Опасность поражения молнией и способы защиты от прямых ударов молнии (ПУМ)

Молния — природное явление сокрушительного характера. Воздействие прямого удара молнии (ПУМ) представляет собой высокую взрыво- и пожарную опасность для зданий и сооружений, поскольку может стать причиной пожаров, взрывов, механических разрушений, поражения людей.

Человек научился прогнозировать те или иные явления, но не защищать от них свое имущество, а в некоторых случаях и себя. Однако этого нельзя сказать про молнии. В этой статье расскажем, как осуществляется защита объектов (зданий и сооружений) от прямых ударов молнии, что представляет собой молниезащита, из каких элементов и устройств состоит молниеотвод.

Готовитесь к проверке МЧС?

Воспользуйтесь нашим онлайн-сервисом по созданию комплектов документов по пожарной безопасности.

► Выберите в каталоге тип своего объекта, заполните анкету, оплатите.
► Скачайте готовый комплект в формате .docx в личном кабинете.

Перейти в каталог

Виды воздействия ударов молнии на здания и сооружения

Воздействия молнии на объекты принято подразделять на две основные группы:

• первичные — вызываются прямым ударом молнии (ПУМ);

• вторичные — индукции, блокированные близкими ее разрядами или занесенные в объект протяженными металлическими коммуникациями.

Опасность прямого удара и вторичных воздействий молнии для зданий, сооружений и находящихся в них людей или животных определяется, с одной стороны, параметрами разряда молнии, а с другой — технологическими (методика изготовления) и конструктивными (несовершенство конструкций) характеристиками объекта.

Прямой удар молнии (ПУМ) вызывает следующие воздействия на объект:

• электрические воздействия — связаны с поражением людей или животных электрическим током и появлением перенапряжений на пораженных элементах. Даже при выполнении молниезащиты прямые удары молнии с большим током могут привести к перенапряжениям в несколько мегавольт;

• термические воздействия — связаны с резким выделением теплоты при прямом контакте молнии с содержимым объекта и при протекании через объект тока молнии. В большинстве случаев создается опасность воспламенения, а в некоторых случаях и взрыва (зависит от вещества, подверженного ударам);

• механические воздействия — обусловлены ударной волной, распространяющейся от канала молнии, и электродинамическими силами, действующими на проводники с током молнии. Обычно механические воздействия проявляются в виде трещин в конструкциях.

Итак, 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 выделения опасных продуктов — радиоактивных и ядовитых химических веществ, а также бактерий и вирусов. Как же избежать таких последствий?

Уровни надежности системы защиты от прямых ударов молнии (ПУМ) и молниезащита

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 таблице 1.

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 согласованию с органами государственного контроля. В ИСО 153-34.21.122-2003 рассмотрена классификация специальных и обычных объектов.

Молниезащита представляет собой комплекс мероприятий и устройств, применяемых для обеспечения безопасности людей, животных, предохранения зданий, сооружений, оборудования и материалов от прямого удара молнии и ее вторичных воздействий, а также от опасных последствий, связанных с заносом высокого потенциала.

Молниеотвод – средство защиты объектов от прямых ударов молнии

Средством защиты от прямых ударов молнии служит молниеотвод — комплекс, состоящий из молниеприемников, токоотводов и заземлителей. Защитное действие молниеотвода основано на свойстве молнии с большей вероятностью поражать более высокие и хорошо заземленные предметы по сравнению с расположенными рядом объектами меньшей высоты. Поэтому на молниеотвод, возвышающийся над защищаемым объектом, возлагается функция перехвата молний, которые в отсутствие его поразили бы объект. Количественно защитное действие молниеотвода определяется через вероятность прорыва — отношение числа ударов в защищенный объект (числа прорывов) к общему числу ударов в молниеотвод и объект.

Молниеотводы разделяются на отдельно стоящие, опоры которых установлены на некотором удалении от защищаемого объекта, вследствие чего обеспечивается растекание тока молнии вне объекта, и установленные на самом объекте, при этом растекание тока происходит по контролируемым (наиболее вероятным) путям, что обеспечивает низкую вероятность поражения людей (животных), взрыва или пожара.

Молниеотвод состоит из следующих элементов: молниеприемник, опора, токоотвод и заземлитель. В некоторых случаях функции опоры, молниеприемника и токоотвода совмещаются, например, при использовании в качестве молниеотвода металлических труб или ферм.

По типу молниеприемника молниеотводы разделяются на следующие виды:

• стержневые — с вертикальным расположением молниеприемника;

• тросовые (протяженные) — с горизонтальным расположением молниеприемника, закрепленного на двух заземленных опорах;

• сетки — состоят из продольных и поперечных горизонтальных электродов, соединенных в местах пересечений и укладываемых на защищаемое здание.

Защита от механических разрушений различных строительных конструкций при прямых ударах молнии осуществляется за счет использования:

• бетона — армированием и обеспечением надежных контактов в местах соединения с арматурой;

• неметаллических выступающих частей и покрытий зданий — применением материалов, не содержащих влаги или газогенерирующих веществ.

Защита от напряжений прикосновения и шага обеспечивается путем прокладки токоотводов в малодоступных для людей местах и равномерного размещения заземлителей по территории объекта. 

На сегодняшний день можно свести до минимума риск негативного воздействия атмосферных электрических явлений исходя из научных и статистических знаний, практического навыков и умений.