Исторически так сложилось, что в России не принято придавать большого значения защите от грозы, вернее - это никогда не было проблемой. Вспомните, часто ли вы видели громоотводы на деревенских домах или коттеджах? Да, устанавливают громоотводы по техническим нормам над промышленными производствами, на энергоподстанциях, на заводских трубах, вышках, высоких зданиях, на антеннах базовых станциях мобильной связи. И, в общем-то, всё. Насчёт своего жилья люди обычно не «заморачиваются». Может потому, что зима у нас дольше, забот других больше, или атмосфера у нас спокойнее, чем, к примеру, в Америке, где только одни торнадо чего стоят, не говоря уж о грозах, от которых там народу гибнет в тысячи раз больше, чем от акул…

Но статистика - неумолимая вещь, и пожаров от ударов молний хватает, и жертвы бывают, телевизоры и электрооборудование перегорают, или начинаешь задумываться, как защитить себя, своих близких, когда собираешься в поход, в горы или на водоём. Или просто - всю жизнь прожил в доме, а теперь решил поставить наружную антенну для Интернета и вдруг задумался - нужно ли её заземлять, как защититься от молнии.

По некоторым данным, грозовая активность в ближайшем будущем будет усиливаться, грозы будут нередки даже зимой.

Разберём несколько моментов, связанных с защитой от молний. Если установка молниеотвода - самостоятельная или платная - довольно распространённая тема в Интернете, то вопросы о необходимости установки и связанные с ней опасности, не очень ясно осознают жители, находящиеся или проживающие вне городов.

Куда ударяет молния

Молния - это разряд статического электричества между разноимённо заряженными поверхностью земли и облаком. Место пробоя или выбор места удара молнии определяется электропроводностью почвы и высотой объектов. Электропроводность зависит от увлажнённости почвы и способности удерживать влагу. Поэтому молнии чаще ударяют в глинистые почвы, в овраги, берега рек и озёр, в места скопления подземных вод. И чем выше объект, тем больше вероятность попадания в него молнии.

Отсюда и принцип молниеотвода – обеспечить наилучшие условия для попадания в него молнии.

Молниеотвод и связанные с ним заблуждения

Бытует заблуждение среди людей, особенно среди сельских жителей и дачников, что:

1) молниеотвод лучше не ставить, чтобы не притягивал молнии со всей округи;

2) антенну (телевизионную, спутниковую или GSM) лучше не заземлять, чтобы, наоборот, не притягивала молнию, если, де мол, притянет, то расплавится всё, любой провод, и всё сгорит. Или, наоборот, заземлить, и она будет защищать дом и огород, как молниеотвод…

Во-первых, действительно, молниеотвод - это устройство, которое всегда привлекает молнию. Но он защищает свою территорию, радиус которой примерно равен его высоте. Именно в этом заключается принцип защиты - если молнии суждено попасть в эту территорию, то она попадёт именно в её центр - в молниеотвод, а все объекты, находящиеся внутри этой территории, будут защищены. То есть если молния вознамерилась попасть в ваш дом, то она ударит в молниеотвод, а не в крышу, стену, дерево или человека рядом с домом. С другой стороны, ваш молниеотвод совершенно не защитит соседский дом, если расстояние до него будет больше зоны защиты. Если суждено, молния поразит его, как будто вашего молниеотвода не существует вовсе.

Во-вторых, молниеотвод должен быть выше самого высокого объекта на охраняемой территории. Поэтому если есть антенна, она должна находиться внутри конуса защиты молниеотвода. Это означает, что антенну целесообразно располагать на мачте молниеотвода, ниже его самого.

В-третьих, если молниеотвод сделан по правилам, то он, при попадании молнии, уведёт энергию в землю. При этом сами молниеприёмник и токоотвод могут раскалиться докрасна, этот факт надо учитывать при выборе способа крепления их к деревянному дому.

Как защитить дом

Молниеотвод состоит из трёх основных частей - молниеприёмника, отводящего провода, заземлителя.

Рис. 1 Устройство простейшего молниеотвода: 1 - молниеприёмник; 2 - токоотвод; 3 - заземлитель

Молниеприёмник может быть стержневой, как на рис. 1, или тросовый, как на рис.4.

Основные принципы и правила

1. Сечения молниеприёмника, отводящего провода, заземлителя должны быть не менее указанных в таблице:

Сечение, мм2	молниеприёмника	токоотвода	заземлителя
сталь	50	50	80
Алюминий	70	25	не применяется
Медь	35	16	50

Примечание:

• Указанные значения могут быть увеличены в зависимости от повышенной коррозии или механических воздействий.

Токоотвод должен располагаться на расстоянии не менее 0,1 м от стены дома, если дом деревянный.

Указанные выше значения выведены на основании многолетних научных исследований и обеспечивают отвод энергии молнии в землю при прямом попадании.

