Свободное электричество (молния) и защита от него

Министерство науки и высшего образования РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

  «Рязанский государственный радиотехнический университет»

имени В.Ф. Уткина

Кафедра безопасности жизнедеятельности и экологии

                                                              Реферат на тему:

 «Свободное электричество (молния) и защита от него»

по курсу «Безопасность жизнедеятельности»

Выполнил:

студент группы 724

Шевелёв В.А.

Проверил:

Доцент, к.т.н. Кордюков С.И.

Рязань 2020

СОДЕРЖАНИЕ

1.Введение ……………………………………………………………………..3

2.Статические электричество ………………………………………………...5

3.Свободное электричество …………………………………………………..6

4.Молния …………………………………………………………………….....7

   а) гром………………………………………………………………………...9

   б) грозовое облако …………………………………………………………..9

5.Как вызвать разряд молнии?....................................................................10

6. Молния: подарившая жизнь и двигатель эволюции……………………..11

7.Изобретение громоотвода………………………………………………….11

8. Фульгурит — окаменевшая молния………………………………………12

9.Защита от прямых ударов молнии. Комплекс средств молниезащиты….12

а). Молниеприемники…………………………………………………………14

б) Токоотводы………………………………………………………………….15

в)Заземлитель………………………………………………………………….15

10.Защита людей от поражения молнией……………………………………16

11.Нормативы и стандарты в области молниезащиты……………………...17

12.Заключение…………………………………………………………………..20

13.Список используемой литературы…………………………………………22

ВВЕДЕНИЕ

Как понятно из названия темы данного сообщения, речь пойдёт о свободном электричестве, о его влиянии на здоровье человека и о способах защиты от него. Работая на заводе, гуляя по улице, вы постоянно подвергаете свою жизнь опасности. Эта опасность многогранна, но сейчас поговорим именно об опасности, которую в себе несёт свободное электричество. Если вы работает на заводе, а именно на производстве, которое связано с разработкой радиоэлектронных компонентов, печатных плат, радиоэлектронного оборудования, то высок риск получения электротравмы. И здесь играет роль несколько факторов, прежде всего, это соблюдение техники безопасности, но даже если вы всё выполняете в соответствии с требованиями, это не гарантирует избежание травмы, возможны несчастные случаи, которые предугадать невозможно. Итак, работая с радиоэлектронными установками, пренебрегая необходимыми способами защиты, вы получите электротравму, и речь не о том, что вы будете работать с рабочей трёхфазной сетью, вовсе нет, представьте, что вы работаете с выключенным оборудованием, занимаетесь изготовлением радиоэлектронного компонента. Так каким же способом вы можете получить электротравму? Всё дело в том, что вы сталкиваетесь со статическим электричеством.

Редкого человека могут оставить равнодушными явления грома и молнии. Реальная опасность, исходящая от грозной стихии, всегда будоражила воображение. Наши далекие предки с ужасом ожидали развязки того, что происходит в грохочущем и пылающем небе, угадывая в стихии природу божественного. Но и сегодня, в пору торжества науки и техники, в природе образования и проявления молнии далеко не все ясно.

Удар молнии способен привести к разрушению промышленных и жилых сооружений, пожару, взрыву, выходу из строя линий электропередач (ЛЭП), электроустановок и средств информационно – коммуникационных технологий (ИКТ), а также опасен для людей и животных. Особенно опасна эта природная стихия для так называемых критически важных объектов. Поэтому в качестве средств защиты объектов и строений необходим целый комплекс мер, причем как организационного, так и научно-технического характера. Эта совокупность мер и получила название - молниезащита. Она служит для снижения рисков воздействия такого рода катаклизмов на промышленную и гражданскую инфраструктуру.

От степени пожароопасности (или от риска взрыва) здания или строения зависит уровень тяжести последствий от удара молнии. Дополнительно надо учесть возможность искрений в перекрытиях, которые могут быть вызваны сопутствующими молнии воздействиями. К примеру, на производствах, на которых используется открытый огонь, и протекают процессы горения, применяются, как правило, несгораемые конструкции. В таком случае, протекание тока молнии не вызывает большой опасности. А вот если в цехах находятся взрывоопасные вещества, то возникает повышенный риск человеческих жертв и огромных материальных убытков. Для специалиста налицо огромный разброс технологических условий для разного рода зданий, объектов и организаций. И в таком случае, предъявить для всех этих объектов одинаковые требования к молниезащите означает либо вложить лишние финансовые средства в проектирование систем защиты, либо же смириться с неизбежностью больших рисков и ущерба, вызванного негативными последствиями ударов молнии. При проектировании систем молниезащиты необходимо учесть и метеорологическую обстановку в данном регионе. Например, статистика гроз в Норильске будет отличаться от статистики гроз в Сочи. Поэтому международные нормативные документы предписывают проектировщикам произвести расчет рисков и потенциального ущерба от воздействия молний. В результате этих причин, здания и строения стали подразделять на классы (уровни защиты), которые различаются по степени тяжести возможного ущерба от поражения молнией. А такой фактор, как активность гроз и молний в соответствующей географической точке, где расположен защищаемый объект, определяет категорию молниезащиты.

