Молния и внутренняя система молниезащиты

Чтобы чувствовать себя в безопасности во время грозы, нужно знать, где и как применять средства защиты, которых сегодня имеются в широком ассортименте. Настолько же широка и сама тема защиты от атмосферного электричества, поэтому материала для ознакомления довольно много.

Начнем по порядку. На территории европейской части России наблюдается в среднем 25-30 грозовых дней в году, а к востоку и того больше. Основная их часть приходится на весенне-летний период. «Люблю грозу в начале мая…» – писал классик. Да, именно весной и летом наиболее часто возникают атмосферные электрические разряды – молнии.

Во время сильной грозы в землю могут ударить до сотни молний и даже более. Но поскольку гроза проходит на относительно большом участке, то вероятность ее попадания в дом не очень высока; правда, исключать такой случай никак нельзя. Тем не менее, большинство частных домов не имеет наружной системой молниезащиты.

Опасность молний заключается не только в прямом попадании электрического разряда в дом, но и в объекты и грунт рядом с домом. Причем вероятность такого попадания намного выше, чем непосредственно в жилое здание, ведь подобных объектов много, и расположены они на более обширной территории. Последствия таких ударов могут быть значительными для жилого здания и его электрооборудования, поэтому каждый дом должен быть оборудован внутренней системой защиты от перенапряжений.

От чего зависит вероятность попадания молнии?

На риск попадания молнии в здание влияет сразу несколько факторов. Прежде всего – это частота гроз в конкретном регионе, которую можно определить по специальной грозовой карте. Значение также имеет высота постройки и ее месторасположение. Скажем, трехэтажный дом, стоящий на пригорке в пустынной местности намного больше подвержен удару молнии, чем одноэтажный дом, окруженный высокими деревьями. Математика здесь простая – чем меньше вокруг объектов сопоставимых по высоте, тем выше вероятность попадания молнии. Вероятность повышается также и из-за таких особенностей архитектуры, как мезонин, круглая крыша, башни, шпили, флюгеры и т.д. Если высота дома более 15 м, то он в обязательном порядке должен оснащаться наружной системой молниезащиты.

Природа молнии

Молнией называется мощный электрический разряд, который сопровождается яркой вспышкой и громом. Ток разряда молнии может достигать 100 000 А, при этом температура воздуха внутри разряда превышает 25 000°С.

Когда в нижнем слое туч соберется критическое количество отрицательных зарядов, а на поверхности земли – положительных, происходит атмосферный разряд.

Молния движется по нисходящей – от тучи к земле. В процессе разряда молния переносит в направлении земли огромное количество электрических зарядов. Сам разряд может длиться доли секунды, но за этот короткий отрезок времени туча успевает нейтрализовать свой потенциал. Сила электрического заряда молнии в тысячи раз больше, чем в домашней сети. О том, насколько это может быть опасным, догадаться несложно.

Линейная молния – самый распространенный вид разряда грозового облака. Такие молнии мы наблюдаем чаще всего. Они вспыхивают светящимися жилами, соединяющими облако и землю. Зрелище это впечатляющее, однако если наблюдать его издалека. Молния, бьющая рядом, ужасна и чрезвычайно опасна. При попадании разряда в здание или дерево чаще всего возникает пожар.

Разряд линейной молнии зачастую нейтрализует только часть облака, поэтому можно наблюдать, как молнии бьют помногу раз примерно в одной и той же стороне. То, что мы называем молнией, является чередой нескольких разрядов, число которых может доходить до нескольких десятков. При сильных разрядах молния может длиться 1 с и более. В определенных обстоятельствах напор ветра может смещать «русло» молнии, вызывая этим явление, известное как ленточная молния, которая, блуждая, может стать причиной нескольких пожаров практически одновременно.