2. Соединения должны быть сделаны сваркой или на болтах (рис. 2) с достаточной площадью контакта. Действительно, если место соединения будет иметь сопротивление больше суммарного сопротивления всего молниеотвода, то молния при попадании может свернуть на какой-либо близкорасположенный более проводящий объект, будь то стена, печная труба, дерево или человек.

Отсюда и опасность такого молниеотвода - он притягивает молнию, но «прямого пути» ей не обеспечивает.

Рис. 2 Примеры болтового соединения.

3. Заземлитель должен быть отдельным и не связанным с земляными шинами домашней электросети. Более подробно о площади заземлителя и глубине его укладки в зависимости от типа почвы можно найти в книге .

4. Область защиты стержневого молниеотвода представляет собой конус, вершина которого совпадает с остриём молниеприёмника, а основание имеет радиус, равный его высоте. Поэтому если рядом с домом имеется дерево, которое значительно выше дома, то правильнее заземлять дерево, то есть ставить молниеотвод на дерево, при этом молниеприёмник необязательно должен быть на самой макушке дерева, лишь бы конус его защиты был выше крыши дома и всего, что на ней находится.

Пример защиты дома стержневым молниеотводом

Рис. 3 Стержневой молниеотвод дома: 1 - молниеприёмник; 2 - мачта; З - токоотводящий провод; 4 - заземлитель; 5 - место подсоединения токоотвода к заземлителю; 6 - фундамент; 7 - уровень почвы.

Пример защиты дома тросовым молниеотводом

Рис. 4 Устройство тросовой молниезащиты: 1 - стержневые молниеприёмники; 2 - тросовые молниеприёмники; 3 - стойки; 4 - токоотвод; 5 - заземлитель; 6 - зона увлажнения.

Следует помнить, что сечение троса должно быть не меньше указанного в таблице для молниеприёмника, чтобы молния не «свернула».

5. Внешняя УКВ- или СВЧ-антенна (телевизионная, GSM, Wi-Fi, спутниковая) должны иметь заземлённую мачту и свой молниеотвод (рис. 5).

Рис. 5 Примеры защиты антенн.

Возможна установка антенны на мачту молниеотвода, при этом антенна не должна выходить за конус защиты. Использовать заземлённую антенну в качестве молниеотвода как предлагается, например, на сайте gelezo.ws.md - недопустимо!

Кабель снижения должен быть снабжён заземлённым разрядником.

Рис. 6 Антенный разрядник.

Разрядники для антенн могут быть, например, такие, как на www.radiolab.ru .

Кабели от уличных видеокамер можно снабжать разрядниками при вводе их в дом.

LAN-кабель можно включать через такое устройство защиты, как на info-sys.ru , или, как и телефонный кабель, можно включать через сетевой фильтр, снабжённый такими разъёмами, например Power Cube Garant Power Cube Garant , этот фильтр можно (и нужно) использовать для включения компьютеров и аудио– видеоаппаратуры для защиты от импульсных помех.

Ограничители импульсного напряжения силового кабеля, устанавливаемые во входном электрощитке, могут быть, например, такие, как на team-torg.ru и electrotehprom.ru .

Проводка в доме должна иметь земляной провод, розетки должны иметь земляной контакт. Земляной провод, а также провод, подсоединённый к водопроводной трубе, должны быть соединены на одну земляную шину, к которой присоединен контур заземления, не связанный с заземлителем молниеотвода.

Литература

1. СО 153-34.21.122-2003 ИНСТРУКЦИЯ ПО УСТРОЙСТВУ МОЛНИЕЗАЩИТЫ ЗДАНИЙ, СООРУЖЕНИЙ И ПРОМЫШЛЕННЫХ КОММУНИКАЦИЙ;

2. РД 34.21.122-87 ИНСТРУКЦИЯ ПО УСТРОЙСТВУ МОЛНИЕЗАЩИТЫ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

3. Разъяснение Управления по надзору в электроэнергетике Ростехнадзора о совместном применении…

5. Василий Назаров. Телевизионные антенны

6. А. Митра. Воздействие солнечных вспышек на ионосферу Земли.

Александр ПЛАТОНОВ

Главная опасность во время грозы - молнии. Это мощные электрические разряды, которые обладают высоким напряжением, силой тока в сотни тысяч ампер и очень высокой температурой, до 25 тысяч градусов.

По виду молнии разделяются на линейные, жемчужные и шаровые. Мгновенный удар молнии может вызвать паралич, глубокую потерю сознания, остановку дыхания и сердца. Чтобы не стать жертвой этого опасного природного явления, необходимо придерживаться определённых правил поведения во время грозы.

Основные правила и требования безопасности при грозе

Чаще всего молния ударяет на открытых местах или в одиноко стоящее дерево, несколько реже в помещение и еще реже в лесу, поэтому при приближении грозового фронта нужно заранее остановиться и подыскать безопасное место.