2. Статическое электричество

Статическое электричество – это совокупность явлений, связанных с возникновением и сохранением свободного электрического заряда на поверхности или в объёме проводника. Говоря доступным языком, статическое электричество – это электрический заряд, возникающий сам по себе, при трении различных поверхностей. С таким электричеством вы все хорошо знакомы ещё со школы. Все вы должны знать, что стеклянная палочка при трении её о шёлк приобретает положительный заряд, а при трении эбонитовой палочки (янтарь) о мех, - она приобретает отрицательный заряд. Почему именно так? Многие учёные долго искали ответ на этот вопрос, и пришли к следующему выводу: из вещества с большей диэлектрической проницаемостью будет переходить больше электронов и вещество зарядится положительно, а другое отрицательно. Но есть исключения из этого правила, как раз стекло и шёлк. При их трении распределение зарядов можно объяснить тем, что стекло не имеет кристаллической решётки, атомы и электроны расположены неупорядоченно, вследствие чего нарушается их равномерное распределение внутри тела.  С явлением статического электричества вы сталкиваетесь в быту очень часто, например, при быстром снятии свитера, но такое электричество не опасно, другое дело на производстве. При изготовлении той или иной детали, будь то радиокомпонент или что-либо ещё, возникает статическое электричество из–за трения материалов или же трении о металл твёрдых материалов, не проводящих ток. На производстве напряжение во время статической электризации (электризация – это переход электрического заряда с одного тела на другое) часто может достигать 100 тысяч вольт, что приводит к возникновению тока очень большой величины, если такой ток пройдёт через тело человека, это приведёт к серьёзным электротравмам и может, даже к летальному исходу. Также такое электричество носит и другую опасность. Главная опасность заключается в неконтролируемом ударе током. На производстве, где множество легко воспламеняемых веществ, малейшая искра приведёт к взрыву.

Для защиты от статического электричества применяют следующие способы защиты:

-На сотрудниках должны быть надеты специальные браслеты, в которых имеется сопротивление, такие браслеты предохраняют от неожиданных ударов током.

-Все рабочие места должны иметь специальную заземляющую систему.

-Все помещение увлажняются, так как именно сухой воздух является диэлектриком и накапливает статические заряды, а если будет поддерживаться определённая влажность, влага является естественным проводником, который заземляет статический заряд.

3.Свободное электричество

Теперь поговорим о том, какую опасность несёт свободное электричество. Для начала разберёмся, что же такое вообще свободное электричество. Электричество – это совокупность явлений, связанных с движением и взаимодействием электрических зарядов. А электроэнергия, которой мы с вами пользуемся каждый день и уже не представляем свою жизнь без неё, это энергия, которая выделяется при взаимодействии электрических зарядов. Для того чтобы у нас был свет, строят различные электростанции, на которых основным способом выработки электроэнергии является преобразование механической энергии в электрическую, на этом принципе работают ГЭС, ТЭС. На этих станциях есть электрогенераторы, которые вращаются за счёт механической энергии и эти генераторы преобразуют механическую энергию в электрическую. В ГЭС используется вода, поток воды попадает на лопасти гидротурбины, которая приводит в действие генераторы. А в ТЭС же используется тепловая энергия, полученная путём сжигания топлива, которая затем преобразуется в механическую энергию для вращения вала генератора, что приводит к выработке электроэнергии. Эти рассуждения позволяют нам понять, что для получения электроэнергии требуется совершить много работы для получения механической энергии и также требуется много ресурсов, например, то же топливо. Электроэнергию нельзя назвать свободной, так как для её получения идёт множество энергетических затрат. Тогда что же является свободным электричеством? Исходя из ранних рассуждений, можно утверждать, что свободным электричеством называется электричество, для получения которого не требуются ресурсные затраты. Примером получения такого электричества могут выступать солнечные батареи. В нашей жизни основным источником энергии является солнце. Солнце излучает свет, давно доказан дуализм света, что свет это есть поток части и электромагнитная волна одновременно. Переносчиками солнечной энергии являются фотоны, которые попадают на поверхность солнечных батарей, в которых главным компонентом является фотодиод, он то и преобразует энергию фотонов в электрическую энергию. В данном случае мы берём электроэнергию из солнечного излучения, но есть и ещё примеры свободного электричества в нашей жизни. Можем далеко не ходить и брать электроэнергию прямо из атмосферы. Самым мощным источником свободного электричества является молния.

