Новости Электротехники №3(69) | ДЕН+ЗЁНЕ:
ДЕН+ЗЁНЕ
Открыть в формате PDF
В помощь проектировщикам фирма Dehn+Söhne продолжает публиковать серию статей профессора Э.М. Базеляна по молниезащите.
Оценка опасности прямых ударов молнии, ее термического и механического воздействия, целесообразность молниезащиты, проблемы надежности молниеотводов, особенности защиты офисных зданий – эти темы уже были рассмотрены в материалах предложенного цикла. – в свободном доступе на сайте www.news.elteh.ru.
Эдуард Базелян, д.т.н., профессор, зав. лабораторией молниезащиты ЭНИН им. Г.М. Кржижановского
Практика молниезащиты
напряжения прикосновения и шага при ударе молнии
Напряжения прикосновения и шаговое напряжение – опасные параметры, которые не без оснований упоминаются в практических руководствах по молниезащите любой страны. Действительно, прямой удар молнии в человека – явление исключительно редкое.
Одиночный человек на открытой местности в средней полосе России будет поражен молнией не чаще, чем 1 раз за 3000 лет, а многочисленные случаи гибели группы людей на футбольном поле, пляже или у автобусной остановки – результат действия шаговых напряжений.
Их природа хорошо известна и связана с растеканием в земле тока молнии.
Шаговое напряжение
Нельзя сказать, что грунт – очень хороший проводник. Его удельное сопротивление примерно в 1 000 000 000 раз выше удельного сопротивления стали. Когда ток молнии растекается в грунте, там в полном соответствии с законом Ома создается высокое напряжение. Наибольшим потенциалом обладает место ввода тока молнии. По мере удаления от него потенциал падает, но далеко не так быстро, как хотелось бы.
Диаграмма (рис. 1) демонстрирует, как это происходит в рядовом подмосковном суглинке с удельным сопротивлением 100 Ом·м при ударе молнии с током 100 кА. Даже на расстоянии 20 м от места удара потенциал поднялся до 100 кВ. Человек, который там находится, касается ногами земли в точках с разными потенциалами. В результате на длине шага возникает напряжение Uшаг, равное разности потенциалов между точками касания. Через тело протекает ток, который может быть опасным для жизни.
Рис.1. Растекание тока молнии в грунте (ρ = 100 Ом·м)
График зависимости величины шагового напряжения от расстояния до точки удара молнии (рис. 2) показывает, что значение Uшаг снижается не слишком сильно. Во всяком случае молния все еще опасна на расстоянии 20–30 м, где Uшаг измеряется десятками киловольт. Теперь становится понятным массовое поражение игроков на футбольном поле или пассажиров на автобусной остановке.
Рис. 2. Зависимость Uшаг от расстояния до точки удара молнии
Напряжение прикосновения
К опасному воздействию высокого напряжения может привести любой контакт человека с точками разного потенциала. Например, можно стоять на земле и прикоснуться к какой-либо металлоконструкции здания, когда в него ударила молния.
Чаще всего речь идет о токоотводе, который отводит к заземляющему устройству ток молнии. Здесь к разности потенциалов в грунте добавляется еще ЭДС магнитной индукции, наводящаяся в контуре из токоотвода, тела человека, его руки и поверхности земли.
Величина этой ЭДС прямо пропорциональна площади контура (обычно s ~ 1 м2) и скорости роста тока молнии в токоотводе.
По существующим нормам приходится ориентироваться на максимальную скорость AI = 2 · 109 А/с и учитывать, что токоотводов должно быть как минимум два, а потому в каждом течет только половина тока. Для оценки в случае двух токоотводов пригодна формула:
,
где lр – расстояние от человека до токоотвода (фактически – длина прикоснувшейся к нему руки), rт – радиус токоотвода.
Если, например, lр = 0,7 м, а rт = 0,01 м, вычисления дают 130 000 В = 130 кВ. Хотя время действия такого напряжения вряд ли превысит микросекунду, сотня киловольт представляется вполне значимой величиной, к которой нужно отнестись с должным уважением.
Формула позволяет провести оценку и при большем числе токоотводов. Для этого их фактическое число надо подставить в знаменатель формулы вместо двойки. Сразу видно, что увеличение числа токоотводов – эффективное средство снижения напряжения прикосновения. Этим широко пользуются проектировщики.
Проектировщики также стараются разместить токоотводы в труднодоступных местах, что на практике далеко не всегда удается. В этом случае безопаснее применять изолированные токоотводы. Например, фирма Dehn+Söhne предлагает токоотводы с изоляцией на 100 кВ при импульсе 1,2/50 мкс. Такой токоотвод в каталоге компании называется CUI-проводник и представлен в двух исполнениях – длиной 3,5 и 5 метров (артикулы 830208 и 830218 соответственно).
CUI-проводник (фото 1) представляет собой медный проводник сечением 50 мм2, покрытый изоляцией из сетчатого полиэтилена (PEX) толщиной примерно 6 мм. Сверху дополнительно нанесен тонкий слой полиэтилена (PE) для защиты от воздействия окружающей среды.
Фото 1. CUI-проводник фирмы Dehn+Söhne
CUI-проводник подключается при помощи клеммы к спускающемуся токоотводу и вертикально по кратчайшему расстоянию соединяется с системой заземления (фото 2).
Фото 2. Установка CUI-проводника
Положив руку на изолированный токоотвод, человек мало чем рискует непосредственно. Полимерная изоляция надежно защищает его от контакта с внутренним металлическим проводником. ЭДС магнитной индукции не в состоянии ее пробить.
Тем не менее опасность существует. Ее создает скользящий разряд по наружной поверхности изоляции. Он не требует большого напряжения для своего развития и может протянуться на метры от точки подключения к неизолированному токоотводу до кисти руки человека, коснувшейся изоляции.
Особенно сильно этот эффект проявляется при дожде, когда вся поверхность изоляции мокрая. Специальный дополнительный экран в верхней части изолированного токоотвода эффективно устраняет такую возможность, обеспечивая сухую зону (фото 3).
Это подтверждено испытаниями при воздействии капель дождя в соответствии с МЭК 60060-1 (фото 4).
Фото 3. Дополнительный экран токоотвода
Фото 4. Испытания токоотвода
Нормы и решения
Жаль, что поверхность земли нельзя покрыть столь же прочной изоляционной пленкой, как и токоотвод. Тогда проблема шаговых напряжений была бы решена кардинально.
Отечественный норматив СО-153-34.21.122-2003 рекомендует прокладывать заземлитель по внешнему периметру здания на глубине около 0,5 м. Компьютерный расчет позволяет проследить, как меняется величина шагового напряжения по мере удаления от дома с размерами в плане, скажем, 30 на 30 метров. Удельное сопротивление грунта принято равным 500 Ом·м (песок); расчетный ток 100 кА соответствует III уровню молниезащиты.
В этом случае непосредственно у стены человек рискует попасть под напряжение почти 70 кВ. Дальше от дома напряжение меньше, но даже на расстоянии 20 м оно все еще превышает 5 кВ.
Действующий норматив РД 34.21.122-87 для защиты от шаговых напряжений рекомендует укладывать асфальтовое покрытие в местах частого нахождения людей. Толстый слой асфальта выполнит ту же роль, что и изоляция токоотвода. Такое решение возможно у общественных зданий, но вряд ли найдется хозяин, готовый устроить асфальтовую пустыню у своего коттеджа.
Не согласится он и на превращение практически всего приусадебного участка в контур заземления. Контур придется монтировать на глубине до 1 м, прокладывая горизонтальные металлические полосы с шагом до 2 м. Только тогда для рассматриваемого случая с контуром 30×30 м2 шаговое напряжение упадет до 1,5 кВ, причем только в его центральной части. Ситуация на границе окажется значительно опаснее.
Здесь возникает закономерный вопрос о предельно допустимой величине напряжения. На него до сих пор нет четкого ответа.
Из самых общих соображений ясно, что опасность электротравмы при прочих равных условиях нарастает со временем действия напряжения. В руководстве по технике безопасности предельно допустимым считается 50 В при времени воздействия 1 с, 100 В при 0,5 с и 650 В при 0,01 с.
