.jpg/1280px-CN_Tower_struck_by_lightning-Edit(Taxi).jpg)
Громоотвод или молниеотвод ( британский английский ) — это металлический стержень , установленный на конструкции и предназначенный для защиты конструкции от удара молнии . Если молния попадает в конструкцию, она, скорее всего, ударит в стержень и отведется на землю по проводу, а не пройдет через конструкцию, где она может вызвать пожар или даже поражение электрическим током . Громоотводы также называют наконечниками , молниеприемниками или устройствами прекращения удара.
В системе молниезащиты громоотвод является единственным компонентом системы. Громоотводу требуется соединение с землей для выполнения его защитной функции. Громоотводы бывают разных форм, включая полые, сплошные, заостренные, закругленные, плоские полосы или даже щетинистые щетки. Главным общим свойством всех громоотводов является то, что все они изготовлены из проводящих материалов, таких как медь и алюминий . Медь и ее сплавы являются наиболее распространенными материалами, используемыми в молниезащите. [1]
Первый настоящий громоотвод был изобретен отцом Прокопом Дивишем , чешским священником и ученым, который возвел заземленный громоотвод в 1754 году. Конструкция Дивиша включала вертикальный железный стержень, увенчанный заземленным проводом, который должен был притягивать удары молнии и безопасно отводить их в землю. [2] Его экспериментальный аппарат, известный как «погодная машина», предшествовал более широко известным экспериментам Бенджамина Франклина . [ требуется ссылка ] Франклин, не зная о работе Дивиша, независимо разработал и популяризировал свою собственную конструкцию громоотвода, которая получила широкое распространение в Европе и Северной Америке. Вклад Франклина значительно продвинул понимание и применение систем молниезащиты, хотя более ранняя концептуальная работа Дивиша остается важной вехой в истории техники электробезопасности.
В том, что позже стало Соединенными Штатами , заостренный громоотвод (не заземленный), также называемый притягивателем молнии или стержнем Франклина , был изобретен Бенджамином Франклином в 1752 году в рамках его новаторского исследования электричества . Хотя он и не был первым, кто предположил связь между электричеством и молнией, Франклин был первым, кто предложил работающую систему для проверки своей гипотезы. [3] Франклин предположил, что с помощью железного стержня, заостренного до точки, «электрический огонь, я думаю, будет вытягиваться из облака бесшумно, прежде чем он сможет приблизиться достаточно близко, чтобы ударить». Франклин размышлял о громоотводах в течение нескольких лет до своего описанного эксперимента с воздушным змеем . [ требуется ссылка ]
В 19 веке громоотвод стал декоративным мотивом. Громоотводы украшались декоративными стеклянными шарами [4] (теперь ценятся коллекционерами). Декоративная привлекательность этих стеклянных шаров использовалась во флюгерах . Однако основное назначение этих шаров — предоставить доказательства удара молнии путем их разбивания или падения. Если после шторма обнаруживается пропажа или поломка шара, владелец недвижимости должен проверить здание, стержень и заземляющий провод на предмет повреждений.
Шары из цельного стекла иногда использовались в методе, предположительно предотвращающем удары молнии по кораблям и другим объектам. [ необходима цитата ] Идея заключалась в том, что стеклянные предметы, будучи непроводниками, редко подвергаются ударам молнии. Следовательно, согласно теории, в стекле должно быть что-то, что отталкивает молнию. Следовательно, лучшим методом предотвращения удара молнии по деревянному кораблю было зарыть небольшой цельный стеклянный шарик в кончике самой высокой мачты. Случайное поведение молнии в сочетании с предвзятостью подтверждения наблюдателей обеспечило то, что метод получил большую долю доверия даже после разработки морского громоотвода вскоре после первоначальной работы Франклина.
Первые громоотводы на кораблях должны были подниматься, когда ожидалась молния, и имели низкий процент успеха. В 1820 году Уильям Сноу Харрис изобрел успешную систему для установки молниезащиты на деревянных парусных судах того времени, но, несмотря на успешные испытания, которые начались в 1830 году, Британский Королевский флот не принимал эту систему до 1842 года, к тому времени Императорский Российский флот уже принял эту систему.
В 1990-х годах «точки молнии» были заменены на те, которые были изначально сконструированы, когда Статуя Свободы на вершине здания Капитолия США в Вашингтоне, округ Колумбия, была отреставрирована. [2] Статуя была спроектирована с несколькими устройствами, наконечники которых были покрыты платиной. Монумент Вашингтона также был оборудован несколькими точками молнии, [5] а Статуя Свободы в гавани Нью-Йорка получает удар молнии, который отводится в землю.
Система молниезащиты предназначена для защиты конструкции от повреждений, вызванных ударами молнии , путем перехвата таких ударов и безопасной передачи их чрезвычайно высоких токов в землю . Система молниезащиты включает в себя сеть молниеотводов, соединительных проводников и заземляющих электродов , предназначенных для обеспечения пути с низким импедансом к земле для потенциальных ударов.