4.   Молния

Молния – гигантский электрический искровой разряд в атмосфере, проявляющийся яркой вспышкой света и сопровождающим её громом. Обычно происходит во время грозы. Американский учёный Бенджамин Франклин доказал, что молния представляет собой электрический разряд, несущий в себе отрицательный заряд. Скоростная съёмка позволила установить, что вспышка состоит из нескольких коротких разрядов, длящихся десятые доли секунды.

Молнии также были зафиксированы на Венере, Юпитере, Сатурне и Уране. Ток в разряде молнии достигает 10-20 тысяч ампер, поэтому мало кому из людей удается выжить после поражения их молнией. Обычно наблюдаются линейные молнии, которые относятся к так называемым безэлектродным разрядам, так как они начинаются (и кончаются) в скоплениях заряженных частиц. Наиболее изучен процесс развития молнии в грозовых облаках, при этом молнии могут проходить в самих облаках — внутриоблачные молнии, а могут ударять в землю — наземные молнии. В каждую секунду около 50 молний ударяются в поверхность земли, и в среднем каждый ее квадратный километр молния поражает шесть раз за год.

Перед тем, как говорить о способах защиты от свободного электричества, главным представителем которого является молния, нужно разобраться в причине возникновения молнии и в чём её опасность.

Молния возникает в сильно наэлектризованной дождевой туче, между облаком и землей. Причиной электризации выступает сила притяжения, которая возникает вследствие трения сконденсированных капелек или льдинок, из которых и состоит грозовая туча. Эти частички находятся в непрекращающемся движении, вызванным потоками теплого воздуха, поднимающимися вверх от нагретой поверхности земли. Льдинки и капельки воды сталкиваются друг с другом, в результате чего и происходит электризация тучи. При этом более мелкие частички, увлекаемые воздухом вверх, имеют положительный заряд, а более крупные и тяжелые, находящиеся в нижней части облака – отрицательный. Когда в облаке происходит разделение заряда, возникает  электрическое поле, которое  так же, как и заряды, в верхней части облака положительное, а в нижней - отрицательное. С увеличением электрического заряда, электрическое поле становится всё интенсивнее, что в итоге приводит к тому, что электроны, находящиеся на поверхности земли отталкиваются от облака и погружаются глубже в землю. В результате получается отрицательно заряженное облако и положительно заряженная поверхность Земли. Теперь для возникновения заряда требуется лишь проводник. Сильное электрическое поле создаст этот проводник самостоятельно, путём ионизации воздуха. Это означает, что когда электрическое поле достаточно сильное, происходит ионизация воздуха, то есть происходит разделение ионов и электронов. Расстояние между ними увеличивается, и это приводит к тому, что электроны могут свободно перемещаться. В результате ионизации воздуха образуется плазма, в которой и происходит распространение электрического заряда. Как только  образовалась плазма,  мгновенного контакта облака с Землей не происходит. Дело в том, что есть несколько путей, по которым этот контакт произойдёт. Эти пути называются лидерами. Почему несколько путей? Потому что воздух не везде ионизирован одинаково и где-то он оказывает большее сопротивление заряду, а где-то - наоборот. Ток ищет путь с наименьшим сопротивлением. Поэтому в момент образования молнии мы видим на небе несколько лидеров и не все они доходят до Земли. Лидер – это путь, по которому следует пробой, внезапный массивный поток электрического тока, движущегося от облака к Земле. Когда лидеры молнии приближаются к Земле, объекты на поверхности Земли начинают реагировать на сильное электрическое поле. От объекта к облакам растут положительные стимеры. Стримеры – это путь, по которому от поверхности Земли к облаку пройдёт ответная реакция. В точке пересечения лидера со стримером образуется проводящий путь от облака до Земли. По этому пути ток течет между Землёй и облаком. Этот разряд тока является естественным способом попытки нейтрализовать разделение заряда. Каждый раз, когда возникает электрический ток, выделяется тепло, связанное с ним. Так как в молнии содержится огромное количество тока, следовательно, в ней содержится и огромное количество теплоты. Это тепло и является причиной вспышки, которую мы видим. Также мы с вами знаем, что удар молнии сопутствуется таким явлением, как гром.

а) Гром – это ударная волна. Мы с вами разобрались, что при ударе молнии выделяется огромное количество теплоты. Воздух вокруг места удара молнии быстро нагревается. При нагревании он расширяется, и возникают механические вибрации раскалённого воздуха, их–то мы и слышим. И так как, скорость распространения света в среде больше скорости распространения звука (скорость света 3*10⁸ м/с; скорость звука 331 м/с), вспышку мы видим быстрее, чем слышим звук.      

