Молния | Энциклопедия по охране труда

МОЛНИЯ – это гигантский электрический искровой разряд между заряженными облаками или между облаками и земной поверхностью длиной несколько км, диаметром десятки см и длительностью десятые доли секунды. М. делят на внутриоблачные, т. е. возникающие в самих грозовых облаках, и наземные, т. е. ударяющие в землю.

Возникновение электрических зарядов в облаках связано с явлением подъема воздуха, богатого водяным паром, и интенсивной его конденсацией. В результате физических и, в частности, аэродинамических процессов в облаках происходит разделение электрических зарядов противоположных знаков, вызывающих разряды М. между облаками, т. е. они заряжаются положительным и отрицательным электричеством. Процесс развития наземной М. состоит из нескольких стадий.

На первой стадии в зоне, где электрическое поле достигает критического значения, начинается ударная ионизация, создаваемая вначале свободными электронами, всегда имеющимися в небольшом количестве в воздухе, которые под действием электрического поля приобретают значительные скорости по направлению к земле и, сталкиваясь с атомами воздуха, ионизируют их. Т. о. возникают электронные лавины, переходящие в нити электрических разрядов – стримеры, представляющие собой хорошо проводящие каналы, которые, соединяясь, дают начало яркому термоионизированному каналу с высокой проводимостью – ступенчатому лидеру. По мере продвижения лидера к земле напряженность поля на его конце усиливается и под его действием из выступающих на поверхности земли предметов выбрасывается ответный стример, соединяющийся с лидером. На этом явлении основано создание молниеотвода.

Существуют две основные разновидности М.: линейные и шаровые. Линейная М. представляет собой разряд атмосферного электричества между облаками или между облаками и землей, происходящий за десятитысячные доли секунды, сопровождающийся громом и протеканием тока в десятки килоампер (в некоторых случаях до 500 кА). Путь М. ветвистый, так как на ее пути встречаются участки воздуха с различными свойствами, а разряд всегда выбирает путь наименьшего сопротивления. При приближении разряда к земной поверхности на его дальнейшее продвижение начинают влиять другие факторы. Чаще всего разряд устремляется к возвышенным местам рельефа земли (холмы и т. п.) или к высоким строениям (трубы, мачты и др.), где заряды противоположного знака (положительные) особенно велики. На избирательность разряда влияет и электрическая проводимость грунта. Нередки случаи прямого попадания М. в дно глубоких оврагов с влажной почвой, обладающей хорошей электропроводностью. Поэтому в холмистой местности наиболее безопасными считаются каменистые и песчаные склоны, так как большое электрическое сопротивление грунта в таких местах снижает вероятность попадания в них М. При нахождении человека во время грозы на равнинной местности ему не следует идти, стоять или располагаться вблизи деревьев. В этом случае безопаснее сесть на какой-нибудь камень. При ударе М. в автомобиль или трактор люди обычно не страдают, потому что металлическая кабина отводит возникающие при разряде токи мимо них в землю. Не имеющее молниеотвода здание с неметаллической крышей не всегда обеспечивает полную безопасность, так как при ударе М. в строения такого типа возможны разряды со стен и крыши внутри здания.

Наблюдается также и шаровая М., представляющая собой огненное тело, имеющее форму арбуза или груши диаметром 10 –20 см и более. Температура шаровой М. 3000 –5000°C, а длительность существования от долей секунды до нескольких минут. Она обычно проникает в помещение через открытые окна, двери, щели, трубы, дымоходы и даже через небольшие щели или замочные скважины, а иногда по электропроводке. Шаровая М. обычно возникает в конце грозы на несколько секунд. После нескольких перемещений она может исчезнуть, но часто взрывается, что приводит к воспламенению сгораемых предметов, механическим разрушениям и в отдельных случаях к гибели людей.

Шаровая М. встречается сравнительно редко, примерно в 300 –500 раз реже линейной. Она способна перемещаться со скоростью до 2 м/с чаще всего по извилистому пути и в большинстве случаев в направлении ветра. При соприкосновении с шаровой М. на теле человека возникают сильные ожоги, иногда приводящие к смерти. Средства защиты от линейных М. часто неэффективны против шаровой. Поэтому рекомендуется дополнительно во время грозы закрывать все окна, двери, дымоходы и т. п., а вентиляционные решетки снабжать заземленными металлическими сетками, выполненными из проволоки диаметром 2 –2,5 мм с ячейками площадью 3 –4 см².

На открытой местности

Если Вы оказались в местности, где совершенно негде укрыться от надвигающейся грозы (равнина, поле), то сначала определитесь, насколько далеко от вас находятся молнии. Для этого следует засечь время, которое пройдет между вспышкой, и услышанным раскатом грома.