Грозовое перенапряжение короче на 2 порядка величины, а потому допустимое значение напряжения должно быть еще выше.
Но насколько? Медики и физиологи официально не предлагают конкретных значений, а без серьезных физиологических исследований электрики не в состоянии принимать обоснованные регламентные требования.
Проблема явно зашла в тупик и нуждается в неотложном решении, потому что конструкция заземляющих устройств в молниезащите должна обеспечивать не только допустимое значение сопротивления заземления при растекании токов молнии, но и безопасные напряжения прикосновения и шага. На практике это далеко не одно и то же и требует совершенно разных затрат металла на заземляющие электроды.
DEHN + SÖHNE
Представительство в России
Источник: http://www.news.elteh.ru/arh/2011/69/26.php
Ловцы молний. Необычные эксперименты с грозой
Добрый день, уважаемые читатели Хабра. Я расскажу о своём необычном хобби. Нет, это не фото/видео охота за молниями. Я ловлю молнии в прямом смысле этого слова, запуская воздушного змея в грозовые тучи. Направляю энергию грозы в специальные схемы и устройства, чтобы проводить опыты. Меня всегда вдохновляла красота и мощь молний.
Сила тока в разряде молнии достигает 10-300 тысяч ампер, а напряжение — от десятков миллионов до миллиарда вольт. Мощность разряда — от 1 до 1000 ГВт. Вот было бы хорошо «приручить» эту энергию! Хочу предупредить, не повторяй это дома! Я соблюдаю особую осторожность и хорошо знаю природу электрических явлений.
Помни, поражение молнией смертельно.
Рождение идеи
Первое, что приходит на ум, это подвести к грозовой туче провод и разрядить заряд на землю. Но как поднять провод так высоко? Обдумав все возможные варианты я пришел к выводу, что это можно сделать с помощью воздушного змея. Еще до того как началась гроза я хорошенько испытал воздушного змея.
Меня приятно обрадовала его подъёмная сила! Даже в небольшой ветер змей подымал достаточно тяжёлые грузы, а в сильный ветер его с трудом удавалось удержать за леску. Но провод змей высоко поднять не мог, так как уже 100 метров провода весило 2 кг и провод обладал большой парусностью — его сдувало ветром в сторону. Решено было заменить провод тонкой проволокой.
Ничего, что проволока не выдержит огромный ток молнии и мгновенно сгорит, на месте проволочки образуется ионизированный канал, и по малому сопротивлению этого канала пройдет основной заряд молнии.
Чтобы добиться минимального веса, парусности и как следствие максимальной высоты я использовал проволоку разной толщины: первые 100 метров от змея — самая толстая ≈0,3 мм, следующие 100 метров — тоньше, и так далее, чтобы она не порвалась под собственным весом. Леску, на которой я пускал змея тоже выбрал как можно тоньше — 0,25 мм. Змея она держала надёжно. Пробный запуск показал, что змей с проволокой способен взлететь на высоту 300 — 500 метров. Тучи конечно выше, но попробовать всё-таки стоит.
Первый опыт
Дождавшись грозовой погоды, мы бросаем все дела, прыгаем на скутер и летим на максимальной скорости под тучу. В то самое место, где сильнее сверкают молнии и гремит гром. Это настолько захватывающе, что сильный ветер и ливень для нас уже не помеха. Добравшись на место, мы разматываем 200 метров лески и укладываем её ровной линией на землю. Привязываем воздушного змея и ставим возле него баллон, вокруг которого аккуратно намотана проволока.
Баллон ставим на изолированный ящик и заземляем его через измерительные токовые шунты, а также подсоединяем различные бытовые приборы, чтобы посмотреть, что с ними будет после разрушительной силы грозы. Как только змей начинает взлетать, мы убегаем на безопасное расстояние и наблюдаем за происходящим. Змей довольно не плохо взлетел, но молния никак не хотела в него попадать, хотя рядом громко громыхала. Мы пробовали ещё несколько раз в другом месте и опять неудачно.
Стало ясно, что нужно что-то менять.
Ура! Нам удалось покорить грозу!
Молния вблизи, да еще и вызванная тобой, это действительно круто. Тебе наверняка интересно, как же нам удалось поймать молнию? Увидеть место, куда ударила молния. Что же мы испытали, находясь в непосредственной близости от этой страшной стихии? И узнать, что случилось с нашим оборудованием после грозы.
В этом ролике я подробно всё покажу: В прошлом ролике я подвязал тоненькую проволочку к змею и запустил его в грозу, но ничего не вышло. Теперь я доработал эту технологию и подал на проволочку высокое напряжение из телевизора «Юность». На аноде кинескопа в нём используется 10 000 вольт. Этого вполне достаточно, чтобы вызвать начальную ионизацию.
В темноте даже можно наблюдать, как светится коронный разряд на кончике проволочки, который закреплён на верхушке змея. В грозовую погоду я выехал за город и на высоком холме включил портативный телевизор «Юность» от аккумулятора. Корпус телика я хорошенько заземлил, а высоковольтный вывод подключил к тоненькой медной проволоке, намотанной на бутылке. Пока воздушный змей набирал высоту, проволока легко сматывалась с бутылки.
Я в это время наблюдал за процессом из безопасного места. Змей то набирал высоту, то опускался, отчего проволока касалась земли и искрила. При очередном порыве ветра змей резко рванул вверх и молния с оглушительным треском бахнула в телевизор. Я не ожидал, что от молнии будет настолько сильная ударная волна, которой отбросило мою видеокамеру. Ощущения от молнии просто непередаваемые.
Звук — как взрыв артиллерийского снаряда, только внушительнее и резче. Вспышка — это нечто. Рассмотреть её удалось хорошо, так как её я видел несколько минут, особенно если глаза закрыть. А внутренние ощущения не передать словами! Мы после молнии не сразу пришли в себя. Просто не верилось, что такое можно сделать своими руками. А потом, как не совсем вменяемые бегали по лесу, опасаясь, что на такой шум могут приехать военные.
Всего за 5 минут мы долетели домой и теперь можно спокойно изучить последствия удара молнии. Если рассмотреть видео, которое я заснял, по кадрам, то можно заметить искры, которые расходятся кольцами от телевизора — это магнитной индукцией сорвало оставшиеся витки проволоки с бутылки.
Потом видно как молния перескочила на антенну телевизора и мгновенно её испарила! Молния вышла из переключателя каналов в землю, оплавив его как после сварки. Провод от аккумулятора отгорел. Расплавленной земли в месте где ударила молния, я почему-то не увидел. Может мне попалась слабенькая молния. Но зато обнаружил три отверстия на земле, вокруг которых выгорела трава.
Получается, что молния вошла в землю в трёх разных местах, одно возле переключателя каналов телевизора, а другие в метре от телевизора. Почему так произошло? Может быть была серия молний и каждая ударила в новое место? А что же случилось с телевизором? К моему удивлению кинескоп не взорвался, на нем появились какие то странные пятна. Задняя стенка слетела, оплавилась и покрылась пузырьками.
Антенна полностью испарилась, остался только пиптык. Плата покрылась странным фиолетовым налётом и много дорожек перегорело. Из динамика вырвало мембрану. А вот аккумулятор жалко. Хоть он и находился в стороне и в него не было прямого попадания молнии, он оплавился и потрескался и полностью разрядился. После полной зарядки, к моему удивлению, он заработал нормально. И трещины оказались не сквозными — заплавленными изнутри. Теперь главный секрет молнии разгадан. А во что ты хотел бы разрядить грозу? Напиши в комментариях и мы сделаем это.
А почему бы нам не получить шаровую молнию?
Недавно я увидел, как ученые в лабораторных условиях получают шаровые молнии. Они погружают в воду электрод и подают на него высоковольтный импульс, в результате вылетает шаровая молния, которая за доли секунды гаснет. В этот раз я решил провести более масштабный эксперимент. Я погрузил массивный электрод в реку и подал на него грозовой разряд, подсоединив его через провод к воздушному змею, взлетающему к грозовой туче. Но что-то пошло не так.
Провод начал искрить, после чего змей зашипел и засветился ярким голубым свечением. Из него начала опускаться светящаяся лента и как только она соприкоснулась с землёй, с оглушительной мощью ударила молния. Я так и не понял, что за странное природное явление я наблюдал! Молния ударила почему-то не в реку, а в берег, оставив выжженный след на земле: Жаль, что фотоаппарат, который снимал на видео воздушного змея, выключился и не заснял то, как он светился.
