Що таке блискавкозахист? Для чого потрібна? природа блискавок

Блискавки завжди лякали людини своєю непередбачуваністю, міццю і руйнівною силою, тому потреба захисту від згубного впливу грозових розрядів була актуальною весь час.

Був розроблений цілий комплекс заходів, які називаються по технічним нормативам ПУЕ захистом від блискавки, в побуті іменується громовідводом. Щоб зрозуміти пристрій блискавкозахисту, потрібно дізнатися причину грозових розрядів, ознайомитися з видами і вражаючими факторами блискавок.

Історія блискавкозахисту

Першу блискавкозахист в 1775 році спорудив Бенджамін Франклін (його портрет прикрашає стодоларову купюру), встановивши на будівлю Капітолію громовідвід, після того, як особисто вивчав грозові розряди за допомогою повітряного змія. Такий спосіб захисту від блискавок швидко поширився по всьому світу, але релігійні діячі в Європі вважали даний винахід вторгненням в божественні справи, і вимагали в суді заборонити громовідводи.

Вивчення блискавок за допомогою повітряного змія Франкліна

Судовий процес блискуче виграв молодий адвокат, який довів, що вищим проявом божественної волі є людський розум. Завдяки виграному справі, молодий юрист, якого звали Максиміліан Робесп’єр, отримав першу популярність і став згодом лідером французької революції, а блискавкозахист отримала можливість розвиватися далі.

Великий внесок у вивчення грозових розрядів вніс російський вчений Михайло Ломоносов, довівши що блискавки мають електричну природу.

межі непізнаного

Останні дослідження змусили метеорологів переконатися, що вони знають про блискавки набагато менше, ніж думали. Відкриття в 1989 році спрайтів – гігантських сукупностей ниткоподібних електричних розрядів, діаметром до 100 км, що виникають на висоті від 50 до 120 км, призвело вчені кола в здивування і замішання.

Ниткоподібні іолніі виникають на висоті 50-100 км

Фізичні процеси та причини виникнення спрайтів, а також інших видів висотних блискавок – ельфів і джетів, є маловивченими. Говорячи про межі наукового знання, варто згадати кульову блискавку – багато вчених категорично заперечують її існування, хоча свідчення очевидців доводять зворотне.

Види блискавки на різній висоті

Вражаючі параметри блискавок

На щастя висотні розряди не загрожують людині, а кульові блискавки – явище надзвичайно рідкісне. Небезпеку становлять блискавки, що виникають в грозових хмарах на висоті до 16 км, внаслідок іонізації в процесі тертя піднімається розігрітого повітря.

Заряди накопичуються до якогось критичного значення, після чого відбувається короткочасний розряд, супроводжуваний виділенням тепла і електромагнітного випромінювання в широкому діапазоні спектра. Різке нагрівання (до 30000 ºС) повітря іонізованого каналу, по якому протікає струм (до 500 кА) блискавки, викликає його теплове розширення, зване ударною хвилею, яка слабшаючи, перетворюється в сильні гуркіт грому.

Область появи грозової хмари

Потужність розрядів, напругою до мільярда вольт, може досягати 1000 ГВт. Вражаючі фактори від удару блискавкою такі ж, як і від впливу електричного струму високої напруги. В середньому в світі від блискавки гине 24000 чоловік в рік, і в десять разів більше людей отримують травми. Рекордною за кількістю загиблих (81) в результаті попадання блискавки в крило літака, є катастрофа Боїнга в 1963 році.

Процес грозового розряду

Процес ініціації грозових блискавок відбувається завдяки космічному випромінюванню, що відбувається від далеких зірок. Частинки високої енергії викликають пробій на тікають електронах, які в свою чергу здійснюють ударну іонізацію – процеси, звані стримерами, набирають лавиноподібний характер.

Дані стримери об’єднуючись, утворюють термічний іонізований канал, по якому відбувається первинний розряд блискавки, званий лідером, який просувається поступово, піддаючи іонізації нові ділянки шляху. Рухаючись вниз, лідер викликає у відповідь стример оттокопроводящіх виступаючих над землею предметів, і з’єднується з ним.