В квартире, доме, здании

Если во время грозы вы находитесь дома, не подходите близко к электропроводке, антеннам, закройте окна, выключите телевизор, радио и другие электробытовые приборы и не касайтесь металлических предметов. В частном доме особую опасность при грозе представляет топящаяся печь, поскольку выходящий из трубы дым обладает высокой электропроводностью и может притянуть к себе электрический разряд. В доме ликвидируйте сквозняки, плотно закройте окна, дымоходы, отсоедините электроприборы от источников питания, отключите наружную антенну, не располагайтесь у окна, печи, камина, массивных металлических предметов, на крыше и на чердаке.

В лесу

В лесу укройтесь среди невысоких деревьев с густыми кронами. Опасно при грозе находиться на опушках больших полянах, в местах, где течет вода. Не ищите защиты под кронами высоких или отдельно стоящих деревьев, не прислоняйтесь к их стволам, поскольку прямое попадание молнии в дерево может разбить его в щепки и травмировать рядом стоящих людей. Не располагайтесь у костра: столб горячего воздуха является хорошим проводником электричества. Не влезайте на высокие деревья. В лесу наиболее безопасным местом будет низина с массивом из невысоких деревьев.

На открытом месте

На открытой местности следует укрыться от грозы в сухих ямах, канавах, оврагах. Но если они начнут заполняться водой, лучше их покинуть. Следите за тем, чтобы вы не оказались самой высокой точкой в окрестности, именно в нее чаще всего попадает молния. Не располагайтесь у металлических заборов, опор линий электропередачи и под проводами, не ходите босиком, не прячьтесь в необитаемых одиночных бараках или сараях. Прекратите спортивные игры и движение, уйдите в укрытие.

У воды

Во время грозы не купайтесь, не располагайтесь в непосредственной близости от водоема, не плавайте на лодке. Если вы находитесь на водоеме и видите приближение грозы - немедленно отойдите от берега. Ни в коем случае не пытайтесь спрятаться в прибрежных кустах.

В транспорте

Если гроза застала вас в автомобиле, не покидайте его, при этом закройте окна и опустите антенну радиоприемника. Прекратите движение и переждите непогоду на обочине или на автостоянке, подальше от высоких деревьев. А вот велосипед и мотоцикл могут являться в это время потенциально опасными. Их надо уложить на землю и отойти на расстояние не менее 30 метров.

Шаровая молния

О шаровых молниях науке известно еще очень мало, но главное знать, как нужно вести при встрече с этим явлением. Увидев шаровую молнию на открытой местности, медленно удалитесь от нее, не делая резких движений. Если вы находитесь в помещении, медленно покиньте комнату. Ложитесь на пол, спрячьтесь под стол или кровать и выжидайте. Не пытайтесь прогнать ее, поскольку при столкновении с предметами шаровая молния чаще всего взрывается. После взрыва шаровой молнии может начаться пожар.

Куда спрятаться от молнии?

Если вы будете стоять один в поле или на берегу водоема, то существует опасность притянуть к себе молнию, потому что она чаще всего бьет в самую высокую точку окрестности. По этой же причине не стоит прятаться под кроной одиноко стоящего дерева. И не ложитесь на землю, подставляя электрическому току все свое тело. Если купаетесь, срочно возвращайтесь на берег, если плывете в лодке - сматывайте удочки: “небесное электричество” бьет не в воду, а в возвышающиеся над ее поверхностью предметы. Укрываться следует в здании или машине, потому что она заземляет молнию. Или сядьте на корточки обхватив голени руками.

В сельской местности во время грозы нельзя разговаривать по телефону: молния иногда попадает в натянутые между столбами провода. Если вы увидели, что человека ударила молния и он упал, пострадавшего, прежде всего, необходимо раздеть, облить ему голову холодной водой, по возможности обернуть тело мокрой холодной простыней. Если человек еще не пришел в себя, сделать искусственное дыхание “рот в рот”. И как можно быстрее . Даже если человек внешне “оклемался”, у него могут обнаружиться серьезные повреждения внутренних органов.

Ураганы, громы и молнии нагнали на нас страх. Неудивительно, ведь скорость молнии - 100 000 км/сек. (треть скорости света). Сила тока молнии - от 20 до 180 тыс. ампер, а температура в шесть раз выше, чем на поверхности Солнца. Поэтому каждый предмет, застигнутый молнией, почти всегда сгорает.

Как вести себя на открытом воздухе?

Сторонитесь деревьев, заборов и металлических ограждений. Если вы купаетесь, нужно немедленно выйти из воды. Если вы на яхте или паруснике, плывите к ближайшему берегу.

Надо ли слезать с велосипеда, завидев молнию на небе?

Нет, если вы в городе. Там дома действуют как громоотводы. Но если вы находитесь на природе, лучше слезть с велосипеда, иначе вы привлечете молнию как высокая точка на местности. Автомобиль, напротив, покидать не следует, так как во время грозы он безопасен.