Ваша безопасность во время грозы будет зависеть от правильности действий. Главные и наиболее часто встречающиеся ошибки:

Попытка укрыться под одиноко стоящим высоким деревом или стогом сена.
Бежать, идти или стоять во весь рост.
Искать и подниматься на любую возвышенность.

Для того чтобы переждать грозу на открытой местности следует найти какую – либо низменность (яма, овраг) либо просто сесть на корточки, но не ложиться на землю. Расстояние от высоких одиноких предметов должно быть не менее 200 м. Помните, что обычно удар молнии выбирает наиболее высокие объекты, и вы, оказавшись на открытой местности, войдете в их число. Не приближайтесь к водоемам и не пользуйтесь телефоном, лучше его выключить.

При встрече с шаровой молнией

Безопасность при грозе и молнии в виде шара зависит от того насколько, Вы способны контролировать свои эмоции и действия. Главное, что вам следует запомнить это то, что такая молния появляется максимум на 2 минуты. Это время постарайтесь не совершать никаких движений, т.к. она движется за потоками воздуха. Побежав, Вы лишь заставите ее «преследовать» вас. По возможности нужно держаться подальше от любых электроприборов.

Если шаровая молния движется в вашу сторону, то ни в коем случае не бросайте в него предметы, в попытке изменить направление. При столкновении с любым предметом или поверхностью шаровая молния просто взорвется, что также может привести к плачевным последствиям.

Лучшим вариантом будет медленно, без резких движений отойти с ее траектории (только в том случае если она еще далеко до вас). Следите за дыханием, оно должно быть медленным и поверхностным. При приближении шара обязательно замрите. Двигаясь по направлению воздуха, он просто отлетит в сторону мимо вас.

При сильном ветре

Очень часто гроза сопровождается сильными порывами ветра. При таких неблагоприятных явлениях тоже имеется ряд рекомендаций:

При сильном ветре следует избегать нахождения рядом с линиями электропередач, деревьями, рекламными щитами.
При ухудшении погоды не отпускайте детей на улицу, не оставляйте одних без присмотра.
Будьте внимательны и осторожны на дорогах. Водителям следует соблюдать правила дорожного движения и скоростной режим.
Парковку автомобилей лучше осуществлять в отдалении от высоких деревьев, фонарных столбов и линий электропередач.
При сильном ветре необходимо убрать вещи с крыш, балконов, лоджий и подоконников, которые при падении могут нанести травмы людям.
Уходя из дома, закрывайте окна, балконные двери, выключайте электроприборы.

Следуя этим несложным правилам, Вы переждете грозу без последствий и сможете дальше наслаждаться отдыхом на природе.

Со 153-34.21.122-2003 инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций от 30 июня 2003 –

СО 153-34.21.122-2003

СОСТАВИТЕЛИ: д.т.н. Э.М.Базелян – ЭНИН им. Г.М.Кржижановского, В.И.Поливанов, В.В.Шатров, А.В.Цапенко

УТВЕРЖДЕНА приказом Министерства энергетики Российской Федерации от 30.06.03 г. N 280

Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций (далее – Инструкция) распространяется на все виды зданий, сооружений и промышленные коммуникации независимо от ведомственной принадлежности и формы собственности.

Настоящая Инструкция предназначена для использования при разработке проектов, строительстве, эксплуатации, а также при реконструкции зданий, сооружений и промышленных коммуникаций.

В случае, когда требования отраслевых нормативных документов являются более жесткими, чем в настоящей Инструкции, при разработке молниезащиты рекомендуется выполнять отраслевые требования. Так же рекомендуется поступать, когда предписания настоящей Инструкции нельзя совместить с технологическими особенностями защищаемого объекта. При этом используемые средства и методы молниезащиты должны обеспечивать требуемую надежность.

При разработке проектов зданий, сооружений и промышленных коммуникаций помимо требований настоящей Инструкции учитываются дополнительные требования к выполнению молниезащиты согласно другим действующим нормам, правилам, инструкциям, государственным стандартам.

При нормировании молниезащиты за исходное принято положение, что любое ее устройство не может предотвратить развитие молнии.

Применение норматива при выборе молниезащиты существенно снижает риск ущерба от удара молнии.

Тип и размещение устройств молниезащиты должны быть выбраны на стадии проектирования нового объекта, чтобы иметь возможность максимально использовать проводящие элементы последнего. Это облегчит разработку и исполнение устройств молниезащиты, совмещенных с самим зданием, позволит улучшить его эстетический вид, повысить эффективность молниезащиты, минимизировать ее стоимость и трудозатраты.

Удар молнии в землю – электрический разряд атмосферного происхождения между грозовым облаком и землей, состоящий из одного или нескольких импульсов тока.