Даний принцип лежить в основі облаштування блискавкозахисту. По замкнутому освіченій таким шляхом токопроводящемуканалу відбувається основний розряд блискавки.

Таким чином, грозові розряди виникають через теплових конвекційних процесів, ініційовані крихітними космічними частинками, сповіщає про своє прибуття на землю яскравими спалахами і гуркотом грому.

Види і вплив блискавок

Існують два типи блискавок – всередині хмарні і наземні. Перші становлять небезпеку тільки для літаків і чутливого електронного обладнання (WI-FI антени, радіолокатори, супутниковий зв’язок). Але наземні блискавки, крім ураження струмом, також є причиною пожеж і руйнувань.

Крім того, потужний розряд, супроводжуваний електромагнітної хвилею, індукує потенціали на оточуючих провідниках, викликаючи імпульси перенапруги, які можуть досягати значення в кілька тисяч вольт.

Дані імпульси можуть завдати поразки в момент виникнення, а також привести до поломок обладнання згодом, через що виникли пробоїв в ізоляції проводів. Тому пожежонебезпечні, вибухонебезпечні об’єкти, за нормативами ПУЕ відносяться до першої, найвищої категорії блискавкозахисту, згідно з якою повинні виключатися будь-які накопичення потенціалів всередині приміщень.

види блискавкозахисту

Призначена для захисту електричного обладнання від удару ел. струмом, а також для захисту людей від ураження. Блискавкозахист підрозділяється на зовнішню і внутрішню.

види захисту від блискавки

зовнішня блискавкозахист являє собою системи споруд, які здійснюють перехоплення блискавки за допомогою громовідводу, з подальшим відведенням заряду через токоотвод в заземлюючих пристроїв, завдяки якому струм йде в землю, не завдаючи руйнівних впливів.

блискавкозахист зовнішня

Першим прототипом даної системи є блискавкозахист Франкліна. Сучасний блискавковідвід буває у вигляді стрижня, троса або мережі, виготовляється з різних металів або нержавіючої сталі. Викликаючи у відповідь стример у напрямку до лідера блискавки, блискавковідвід приймає весь струм грозового розряду на себе.

З’єдналися на висоті близько 50 метрів стримери локалізують іонізований канал, не даючи йому розгалужуватись у землі, тим самим не дозволяючи блискавки вражати оточуючих людей, оберігаючи розташовані внизу будинку.

Блискавкозахист всередині приміщень

Внутрішня блискавкозахист являє собою комплекс заходів щодо екранування проводів і вирівнюванню потенціалів на різних металевих комунікаціях. Також застосовуються пристрої для захисту від імпульсів перенапруги (ПЗІП).

На території України діють застарілі нормативи, де застосування УЗИП не регламентується. Тому для захисту електромережі приватного будинку або інших недержавних будівель за допомогою даних грозозахисних пристроїв, керуються міжнародним стандартом МЕК 62305, за яким пристрій блискавкозахисту всередині приміщень передбачає використання іскрових грозових розрядників.

Зона внутрішнього блискавкозахисту

У даних пристроях, що підключаються між фазними проводами і заземленням, при перенапруженні через блискавку, на електродах виникає електрична дуга, по якій заряд стікає в землю. Дане технологічне рішення дозволяє зняти перенапруження з фазних проводів як в разі прямого попадання блискавки в повітряну лінію, так і виникло в результаті електромагнітного впливу грозового розряду.

Домашня блискавкозахист

Розрекламовані громовідводи активного блискавкозахисту за допомогою іонізації навколишнього повітря – себе не виправдали, їх установка не дає збільшення висоти зустрічного стримера, тому за європейськими законами їх застосування можливе лише в якості звичайних блискавковідводів, згідно з тими категоріями блискавкозахисту, до яких належить об’єкт, що захищається.

Згідно ПУЕ, житлові будівлі відносяться до третьої категорії, але таке визначення не забороняє самостійно підвищити рівень і облаштувати блискавкозахист будинку за найвищими світовими стандартами.

Ссылка на основную публикацию