б) Грозовое облако — это огромное количество пара, часть которого конденсировалось в виде мельчайших капелек или льдинок. Верх грозового облака может находиться на высоте 6–7 км, а низ нависать над землей на высоте 0,5–1 км. Выше 3–4 км облака состоят из льдинок разного размера, так как температура там всегда ниже нуля. Эти льдинки находятся в постоянном движении, вызванном восходящими потоками теплого воздуха от нагретой поверхности земли. Мелкие льдинки легче, чем крупные, увлекаются восходящими потоками воздуха. Поэтому мелкие льдинки, двигаясь в верхнюю часть облака, всё время сталкиваются с крупными. При каждом таком столкновении происходит электризация, при которой крупные льдинки заряжаются отрицательно, а мелкие — положительно. Со временем положительно заряженные мелкие льдинки оказываются в верхней части облака, а отрицательно заряженные крупные — внизу. Другими словами, верхушка грозы заряжена положительно, а низ — отрицательно. Всё готово для разряда молнии, при котором происходит пробой воздуха, и отрицательный заряд с нижней части грозовой тучи перетекает на Землю. Однако само облако не в состоянии так наэлектризовать себя, чтобы вызвать разряд между своей нижней частью и землей. Напряженность электрического поля в грозовом облаке никогда не превышает 400 кВ/м, а электрический пробой в воздухе происходит при напряженности больше 2500 кВ/м. Поэтому для возникновения молнии необходимо что-то еще кроме электрического поля. В 1992 году российский ученый Александр Викторович Гуревич из Физического института им. П.Н. Лебедева РАН (ФИАН) предположил, что своеобразным зажиганием для молнии могут быть космические лучи — частицы высоких энергий, обрушивающиеся на Землю из космоса с околосветовыми скоростями. Тысячи таких частиц каждую секунду бомбардируют каждый квадратный метр земной атмосферы.

Согласно теории Гуревича, частица космического излучения, сталкиваясь с молекулой воздуха, ионизирует ее, в результате чего образуется огромное число электронов, обладающих высокой энергией. Попав в электрическое поле между облаком и землей, электроны ускоряются до околосветовых скоростей, ионизируя путь своего движения и, таким образом, вызывая лавину электронов, движущихся вместе с ними к земле. Ионизированный канал, созданный этой лавиной электронов, используется молнией для разряда («Наука и жизнь» №7, 1993 г.).

5. Как вызвать разряд молнии?

Изучать то, что произойдет непонятно где и когда, очень сложно. А именно так в течение долгих лет работали ученые, исследующие природу молний. Считалось, что грозой на небе руководит Илья-пророк. Однако ученые очень давно пытались заменить Илью-пророка, создавая проводящий канал между грозовой тучей и землей. Бенджамин Франклин для этого во время грозы запускал воздушный змей, оканчивающийся проволокой и связкой металлических ключей. Этим он вызывал слабые разряды, стекающие вниз по проволоке, и первым доказал, что молния — это отрицательный электрический разряд, стекающий с облаков на землю. Опыты Франклина были чрезвычайно опасными, и один из тех, кто их пытался повторить, — российский академик Георг Вильгельм Рихман — в 1753 году погиб от удара молнии. В 1990-е годы исследователи научились вызывать молнии, не подвергая опасности свою жизнь. Один из способов вызвать молнию — запустить с земли небольшую ракету прямо в грозовую тучу. Вдоль всей траектории ракета ионизирует воздух и создает, таким образом, проводящий канал между тучей и землей. И если отрицательный заряд низа тучи достаточно велик, то вдоль созданного канала происходит разряд молнии, все параметры которого регистрируют приборы, расположенные рядом со стартовой площадкой ракеты. Чтобы создать еще лучшие условия для разряда молнии, к ракете присоединяют металлический провод, соединяющий ее с землей.

6. Молния: подарившая жизнь и двигатель эволюции

В 1953 году биохимики Стэнли Миллер и Гарольд Юри показали, что одни из «кирпичиков» жизни — аминокислоты — могут быть получены путем пропускания электрического разряда через воду, в которой растворены газы «первобытной» атмосферы Земли (метан, аммиак и водород). Спустя 50 лет другие исследователи повторили эти опыты и получили те же результаты. Таким образом, научная теория зарождения жизни на Земле отводит удару молнии основополагающую роль. При пропускании коротких импульсов тока через бактерии в их оболочке (мембране) появляются поры, через которые внутрь могут проходить фрагменты ДНК других бактерий, запуская один из механизмов эволюции.