Точка поражения – точка, в которой молния соприкасается с землей, зданием или устройством молниезащиты. Удар молнии может иметь несколько точек поражения.

Защищаемый объект – здание или сооружение, их часть или пространство, для которых выполнена молниезащита, отвечающая требованиям настоящего норматива.

Устройство молниезащиты – система, позволяющая защитить здание или сооружение от воздействий молнии. Она включает в себя внешние и внутренние устройства. В частных случаях молниезащита может содержать только внешние или только внутренние устройства.

Устройства защиты от прямых ударов молнии (молниеотводы) – комплекс, состоящий из молниеприемников, токоотводов и заземлителей.

Устройства защиты от вторичных воздействий молнии – устройства, ограничивающие воздействия электрического и магнитного полей молнии.

Устройства для выравнивания потенциалов – элементы устройств защиты, ограничивающие разность потенциалов, обусловленную растеканием тока молнии.

Молниеприемник – часть молниеотвода, предназначенная для перехвата молний.

Токоотвод (спуск) – часть молниеотвода, предназначенная для отвода тока молнии от молниеприемника к заземлителю.

Заземляющее устройство – совокупность заземлителя и заземляющих проводников.

Заземлитель – проводящая часть или совокупность соединенных между собой проводящих частей, находящихся в электрическом контакте с землей непосредственно или через промежуточную проводящую среду.

Заземляющий контур – заземляющий проводник в виде замкнутой петли вокруг здания в земле или на ее поверхности.

Сопротивление заземляющего устройства – отношение напряжения на заземляющем устройстве к току, стекающему с заземлителя в землю.

Напряжение на заземляющем устройстве – напряжение, возникающее при стекании тока с заземлителя в землю между точкой ввода тока в заземлитель и зоной нулевого потенциала.

Соединенная между собой металлическая арматура – арматура железобетонных конструкций здания (сооружения), которая обеспечивает электрическую непрерывность.

Опасное искрение – недопустимый электрический разряд внутри защищаемого объекта, вызванный ударом молнии.

Безопасное расстояние – минимальное расстояние между двумя проводящими элементами вне или внутри защищаемого объекта, при котором между ними не может произойти опасного искрения.

Устройство защиты от перенапряжений – устройство, предназначенное для ограничения перенапряжений между элементами защищаемого объекта (например, разрядник, нелинейный ограничитель перенапряжений или иное защитное устройство).

Отдельно стоящий молниеотвод – молниеотвод, молниеприемники и токоотводы которого расположены таким образом, чтобы путь тока молнии не имел контакта с защищаемым объектом.

Молниеотвод, установленный на защищаемом объекте – молниеотвод, молниеприемники и токоотводы которого расположены таким образом, что часть тока молнии может растекаться через защищаемый объект или его заземлитель.

Зона защиты молниеотвода– пространство в окрестности молниеотвода заданной геометрии, отличающееся тем, что вероятность удара молнии в объект, целиком размещенный в его объеме, не превышает заданной величины.

Допустимая вероятность прорыва молнии – предельно допустимая вероятность удара молнии в объект, защищаемый молниеотводами.

Надежность защиты определяется как 1 – .

Промышленные коммуникации – силовые и информационные кабели, проводящие трубопроводы, непроводящие трубопроводы с внутренней проводящей средой.

Классификация объектов определяется по опасности ударов молнии для самого объекта и его окружения.

Непосредственное опасное воздействие молнии – это пожары, механические повреждения, травмы людей и животных, а также повреждения электрического и электронного оборудования. Последствиями удара молнии могут быть взрывы и выделение опасных продуктов – радиоактивных и ядовитых химических веществ, а также бактерий и вирусов.

Удары молнии могут быть особо опасны для информационных систем, систем управления, контроля и электроснабжения. Для электронных устройств, установленных в объектах разного назначения, требуется специальная защита.

Рассматриваемые объекты могут подразделяться на обычные и специальные.

Обычные объекты – жилые и административные строения, а также здания и сооружения, высотой не более 60 м, предназначенные для торговли, промышленного производства, сельского хозяйства.

Специальные объекты:

объекты, представляющие опасность для непосредственного окружения;

объекты, представляющие опасность для социальной и физической окружающей среды (объекты, которые при поражении молнией могут вызвать вредные биологические, химические и радиоактивные выбросы);

прочие объекты, для которых может предусматриваться специальная молниезащита, например строения высотой более 60 м, игровые площадки, временные сооружения, строящиеся объекты.

В табл.2.1 даны примеры разделения объектов на четыре класса.