Вообще, заснять молнию близко, не такая уж и лёгкая задача. От мощного электромагнитного импульса фотик зависает, а флешка из него не читается. Но одна камера оказалась более выносливой и не разу не выключилась за время съёмок. Но тут я столкнулся с другой трудностью. Вспышка молнии вблизи выглядит очень ярко, как тысяча дуг от сварочного аппарата. Камера не успевает подстроить экспозицию и ослепляется, из-за чего кадр с молнией получается засвеченным.
Уменьшение экспозиции и спортивный режим съёмки тут не помогают. Конечно в идеале грозовые явления нужно снимать скоростной камерой, но стоимость такой камеры просто шокирует: Sony NEX-FX700R которая способна снимать 960 кадров в секунду, стоит 7000$, а Fastec TS3Cine на 10000 кадров в сек. стоит 30000$. Даже на списанную камеру в убитом состоянии я не скоро насобираю деньги. Может ты знаешь, чем можно заснять качественно грозовые явления? Делись своими идеями.
Буду рад любой помощи.
Самое интересное и необычное впереди
Жаль, но сезон гроз закончился. А ещё так много идей осталось не выполненных. Ну а пока на улице холода, самое время хорошенько подготовится к следующему сезону. Я уже готовлю десяток усовершенствованных установок для ловли молний. Проволочка будет подыматься с помощью модельного ракетного двигателя, что даст значительный прирост в высоте.
Управление запалом будет дистанционное, что повысит безопасность. Все необходимые приборы и проволока будут заранее закреплены в каждой установке так, что выехав на место, не придётся терять драгоценного времени. Готовлю подходящую видеоаппаратуру, чтобы качественно заснять молнию в полный ракурс.
Получить SLOW-MO кадры удара молнии в: — дерево; — баллон с газом; — телефон nokia; — работающую микроволновку; — и многое другое (предложи в комментариях).
Чётко и не засвечено заснять шаровую молнию и если повезёт, другие редкие грозовые явления. Получить фульгурит. Ещё хочу провести целый ряд опытов с энергией молнии.
Сейчас изучаю эту тему в интернете, чтобы хорошо подготовиться к таким экспериментам. Может повезёт и удастся открыть что-то новое!
Ужасы нашего городка
В этом сезоне планировалось гораздо больше, но в нашем городе не всё так просто: при первых запусках змея, приходилось осматриваться, ни едет ли танк или БТР, опасаясь, чтобы военные нас не приняли за разведчиков. Следующий опыт проводился под конкретную бомбёжку, и когда грохнула молния в наш телевизор мы не на шутку перепугались военных, которые нашу молнию могли принять за вражескую армию! И мы, как сумасшедшие, бежали лесом напролом оттуда домой.
Моего друга поймали люди с автоматами, забрали телефон, уложили в багажник и увезли в неизвестном направлении. Нам повезло, его не захватили в плен. Последний наш опыт с шаровой молнией проходил в посадке усеянной неразорвавшимися снарядами. Мы попросили сапёров, разминирующих дома, чтобы они разминировали посадку, но они категорично отказались туда идти, сказав, что в посадке работают снайпера. Их не убедили наши слова, что мы там были и снайперов не видели.
Большинство опытов проводилось ещё в начале лета, но разместить видео и написать эту статью удалось совсем недавно. Мы живём в Луганске на Востоке Украины и в результате обстрелов полумиллионный город почти три месяца полностью оставался без света, интернета и вообще без какой либо связи.
На этом у меня всё. В следующем сезоне ожидай гораздо более грандиозных экспериментов от меня. Будь осторожен в грозу.
Не забудь поделиться своими идеями в комментариях, твой опыт и знания важны для нас!
Источник: https://habr.com/ru/post/243095/
Гост р мэк 62305-2-2010 менеджмент риска. защита от молнии. часть 2. оценка риска, гост р от 30 ноября 2010 года №мэк 62305-2-2010
ГОСТ Р МЭК 62305-2-2010
Группа Т59
ОКС 29.020; 91.120.40
Дата введения 2011-12-01
Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. N 184-ФЗ «О техническом регулировании», а правила применения национальных стандартов Российской Федерации — ГОСТ Р 1.0-2004 «Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения»
Сведения о стандарте
1 ПОДГОТОВЛЕН Автономной некоммерческой организацией «Научно-исследовательский центр контроля и диагностики технических систем» (АНО «НИЦ КД») на основе собственного аутентичного перевода на русский язык международного стандарта, указанного в разделе 4
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 10 «Менеджмент риска»
3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 30 ноября 2010 г. N 795-ст
4 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту МЭК 62305-2:2010* «Защита от молнии. Часть 2. Менеджмент риска» (IEC 62305-2:2010 «Protection against lightning — Part 2: Risk management»).________________
* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. — Примечание изготовителя базы данных.
Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования указанного международного стандарта для приведения в соответствие с ГОСТ Р 1.5-2004 (подраздел 3.5).
При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им национальные стандарты, сведения о которых приведены в дополнительном приложении ДА
5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты», а текст изменений и поправок — в ежемесячно издаваемых информационных указателях «Национальные стандарты».
В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты».
Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет
Введение
Удар молнии может быть опасен для зданий (сооружений) и/или линий коммуникаций.
Опасность для зданий (сооружений) в результате удара молнии может привести к:
— повреждению здания (сооружения) и его частей,
— отказу находящихся внутри электрических и электронных систем,
— гибели и травмированию живых существ, находящихся непосредственно в здании (сооружении) или вблизи него.
Удар молнии может оказать неблагоприятное воздействие на прилегающую территорию или окружающую среду.
Для снижения потерь от ударов молний необходимо внедрение мер защиты. Необходимость внедрения мер защиты от молнии должна быть определена на основе оценки риска.
В настоящем стандарте риск определен как рассчитанные для здания (сооружения) возможные средние потери за год от ударов молнии.
Риск зависит от:
— количества ударов молнии за год, вызывающих неблагоприятные последствия для здания (сооружения);
— вероятности повреждений при ударе молнии;
— среднего количества косвенных потерь.
В зависимости от неблагоприятных последствий для здания (сооружения) разделяют:
— удар молнии в здание (сооружение);
— удар молнии вблизи здания (сооружения);
— удар молнии в подведенные к зданию (сооружению) линии коммуникаций (линии электропередачи, телекоммуникационные линии);
— удар молнии вблизи линий коммуникаций.
Удар молнии в здание (сооружение) или коммуникации может вызвать физические повреждения и привести к гибели и травмированию живых существ.
Удары молнии вблизи здания (сооружения) или его линий коммуникаций, так же как удар молнии в здание (сооружение) или коммуникации, могут вызвать отказ электрических и электронных систем вследствие перенапряжений, вызванных резистивными и индуктивными связями, возникающими в этих системах под воздействием тока молнии.
Кроме того, отказы вследствие перенапряжений в защищаемых установках и в линиях электропередачи могут также привести к перенапряжениям во внутренних системах.
Примечание — Сбои в работе электрических и электронных систем не являются областью применения стандартов серии МЭК 62305. Более подробно они описаны в МЭК 61000-4-5 [1].
Количество ударов молнии, вызывающих неблагоприятные последствия для здания (сооружения), зависит от размеров и характеристик здания (сооружения) и подведенных линий коммуникаций, от характеристик окружающей среды, а также от плотности ударов молнии в землю, выраженной количеством ударов молнии в землю за год на 1 км в регионе, где расположено здание (сооружение) и его линии коммуникации.
Вероятность повреждения молнией здания (сооружения) и его коммуникаций зависит также от тока молнии, типа и эффективности применяемых мер защиты.
Меры защиты могут снизить вероятность повреждений или размеры возможных потерь.
Решение о внедрении мер защиты от молнии может быть принято независимо от результатов оценки риска в соответствии с конкретной ситуацией, где трудно избежать риска.
1 Область применения
Настоящий стандарт применим к оценке риска удара молнии и его последствий для зданий, сооружений и их частей.