7. Изобретение громоотвода

Бенджамин Франклин, пытаясь защитить Капитолий столицы штата Мериленд, в 1775 году прикрепил к зданию толстый железный стержень, который возвышался над куполом на несколько метров и был соединен с землей. Ученый отказался патентовать свое изобретение, желая, чтобы оно как можно скорее начало служить людям. Весть о громоотводе Франклина быстро разнеслась по Европе, и его выбрали во все академии, включая и Российскую. Однако в некоторых странах набожное население встретило это изобретение с возмущением. Сама мысль, что человек так легко и просто может укротить главное оружие «божьего гнева», казалась кощунственной. Поэтому в разных местах люди из благочестивых соображений ломали громоотводы.

8. Фульгурит — окаменевшая молния

Слово «фульгурит» происходит от латинского fulgur, что означает молния. Самые длинные из раскопанных фульгуритов уходили под землю на глубину более пяти метров. Фульгуритами также называют оплавленности твердых горных пород, образованные ударом молнии; они иногда в большом количестве встречаются на скалистых вершинах гор. Фульгуриты, состоящие из переплавленного кремнезема, обыкновенно представляют собой конусообразные трубочки толщиной с карандаш или с палец. Их внутренняя поверхность гладкая и оплавленная, а наружная образована приставшими к оплавленной массе песчинками. Цвет фульгуритов зависит от примесей минералов в песчаной почве. Большинство из них имеют рыжевато-коричневый, серый или черный цвет, однако встречаются зеленоватые, белые или даже полупрозрачные фульгуриты.

Появление стеклянной трубочки в песке при разряде молнии связано с тем, что между песчинками всегда находятся воздух и влага. Электрический ток молнии за доли секунд раскаляет воздух и водяные пары до огромных температур, вызывая взрывообразный рост давления воздуха между песчинками и его расширение. Расширяющийся воздух образует цилиндрическую полость внутри расплавленного песка. Последующее быстрое охлаждение фиксирует фульгурит — стеклянную трубочку в песке.

9. Защита от прямых ударов молнии. Комплекс средств молниезащиты.

Молниезащитой называют комплекс технических решений, что надежно обеспечивают безопасность людей, предохранение строений различного назначения, высотных объектов; технологического, инженерного оборудования производственных объектов; коммуникаций инфраструктуры населенных пунктов, линий электропередач как от прямых ударов грозовых разрядов, электромагнитной, электростатической индукции, так и от передачи электротока через металлоконструкции, коммуникации. Заземление и молниезащита – это то, чем согласно нормам должны быть оборудованы промышленные здания, инженерные коммуникации, а также другие объекты. Кроме того, пункт 4 статьи 50 Федерального закона РФ №123-ФЗ предписывает в качестве одного из способов исключения источников зажигания устраивать защиту от молний для зданий, оборудования для повышения уровня пожарной безопасности на объектах.

 Комплекс средств молниезащиты зданий или сооружений включает устройства защиты от прямых ударов молнии [внешняя молниезащитная система (МЗС)] и устройства защиты от вторичных воздействий молнии (внутренняя МЗС). В частных случаях молниезащита может содержать только внешние или только внутренние устройства. В общем случае часть токов молнии протекает по элементам внутренней молниезащиты.

Внешняя МЗС может быть изолирована от сооружения (отдельно стоящие молниеотводы - стержневые или тросовые, а также соседние сооружения, выполняющие функции естественных молниеотводов) или может быть установлена на защищаемом сооружении и даже быть его частью.

Внутренние устройства молниезащиты предназначены для ограничения электромагнитных воздействий тока молнии и предотвращения искрений внутри защищаемого объекта.

Токи молнии, попадающие в молниеприемники, отводятся в заземлитель через систему токоотводов (спусков) и растекаются в земле.

Внешняя МЗС в общем случае состоит из молниеприемников, токоотводов и заземлителей. Их материал и сечения выбираются по табл.1. 

Таблица 1

Материал и минимальные сечения элементов внешней МЗС 

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

а). Молниеприемники

          Основной компонент активной защиты — активный молниеприемник. Устройство откликается на возрастание напряженности электромагнитного поля, появляющееся вследствие приближения грозы. В составе системы есть конденсаторы, которые заряжаются от напряжения, наведенного грозовым фронтом на антенны прибора. Как только показатель достигает 12–14 кВт, разрядники пробиваются, в результате чего формируется короткий высоковольтный импульс (свыше 200 кВт). Полярность импульса обратно пропорциональна полярности грозового фронта. Импульс многократно увеличивает защитную зону молниеприемника.

