Как зарождается молния и как защититься от ее последствий

В предыдущей статье мы рассмотрели природу образования молний. Каковы же последствия от их возникновения? Известно много примеров, показывающих удивительные «способности» молний. Место попадания молнии предсказать нельзя, она может попасть в коттедж, промышленное здание, дерево, электрический столб, землю. При ее разряде возникают электромагнитные поля, которые проникают в здание по внешним токопроводящим сооружениям и коммуникациям, что создает опасность поражения током из-за возникновения опасного шагового напряжения или прикосновения. Поэтому при грозе опасно пользоваться телефоном, касаться труб центрального отопления и водопровода, рекомендуется выключать приборы, такие как телевизоры, компьютеры. При разряде молнии выделяется огромное количество теплоты. Канал ее движения может разогреваться до 30 000 °С, а это приводит к возгораниям деревянных домов, деревьев или других строений. Древесный сок и влага на участке прохождения разряда мгновенно испаряются и расширяются, внутри создается огромное давление, разрывающее древесину. Дерево при этом расщепляется. Эффект сопровождается разлетом щепок с огромной скоростью. 28 июня 1885 года молния попала в обсерваторию в Жювизи, которая тогда не была еще оборудована молниезащитой. В результате от угла здания был оторван и расщеплен большой кусок дуба, разбросаны образовавшиеся щепки, а одну из них молния «засунула» под петлю оконной рамы, между отворяющейся и неподвижной ее частью, в щелку не более одного миллиметра. И все это - не разбив стекла. Хорошо, не возникло пожара. Хотя, по статистике каждый седьмой пожар происходит от попадания молнии при отсутствии защиты. От удара молнии 23 августа 2009г. загорелся резервуар с сырой нефтью в резервуарном парке линейной перекачивающей дожимной станции "Конда", расположенной в 120 км северо-западнее станции Урай Кондинского района Ханты-Мансийского АО. В нем находилось 20 тысяч кубометров горючего. При тушении резервуар разрушился, а находившаяся в нем нефть разлилась. В результате этого вспыхнули еще пять резервуаров (1, 2, 3, 5 и 8). Резервуар №8 также разрушился. В результате пожара трое пожарных погибли. Еще пятеро получили тяжелые ранения и ожоги. Удар молнии может пробить изоляцию кабеля проложенного, например, на крыше или стене здания, что приведет к короткому замыканию в электропроводке, выводу из строя автоматических выключателей и дорогостоящего электронного оборудования. Из-за грозы, разразившейся в ночь 15.06.2006 г над Кольским полуостровом, на нескольких подстанциях и линиях электропередач акционерного общества Колэнерго произошли отключения, связанные, в том числе, с ударами молний в электротехническое оборудование. Без электричества остались производственные мощности Оленегорского горно-обогатительного комбината. Кроме больших разрушительных воздействий разряды молний формируют различного рода помехи на оборудование промышленных и офисных зданий, в дополнение к помехам, возникающим при работе мощного электрооборудования, расположенного внутри зданий. В этих условиях задача борьбы с паразитными токами и импульсными перенапряжениями любого происхождения становится комплексной с точки зрения защиты любого электрооборудования от помех. Широко применяемые в настоящее время сложные электронные системы становятся все миниатюрнее, более быстродействующими, информационно мощнее. Миниатюризация ведет к снижению уровней сигналов в аппаратуре, а это увеличивает соотношение уровней полезных сигналов и помех в пользу последних, то есть, делает электронное оборудование более уязвимым от помех. Таким образом, с одной стороны, возрастающая миниатюризация и интегрированность, с другой - повышение чувствительности к паразитным токам и перенапряжениям. В такой ситуации при отказе хотя бы одного блока происходит сбой всей системы электронной обработки данных или даже остановка производственной линии. В этих случаях повреждение самого оборудования будет наименьшей из бед. Остановка производства на несколько дней или потеря информационных данных стоят гораздо дороже, чем замена поврежденных блоков. Определенная защита реализуется уже самими изготовителями электронного оборудования, но задача ее, в основном, в подавлении помех внутри оборудования, производимых самими приборами, а не защита от помех, возникающих во вне, тем более от помех молнии, носящих непредсказуемый во времени и пространстве характер. Электронные узлы также стареют, как любое другое оборудование, и могут стать восприимчивее к импульсным перенапряжениям. Не каждый перепад напряжения может вывести оборудование из строя, но каждый из них неизбежно приводит к ускорению старения электронных компонентов. Установлено, что в обычной электрической сети с напряжением 