На дворе май, а с ним пришли майские дожди с грозами, громом и молниями. Молнии – ужасные силы стихии, ежегодно они уносят многие тысячи жизней по всему миру, убивают и калечат скот, домашних животных, повреждают имущество на миллионы долларов.

Что же представляют из себя гром и молния?

Молния – это масштабный электрический разряд в слоях атмосферы, происходящий во время грозы и сопровождающийся звуковыми (громовыми) раскатами.

При этом напряжение в разряде молнии может достигать фантастических величин в миллиард вольт, а сила тока достигать сотни тысяч ампер! Сравните, сила тока в жилых домах обычно не превышает пятнадцати ампер.

Как же можно защититься от этих пока ещё малоизведанных и могущественных сил , где спрятаться и укрыться? Об этом мы сейчас и расскажем.

Где укрыться от молнии

Правила поведения при грозе и молнии зависят, прежде всего, от того места, в котором застала вас непогода.

В помещении

Лучший вариант – если ненастье застало вас дома. В этом случае шансы пострадать от грозы минимальны. На всякий случай необходимо закрыть все окна и форточки в квартире, выключить электронные приборы, такие как компьютер и телевизор, при этом необходимо отключить не только питание, но и достать вилки из розетки.

Не стоит находиться рядом возле стен, окон, особенно батарей отопления, разговаривать по телефону. Если же вы стали свидетелем такого необычного явления как шаровая молния , не стоит пытаться убежать, кричать, совершать резкие движения, поскольку от колебания воздуха она может взорваться.

В этом случае специалисты следуют лечь на пол и закрыть голову руками, а лучше всего – уйти в другую комнату подальше от опасного шарика. По тем же причинам не следует махать руками, пытаясь отогнать шаровую молнию в другую сторону.

В поле, на лугу

Если непогода застала вас на открытом пространстве, на лугу, поле, берегу, следует попытаться найти какое-либо укрытие.

Если укрытий поблизости никаких нет, а гром и молнии мечут практически над головой, следует немедленно найти, по возможности, наиболее сухое место и сесть на землю, согнув спину, пригнув голову и плотно сжав ноги. О приближении грозового облака может свидетельствовать тот факт, что волосы на голове становятся «дыбом» или начинают проявляться «дребезжащие, вибрирующие» звуки от окружающих предметов.

Ложиться на землю в этом случае не рекомендуется — таким образом вы увеличиваете площадь для возможного удара. Если вас несколько человек, нужно рассредоточиться, то есть не сидеть рядом друг с другом. Все металлические вещи и предметы нужно снять и сложить их в стороне, минимум в десяти метрах от людей.

В лесу и автомобиле

В лесу следует прятаться под невысокими деревьями. Поскольку молнии обычно бьют в наиболее высокие из них и поражают даже рядом стоящих с ними людей.

Если грозовой фронт застиг вас в автомобиле, всё не так уж и плохо, как может показаться. Дело в том, что пока вы в автомобиле, вы находитесь в безопасности в отличие от распространенного мнения о том, что его корпус сделан из металла, а значит притягивает молнии. Достаточно просто остановить машину, заглушить двигатель и по возможности не касаться руками, головой и другими частями тела металлических частей кузова.

И не нужно останавливаться под одиноко стоящими деревьями, металлическими опорами, вышками и т.п. предметами.

В воде

Наихудший из всех возможных вариантов. Если вы плывете в лодки либо яхте, следует немедленно пристать к берегу и спрятаться в укрытии, в крайнем случае, заплыть куда-нибудь, например, под мост. На яхте необходимо сложить и убрать мачту либо заземлить ее в воду (или, скорее, «заводнить»).

Если вы находитесь в воде, следует быстро выбраться на берег, поскольку на водной глади ваша голова представляет из себя отличную мишень и это без учета того факта, что сама водная поверхность является прекрасным проводником электрического тока, особенно соленая морская вода.

Что делать при ударе молнии

В случае, если кого-то из ваших знакомых поразила молния , или же вы просто стали свидетелем того, как в человека ударила молния, необходимо немедленно оказать пострадавшему медицинскую помощь. Первое, что нужно сделать в таком случае — сделать искусственное дыхание, и сделать его сразу, как только возможно, пока не произошли необратимые изменения в головном мозге. Также нужно вызвать скорую помощь для доставки пострадавшего на обследование в медицинское учреждение, ведь повреждения внутренних органов могут быть внешне и незаметны.

Молния всегда будила фантазию человека и стремление познавать мир. Она принесла на землю огонь, приручив который, люди стали могущественнее. Мы пока не рассчитываем на покорение этого грозного природного явления, но хотели бы «мирного сосуществования». Ведь чем совершеннее создаваемая нами техника, тем опаснее для нее атмосферное электричество. Один из способов защиты - заранее, с помощью специального имитатора, оценивать уязвимость промышленных объектов для тока и электромагнитного поля молнии.