Молниеприемники могут быть специально установленными, в том числе на объекте, либо их функции выполняют конструктивные элементы защищаемого объекта; в последнем случае они называются естественными молниеприемниками.

Молниеприемники могут состоять из произвольной комбинации следующих элементов: стержней, натянутых проводов (тросов), сетчатых проводников (сеток).

Естественные молниеприемники: а) металлические кровли защищаемых объектов при условии, что:

-электрическая непрерывность между разными частями обеспечена на долгий срок;

-толщина металла кровли составляет не менее, приведенной в табл.2, если необходимо предохранить кровлю от повреждения или прожога;

-толщина металла кровли составляет не менее 0,5 мм, если ее необязательно защищать от повреждений, и нет опасности воспламенения находящихся под кровлей горючих материалов;

-кровля не имеет изоляционного покрытия. При этом небольшой слой антикоррозионной краски, или слой 0,5 мм асфальтового покрытия, или слой 1 мм пластикового покрытия не считается изоляцией;

-неметаллические покрытия на или под металлической кровлей не выходят за пределы защищаемого объекта;

б) металлические конструкции крыши (фермы, соединенная между собой стальная арматура);

в) металлические элементы типа водосточных труб, украшений, ограждений по краю крыши и т.п., если их сечение не меньше значений, предписанных для обычных молниеприемников;

г) технологические металлические трубы и резервуары, если они выполнены из металла толщиной не менее 2,5 мм и проплавление или прожог этого металла не приведет к опасным или недопустимым последствиям;

д) металлические трубы и резервуары, если они выполнены из металла толщиной не менее, приведенной в табл.2, и если повышение температуры с внутренней стороны объекта в точке удара молнии не представляет опасности.

Таблица. 2

Толщина кровли, трубы или корпуса резервуара, выполняющих функции естественного молниеприемника 

б) Токоотводы

 Устройство представляет собой проводник из металла, призванный соединять молниеприемник с заземлителем. Задача токоотвода — передача электрического разряда от приемника к заземляющему устройству. Количество отводов зависит от количества молниеприемников.

в) Заземлитель

 Заземление включает закопанные в грунт металлические заземлители. Все заземляющие устройства объединяют металлическими шинами в едином контуре. Наиболее простым заземлителем считается пара прутов, вкопанных в землю на глубину 2 – 3 метра. Расстояние между прутами — от 3 метров и более. Соединение прутов осуществляется на глубине 50 – 80 сантиметров под землей. Токоотвод присоединяют к этой перемычке.

Также хорошей защитой от токов, возникающих при ударе молнии, является клетка Фарадея. Клетка Фарадея – это такое устройство, которое представляет собой замкнутую цепь, в которой под воздействием внешнего электрического поля свободные электроны перераспределяются таким образом, что противоположные стороны клетки заряжаются. То есть стороны клетки приобретают заряды, которые создают своё электрическое поле, и это поле противоположно направлено по отношению к внешнему полю. И получается, что внутреннее поле компенсирует внешнее и внутри клетки поле отсутствует.

Даже салоны автомобилей и самолётов защитят пассажиров от последствий ударов молнии, так как они сконструированы по принципу клетки Фарадея.          

10. Защита людей от поражения молнией.

Поскольку молния представляет собой электрический заряд огромной мощности, при попадании в здание она может вызвать его разрушение или возгорание. Кроме того, если такой разряд попадет в человека, это может стать причиной тяжелых увечий и даже летального исхода. Поражается головной мозг, разрушается центральная нервная система, может произойти остановка сердца. Ударная волна высвободившегося разряда способна сломать дерево, выбить окна, травмировать, контузить, обжечь или оглушить оказавшегося поблизости человека, потому даже ударившая рядом молния чрезвычайно опасна.

Чтобы избежать риска попадания молнии, нужно знать, как правильно себя вести во время грозы:

·  избегать открытой местности. Известно, что разряд обычно бьет в самую высокую точку на поверхности Земли. Если гроза застает человека и поле или степи следует постараться стать как можно ниже: спрятаться в канаву, присесть на корточки и передвигаться пригнувшись;

·  нельзя прятаться под высокими деревьями. Если гроза застала в лесу, нужно отойти от высоких деревьев, лучшим вариантом будет присесть на корточки между низкорослых растений.

·  опасно купаться в открытых водоемах. Вода хороший проводник тока, потому если внезапно началась гроза нужно выйти на берег. Кроме того, часто разряд бьет по берегу, потому пока бушует стихия нельзя ловить рыбу, нужно как можно дальше отойти от водоема;

·  избегать разговоров по мобильному телефону. Радиоволны, испускаемые телефоном, притягивают грозовой разряд;

·  постараться избавиться от металлических предметов. Известны случаи, когда молния била по ключам, находящимся в кармане, цепочке на шее и даже раскрытому зонту.