220 В в среднем каждые 30 сек. возникают импульсные помехи (как от молний, так и от других причин). Это означает, что уже через два - три года обязательно произойдет сбой электронного оборудования и возникнет необходимость в ремонте или замене. Далее рассмотрим методы защиты от помех, как природного происхождения (молний), так и производственных. История возникновения громоотвода. Опасные воздействия помех подвигли ученых разных стран на изучение явлений их порождающих и методов защиты, предотвращающих отрицательное влияние или как минимум снижающих это влияние. Первым изобретателем громоотвода (как тогда называли молниеотводы) стал известный Бенджамин Франклин. В своей работе «Взгляды и предложения относительно свойств и действия электрической субстанции, вытекающие из опытов и наблюдений, проведенных в Филадельфии в 1749 году» Франклин впервые описал конструкцию и назначение громоотвода: «… Не могут ли сведения об этих свойствах заостренных предметов принести пользу человечеству в деле спасения домов, храмов, кораблей и т.п. от удара молнии, побудив нас устанавливать в самых высоких местах этих зданий, вертикальные железные стержни, заостренные как иглы, и позолоченные для защиты от ржавчины, а от их оснований опустить вниз провод снаружи здания до земли или вдоль одного из винтов по борту корабля? Не отведут ли острия электрический огонь из тучи спокойно, еще до того, как она приблизится на ударное расстояние, и тем самым, не спасут ли они нас от самого внезапного и ужасного зла?». 12 апреля 1753 Франклином был проведен опыт, доказывающий электрическую природу грозового разряда. Во время грозы он запускал змея, его бечевка, намокая, становилась проводящей и тем самым заменяла металлический стержень. Разряд молнии, попадающий в змея, стекал по бечевке вниз, так как бечевка была изолирована от земли шелковой лентой, то извлекалась искра из металлического ключа привязанного к концу бечевки. Франклин доказал, что молния - это отрицательный электрический разряд (относительно земли), стекающий с облаков на землю. Большой вклад в разработку мер безопасности при использовании электричества внесли русские ученые 18 века — в частности, великий Ломоносов. А его соратник и друг, физик Георг Рихман, даже заплатил за это знание жизнью. Ломоносов поставил задачу перед учеными всего мира: «Сыскать подлинную электрической силы причину и составить точную ее теорию». Ломоносов и Рихман создали разнообразные устройства для изучения атмосферного электричества и назвали их «громовой машиной», представляющие собой металлические стержни, укрепленные на дереве или крыше и соединенные с помощью проволоки с простейшим электрометром, находящимися в доме. Во время одного из опытов с «громовой машиной» Рихман зарядил лейденскую банку атмосферным электричеством. На основе опытов Ломоносов создал первую научную теорию образования электричества в атмосфере. Концепция молниезащиты. Таким образом труды ученых привели к формированию современной концепции молниезащиты, позволяющей нам надежно защитить себя, свое жилище и оборудование от опасностей, порожденных молниями. Концепция молниезащиты зданий и сооружений сводится к обеспечению электромагнитной совместимости основной среды обитания человека и атмосферного электричества во всех его проявлениях, в том числе и в виде грозы. Обеспечение электромагнитной совместимости включает: - защиту зданий и сооружений при прямом ударе молнии (п.м.у.) от каких бы то ни было повреждений (механических, термических, электрических) их частей; -исключение искрообразования, пожаров и взрывов во всех помещениях зданий и сооружений, включая помещения, содержащие пожароопасные и взрывоопасные зоны; - обеспечение электробезопасности как внутри зданий и сооружений, так и снаружи; - исключение выноса опасного потенциала; - защиту электроустановок и информационно-технологического оборудования от электромагнитного влияния молнии. Комплексный характер защиты от электромагнитного влияния (гальванического, магнитного, электрического) молнии требует: -создания организованного надежного шунтирования всех возможных опасных путей протекания тока при п.у. м. в здание или сооружение (с предельно возможным наименьшим электрическим сопротивлением цепи от точки п.у. м. до зоны нулевого потенциала); - надлежащего уравнивания потенциалов между всеми проводящими частями (токоотводы, сторонние проводящие части (СПЧ), открытые проводящие части (ОПЧ), РЕ - и РЕN-проводники и т.д.) на всех уровнях здания или сооружения; - создание управляемой системы экранирования, обеспечивающей требования молниезащитных зон.






Рекомендуемый контент




Copyright © 2010-2019 housea.ru. Контакты: info@housea.ru При использовании материалов веб-сайта Домашнее Радио, гиперссылка на источник обязательна.