3 Опасные воздействия молнии

Воздействия молнии подразделяются на 2 основные группы:

- первичные, вызванные прямым ударом молнии;

- вторичные, индуцированные близкими ее разрядами или занесенные в объект через протяженные металлические коммуникации.

Опасность прямого удара и вторичных воздействий молнии для зданий и сооружений и находящихся в них людей определяется, с одной стороны, параметрами разряда молнии, а с другой – технологическими и конструктивными характеристиками объекта (наличием взрыво – или пожароопасных зон, огнестойкостью строительных конструкций, видом вводимых коммуникаций, их расположением внутри объекта).

Прямой удар наиболее опасен с точки зрения поражения зданий, сооружений, людей и животных. Он вызывает следующие воздействия на объекты:

- электрические, связанные с поражением людей электрическим током и появлением перенапряжений на поражаемых элементах. Перенапряжения пропорциональны амплитуде и крутизне фронта импульса тока молнии, индуктивности и емкости заземлителей, по которым ток молнии отводится в землю; даже при выполнении молниезащиты прямые удары с большими амплитудами и крутизной фронтов импульсов тока могут вызвать перенапряжения в несколько мегавольт; при отсутствии молниезащиты пути растекания тока молнии неконтролируемы, и прямой удар молнии может создать опасность поражения током, опасные напряжения шага и прикосновения, перекрытия на другие объекты;

- термические, связанные с выделением большого количества теплоты при прямом контакте канала молнии с содержимым объекта и при протекании тока молнии через элементы объекта. Если выделяемая энергия превышает энергию воспламенения газо, паро- и пылевоздушных смесей внутри объекта, то возникают воспламенения (а в некоторых случаях и взрывы) этих смесей;

- механические, обусловленные ударной волной, исходящей от канала молнии, и электродинамическими силами, действующими на проводники с токами молнии. Механические воздействия могут стать причиной деформации или даже разрушения электропроводящих и других элементов объекта. При контакте с каналом молнии может возникнуть интенсивное паро- или газообразование в некоторых материалах и механическое их разрушение (расщепление древесины, образование трещин в бетоне).

Вторичные проявления связаны с действием на объект электромагнитного поля близких разрядов. Это поле рассматривают в виде двух составляющих: первая обусловлена перемещением зарядов в лидере и канале молнии (электростатистическая индукция), вторая – изменением тока молнии во времени (электромагнитная индукция).

Электростатистическая индукция проявляется в виде перенапряжения, возникающего на металлических конструкциях объектов и зависящих от тока молнии, расстояния от места удара и сопротивления заземлителя. При отсутствии заземления перенапряжения могут достигать сотен киловольт и создавать опасность поражения людей.

Электромагнитная индукция связана с генерацией ЭДС в металлических контурах. Эта ЭДС пропорциональна крутизне фронтов импульсов тока молнии и площади, охваченной контуром. Протяженные коммуникации образуют контуры большой площади, и индуцированная ЭДС может иметь значения в несколько десятков киловольт. В местах разрывов незамкнутых контуров создается опасность перекрытий и искрений.

Опасным воздействием молнии является также занос высоких потенциалов в объект по коммуникациям (проводам воздушных ЛЭП, кабелям, трубопроводам). Они возникают на коммуникациях при прямых и близких ударах молнии и распространяются в виде набегающих на объект волн. Опасность представляют возможные перекрытия с коммуникаций на заземленные части объекта.

Подземные коммуникации также могут принять часть растекающихся в земле токов молнии и занести их в объект.