11. Нормативы и стандарты в области молниезащиты.

Учитывая, что строения, сооружения, технологические установки, коммуникации довольно сильно отличаются по своему устройству, исполнению разработаны государственные, ведомственные, корпоративные нормы; стандарты, правила проектирования для организации оптимальной, эффективной защиты от грозовых разрядов для каждого типа объектов – от производственных объектов, где она впервые стала применяться, до жилых домов. В основе норм, что регламентируют создание технической защиты от молний, опыт организации электрической безопасности строений разного вида, назначения, с учетом особенностей, присущих современным постройкам, сооружениям и коммуникациям инфраструктуры, связи. Требования к молниезащите изложены во многих официальных документах. Проектирование, расчет молниезащиты ведется на основании следующей нормативно-технической базы: «Правил устройства электроустановок». В настоящее время действует седьмое и некоторые главы шестого издания этого основополагающего документа, без знания требований которого невозможно проектирование любых видов, типов электрических установок, оборудования, аппаратуры защиты от поражения электротоком, включая молниезащиту. Промышленная безопасность защищаемых объектов с категориями по взрывопожарной опасности помещений, зданий также невозможна без этого вида защиты от высоковольтных разрядов электрического тока. Это учитывают требования по организации, исполнению молниезащиты для различных видов строений, инженерных сооружений, электрических коммуникаций, указанные в нескольких главах ПУЭ. Главы 2.4, 2.5 – для воздушных линий электропередач с рабочим напряжением меньше и больше 1 кВ соответственно, включая карту районирования территории России с указанием длительности гроз в году, что необходимо при проектировании систем, устройств молниезащиты. Глава 4.2 – для распределительных устройств, электрических подстанций напряжением больше 1 тыс. В. Глава 4.3 – для преобразовательных подстанций, установок. РД 34.21.122-87 «Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений». Ее предназначение видно из названия. Несмотря на то, что документ утвержден еще Министерством энергетики Советского Союза, по согласованию с Госстроем, он действует и сегодня. Некоторые ее положения неизбежно устарели, не успевая за научно-техническим прогрессом, поэтому при проектировании современных технических систем, устройств защиты от грозовых разрядов пользуются российскими ГОСТ, идентичными стандартам Международной электротехнической комиссии; а также отечественными инструкциями по молниезащите, вышедшими в свет позднее. Один из этих документов СО 153-34.21.122-2003, разработанный тем же коллективом ученых, регламентирует устройство молниезащиты как строений, так и инфраструктурных коммуникаций. ГОСТ Р МЭК 62305-1-2010, ГОСТ Р МЭК 62305-2-2010, представляющие собой две части одного национального стандарта о менеджменте рисков при защите объектов от грозовых разрядов. В первой части сформулированы общие принципы, во второй – методики оценки рисков гибели, получения травм от поражения электротоком людей; полного/частичного разрушения объектов, общественных коммуникаций; экономических потерь от попадания молний. Важно, что при этом рассматриваются такие факторы, как пожарная безопасность, так как в расчетах учитываются пространства с огнеопасной средой – воздушной смесью паров горючих жидкостей, газов, пыли. ГОСТ Р МЭК 62561.1-2014. Это первая часть национального стандарта об элементах систем защиты от молний, касающаяся требований к их частям, соединениям. ГОСТ Р МЭК 62561.2-2014 – к проводникам, электродам заземления. ГОСТ Р МЭК 62561.3-2014 – к распределительным разрядникам. ГОСТ Р МЭК 62561.4-2014 – к элементам крепления. ГОСТ Р МЭК 62561.5-2014 – к смотровым колодцам, уплотнителям электродов заземления. Требования к проектированию, устройству заземления, защиты от молний электроустановок, оборудования зданий, линий электропередач в СССР также устанавливал СНиП 3.05.06-85 об электротехнических устройствах. Сегодня действует свод правил, выпущенный как его актуализированная версия – СП 76.13330.2016. Помимо норм, действующих на территории РФ, следуют упомянуть сходные требования к системам защиты от грозовых зарядов, применяемые в союзных государствах. В Республике Казахстан – это СП РК 2.04-103-2013 об устройстве молниезащиты объектов, вышедший взамен аналогичной инструкции СН РК 2.04-29-2005; в Республике Беларусь – технический кодекс ТКП 336-2011 о защите от молний объектов, инженерных коммуникаций.

