Активной молниезащитой называется электротехническая система, служащая для искусственного принятия и отведения тока молнии в грунт. Система активной молниезащиты срабатывает в случае, когда опасная грозовая деятельность угрожает своим естественным развитием какой-то конкретной защищаемой территории. Система опережает своим срабатыванием самостоятельное развитие и формирование грозового разряда естественным путем, и тем самым защищает обширную территорию, гораздо большую, чем обычные методы молниезащиты.
Чтобы лучше понять, как действует активная молниезащита, обратимся к основам теории возникновения и развития молнии и принципам организации молниезащитных систем.
Что такое молния и что такое молниезащита?
Вообще, линейная молния представляет собой электрический разряд в атмосфере, возникающий в результате роста напряженности электрического поля между землей и облаками, либо между объектами, находящимися на земле и облаками. Молния фактически — это длинная искра, которая зажигается и несет заряд, когда напряженность этого электрического поля становится значительным.
Начинается типичный разряд с формирования нисходящего ступенчатого лидера, когда из облака в направлении земли начинает прорастать светящийся канал, он движется толчками со средней скоростью от 28 до 280 метров в секунду. Через мгновение ему навстречу формируется восходящий лидер с земли. В момент встречи двух этих лидеров начинается фаза основного разряда, что и воспринимается нами как собственно молния.
Из-за попадания молний в здания возрастает риск поражения людей электрическим током, риск расплавления и воспламенения разных материалов, расщепления древесины, появления трещин в бетоне и кирпиче, повреждения электроники вследствие попадания разряда в коммуникации. Даже если разряд не попал прямо в провода, волна перенапряжения способна распространиться по коммуникациям на километры и повредить оборудование. По статистике до 40% пожаров происходят вследствие разрядов молний.
Внешняя молниезащита с применением активных молниеприемников позволит защитить объекты от разрушений вследствие прямых попаданий в них молний. Главная цель активной молниезащиты — принять удар на себя, и отвести грозовые токи в землю без опасности повреждения чего-либо.
Вообще, любая система молниезащиты в основе своей функционирует, вырабатывая встречный лидер, сильно повышая вероятность попадания молнии именно в молниеприемное устройство. При этом все материалы элементов устройства подбираются так, чтобы даже при протекании через них токов молнии, цельность защищаемого объекта и цельность системы защиты не были бы нарушены.
В чем же заключается главное отличие активной молниезащиты от других видов традиционных молниезащитных устройств?
Главное отличие — наличие активного молниеприемника. Активный молниеприемник реагирует на возрастание напряженности электрического поля в процессе приближения грозового облака: от напряжения, которое индуцируется этим полем на антенных устройствах, заряжаются конденсаторы, и когда напряжение на них доходит до 13000-14000 вольт, в разрядниках происходит электрический пробой, и на устройстве формируется импульс напряжением более 200000 вольт, при этом его полярность противоположна полярности имеющего место грозового фронта.
Данный импульс появляется раньше, чем формируется естественный восходящий лидер, дается старт, зажигание для зарождения искусственного восходящего лидера, который быстро развивается на большое расстояние, покрывая обширную зону, защищаемую молниеприемником.
Особенно полезна активная молниезащита в случаях, когда специфика защищаемого объекта не допускает применения иных традиционных средств молниезащиты, например такими объектами являются строительные площадки, морские порты, места массового скопления людей и т. д. Имеются сведения, что активные молниеприемники помогли защитить от поражения молнией Иоанна Павла II на богослужении в 1998 году.
Активные системы молниезащиты не нарушают эстетики защищаемых объектов, поскольку не имеют массивных частей, а монтажные работы и затраты материалов минимальны. Площадь защищаемой зоны, охватываемой активной молниезащитой, значительно превосходит пассивные молниеприемники традиционных конструкций сходной высоты.
В соответствии со стандартом NF C 17-102, активная молниезащита почти на 100% исключает поражение защищаемого ею объекта молнией. При этом активный молниеприемник не требует питания ни от сети, ни от батарей, он является полностью автономным устройством. Приемник активируется лишь тогда, когда возникает объективный риск возникновения молнии.
При выборе активной молниезащиты вначале определяют уровень защиты, требуемый для определенного объекта. Согласно стандарту NF C 17-102, для определения уровня защиты исходят из следующих условий:
-
Площадь собирания. Условная площадь замещения территории, на которой есть достаточная вероятность вредоносного попадания молнии в объект. Эта площадь связана формой и размерами объекта;
-
Для оценки актуальности установки активной молниезащиты, принимают в расчет соотношение ожидаемой и признанной частот поражения объекта молнией;
-
Оценивают местоположение объекта. Если объект находится на плотно застроенной территории, то вероятность поражения его молнией значительно меньше, чем для одиночного объекта, находящегося на возвышении;
-
Принимают в расчет опасности, которые могут стать следствиями попадания молнии непосредственно в объект. Горюч ли материал стен и кровли, сколько людей находятся регулярно на объекте, и каковы возможности для их оперативной эвакуации, какова стоимость объекта, каковы возможные экологические последствия попадания молнии. Уровень необходимой защиты определяется с учетом всех потенциально возможных опасностей.
Когда все критерии учтены, и уровень защиты объекта определен, приступают к выбору модели активного молниеприемника с учетом высоты его установки, а также к выбору сопутствующих системе комплектующих.
Критика современных методов молниезащиты: Активные молниеотводы не работают
Андрей Повный