В настоящем стандарте установлены процедуры оценки риска удара молнии для зданий (сооружений). Если установлен приемлемый риск, то такая процедура позволяет выбрать соответствующие меры защиты от молнии для снижения риска до приемлемого значения.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты*:_______________
* Таблицу соответствия национальных стандартов международным см. по ссылке. — Примечание изготовителя базы данных.
МЭК 62305-1:2010 Защита от молнии. Часть 1. Общие принципы (IEC 62305-1:2010, Protection against lightning — Part 1: General principles)
МЭК 62305-3:2010 Защита от молнии. Часть 3.
Физическое повреждение структур и опасность для жизни (IEC 62305-3:2010, Protection against lightning — Part 3: Physical damage to structures and life hazard)
МЭК 62305-4:2010 Защита от молнии. Часть 4.
Электрические и электронные системы здания (сооружения) (IEC 62305-4:2010, Protection against lightning — Part 4: Electrical and electronic systems within structures)
3 Термины, определения, обозначения и сокращения
В настоящем стандарте применены термины и определения по МЭК 62305-1, а также следующие термины с соответствующими определениями.
3.1 Термины и определения
3.1.1 защищаемое здание (сооружение) (structure to be protected): Здание (сооружение), для которого необходима защита от воздействия молнии.
Примечание — Защищаемое здание (сооружение) может быть частью большего здания (сооружения).
3.1.2 здание (сооружение) с опасностью взрыва (structures with risk of explosion): Здание (сооружение), содержащее твердые взрывоопасные материалы, взрывчатые вещества или опасные зоны, установленные в соответствии с классификацией МЭК 60079-10-1 [2] и МЭК 60079-10-2 [3].
3.1.3 здание (сооружение), опасное для окружающей среды (structures dangerous to the environment): Здание (сооружение), воздействие молнии на которое может вызвать распространение биологических, химических и радиоактивных веществ (химическое, нефтехимическое производство, ядерная установка и т.д.).
3.1.4 городская среда (urban environment): Местность с высокой плотностью расположения зданий или плотно населенных районов с высотными зданиями.
Примечание — Примером городской среды является центральная часть города.
3.1.5 пригородная среда (suburban environment): Местность со средней плотностью зданий.
Примечание — Примером пригородной среды являются пригородные районы.
3.1.6 сельская среда (rural environment): Местность с низкой плотностью зданий.
Примечание — Примером сельской среды является село, деревня, поселок.
3.1.7 номинальное выдерживаемое импульсное напряжение (rated impulse withstand voltage level); : Импульсное напряжение, установленное изготовителем для оборудования или его отдельных частей, характеризующее способность изоляции выдерживать временные перегрузки по напряжению.
Примечание — В настоящем стандарте использована только разность потенциалов между проводниками под напряжением и землей (МЭК 60664-1:2007 [4]).
3.1.8 электрическая система (electrical system): Система, включающая в себя элементы, работающие от низковольтных источников напряжения.
3.1.9 электронная система (electronic system): Система, включающая в себя чувствительные электронные компоненты, такие как телекоммуникационное оборудование, компьютеры, системы управления и измерительные системы, системы радиосвязи, силовые электронные установки.
3.1.10 внутренние системы (internal systems): Электрические и электронные системы, расположенные внутри здания (сооружения).
Источник: http://docs.cntd.ru/document/1200083498
Опасности молнии на линиях электропередачи: китайский опыт
В статье описан опыт борьбы с молнией в Китае. Что такое эффективность молниезащиты, по каким показателям она измеряется? Как повысить грозоустойчивость воздушных линий и какие бывают устройства молниезащиты.
Около 60% всех отключений линий электропередачи в Китае происходит из-за молнии, и их доля зависит от региона и сезона. Грозовые воздействия разделяют на две категории: прямой удар молнии в опору, молниезащитный трос или провод, и удар молнии в участок около линии, при котором на проводе возникает индуктированное перенапряжение. Прямые удары молнии наиболее опасны, а индуктированные перенапряжения представляют опасность лишь для ВЛ до 35 кВ.
Информацию об этом можно найти в различных источниках, в частности, на сайте «inmr.com» – специализированном ресурсе для энергетиков, сотрудников испытательных лабораторий, коммунальных служб и производителей оборудования.
Перенапряжения при прямом ударе молнии в линию, в свою очередь, разделяются на два типа в зависимости от места ее попадания. В первом случае молния попадает в опору или молниезащитный трос, при этом стекание тока молнии в землю приводит к значительному увеличению потенциала опоры.
Когда разница потенциала между опорой и проводом превышает импульсную прочность линейной изоляции, происходит перекрытие изоляции. Т.е. в этом случае, абсолютное значение потенциала опоры в момент удара молнии оказывается выше, чем у провода, такое событие называют обратным перекрытием.
Во втором случае, перенапряжение возникает при прорыве молнии сквозь тросовую защиту и попадании ее в провод.
Показатели эффективности молниезащиты
Эффективность молниезащиты измеряется с помощью двух показателей — уровня молниезащиты и относительного числа грозовых отключений. Первый показатель определяется максимальным током молнии при прямом ударе (амплитуда тока в кА), который может выдержать линия без повреждений (перекрытий линейной изоляции).
Чем выше это значение, тем выше будет уровень грозоупорности линии. В отличие от этого, относительное число грозовых отключений линии, определяется как число отключений (на 100 км/год) в имеющихся условия (грозовой активности а регионе) или после приведения к условиям района с 40 грозовыми днями в году.
Таким образом, относительное число грозовых отключений является обобщающим показателем эффективности грозозащиты линии.
Поскольку молниезащитный трос на ВЛ 110 кВ и выше устанавливают на протяжении всей линии, широко распространено мнение о том, что грозовые отключения на таких линиях происходят главным образом из-за обратных перекрытий, так как вероятность прорыва молнии на провод гораздо ниже. Современная статистика из Китая демонстрирует обратное.
Несколько лет назад число грозовых отключений линий, эксплуатируемых «Государственной сетевой компанией» («State Grid Corporation»), составляло за год 865, из которых 592 (68,4%) произошли из-за прорыва молнии сквозь тросовую защиту, 269 — из-за обратных перекрытий и 4 из-за других причин. Кроме того, отключение линий 750 кВ и линий постоянного тока 500 кВ было вызвано прорывом молнии на провод.
Действительно, сравнительное число прорывов молнии на провод в отношении к общему числу грозовых отключений для линий 66 кВ, 110 кВ, 229 кВ, 330 кВ и 500 кВ в Китае составило 1,6%, 58,4%, 76,1%, 80%, 95,1% соответственно, то есть, чем выше напряжение, тем выше процент отключений, связанных с прорывом сквозь тросовую защиту.
Например, за последний год в Китае количество отключений, вызванных молниями, составило 741, из которых 520 (70,2%) были вызваны прорывом молнии, 209 – обратными перекрытиями и 12 — другими факторами. При этом также, чем выше напряжение, тем выше был процент прорывов молнии на провод.
Способы повышения грозоустойчивости
| Меры по повышению уровня грозоупорности линий электропередачи и снижению числа связанных с молнией аварийных событий, включают в себя: снижение сопротивления заземления опор; регулировку угла защиты молниезащитного троса; использование дифференцирования уровня линейной изоляции для двухцепных опор; установку дополнительных молниеотводов или разрядников для защиты от перенапряжений в местах с наибольшим риском. Кроме того, использование оборудования для наблюдения за ударами молнии помогает своевременно находить и заменять поврежденные изоляторы.Действия по сокращению числа обратных перекрытий отличаются от борьбы с прорывами молнии. Уменьшение сопротивления заземления опор очень эффективно для предотвращения отключений, связанных с обратными перекрытиями. Основными мерами по предотвращению прорывов молнии сквозь тросовую защиту являются: уменьшение защитного угла троса и установка дополнительных молниеотводов и линейных разрядников. |
Уровень молниезащиты линий электропередачи, рассчитанный для случая прорыва молнии сквозь тросовую защиту, оказывается низким. Рассчитанные для этого случая уровни для линий 110 кВ, 220 кВ, 330 кВ и 500 кВ составляют всего 7 кА, 12 кА, 16 кА и 27 кА соответственно.
