Природа возникновения молнии
Всем известно, что молния является одним из самых опасных явлений. Она представляет собой электрический разряд, мощность которого колеблется от 1 до 1000 ГВт, напряжением от нескольких десятков миллионов до одного миллиарда вольт и силой тока от 10 000 до 30 000 Ампер.
Молния появляется в виде яркой вспышки и сопровождается звуковым явлением в атмосфере – громом. Первым, кто открыл электрическую природу молнии, стал американец Бенджамин Франклин, который на протяжении семи лет изучал это природное явление.
Пожалуй, одним из основных его достижений стало изобретение молниеотвода. Кроме того, к его изобретениям относятся такие вещи, как карта течения Гольфстрима, очки для лечения дальнозоркости, уличные электрические фонари, экономичная печка и, в довершение ко всему, он также известен, как один из "отцов-основателей", подписавших Декларацию о независимости, и был одним из создателей Конституции Соединенных Штатов Америки.
Благодаря работе Франклина, сегодня мы имеем достаточно большой объем знаний о том где и как появляется молния и каковы ее последствия. Поскольку разновидностей молний достаточно много, то мы рассмотрим те ее виды, которые нисходят от грозовых туч к земле, потому что с ними мы чаще всего сталкиваемся в повседневной жизни.
Линейная молния может появляться при различных обстоятельствах. Обычно она образуется в кучево-дождевых облаках, вследствие чего мы можем наблюдать линейную молнию. Длиной такие разряды могут достигать нескольких сотен метров, при этом накопление их заряда происходит за несколько долей секунд и идут они вертикально к земле.
Сегодня ученым удалось получить аналог линейной молнии в лабораторных условиях. Он образуется между электродами и называется скользящим разрядом.
Еще одной разновидностью молний является так называемая ленточная молния. Она имеет вид нескольких параллельно идущих электрических разрядов. Так же, как и линейная, она образуется в грозовых облаках и идет по направлению к земле.
Их появление объясняется достаточно просто: иногда электрический разряд образует несколько молний, и если в момент их образования дует сильный ветер, то плазменные каналы молний могут соединиться, и мы сможем видеть природное явление, именуемое ленточной молнией.
Одной из самых загадочных и редчайших молний ученые называют бисерную или пунктирную молнию. Природа ее появления практически не известна, а свое название она получила, благодаря своему виду, который представляет собой пунктирный электрический разряд.
Нередко, удары молнии повреждают дома и имеющиеся в них электроприборы, поэтому люди всерьез задумались о том, как защитить свое жилье и имущество от разрушений, приносимых этим природным явлением. Далее мы рассмотрим варианты молниезащиты и принципы их работы.
Защиты от прямых ударов молнии
В наше время система молниезащиты является обязательной составляющей безопасности эксплуатации любого здания или сооружения, а также защитной мерой, обеспечивающей безопасность и бесперебойность электроснабжения.
Определяющим документом для разработки, проектирования систем является Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций (СО 153-34.21.122-2003).
Защиту от молнии можно разделить на два вида: внешнюю и внутреннюю. К внешней относятся устройства, именуемые молниеприемниками. Такие устройства имеют различную конструкцию и способы установки.
Так, скажем, в домах с двускатной крышей может быть установлен тросовый молниеотвод, закрепленный на торцевых стойках здания и натянутый вдоль конька. Также, довольно часто устанавливают длинный металлический прут, который крепится к крыше и фиксируется тросами для лучшей устойчивости к порывам ветра.
Еще одним из не менее эффективных способов защитить себя от молнии является металлическая сетка, которая изготавливается из металлических прутьев, диаметром не менее 10 мм с расстоянием между ними 2-5 мм.
Если же крыша дома металлическая, то здесь достаточно будет прикрепить один конец проводника непосредственно к крыше, а другой его конец присоединить с заземляющим устройством.
Пожалуй, очевидным является необходимость выполнить соединение молниеприемника (независимо от его конструкции) с ЗУ.
В качестве проводника желательно использовать стальной прут сечением 16 мм2 или же медный провод сечением не менее 10 мм2. Чем больше будет сечение провода, тем надежней будет заземлен наш дом. Как правило, проводник соединяется с молниеприемником с помощью сварки или болтового соединения, после чего проходит по стене дома и опускается к ЗУ с низким сопротивлением.
Важно отметить, что заземлитель должен быть погружен в почву не менее чем на три метра, а проводник желательно проложить подальше от металлических элементов здания и легковоспламеняющихся материалов.
Внутренняя защита состоит из специальных модульных устройств, которыми укомплектованы все современные электрощитовые. Такие приборы защищают нашу бытовую технику от импульсного сверхтока, который может возникнуть при попадании молнии в провода, находящиеся на улице.
Они устанавливаются внутри вводно-распределительного устройства и внешне выглядят, как обыкновенные автоматические выключатели модульного исполнения, только без рычага выключения.
Размещаются они между фазным или нулевым проводом и заземлением. В случае попадания молнии в сеть и возникновения импульсивного перенапряжения они способны шунтировать нагрузку, а импульс рассеять в виде тепловой энергии, остатки которой уходят в землю через заземлитель.
Ограничители перенапряжения бывают трех классов В, С и D. Маркировка выполняется по степени защиты и функциональности устройства.
Ограничитель класса В устанавливается на вводе здания, защищает от перенагрузок в коммуникации и попадания молний, а также защищает вводный электросчетчик, оборудование щитовой и силовую распределительную сеть.
Ограничитель класса С устанавливается внутри вводного щита квартиры, предохраняет от наводящего напряжения, полученного через ограничитель В.
Ограничитель D предназначен для защиты высокочастотных помех, которые не смогли остановить устройства В и С. Устанавливается непосредственно в квартире и уберегает бытовые приборы от выхода из строя при прямом попадании молнии в здание.
Подведя итог, можно однозначно сказать, что к защите от такого атмосферного явления как молния нужно подходить комплексно и очень серьезно. Ведь, ограничиваясь применением какого-либо одного способа защиты, мы не сможем достичь полной безопасности в отношении защиты от прямых ударов молнии.