токоотвода на металлоконструкции здания, и ток молнии пойдет внутрь здания

Проектирование и выполнение молниезащитных устройств (в соответствии с международными нормами) обеспечивают более надежную защиту от опасных воздействий молнии. Вместе с тем, в стандарте МЭК 6162 рекомендуется перед началом проектирования молниезащиты определять возможный ущерб от молнии при отсутствии защиты. В соответствии с предполагаемым ущербом принимается решение о том, какие средства целесообразно вкладывать в молниезащиту. Необходимо знать, что абсолютно надежная защита от молнии либо невозможна, либо может стоить чрезвычайно дорого.

Важно знать, что даже самые совершенные нормативные документы не дают рецептов на все случаи жизни. В тех же стандартах МЭК изложены основные принципы построения молниезащиты и даны конкретные рекомендации по выполнению основных элементов. Только специалисты могут, руководствуясь этими рекомендациями, правильно спроектировать молниезащиту конкретного объекта.

В основе международных норм заложены следующие принципиальные положения. Молниеприемники обеспечивают с определенной вероятностью то, что молния попадет в них, а не в защищаемый объект. Система токоотводов и заземления таким образом распределяют токи и потенциалы, чтобы не возникали искровые разряды внутри объекта, а также разность потенциалов во всех точках не превышала допустимых значений для человека и оборудования. Чем более развита система уравнивания потенциалов, тем надежнее защита. Обязательно должна быть предусмотрена защита от воздействия импульсных электромагнитных полей системы электроснабжения, пожарной и охранной сигнализации и телекоммуникаций. Для предотвращения повреждения электронной аппаратуры устанавливаются специальные устройства защиты от импульсных перенапряжений. Все элементы молниезащитного устройства рассчитываются на определенные термические и электродинамические воздействия тока молнии.

Важным моментом является экспериментальная проверка эффективности выполненной молниезащиты объекта на этапе приемо-сдаточных испытаний. Для этого можно использовать специальные устройства для имитации удара молнии в молниеприемник.

Молния часто ударяет в высокие объекты. Удар молнии в обычное здание маловероятен. И конечно, можно надеяться, что пронесет и молния не попадет в ваш дом. Однако, чтобы быть спокойней во время грозы, лучше заранее предпринять определенные меры по защите от молнии. Помните только, что должны это делать хорошие специалисты.

Предлагаем по ценам завода-изготовителя кабель медный ВВГ,ВВГнг, ВВГнls, ВБбШВ, кабель гибкий  КГ, КГхл, КГн, алюминиевый кабель АСБ, АСБЛ, АВБбШВ, провода ПВС, ПУГНП, ПУНП, ПВ-3, ПВ-1 и еще более 30 видов.Также в наличии Кабельные термоусаживаемые муфты: соединительные СТП, ПСТ, ПСТо, концевые муфты КВТп, КНТп, КВНТп, ПКВТп, ПКТп различных производителей.

Светотехническое оборудование: светильники уличные, светильники потолочные встраиваемые и накладные, светильники люминесцентные, светильники офисные, со степенью защиты и взрывозащищенные. Специальные цены на светильники РСП, ЖКУ, РКУ 250Вт. Лампы накаливания, лампы люминесцентные , ртутные ДРЛ, металлогалогенные, лампы ультрафиолетовые и фотооптика. Ящики, боксы, щиты ЩРН, ЩРВ, ЩУРн, ЩМП.

Автоматические выключатели, пускатели, контакторы, фотореле и реле времени. Рубильники. посты кнопочные, клеммники WAGO, клеммные колодки и контакты.Вся термоусадка: термоусаживаемые трубки ТУТ, ТУТнг, термоусаживаемые кабельные перчатки ТУП TST. Кабельные стойки, кабельные полки и лотки. СОЭМИ и PNK