В большей части Китая вероятность появления молнии с током свыше 20 кА составляет 59%, а свыше 50 кА — 27%.
Таким образом, в случае прорыва молнии на провод обычно происходит отключение линии и, следовательно, предотвращению таких событий следует уделять большое внимание, особенно на линиях высокого напряжения.
Устройства молниезащиты
Линейные разрядники могут значительно снизить количество отключений, связанных с молнией, и их практическое применение оказалось чрезвычайно эффективным. Если их стоимость снизится, они, вероятно, будут использоваться более широко.
В то же время, линии ультравысокого напряжения 1000 кВ имеют дополнительный молниезащитный трос, устанавливаемый над центральным фазным проводом на опасных участках, что сделано для повышения надежности работы тросовой защиты, снижения числа прорывов молнии.
Также важно повышать уровень импульсной прочности изоляторов (линейной изоляции). Поскольку полимерные изоляторы обеспечивают лучшую стойкость к загрязнению, нежели стеклянные или фарфоровые, изоляционные расстояния у них часто короче, чем у эквивалентных гирлянд фарфоровых или стеклянных изоляторов.
Соответственно, меньше и расстояние между выравнивающими поле экранами на концах изолятора, и, следовательно, импульсная прочность полимерного изолятора может быть относительно низкой. Учитывая, что уровень грозоупорности линий 110 кВ итак не высок, отрицательное влияние при использовании полимерных изоляторов может быть значительным.
Китайские энергетические компании уже обратили внимание на эту проблему, и их требования к полимерным изоляторам больше не основываются исключительно на характеристиках, связанных с выдерживаемым напряжения промышленной частоты в условиях загрязнения и увлажнения, но и учитывают уровень импульсной прочности.
Однако, до тех пор пока воздушный зазор между экранами полимерных изоляторов будет не меньше, чем зазор между концами гирлянд фарфоровых или стеклянных изоляторов, уровень грозоупорности линий не будет уменьшаться.
Наконец, при любом рассмотрении связанных с молнией рисков для линий необходимо учитывать не только относительное число грозовых отключений, но и интенсивность отказов из-за молнии. Если повторное включение линии, пораженной молнией, будет успешным, перерывов в работе ВЛ не будет.
Для достижения этого, необходимо организовывать защитные искровые промежутки параллельно линейной изоляции, таким образом дуга, возникшая вслед за попаданием молнии, будет удерживаться достаточно далеко от поверхности изоляторов, что предотвращает отключение ВЛ из-за их повреждений.
Научно-исследовательский институт электроэнергии в Пекине (Electric Power Research Institute Beijing) провел обширные исследования таких защитных искровых промежутков, и эта мера должна широко продвигаться в Китае, а также в других странах.
28.01.2020
Логист Стримера, Михаил Лесман рассказывает о Supply Chain, логистике в НПО Стример и Streamer AG и планах на будущий год.
Источник: https://www.streamer.ru/articles/opasnosti-molnii-na-liniyakh-elektroperedachi-kitayskiy-opyt/
Каково это, когда в тебя попадает молния Научно-популярное издание Mosaic — о напряжении в 200 миллионов вольт — Meduza
Если в человека попадет молния, его шанс выжить — 9 из 10, только потом его здоровье не всегда возвращается к прежнему состоянию. Принято считать, что удар молнии — это что-то очень редкое, сравнимое с нападением акулы.
Если вы доживете до 80 лет, то шансы встретиться с разрядом молнии напряжением до 200 миллионов вольт — 1 к 13 тысячам.
Научно-популярное издание Mosaic рассказывает о том, что случилось с теми людьми, в кого молния все же попала и что делать всем остальным, чтобы этого никогда не произошло.
Что происходит
«Все мое тело просто замерло — я не мог больше двигаться. Боль была Трудно объяснить. Если вы в детстве засовывали палец в розетку, умножьте это чувство в газиллион раз — и ты это чувствуешь всем телом. Я увидел белый свет вокруг себя, как будто я был в пузыре. И это длилось вечность», — рассказывает Джастин Гогер, которого ударила молния, когда он возвращался с рыбалки.
На самом деле молния редко бьет прямо в человека — это происходит в трех—пяти процентах случаев. Обычно через человека проходит только ее часть, а все остальное как бы «обтекает» тело. Либо молния бьет рядом, а человеку достается часть удара. Это происходит очень быстро, гораздо быстрее, чем при контакте с высоковольтной линией, поэтому при ударе молнии люди так часто выживают.
Наверное, многие думают, что молния бьет в макушку и проходит через тело в землю. На самом деле точки входа бывают разными. Часто это уши, губы или глаза, и пострадавшие могут потерять слух, у кого-то потом развивается катаракта. Если молния проникает в мозг, то это может нарушить работу дыхательного центра.
Если молния оказывается в сердце, это нарушает его работу, и тут часто не обойтись без сердечно-легочной реанимации. Еще это ожоги, особенно если кожа человека была влажной. От одежды могут остаться только клочки, телефон может просто-напросто расплавиться. После удара молнией многие люди теряют сознание, нередко бывает, что ноги или руки временно парализует.
Окружающие видят дым, поднимающийся от человека.
Если человек выжил, дальше он может столкнуться с самыми неожиданными последствиями. Хронические боли, ухудшение памяти, изменение личности, настроения и многое другое. Некоторые пострадавшие говорят, что теперь, когда они входят в комнату, компьютер зависает, а батарейки в технике разряжаются быстрее, но специалисты относятся к таким заявлением со скепсисом.
Вообще последствия ударов молнией изучены плохо. Есть не так много врачей, которые специализируются именно на этом, исследований мало. Одни из самых известных проводились на овцах. У специалистов по молниям есть свой симпозиум, у людей, которых ударила молния, кстати, тоже есть свои форумы, потому что многие хотят общаться с теми, кто понимает, что они пережили и с чем им приходится сейчас сталкиваться.
Как себя вести во время грозы
Есть множество популярных советов, как избежать удара молнии, но американский метеоролог Рон Холл просит не обманываться: ни один из них не гарантирует вам стопроцентную защиту. В идеале нужно как можно быстрее попасть в помещение. Но и то — не везде помещения полностью защищены, особенно в сельской местности.
Когда вы находитесь на улице, лучше сделать хоть что-нибудь, чтобы не стать мишенью для молнии. Она нацеливается в основном на отдельно стоящие выступающие объекты: деревья, столбы, здания, людей. Поэтому:
- лучше спуститься с возвышенности — чем глубже, тем лучше. Овраг подходит идеально;
- держитесь подальше от высоких деревьев и воды;
- если вы в компании, то рассредоточьтесь (между людьми должно быть около 6 метров);
- не ложитесь на землю — лучше присядьте на корточки и поставьте ноги вместе.
Раньше активно распространялось правило 30/30: человек должен считать, сколько секунд прошло после вспышки молнии. Если гром гремел до того, как удалось досчитать до 30, значит, молния достаточно близко и представляет угрозу. Но теперь мы стараемся отойти от этого правила по многим причинам, говорит Холл. Одна — практичная: не всегда точно можно определить, к какой именно молнии относится этот гром.
Mosaic
Источник: https://meduza.io/feature/2017/05/26/kakovo-eto-kogda-v-tebya-popadaet-molniya
Последствия попадания молнии в человека. Факты и вымыслы
Ежеминутно в землю ударяет 6 тыс. молний. Вероятность поражения человека составляет примерно 1 к 600 тысячам, при этом примерно треть пострадавших погибает на месте, а выжившие получают серьезные повреждения. Статистика весьма неточная, но дает общую картину: от прямых ударов смертность значительно ниже, чем, например, от автокатастроф или вирусных заболеваний. Тем не менее риск поражения существует, а последствия могут быть самыми неожиданными и удивительными.
Отличия удара молнии от бытового поражения током
Тело человека отлично пропускает электричество — в разумных пределах. Фактически попадание молнии является очень мощным ударом тока, медициной классифицируется, как электротравма. Напряжение разряда составляет около 300 кВт, а в бытовых приборах редко превышает 20-30 кВт. При этом длительность контакта с молнией составляет 3 миллисекунды, а поражение в бытовых условиях может длиться 500 и более миллисекунд.