Любить грозу в начале мая легко поэтам и художникам. Энергетик, связист или космонавт от начала грозового сезона в восторг не придет: слишком большие неприятности он обещает. В среднем на каждый квадратный километр территории России ежегодно приходится около трех ударов молний. Их электрический ток доходит до 30 000 А, а у самых мощных разрядов может превысить 200 000 А. Температура в хорошо ионизированном плазменном канале даже умеренной молнии может достигать 30000 °С, что в несколько раз больше, чем в электрической дуге сварочного аппарата. И конечно, это не сулит ничего хорошего многим техническим объектам. Пожары и взрывы от прямого попадания молнии хорошо знакомы специалистам. А вот обыватели риск подобного события явно преувеличивают.

Наконечник флагштока останкинской телебашни. Видны следы оплавленияВ реальности «небесная электрозажигалка» не столь уж эффективна. Представьте: вы пытаетесь развести огонь во время урагана, когда из-за сильного ветра трудно зажечь даже сухую солому. Еще мощнее воздушный поток от канала молнии: ее разряд рождает ударную волну, громовой раскат которой срывает и гасит пламя. Парадокс, но слабая молния пожароопаснее, особенно, если по ее каналу в течение десятых долей секунды (целая вечность в мире искровых разрядов!) протекает ток около 100 А. Последний мало чем отличается от дугового, а электрическая дуга подожжет все, способное гореть.

Впрочем, для здания обычной высоты попадание молнии — явление не частое. Опыт и теория показывают: она «притягивается» к наземному сооружению с расстояния, близкого к трем его высотам. Десятиэтажная башня соберет около 0,08 молний ежегодно, т.е. в среднем 1 удар за 12,5 лет эксплуатации. Дачный домик с мансардой — примерно в 25 раз меньше: в среднем владельцу придется «ждать» около 300 лет.

Но не будем и преуменьшать опасность. Ведь если молния ударит хотя бы в один из 300-400 поселковых домов, местные жители вряд ли сочтут это событие ничтожным. А есть объекты гораздо большей протяженности — скажем, линии электропередачи (НЭП). Их длина вполне может превысить 100 км, высота — 30 м. Значит, справа и слева каждая из них соберет удары с полос шириной по 90 м. Общая площадь «стягивания» молний превысит 18 км2, их число — 50 за год. Разумеется, стальные опоры линии при этом не сгорят, провода не расплавятся. В наконечник флагштока Останкинской телебашни (Москва) молнии ударяют примерно 30 раз в год, однако ничего страшного не происходит. А чтобы понять, чем они опасны для ЛЭП, нужно познать природу электрических, а не термических воздействий.

ГЛАВНАЯ СИЛА МОЛНИИ

При ударе в опору электрической линии ток стекает в землю через сопротивление заземления, которое, как правило, составляет 10-30 Ом. При этом даже «средняя» молния, с током 30 000 А, создает напряжение 300-900 кВ, а мощная — в несколько раз больше. Так возникают грозовые перенапряжения. Если они достигают мегавольтного уровня, изоляция ЛЭП не выдерживает и пробивается. Происходит короткое замыкание. Линия отключается. Еще хуже, когда канал молнии прорывается непосредственно к проводам. Тогда перенапряжение на порядок выше, чем при поражении опоры. Борьба с этим явлением и сегодня остается трудной задачей электроэнергетиков. Причем по мере совершенствования техники ее сложность лишь нарастает.

Останкинская телебашня выступила в роли молниеотвода, пропустив удар молнии на 200 м ниже вершиныЧтобы удовлетворить стремительно растущие потребности человечества в энергии, современные электростанции должны объединяться в мощные системы. В России сейчас функционирует единая энергетическая система: все ее объекты работают взаимосвязанно. Поэтому случайный выход из строя даже одной ЛЭП или электростанции может привести к серьезным последствиям, похожим на происшедшее в Москве в мае 2005 г. В мире отмечено немало системных аварий по вине молний. Одна из них — в США в 1968 г. нанесла многомиллионный ущерб. Тогда грозовой разряд отключил одну ЛЭП, и энергосистема не справилась с возникшим дефицитом энергии.

Неудивительно, что защите ЛЭП от молний специалисты уделяют должное внимание. По всей длине воздушных линий напряжением 110 кВ и более подвешивают специальные металлические тросы, стремясь сверху уберечь провода от прямого попадания. Их изоляцию максимально усиливают, сопротивление заземления опор предельно снижают, а для дополнительного ограничения перенапряжений используют полупроводниковые устройства, подобные тем, что защищают входные цепи компьютеров или высококачественных телевизоров. Правда, их сходство — только в принципе действия, рабочее же напряжение для линейных ограничителей исчисляется миллионами вольт — оцените масштабы затрат на защиту от молнии!

