Причиной возникновения молнии считается электростатическая энергия с напряжением до нескольких миллионов вольт, образующаяся в результате ионизации паров воды под влиянием солнечных лучей. После того как электростатический заряд накопится в ионизированном воздухе образуется электрический пробой, состоящий из потока направленных электронов. Именно сила электронного потока, достигающая нескольких тысяч ампер, становится угрозой. Она способна причинить огромный ущерб зданиям и сооружениям, стать причиной возникновения пожара. Предотвратить негативные последствия возможно с помощью специальных мероприятий, одним из которых является активная молниезащита.
Виды молниезащиты
Наиболее эффективным средством считается внешняя молниезащита. Она состоит из специальных токопроводящих конструкций, устанавливаемых в самых высоких точках зданий и сооружений, обеспечивающих перехват молнии, с последующим отводом в землю ее энергии. Все защитные системы этого типа известны, как активная и пассивная молниезащита.
В состав пассивной молниезащиты входят следующие элементы:
- Молниеприемник или молниеотвод, притягивающий и принимающий электростатический атмосферный разряд. Для изготовления молниеприемников, в соответствии с индивидуальными техническими условиями эксплуатации, может использоваться металлический стержень, специальный токопроводящий трос и токоприемная сетка. Выбор каждого из этих вариантов осуществляется исходя из места расположения здания, его высоты и площади крыши.
- Токоотводящие линии, соединенные с молниеприемником, по которым принятая энергия уходит к заземлителю. Для их прокладки обычно используется стальная проволока, диаметром не ниже 8 мм. По таким проводникам кратковременные токи с высокими значениями проходят совершенно безопасно.
- Заземляющее устройство, позволяющее безопасно утилизировать электрический заряд и не дать ему бесконтрольно растечься по земле. Заземление может состоять из отдельных заземлителей или целой системы, включающей несколько электродов, соединенных между собой.
Система, известная как активная молниезащита работает несколько иначе. Вместо обычного металлического стержня здесь используется активный молниеприемник, представляющий собой устройство специальной конструкции. Остальные элементы практически не отличаются от пассивного варианта.
В конструкцию активного молниеотвода встроено специальное электронное устройство, обладающее способностью самостоятельной активации при появлении грозовых туч. В основе работы прибора лежат высоковольтные импульсы, образующиеся вокруг его головки под влиянием полей статического электричества. Эти поля возникают во время грозы, создают обратную ионизацию воздуха, в результате чего возникает эффект притягивания разрядов молнии. Активный молниеотвод легко монтируется. Для его установки могут быть использованы уже имеющиеся конструкции пассивной защиты.
Особенности активной молниезащиты
Несмотря на схожесть основных параметров и конструктивных элементов, системы активной и пассивной молниезащиты существенно различаются между собой.
Эти отличия касаются преимущественно технических характеристик и стоимости каждой системы:
- Основное различие имеет принцип работы активной электронной молниезащиты. При создании более высокой электрической напряженности, возникает и большая обратная ионизация воздуха в зоне действия прибора.
- Радиус действия активного устройства образует зону безопасности как минимум в 4 раза превышающую аналогичный показатель пассивной защиты. То же самое касается и объема окружающего пространства, которое будет больше уже в 8 раз. На основании этих данных можно сделать предварительный расчет параметров прибора.
- В активных системах используется минимальное количество токоотводов и заземлителей. Как правило, вполне достаточно 1-2 таких элементов.
- Активная молниезащита для своего устройства не требует сложных специальных расчетов. Достаточно взять данные из технического паспорта электронной головки, в котором точно указан радиус, перекрывающий защищаемую площадь.
- Активная защита получается значительно дешевле, поскольку электронная головка перекрывает гораздо большую площадь, нежели пассивные системы.
Характеристики активного молниеприемника
Активный молниеприемник служит основной деталью всей защитной системы этого типа. Когда грозовое облако приближается, напряженность электрического поля начинает возрастать и прибор начинает реагировать на этот процесс. В результате индукции под действием поля в антенных устройствах создается напряжение, за счет которого осуществляется зарядка конденсаторов.
При достижении в них напряжения порядка 13-14 тыс. вольт, в разряднике наступает электрический пробой, а на самом устройстве происходит формирование импульса напряжением свыше 200 тыс. вольт. Полярность этого импульса будет иметь значение, противоположное полярности подошедшего грозового фронта.
Появление импульса наступает раньше, чем произойдет формирование естественного электронного потока. Под его влиянием зарождается собственный искусственный электронный поток прибора, распространяющийся на значительное расстояние и создающий защитную зону вокруг молниеприемника.
Такая активная молниезащита дает максимальный эффект в тех случаях, когда на тех или иных объектах не могут быть применены традиционные пассивные защитные системы. Кроме того, активные устройства не нарушают общего дизайна и эстетики объектов, поскольку у них отсутствуют массивные детали, а монтаж и материальные затраты сведены к минимуму.
Сама защищаемая зона существенно превышает этот показатель у пассивных молниеприемников аналогичной высоты и стандартной конструкции. При использовании качественных деталей и правильном монтаже, активные системы дают почти 100-процентную гарантию защиты объекта от удара молнии. Данным устройствам не требуется электрического питания, они работают полностью в автономном режиме. Активация прибора наступает лишь в случае реальной опасности появления молнии.
Выбор защитного устройства
Выбор тесно связан с уровнем защиты, необходимым для конкретного объекта. В связи с этим, должны учитываться следующие факторы:
- Площадь сбора молний, зависящая от формы и размеров здания и сооружения. Должна учитываться вся площадь с достаточной вероятностью попадания в нее электрического разряда.
- Необходимость и актуальность активной защиты определяется соотношением, учитывающим ожидаемую и фактическую частоту поражения молнией данного объекта.
- Место расположения. Одиночный объект с большей вероятностью подвержен ударам молний, чем тот, который расположен на территории с плотной застройкой.
- Учитывается опасность и последствия попадания молнии в сам объект.
Только после учета всех критериев и определения необходимого уровня защиты, можно выбирать активный молниеприемник с соответствующими техническими характеристиками.