Небесный разряд нагревает воздух вокруг, провоцирует появление ожогов и причудливых узоров на коже — вследствие разрыва сосудов. При поражении током, как правило, страдают руки и запястья. Молния же бьет в грудную клетку или в голову.
Симптомы поражения
- Ожоги. Не только в местах поражения. Разряд провоцирует возгорание одежды и пожар на месте происшествия.
- Травмы в результате падения или повреждения посторонними предметами.
- Галлюцинации.
- Потеря сознания.
- Остановка сердца.
- Нарушение опорно-двигательного аппарата.
Последствия удара молнии
Разряд пронизывает тело, оставляя ожоги — входной и выходной. Последних может быть несколько. Удар наносится снизу — от земли. Наиболее распространенная причина смерти — остановка сердца и не оказанная своевременно первая помощь. Человек впадает в шоковое состояние, которое многие пострадавшие сравнивают с пробуждением ото сна. Кроме того, распространены случаи развития паралича после поражения разрядом.
Слух и зрение
Примерно 50% пострадавших от прямого попадания получают серьезные проблемы с органами слуха и зрения. В течение 2-3 дней или нескольких лет развивается катаракта, зафиксированы случаи отслоения сетчатки, атрофии зрительных нервов и кровотечения.
Шум в ушах и временные потери слуха, головокружения, инфекционные заболевания среднего уха — последствия удара преследуют жертв на протяжении всей жизни. Непосредственно после удара возможен разрыв барабанных перепонок.
Кожа
Обширные ожоги I и II степени и разрывы сосудов оставляют пожизненные следы на теле. Появляются воспаления и покраснения кожного покрова, которые проходят через несколько дней.
Нервная система
Кровоизлияние в мозг, внутренние гематомы, амнезия и общий паралич — травмы ЦНС неизбежны при попадании молнии. Также, после реабилитации, могут развиваться психоневрологические заболевания.
Сердечно-сосудистая система
Если удалось быстро восстановить нормальный ритм сердца — последствия будут незначительны. Но если не провести реанимацию — человек погибает от гипоксии и нехватки кислорода.
Мышечная система
Разряд поражает мышцы, провоцируя токсичные выделения, которые сильно вредят почкам. Из-за сильных сокращений мышечных тканей во время удара ломаются кости, велика вероятность трещины позвоночника.
Удивительные способности, открывшиеся в людях после поражения
Рой Кливленд Салливан
Парковый Рейнджер из Кентукки за 34 года получил 7 прямых ударов. После последнего поражения Рой прожил еще 6 лет и покончил жизнь самоубийством в 71! Удивительный случай занесен в Книгу рекордов Гиннеса. Опасаясь получить разряд, как жена Салливана во время поражения летом 1977 года, окружающие сторонились отмеченного небом лесника на протяжении последних лет жизни.
Хорхе Маркес
Кубинец выжил после 5 ударов. Первые три поражения спровоцировали сильнейшие ожоги конечностей и спины, полное выгорание волос и выпадение пломб из зубов. Но удивительно, что все последующие удары не нанесли сколько-нибудь серьезных повреждений. Хорхе жив, ради собственной безопасности не выходит на улицу в грозу.
Владимир Игнатьевич Дронов
В начале ХХ века отставной капитан, которому было 50 лет, получил удар молнии на охоте. Дронов потерял сознание примерно на 30 минут. Серьезных последствий разряд не нанес, странности начались позже. За несколько месяцев лысина покрылась густым волосяным покровом, выпали все зубы, но через короткое время вылезли новые!
Бруно Ди Филиппо
Житель Массачусетса получил разряд, мирно поливая лужайку перед домом. Молния прошла через плечо и вышла через лодыжку. Врачи констатировали: удар не нанес абсолютно никакого вреда организму. На теле остался лишь незначительный рубец, который со временем пропал бесследно.
Ванга
Болгарская целительница, известная на весь мир, в детстве пострадала от урагана и удара молнии, потеряв при этом зрение, но обретя дар предсказания.
Гарольд Дин
После поражения молнией Гарольд стал невосприимчив к холоду: даже зимой житель Миссури выходит на улицу в одной футболке.
Василий Сайко
Пензяк получил разряд шаровой молнией, который прошел через грудную клетку и вышел со спины, не нанеся при этом видимых повреждений или поражений внутренних органов. Однако при обследовании выяснилось, что мучившая Василия хроническая язва желудка исчезла без следа.
Вагнер Кейси
На проходивших в Техасе гонках по бездорожью Вагнера с друзьями настигла гроза. Пытаясь укрыться под деревом, мужчина получил сильнейший разряд. Упав на землю, несчастный был второй раз поражен молнией. Кейси был немедленно госпитализирован, отделался незначительными повреждениями кожи и потерей чувствительности в правой ноге. Через несколько недель пострадавший полностью восстановился.
Распространенные мифы о молнии
От молнии не укрыться даже в здании
При попадании в здание, разряд уходит в землю по громоотводам. Дом — одно из самых безопасных мест во время грозы: чаще всего удары получают люди, находящиеся на открытой местности, возле водоемов или под деревьями. Не менее безопасным местом является автомобиль с прочной крышей.
Молния сбивает самолеты
Не менее одного раза в год разряд попадает в самолет, но редко приводит к авиакатастрофам: корпус лайнера изготовлен из металла, отлично проводящего электричество.
Молния не бьет в одно место дважды
Распространенное заблуждение, не обоснованное с научной точки зрения. Разряд может ударить дважды в один объект. Например, в сооружение высотой 500 метров ежегодно приходится 50-80 попаданий. Кроме того, физики вычислили, что после первого разряда молния ударит в радиусе от 10 до 100 метров с вероятностью 67%.
Молния образуется только во время дождя
Пока слышен гром — существует опасность получить удар молнии. При этом дождь может идти в 10 километрах и дальше.
Если прикоснуться к пострадавшему, можно получить удар током
Страшное заблуждение, из-за которого зачастую не оказывают первую медицинскую помощь пострадавшему. В действительности тело человека не способно удерживать электрический разряд.
Мобильный телефон опасен в грозу
Наука не приводит никаких фактов в поддержку этого мифа. Только телефон в металлическом корпусе, который соприкасается с кожей, может увеличить вероятность попадания молнии.
Оказать первую помощь и вызвать врача — обязанность каждого, ставшего свидетелем удара молнии в человека. Это несложно, велика вероятность, что вы спасете жизнь пострадавшему!
В статье Вы узнаете о том, чем может грозить удар молнии организму человека. Описаны результаты прямого попадания и последствия, которые разряд может нанести в долговременной перспективе. Также представлена статистика поражений в результатах гроз и молний.
Молния как оружие
Что значила молния в древней мифологии, ее символизм в оружие древних народов? Опыты Теслы и изобретение Франклина, история экпериментов и современные разработки. Зачем пытаются управлять молнией и как ее учат защищать?
Молния и молниезащита
Источник: https://www.mzke.ru/posledstviya_molnii_fakty_i_vymysly.html
Как защитится от разрядов молнии и скачков напряжения?
Вот приходит сезон летних гроз, который сопровождается многочисленными разрядами молний.
Одно попадание разряда в ближайшую опору линии электропередач или даже в молниеприёмник здания или сооружения, которые находятся неподалёку от Вашего дома, может привести к огромному скачку напряжения в сети.
Что в свою очередь выведет из строя Ваши бытовые приборы, а также может нанести вред жильцам и домашним животным.
В этой статье расскажу Вам, как защитится от этих природных разрядов, а так же от малых скачков напряжения в бытовых сетях электропередач.
Молниезащита зданий, загородного дома
Одним из важнейших этапов возведения любого дома, будь то частного загородного, или многоэтажного является не что иное, как организация системы молниезащиты. И действительно, при попадании молнии в дом, порча имущества и даже угроза жизни человека практически неизбежна.
Ведь в результате удара молнии по зданию, вокруг образовывается электромагнитное поле, вследствие чего в электрической сети возникают сильнейшие перепады напряжения, что неизбежно ведет к порче бытовой техники. Но, при этом стоит понимать, что и это далеко не единственная угроза – удар молнии может также повредить и электрическую проводку, что может послужить причиной возникновения пожаров, грозящих порчей имущества жильцов, а порой и летальными исходами.