Часто спрашивают, реально ли спроектировать абсолютно молниестойкую линию? Ответ однозначный — да. Но тут неизбежны два новых вопроса: кому это надо и сколько будет стоить? Ведь если нельзя повредить надежно защищенную ЛЭП, то можно, например, сформировать ложную команду на отключение линии или просто разрушить низковольтные цепи автоматики, которые в современном исполнении построены на микропроцессорной технике. Рабочее напряжение микросхем с каждым годом снижается. Сегодня оно исчисляется единицами вольт. Вот где простор для молнии! И нет нужды в прямом ударе, ибо она способна действовать дистанционно и сразу на больших площадях. Главным ее оружием становится электромагнитное поле. Выше говорилось о токе молнии, хотя для оценки электродвижущей силы магнитной индукции важен и ток, и скорость его роста. У молнии последняя может превышать 2 . 1011 А/с. В любом контуре площадью 1 м2 на расстоянии 100 м от канала молнии такой ток наведет напряжение примерно вдвое выше, чем в розетках жилого дома. Не нужно большой фантазии, чтобы представить судьбу микросхем, рассчитанных на напряжение порядка одного вольта.

В мировой практике известно множество тяжелых аварий из-за разрушения цепей управления грозовым разрядом. В этот перечень попадают повреждения бортовой аппаратуры авиалайнеров и космических кораблей, ложные отключения сразу целых «пакетов» высоковольтных ЛЭП, выход из строя аппаратуры антенных систем мобильной связи. К сожалению, заметное место здесь занимают и «бьющие» по карману обычных граждан повреждения бытовой техники, все больше заполняющей наши дома.

ПУТИ ЗАЩИТЫ

Мы привыкли рассчитывать на защиту молниеотводами. Помните оду великого естествоиспытателя XVIII в., академика Михаила Ломоносова на их изобретение? Наш знаменитый соотечественник восторгался победой, говорил, что небесный огонь перестал быть опасным. Конечно, это приспособление на крыше жилого дома не даст молнии поджечь деревянный настил или другие горючие строительные материалы. В отношении же электромагнитных воздействий он бессилен. Совершенно безразлично, течет ли ток молнии в ее канале или по металлическому стержню молниеотвода, все равно он возбуждает магнитное поле и наводит за счет магнитной индукции во внутренних электрических цепях опасное напряжение. Для эффективной борьбы с этим молниеотвод обязан перехватывать канал разряда на отдаленных подступах к защищаемому объекту, т.е. стать очень высоким, потому что наводимое напряжение обратно пропорционально расстоянию до проводника с током.

Сегодня накоплен большой опыт использования таких конструкций разной высоты. Однако статистика не слишком утешительная. Зону защиты стержневого молниеотвода обычно представляют в виде конуса, осью которого он является, но с вершиной, расположенной несколько ниже, чем его верхний конец. Обычно 30-метровый «стержень» обеспечивает 99%-ную надежность защиты здания, если возвышается над ним примерно на 6 м. Добиться этого — не проблема. Но с увеличением высоты молниеотвода расстояние от его вершины до «прикрываемого» объекта, минимально необходимое для удовлетворительной защиты, стремительно нарастает. Для 200-метровой конструкции той же степени надежности этот параметр уже превышает 60 м, а для 500-метровой — 200 м.

В подобной роли выступает и упомянутая Останкинская телебашня: она не в состоянии защитить самое себя, пропускает удары молнии на расстоянии 200 м ниже вершины. Радиус зоны защиты на уровне земли для высоких молниеотводов также резко увеличивается: у 30-метрового он сопоставим с его высотой, у той же телебашни — 1/5 ее высоты.

Иными словами, нельзя надеяться, что молниеотводы традиционной конструкции сумеют перехватить молнию на дальних подступах к объекту, особенно если последний занимает большую площадь на поверхности земли. Значит, нужно считаться с реальной вероятностью грозового разряда в территорию электрических станций и подстанций, аэродромов, складов жидкого и газообразного топлива, протяженных антенных полей. Растекаясь в земле, ток молнии частично попадает в многочисленные подземные коммуникации современных технических объектов. Как правило, там находятся электрические цепи систем автоматики, управления и обработки информации - тех самых микроэлектронных устройств, о которых говорилось выше. Кстати, расчет токов в земле сложен даже в самой простейшей постановке. Трудности усугубляются из-за сильных изменений сопротивления большинства грунтов в зависимости от силы растекающихся в них токов килоамперного уровня, как раз свойственных разрядам атмосферного электричества. К расчету цепей с такими нелинейными сопротивлениями неприменим закон Ома.