Под системами защиты от молний объектов, инженерных, коммуникаций и технологического оборудования понимают внешние и внутренние технические устройства, позволяющие защитить их как от прямого воздействия ударов молний, так и от вторичных воздействий – электрических, электромагнитных полей, сопровождающий грозовой разряд. Различают активные и пассивные системы защиты от молний. Пассивная, способная перехватить молнию до ее разряда на конструкции строительного объекта, корпуса оборудования или части инженерного, коммуникационного сооружения, и отвести заряд в землю, состоит из следующих элементов: приемника молний, молниеотводов, заземляющих устройств. В активной системе к этим неотъемлемым элементам добавляются устройства, генерирующие восходящий поток ионов, притягивающий к себе грозовой разряд. Проектируются, монтируются несколько видов систем молниезащиты – стержневая, тросовая, которые по результатам проведенных расчетов, в зависимости от количества стержней (тросов), их расстановки (расположения), конфигурации площади защиты, могут создавать два типа зон молниезащиты: А. Степень надежности защиты – от 99, 5%. Б – от 95%.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом,  мы пришли к выводу, что молния – это одно из самых разрушительных и устрашающих природных явлений, с которыми повсеместно сталкивается человек.

В настоящий момент современный уровень науки и техники позволяет создать действительно функционально надежную и соответствующую техническому уровню систему молниезащиты.

Типичная молния длится около четверти секунды и состоит из 3-4 разрядов. Молнии путешествуют со скоростью 56"000 км в секунду и имеют силу тока в 10-40 тысяч ампер. Молния часто несколько раз подряд ударяет в одно место: как и любой электрический разряд, она устремляется по пути наименьшего сопротивления. Температура молнии может достигать 27 771 градусов по Цельсию. Это почти в 5 раз горячее, чем поверхность Солнца!

Молнии наблюдаются также на Венере, Юпитере, Сатурне и Уране.

На Земле происходит около 32 миллиардов ударов молний в год, ущерб от которых оценивается в 5 миллиардов долларов. Каждый год молнии убивают в России, по некоторым оценкам, 550 человек, в США - около 200.

По статистике, молнии попадают в самолеты, в среднем, три раза в год, но в наши дни это редко приводит к серьезным последствиям. Современные авиалайнеры теперь достаточно хорошо защищены от удара молнии. Самая тяжелая авиационная катастрофа, вызванная молнией, произошла 8 декабря 1963 года в штате Мэрилэнд, США. Тогда попавшая в самолет молния проникла в резервный бак горючего, что привело к воспламенению всего самолета. В результате этой погибло 82 человека.

Рассмотрев в этом аналитическом обзоре проблемы молниезащиты объектов промышленного и гражданского назначения и соответствующей инфраструктуры, можно констатировать, что вопросы защиты от воздействия атмосферного электричества в плане регулирования и применения правовой нормативной технической базы в РФ определяются достаточно широким спектром действующих нормативных документов, а именно: СО, РД, ГОСТы и пр. Использование сочетания положений этих документов, позволит построить полноценную систему молниезащиты для объектов всех классов и категорий.

В основном, отраслевые нормативы содержат модернизированные требования СО и РД, так что можно сказать, что эти документы по-прежнему остаются определяющими в силу традиций многолетнего опыта использования. ГОСТы и стандарты МЭК используются как ссылочные, а также к ним прибегают в случае неполноты или отсутствия некоторых параметров МЗ в РД или СО.

Список используемой литературы

1. Бенндорф Г. Атмосферное электричество: Пер. с нем. -- М.: ГИТТЛ, 1934, с. 51.

2. В. Сядро, Т.Иовлева, О.Очкурова "100 знаменитых загадок природы"

3. Капица П. Л. // ЖЭТФ, 1951, т. 21, вып. 5, с. 588-597.

4. Капица П.Л. // ДАН СССР, 1955, т. 1, N 2, с. 245-248.

5. Лебедев П.Н. Избранные сочинения/ Под ред. А.К. Тимирязева,- М.Л.: Гостехиздат, 1949. - 244 с.

6. Стекольников И. С. Физика молнии и грозозащита. - М.: Изд-во АН СССР, 1943, с. 145.

7. Тарасов Л.В. Физика в природе. - М.: Просвещение, 1988.

8. Широносов В.Г. // ДАН СССР, 1990, т.314, N 2, с. 316-320.

9. Френкель Я.И. Собрание избранных трудов, т. 2. М. -Л., 1958

10. Имянитов И.М., Чубарина Е.В., Шварц Я.М. Электричество облаков. Л., 1971

11. Юман М.А. Молния.М., 1972

12. Тарасов Л.В. Физика в природе. - М.: Просвещение, 1988.

13.http://www.krugosvet.ru/enc/nauka_i_tehnika/fizika/MOLNIYA.html
        14 http://www.flash-land.ru/
        15. www.inwhat.ru/articles/molnija_711.php