При обустройстве молниезащиты, как правило, применяются специальные конструкции в виде металлического троса или сетки, которые набрасываются на здание. Подобная система принимает весь удар на себя и успешно отводит заряд молнии в землю. Одним из главных достоинств подобной системы можно считать ее финансовую доступность и надежность. Но, согласитесь, массивная конструкция из арматуры, свисающая со стен и крыши – далеко не лучшее украшение фасада дома.
Ввиду этого весьма существенного недостатка, все большее распространение сегодня завоевывает система внешней активной защиты. Суть ее заключается в следующем: элементы конструкции ионизируют окружающий воздух, благодаря чему область действия защиты увеличивается. Таким образом, при ударе молнии, она притягивается специальной антенной и отводиться от дома на безопасное расстояние.
Подобная система отличается долговечностью, экологичностью, надежностью и, несомненно, гораздо большей эффективностью. Никогда не забывайте, что правильное обустройство молниезащиты здания играет отнюдь не последнюю роль при его возведении, ведь от нее зависит не только сохранность имущества, но и жизнь, и здоровье людей.
Ограничители импульсных перенапряжений и реле контроля
Для защиты домашней электрической проводки от молниевых разрядов обычно применяют ограничители импульсных перенапряжений (разрядники). Принцип их работы заключается в следующем: при прохождении сверх напряжения происходит мгновенное открытие варисторного модуля и сводит его в заземление. При нормальном напряжении в сети он закрыт.
От более маленьких скачков напряжения в сети нам помогут реле контроля напряжения. Принцип работы их следующий: при прохождении в сети завышенного или наоборот заниженного напряжения это реле производит отключение нагрузки. После того как напряжение поднялось до номинального уровня, то есть 220 вольт ±10%, оно с выдержкой времени (до 3 минут), производит включение нагрузки.
Также для этих целей применяют стабилизаторы напряжение, достоинством их перед реле заключается в том, что они автоматически поднимают или понижают уровень напряжения в сети и лишь при больших перепадах производят отключение нагрузки. Стабилизатор напряжения — это довольно сложный электрический прибор.
Его главным предназначением является поддержание стабильного напряжения на выходе в условиях устойчивого электрического тока, который подается на его вход. Благодаря бытовому стабилизатору домашние электроприборы остаются в целостности и сохранности. Конструктивно, электронный прибор состоит из электронных ключей и трансформатора и управляется с помощью микропроцессорного контролера.
Минусом является их высокая стоимость.
Лишь при использовании комплексной защиты с применением разрядников и реле контроля напряжения или стабилизатора можно достичь хорошей защиты от неприятностей, несущих с собой грозы и атмосферные осадки. Большинство моделей стабилизаторов не защищают от грозовых разрядов.
Однако есть и такие, которые обладают подобной защитой, например, устройство производства ростовской компании Бастион — Скат 11111 на 10 кВт или же менее мощная модель для защиты отопительных котлов и холодильников — Оптивольт 2000 на 1,5 кВт, производства Курского электроаппаратного завода.
Как выбрать стабилизатор напряжения?
Выбрать стабилизатор довольно просто, если руководствоваться некоторыми правилами.
Стабилизаторы бывают однофазные и трех фазные, они значительно различаются по стоимости, потому сначала надо определиться какой из них наиболее целесообразно устанавливать в конкретном случае. Но даже если необходимость трех фазного стабилизатора вполне обоснована, лучше купить три однофазных стабилизатора и установить их на каждую фазу отдельно.
Делается это для того, чтобы, в случае повреждения на одной из фаз, не происходило отключения всего питания. Кроме того это еще и дешевле обойдется. После того как определились с типом стабилизатора, надо выбрать оптимальные характеристики напряжения который этот стабилизатор способен выдавать и стабильно поддерживать. Для этого необходимо произвести замер напряжения имеющегося в сети, причем производить этот замер надо в вечернее время суток, когда возникает пик нагрузок.
Еще одним параметром, на который необходимо обращать внимание при выборе стабилизатора является максимальная нагрузка, которую данный стабилизатор способен выдержать. Для того чтобы определить необходимую величину, надо суммировать мощность всех имеющихся в квартире потребителей и прибавить к полученной сумме еще тридцать процентов.
При установке стабилизатора необходимо помнить о том, что если мощность входного автомата будет меньше чем потребляемая мощность стабилизатора, то такой автомат будет постоянно выбивать. Поэтому надо поставить автомат с соответствующим номиналом.
Если напряжение в сети, в которую будет включаться приобретенный стабилизатор, колеблется в приделах от 170 В до 240 В, то вполне достаточно приобретения любого электромеханического или релейного стабилизатора.
Если же напряжение в сети опускается ниже 170 В или поднимается выше 300 В, то необходимо использовать тиристорные стабилизаторы, имеющие более широкий диапазон величин допусков изменения входного напряжения.
Источник: https://staby.ru/page.php?page=razryad_molnii
Чем опасна молния
В последнее время на территории Подмосковья наблюдаются крайне не благоприятные погодные условия. Ливневые дожди, град, ураганный ветер, и все это сопровождается грозой с ударами молнии. В Московской области зафиксированы случаи травмирования людей от удара молнии, а также есть случаи, которые привели к летальному исходу. Что бы избежать гибели, необходимо знать, что такое молния и как вести себя при грозе.
Молния — это мощнейший электрический разряд, который обладает высоким напряжением в несколько миллионов вольт, силой тока в сотни тысяч ампер и очень высокой температурой, до 25 тысяч градусов.
Мгновенный удар молнии может вызвать паралич, глубокую потерю сознания, остановку дыхания и сердца. Прямое попадание молнии в человека заканчивается мгновенной смертью вследствие остановки сердца, тяжёлых повреждений внутренних органов, разрушения тканей и костей, поскольку молния в этом случае воздействует на человека подобно удару молота.
Чтобы не стать жертвой этого опасного природного явления, необходимо придерживаться определённых правил поведения во время грозы.
Чаще всего молния ударяет на открытых местах или в одиноко стоящее дерево, несколько реже в помещение и еще реже в лесу, поэтому при приближении грозового фронта нужно заранее остановиться и подыскать безопасное место.
Если во время грозы вы находитесь в квартире или частном доме, не подходите близко к электропроводке, антеннам, закройте окна, выключите телевизор, радио и другие электробытовые приборы и не касайтесь металлических предметов. В частном доме или даче особую опасность при грозе представляет топящаяся печь, поскольку выходящий из трубы дым обладает высокой электропроводностью и может притянуть к себе электрический разряд. Поэтому печь или камин лучше затушить и закрыть дымоход.
Если вы на улице, помните: в зоне грозы нельзя бегать и суетиться. Не приближайтесь к линиям электропередач или высоким деревьям, не стойте рядом с металлической оградой, стальными трубами, рельсами, а также вблизи других проводников электричества. Не приближайтесь к сельскохозяйственной технике и небольшим транспортным средствам типа мотоциклов и велосипедов
Если во время грозы Вы оказались в лесу, то укройтесь среди невысоких деревьев с густыми кронами. Не ищите защиты под кронами высоких или отдельно стоящих деревьев, не прислоняйтесь к их стволам, поскольку прямое попадание молнии в дерево может разбить его в щепки и травмировать рядом стоящих людей. В лесу наиболее безопасным местом будет низина с массивом из невысоких деревьев. Нельзя оставаться на поляне, особенно вблизи одиноко стоящего дерева.
Если гроза застала вас в автомобиле, не покидайте его, при этом закройте окна и опустите антенну радиоприемника. Прекратите движение и переждите непогоду на обочине, подальше от высоких деревьев
Во время грозы не рекомендуется пользоваться и мобильным телефоном. Самое верное средство, это на время непогоды вообще отключить аппарат. Так же бывают случаи попадания молнии в зонт, при которых могут быть ожоги и летальные исходы.
Анна Самойлова, эксперт Пушкинского ТУ СиС «Мособлпожспас»
Источник: http://inkrasnoarmeisk.ru/novosti/bezopasnost/chem-opasna-molniya
Джордж Джорджевиц
Инсталлятор кабельных каналов должен обеспечить их защиту не от прямого удара молнии, а от наведенного ею выброса напряжения.