К «нелинейности» грунта добавляется вероятность образования в нем протяженных искровых каналов. Ремонтные бригады кабельных линий связи хорошо знакомы с такой картиной. От высокого дерева на лесной опушке по земле тянется борозда, будто от сохи или старинного плуга, и обрывается точно над трассой подземного телефонного кабеля, который в этом месте поврежден - металлическая оболочка смята, изоляция жил разрушена. Так проявилось действие молнии. Она ударила в дерево, и ее ток, растекаясь по корням, создал в грунте сильное электрическое поле, сформировал в нем плазменный искровой канал. Фактически молния как бы продолжила свое развитие, только не по воздуху, а в земле. И так она может проходить десятки, а в особенно плохо проводящих ток грунтах (скальных или вечномерзлых породах) и сотни метров. Прорыв ее к объекту осуществляется не традиционным путем — сверху, а, минуя любые молниеотводы, снизу. Скользящие разряды вдоль поверхности грунта хорошо воспроизводятся в лаборатории. Все эти сложные и сильно нелинейные явления нуждаются в экспериментальном исследовании, моделировании.

Ток для рождения разряда может быть сформирован искусственным импульсным источником. Энергия около минуты накапливается в конденсаторной батарее, а потом за десяток микросекунд «выплескивается» в бассейн с грунтом. Подобные емкостные накопители есть во многих высоковольтных исследовательских центрах. Их габариты достигают десятков метров, масса — десятков тонн. Такие не доставишь на территорию электрической подстанции или другого промышленного объекта, чтобы в полном масштабе воспроизвести условия растекания токов молнии. Это удается разве что случайно, когда объект соседствует с высоковольтным стендом — например, в открытой установке Сибирского научно-исследовательского института энергетики импульсный генератор высоких напряжений размещен рядом с ЛЭП в 110 кВ. Но это, конечно, исключение.

ИМИТАТОР УДАРА МОЛНИИ

На деле же речь должна идти не об уникальном эксперименте, а о рядовой ситуации. В полномасштабной имитации тока молнии крайне нуждаются специалисты, поскольку только так можно получить достоверную картину распределения токов по подземным коммуникациям, измерить последствия воздействия электромагнитного поля на устройства микропроцессорной техники, определить характер распространения скользящих искровых каналов. Соответствующие испытания должны стать массовыми и производиться до ввода в эксплуатацию каждого принципиально нового ответственного технического объекта, как это давно делается в авиации, космонавтике. Сегодня нет иной альтернативы, кроме создания мощного, но малогабаритного и мобильного источника импульсных токов с параметрами тока молнии. Его макетный образец уже существует и успешно испытан на подстанции «Донино» (110 кВ) в сентябре 2005 г. Все оборудование разместилось в заводском прицепе от серийной «Волги».

Мобильный испытательный комплекс построен на основе генератора, который преобразует механическую энергию взрыва в электрическую. Этот процесс в основном хорошо известен: он имеет место в любой электрической машине, где механическая сила движет ротор, противодействуя силе его взаимодействия с магнитным полем статора. Принципиальное различие же состоит в исключительно высокой скорости выделения энергии при взрыве, быстро разгоняющего металлический поршень (лайнер) внутри катушки. Он за микросекунды вытесняет магнитное поле, обеспечивая возбуждение высокого напряжения в импульсном трансформаторе. После дополнительного усиления импульсным трансформатором напряжение формирует ток в испытуемом объекте. Идея этого устройства принадлежит нашему выдающемуся соотечественнику, «отцу» водородной бомбы академику А.Д. Сахарову.

Взрыв в специальной высокопрочной камере разрушает лишь катушку длиной 0,5 м и лайнер внутри нее. Остальные элементы генератора используют многократно. Схему можно настроить так, чтобы скорость роста и длительность формируемого импульса соответствовали аналогичным параметрам тока молнии. Причем его удается «вогнать» в объект большой длины, например, в провод между опорами ЛЭП, в контур заземления современной подстанции или в фюзеляж авиалайнера.

При испытаниях макетного образца генератора в камеру заложили всего 250 г взрывчатки. Этого достаточно для формирования импульса тока амплитудой до 20 000 А. Правда, для первого раза на столь радикальное воздействие не пошли — ток ограничили искусственно. При запуске установки раздался лишь легкий хлопок погашенного камерой взрыва. А проверенные затем записи цифровых осциллографов показали: импульс тока с заданными параметрами успешно был введен в молниеотвод подстанции. Датчики отметили скачок напряжения в различных точках контура заземления.

Ныне штатный комплекс в процессе подготовки. Он будет настроен на полномасштабную имитацию токов молнии и при этом разместится в кузове серийного грузовика. Взрывная камера генератора рассчитана на работу с 2 кг взрывчатки. Есть все основания считать, что комплекс окажется универсальным. С его помощью можно будет испытывать на устойчивость к воздействию тока и электромагнитного поля молнии не только электроэнергетические, но и другие крупногабаритные объекты новой техники: АЭС, телекоммуникационные устройства, ракетные комплексы и т.д.