Таблица 2.1

Примеры классификации объектов


Объект	Тип объекта	Последствия удара молнии
1	2	3
Обычные объекты	Жилой дом	Отказ электроустановок, пожар и повреждение имущества. Обычно небольшое повреждение предметов, расположенных в месте удара молнии или задетых ее каналом
	Ферма	Первоначально – пожар и занос опасного напряжения, затем – потеря электропитания с риском гибели животных из-за отказа электронной системы управления вентиляцией, подачи корма и т.д.
	Театр; школа; универмаг; спортивное сооружение	Отказ электроснабжения (например, освещения), способный вызвать панику. Отказ системы пожарной сигнализации, вызывающий задержку противопожарных мероприятий
	Банк; страховая компания; коммерческий офис	Отказ электроснабжения (например, освещения), способный вызвать панику. Отказ системы пожарной сигнализации, вызывающий задержку противопожарных мероприятий. Потери средств связи, сбои компьютеров с потерей данных
	Больница; детский сад; дом для престарелых	Отказ электроснабжения (например, освещения), способный вызвать панику. Отказ системы пожарной сигнализации, вызывающий задержку противопожарных мероприятий. Потери средств связи, сбои компьютеров с потерей данных. Наличие тяжело больных и необходимость помощи неподвижным людям
	Промышленные предприятия	Дополнительные последствия, зависящие от условий производства – от незначительных повреждений до больших ущербов из-за потерь продукции
	Музеи и археологические памятники	Невосполнимая потеря культурных ценностей
Специальные объекты с ограниченной опасностью	Средства связи; электростанции; пожароопасные производства	Недопустимое нарушение коммунального обслуживания (телекоммуникаций). Косвенная опасность пожара для соседних объектов
Специальные объекты, представляющие опасность для непосредственного окружения	Нефтеперерабатывающие предприятия; заправочные станции; производства петард и фейерверков	Пожары и взрывы внутри объекта и в непосредственной близости
Специальные объекты, опасные для экологии	Химический завод; атомная электростанция; биохимические фабрики и лаборатории	Пожар и нарушение работы оборудования с вредными последствиями для окружающей среды

При строительстве и реконструкции для каждого класса объектов требуется определить необходимые уровни надежности защиты от прямых ударов молнии (ПУМ). Например, для обычных объектов может быть предложено четыре уровня надежности защиты, указанные в табл.2.2.

Таблица 2.2

Уровни защиты от ПУМ для обычных объектов

Для специальных объектов минимально допустимый уровень надежности защиты от ПУМ устанавливается в пределах 0,9-0,999 в зависимости от степени его общественной значимости и тяжести ожидаемых последствий от ПУМ.

По желанию заказчика в проект может быть заложен уровень надежности, превышающий предельно допустимый.

Параметры токов молнии необходимы для расчета механических и термических воздействий, а также для нормирования средств защит от электромагнитных воздействий.

2.3.1. Классификация воздействий токов молнии

Для каждого уровня молниезащиты определяются предельно допустимые параметры тока молнии. Данные, приведенные в настоящей Инструкции, относятся к нисходящим и восходящим молниям.

Соотношение полярностей разрядов молнии зависит от географического положения местности. При отсутствии местных данных принимают это соотношение равным 10% для разрядов с положительными токами и 90% для разрядов с отрицательными токами.

Механические и термические действия молнии обусловлены пиковым значением тока , полным зарядом , зарядом в импульсе и удельной энергией . Наибольшие значения этих параметров наблюдаются при положительных разрядах.

Повреждения, вызванные индуцированными перенапряжениями, обусловлены крутизной фронта тока молнии. Крутизна оценивается в пределах 30%-ного и 90%-ного уровней от наибольшего значения тока. Наибольшее значение этого параметра наблюдается в последующих импульсах отрицательных разрядов.

У водоема или озера

Вода является отличным проводником электричества, поэтому при грозе следует немедленно выйти из водоема и отойти от него на безопасное расстояние (минимум 100 м). Не стоит пережидать ее на берегу в палатке или прячась под деревьями, т.к. на берегу это самые возвышенные объекты.

В случае если природное явление застало вас в лодке, и плыть до берега далеко, следуйте следующим правилам:

Мокрая одежда также способна притянуть молнию, как и водная поверхность водоема, поэтому сядьте на любые сухие вещи. Подойдет и спасательный жилет.
Сверху укройте себя тентом или целлофаном, но так, чтобы он ни в коем случае не касался воды.

Помимо воды и мокрой одежды, молнию способны привлечь следующие вещи: работающий мобильный телефон, зонт (особенно спицы и стержень), любые вещи из металла (ключи, инструменты).

Молния | Энциклопедия по охране труда

Что такое гроза и удар молнии

В автомобиле

В лесу

В помещении