Обеспечение молниезащиты коммуникационных сетей является важной составляющей их проектирования.
Не защищенная должным образом сеть может нормально проработать в течение длительного времени, но отнюдь не исключено, что когда-нибудь поблизости сверкнет молния и после этого вам, как сетевому специалисту, придется потратить немало времени и денег на восстановление функционирования сети. Итак, если вы отвечаете за работу критически важной коммуникационной инфраструктуры, прочитайте данную статью — она поможет вам защитить инфраструктуру от потенциальной угрозы.
Молния представляет собой разряд статического электричества в атмосфере. По своей природе она ничем не отличается от тех статических разрядов, которые наблюдаются, например, когда мы снимаем одежду из синтетических материалов в сухую погоду. Конечно, в случае грозы в атмосфере накапливается значительно больший электрические заряд.
Молнии обычно возникают при интенсивном движении теплого воздуха. Замечено, что ими ча-сто сопровождаются извержения вулканов. В редких случаях они наблюдаются и в ясную погоду. Помимо обычных, линейных молний, возникающих во время любой грозы, иногда можно стать свидетелем и более редких видов молний — ленточных, четочных, плоских и шаровых.
Обычный удар молнии обладает феноменальными энергетическими характеристиками. В большинстве разрядов сила тока составляет около 20 тыс. А, а в 10% случаев она превышает 200 тыс. А.
Непосредственно перед ударом молнии напряженность электрического поля может превышать 100 кВ/м. Поэтому неудивительно, что иногда во время грозы волосы встают дыбом.
К счастью, большинство разрядов молнии происходят между облаками и поэтому не угрожают здоровью людей. Однако наведенные этими разрядами выбросы напряжения могут серьезно повредить незащищенную коммуникационную инфраструктуру.
Хотя удары молнии выглядят по-разному и кажутся непредсказуемыми, большинство из них имеют схожие характеристики. Благодаря этому удалось создать имитационные модели выбросов напряжения и тока в коммуникационных каналах, наведенных грозовыми разрядами. И правильность этих моделей признана различными международными организациями по стандартизации.
В моделях, о которых идет речь, определены стандартные формы кривой напряжения и тока, имитирующие влияние (на коммуникационный канал) разрядов молнии. Кроме того, разработана конструкция электронных устройств, генерирующих ток и напряжение такой формы.
Наличие стандартных форм изменения наведенных напряжения и силы тока позволяет спроектировать и протестировать устройства защиты от перенапряжения и при этом быть уверенными в том, что в большинстве случаев они окажутся достаточно эффективными.
Кривая наведенного ударом молнии напряжения характеризуется временем роста (с 10 до 90% своего пикового значения) и временем спада (от пикового значения до 50% такового), выраженным в микросекундах. Например, предусмотренная в модели форма кривой имеет параметры 8/20 (время роста и спада — 8 и 20 мкс соответственно).
Очень важно понять, что под молниезащитой кабельных инфраструктур понимается защита их не от прямых ударов молний, а от наведенного перенапряжения. Сетевые специалисты считают, что обеспечивать защиту коммуникационных кабелей от прямых ударов молний слишком сложно и совершенно не нужно, поскольку энергия, заключенная в типичной молнии, очень велика, а вероятность ее прямого удара в кабели чрезвычайно мала.
Наведенные помехи
Наводимые в коммуникационных каналах выбросы напряжения и тока можно считать своего рода помехой, или шумом. Механизм наведения мешающего сигнала на коммуникационный кабель при ударе молнии такой же, как и при воздействии других источников электромагнитного излучения, разница заключается лишь в том, что уровень создаваемой молнией помехи, как правило, значительно выше, а время ее существования невелико.
Наведенный выброс напряжения способен нанести вред здоровью человека, повредить кабель и/или соединительное оборудование, а также помешать нормальной работе канала на время выброса. Помехи в коммуникационном кабеле могут наводиться посредством электростатической или электромагнитной индукции либо создаются в результате прямого контакта среды, по которой течет ток, с проводниками кабеля. От каждого из этих методов воздействия на кабель предусмотрены свои способы защиты.
По характеристикам наведенные выбросы отличаются от тех, что вызваны прямым контактом с проводниками кабеля. На витую пару выбросы всегда наводятся в синфазном режиме, т. е. наведенное на каждый проводник пары напряжение (или наведенный ток) имеет одинаковые амплитуду и полярность.
По мере распространения наведенной синфазной помехи по кабелю в обе стороны от места ее возникновения на неоднородностях витой пары эта помеха частично преобразуется в дифференциальное напряжение. Так же она преобразуется и в соединительном оборудовании на обоих концах кабеля, если оно не является хорошо сбалансированным.
Как правило, повреждение сетевого оборудования вызывается синфазной помехой большой амплитуды. Дифференциальная же помеха приостанавливает работу канала на время своего действия. Впрочем, при достаточно большой амплитуде и эта помеха может повредить сетевую аппаратуру.
Прямой удар молнии в коммуникационные кабели случается довольно редко, гораздо чаще выброс напряжения попадает на зарытый в землю кабель через прямой контакт его проводников с землей при близком вхождении молнии в нее.
Когда молния бьет в землю, во все стороны от места удара вдоль поверхности земли и в ее толще течет ток большой силы. Разумеется, он преимущественно проходит там, где сопротивление ниже.
Текущему в земле току соответствует область (вблизи места удара) с высоким уровнем напряжения (вспомните о том, что сила тока обычно равняется 20 тыс. А, а земля хорошим проводником не является). По мере удаления от места удара напряжение уменьшается.
К сожалению кабель, проходящий через область высокого напряжения, может легко выйти из строя, поскольку между разными частями кабеля возникнет огромная разность потенциалов.
В зависимости от конструкции коммуникационного кабеля наружной прокладки напряжение пробоя его оболочки составляет 2030 кВ, а изоляции его проводников — 35 кВ. В результате пробоя часть тока, вызванного ударом молнии, потечет по кабелю.
При этом сила тока в проводниках пар кабеля может быть очень разной. Это зависит от того, на какие проводники ток попадет в первую очередь.
Пробой сильно повреждает оболочку кабеля и, бывает, приводит к образованию угольных перемычек между его проводниками. Попавшая на поврежденный кабель дождевая вода может еще больше испортить его, что зависит от конструкции кабеля (в частности, от наличия или отсутствия в нем гидрофобного геля) и степени повреждения его оболочки.
Как обеспечить защиту от перенапряжения
Защита кабеля от наведенных выбросов напряжения может быть обеспечена его экранированием и/или установкой специальных защитных устройств. Экранирование кабеля — самый экономически эффективный способ его защиты от статического электричества. Если поместить все пары кабеля в экран из фольги и заземлить его в одной точке, он станет эффективным электростатическим экраном.
Эффективное электромагнитное экранирование реализовать гораздо сложнее — для этого кабель нужно покрыть оболочкой из ферромагнитного материала (например, броней из стальной ленты) или оболочкой с очень малым сопротивлением, которую необходимо потом заземлить в равноудаленных друг от друга точках вдоль всей длины кабеля.
Устройства защиты от перенапряжения делятся на две категории — первичные и вторичные. Первичное устройство устанавливают рядом с кабельным вводом. Оно предназначено для отвода в землю поступающей энергии выброса. Как правило, в качестве таких устройств используют газовые разрядники.
Если напряжение, приложенное к клеммам газового разрядника, превышает определенное пороговое значение, в нем происходит газовый разряд, и разрядник становится проводящим. Для использования в коммуникационных сетях выпускаются газовые разрядники с пороговым напряжением 90, 230, 350 и 500 В.
Они имеют по два или три электрода в одной газовой камере.
Чтобы защитить сбалансированные витые пары, следует использовать трехэлектродные разрядники. Такой разрядник имеет две клеммы для подключения к проводникам витой пары и одну земляную клемму.
При возникновении разряда между земляной клеммой и одним из электродов, подсоединенных к проводнику пары, сразу же на землю замыкается и второй электрод, подсоединенный к другому проводнику пары.
Таким образом быстро гасится выброс напряжения на обоих проводниках пары и сохраняется симметричный режим ее работы..
Источник: http://www.ccc.ru/magazine/depot/05_06/1102.htm