Хотелось бы закончить статью на мажорной ноте, тем более, что для этого есть основания. Ввод штатного испытательного комплекса позволит объективно оценивать эффективность самых современных защитных средств. Тем не менее, какая-то неудовлетворенность все равно остается. Фактически человек снова идет на поводу у молнии и вынужден мириться с ее своеволием, теряя при этом немало денег. Применение средств молниезащиты приводит к увеличению габаритов и веса объекта, растут затраты дефицитных материалов. Вполне реальны парадоксальные ситуации, когда размеры защитных средств превышают таковые защищаемого конструктивного элемента. В инженерном фольклоре хранится ответ известного авиаконструктора на предложение спроектировать абсолютно надежный самолет: такую работу можно выполнить, если заказчик смирится с единственным недостатком проекта — самолет никогда не оторвется от земли. В молниезащите сегодня происходит нечто подобное. Вместо наступления специалисты держат круговую оборону. Чтобы вырваться из порочного круга, нужно понять механизм формирования траектории молнии и найти средства управления этим процессом за счет слабых внешних воздействий. Задача сложная, но далеко не безнадежная. Сегодня ясно, что молния, движущаяся от облака к земле, никогда не ударяет в наземный объект: от его вершины навстречу приближающейся молнии прорастает искровой канал, так называемый встречный лидер. В зависимости от высоты объекта он вытягивается на десятки метров, иногда на несколько сотен и встречает молнию. Конечно, это «свидание» происходит не всегда — молния может промахнуться.

Но вполне очевидно: чем раньше возникнет встречный лидер, тем дальше он продвинется к молнии и, значит, больше шансов на их встречу. Следовательно, нужно научиться «тормозить» искровые каналы от защищаемых объектов и, напротив, стимулировать от молниеотвода. Основание для оптимизма внушают те весьма слабые внешние электрические поля, в которых формируется молния. В грозовой обстановке поле у земли около 100-200 В/см — примерно такое же, как на поверхности электрического шнура утюга или электробритвы. Раз молния довольствуется такой малостью, значит столь же слабыми могут быть управляющие ею воздействия. Важно только понять, в какой момент и в каком виде они должны быть поданы. Впереди трудная, но интересная исследовательская работа.

Академик Владимир ФОРТОВ, Объединенный институт физики высоких температур РАН, доктор технических наук Эдуард БАЗЕЛЯН, Энергетический институт им. Г.М. Кржижановского.

На этой неделе непогода накрыла всю Украину. Сотни населенных пунктов остались без света. Летние грозы особенно опасны из-за ударов молний. Как вести себя во время грозы, чтобы не стать жертвой молнии – читайте далее в статье.

В сети появились впечатляющие видео, как 14 июня в Киеве. А в прошлом году от попадания молний в Украине погибло несколько человек.

Хотя смерть от молнии – очень редкое явление, следует иметь хотя бы базовые знания, как защитить себя от удара молнии в условиях, когда непогода застала вас врасплох. Запомните эти простые правила, возможно когда-то они спасут жизнь вам или вашим знакомым.

1. Если ваш автомобиль рядом – немедленно садитесь в него, переждите грозу там

2. Если вы в лесу – спрячьтесь под большие кусты.

3. Если нет кустов – прячьтесь под деревья средней высоты. Лучше всего для этого подходят бук, клен и береза. Не стоит прятаться под дуб, сосну, ель и тополь – в эти деревья молния попадает чаще всего.

Лучше переждать грозу в доме или в автомобиле

4. Не прячьтесь под одиночные и высокие деревья, молния попадает в высокие объекты.

5. Не становитесь возле повреждённых и обгоревших деревьев, молния часто ударяет в одно и то же место.

6. Отойдите от металлических предметов (мангал, велосипед, мопед, металлические ворота) на расстояние не менее 30 м.

7. Остановитесь, если вы бежите, едете на велосипеде или мотоцикле.

8. Не стойте на крышах домов.

9. Не ходите по полю, найдите низину, овраг или углубление в земле, так, чтобы ваше тело не выступало над поверхностью. Важно найти сухое место, ведь влага сильнее проводит электричество. Cядьте, немного наклоните голову, чтобы она не была выше предметов, которые расположены рядом.

10. Если вас двое, трое или более – не кучкуйтесь в укрытии вместе, а прячьтесь поодиночке, разряд проходит через контакт человеческих тел.

11. Не плавайте в в открытом водоеме.

12. Не используйте зонты с металлическими ручками.

13. Не используйте электронными устройствами (мобильные телефоны, планшеты и т.д.), можно отключить.

14. Снимите с себя все металлические предметы.

15. Если вы дома – закройте окна. Не делайте сквозняков, ведь они притягивают шаровую молнию, как магнит.

Во время непогоды стоит отложить гаджеты в сторону