Шаровая молния до сих пор является одним из самых загадочных и малоизученных феноменов. Невероятно, но даже в ХХI веке с точностью ничего нельзя сказать по природе этого явления, а также защититься от него. Шаровая молния выглядит как небольшой светящийся шар, диаметром примерно от 3 до 30 см. Некоторые исследователи приписывают ей некий интеллект. Известны случаи, когда шаровая молния влетала в комнату через открытую форточку и покидала ее тем же путем. Но бывало, что она взрывалась с чудовищной силой, уничтожая все вокруг. Еще загадочнее выглядит проникновение шаровой молнии через дымоход. Движение шаровой молнии не поддается законам физики. Она может резко изменять направление, замедляться, ускоряться, зависать. Шаровая молния даже может прожечь дырку в оконном стекле, при этом, не нанося ущерб больше ничему. Однако надо сказать, что шаровая молния еще и довольно редкое явление и далеко не каждому ее суждено увидеть хотя бы раз в жизни.

Разрушительные последствия молнии

При попадании молнии в человека – смерть или серьезная травма, а при попадании в здание, незащищенное внешней системой молниеотвода, – пожар. Ежегодно в Росси фиксируются сотни таких случаев. В то же время значительно чаще по причине разрядов атмосферного электричества происходят перенапряжения в электросети, вследствие которых выходят из строя электроприборы. Разряд молнии может быть настолько мощным, что становится опасным не только прямое попадание, но и попадание на значительном удалении от дома. Потенциально опасный радиус молнии достигает 1,5 км. Причем опасны даже те разряды, которые происходят между грозовыми облаками, т.е. не достигающие земли. В незащищенной электросети во время разряда молнии могут возникнуть импульсные перенапряжения, перемещающиеся со скоростью близкой к скорости света. Таким образом, всего лишь одного разряда молнии достаточно, чтобы вывести дорогостоящую домашнюю электротехнику. Кроме того, может быть повреждена и проводка. Произойти может следующее:

•   повреждение изоляции проводки и короткое замыкание; 
•  выход из строя электродвигателей, трансформаторов, катушек и практически всех электроприборов и электронного оборудования (телевизоры, компьютеры, управляющая автоматика и т.д.), подключенных к сети; 
•  выход из строя пожарной сигнализации и охранных устройств. 

Защита электрической системы дома

Все электроприборы, рассчитанные на работу от бытовой сети, чувствительны к перенапряжениям. Последние могут возникнуть не только по причине разряда атмосферного электричества, но из-за коротких замыканий в сети, а также коммутационных процессов. Однако независимо от причин перенапряжения, домашние сети могут быть защищены правильно подобранной внутренней защитой. Такую защиту нужно устанавливать даже при наличии наружной системы молниезащиты. Комплексная защита включает в себя уравнительные соединения и оборудование зональной защиты.

Уравнительные соединения обеспечиваются монтажом главной эквипотенциальной шины, к которой подключают:

•  точки заземления главного распределительного щита; 
•  металлические оплетки кабелей и металлические трубы коммуникаций (если имеются в доме); 
•  уравнительные соединения в ванной комнате; 
•  заземлитель наружной системы молниезащиты (при наличии). 

Чаще всего главную эквипотенциальную шину устанавливают возле главного электрического распределительного щита или в подвале. Дополнительные шины следует установить в помещениях, где существует повышенная опасность поражения током (ванные, сауны, прачечные и т.п.).

Зональная защита подразумевает установку защитных устройств, функция которых – безопасное принятие и отведение импульсных перенапряжений в землю. Сегодня для зональной защиты целесообразно применять защитные устройства нового поколения класса С, способные понижать напряжение до 1500 В, чего достаточно для безопасности домашних бытовых приборов. Но также могут быть использованы и стандартные защитные устройства класса А, С, D. Устанавливают их рядом с главным электрическим щитом или в вводном устройстве.

Разрядники первой ступени класса В (молниеразрядники) защищают домашнюю электросеть от последствий попадания молнии в дом или близлежащие объекты.

Разрядники второй ступени класса С (ограничители) могут иметь индикаторы повреждения, благодаря которым устройство можно быстро восстановить заменой защитной вставки.

Ограничители третьей ступени класса D устанавливаются непосредственно в близи к защищаемым электроприборам – в розетках, удлинителях, в распределительном щите.

Сегодня на рынке присутствуют разрядники для комплексной защиты домашнее электросети. Один такой прибор объединяет разрядники двух и трех ступеней защиты, а также отдельную группу для защиты телефонных линий.