Системы молниезащиты используются для предотвращения повреждения конструкций от ударов молнии . Системы молниезащиты снижают опасность возгорания, которую удары молнии представляют для конструкций. Система молниезащиты обеспечивает низкоомный путь для тока молнии, чтобы уменьшить нагревающий эффект тока, протекающего через легковоспламеняющиеся конструкционные материалы. Если молния проходит через пористые и водонасыщенные материалы, эти материалы могут буквально взорваться, если их вода превратится в пар под действием тепла, выделяемого сильным током. Вот почему деревья часто разрушаются от ударов молнии.
Из-за высоких уровней энергии и тока, связанных с молнией (токи могут превышать 150 000 А), и очень быстрого времени нарастания удара молнии, ни одна система защиты не может гарантировать абсолютную безопасность от молнии. Ток молнии разделится, чтобы следовать по каждому проводящему пути к земле, и даже разделенный ток может причинить ущерб. Вторичных «боковых вспышек» может быть достаточно, чтобы зажечь огонь, разнести кирпич, камень или бетон или ранить людей внутри конструкции или здания. Однако преимущества базовых систем молниезащиты очевидны уже более столетия. [6]
Лабораторные измерения эффектов [любого исследования молний] не масштабируются для приложений, связанных с естественными молниями. [7] Полевые приложения в основном были получены методом проб и ошибок на основе наилучшего намерения лабораторного исследования очень сложного и изменчивого явления.
Частями системы молниезащиты являются молниеприемники (молниеотводы или устройства для прекращения удара молнии), соединительные проводники, заземляющие клеммы (заземляющие или «заземляющие» стержни, пластины или сетки), а также все соединители и опоры для завершения системы. Молниеприемники обычно располагаются в верхних точках конструкции крыши или вдоль них и электрически соединены между собой соединительными проводниками (называемыми «токоотводами» или « нисходящими проводниками »), которые подключаются наиболее прямым путем к одному или нескольким заземляющим или заземляющим клеммам. [8] Соединения с заземляющими электродами должны иметь не только низкое сопротивление, но и низкую самоиндукцию .
Примером уязвимой к молнии конструкции является деревянный амбар. Когда молния ударяет в амбар, деревянная конструкция и ее содержимое могут воспламениться от тепла, выделяемого током молнии, проходящим через части конструкции. Базовая система молниезащиты обеспечит токопроводящий путь между молниеприемником и землей, так что большая часть тока молнии будет следовать по пути системы молниезащиты, при этом значительно меньший ток будет проходить через легковоспламеняющиеся материалы.
Первоначально ученые полагали, что такая система молниезащиты из молниеприемников и «нисходящих проводов» направляет ток молнии вниз в землю для «рассеивания». Однако высокоскоростная съемка ясно продемонстрировала, что молния на самом деле состоит как из облачного компонента, так и из противоположно заряженного наземного компонента. Во время молнии «облако-земля» эти противоположно заряженные компоненты обычно «встречаются» где-то в атмосфере значительно выше земли, чтобы уравнять ранее несбалансированные заряды. Тепло, выделяемое при прохождении этого электрического тока через легковоспламеняющиеся материалы, является опасностью, которую системы молниезащиты пытаются смягчить, обеспечивая путь с низким сопротивлением для цепи молнии . Ни одна система молниезащиты не может быть уверена в том, что она «сдержит» или «контролирует» молнию полностью (и до сих пор не может полностью предотвратить удары молнии), но они, похоже, очень помогают в большинстве случаев ударов молнии.
Стальные каркасные конструкции могут связывать элементы конструкции с землей для обеспечения защиты от молнии. Металлический флагшток с фундаментом в земле является своей собственной чрезвычайно простой системой защиты от молнии. Однако флаг(и), развевающиеся на шесте во время удара молнии, могут полностью сгореть.
Большинство систем молниезащиты, используемых сегодня, имеют традиционную конструкцию Франклина . [8] Основной принцип, используемый в системах молниезащиты типа Франклина, заключается в обеспечении пути с достаточно низким сопротивлением для прохождения молнии, чтобы достичь земли, не повреждая здание. [9] Это достигается путем окружения здания своего рода клеткой Фарадея . Система молниезащитных проводников и громоотводов устанавливается на крыше здания для перехвата любой молнии до того, как она ударит в здание.
В Невьянской наклонной башне, возможно, намеренно был установлен громоотвод . Шпиль башни венчает металлический стержень в виде позолоченного шара с шипами. Этот громоотвод заземлен через арматурный каркас, который пронизывает все здание.
Невьянская башня была построена между 1721 и 1745 годами по приказу промышленника Акинфия Демидова . Невьянская башня была построена за 28 лет до эксперимента Бенджамина Франклина и его научного объяснения. Однако истинное предназначение металлической крыши и арматуры остается неизвестным. [10]
Церковная башня многих европейских городов, которая обычно была самым высоким сооружением в городе, с большой вероятностью могла быть поражена молнией. Питер Альвардтс («Разумные и теологические соображения о громе и молнии», 1745) советовал людям, ищущим укрытия от молнии, идти куда угодно, кроме церкви или около нее. [11]
Продолжаются споры о том, можно ли считать «метереологическую машину», изобретенную премонстратским священником Прокопом Дивишем и возведенную в Брендице (ныне Пржиметице, часть Зноймо ), Моравия (ныне Чешская Республика ) в июне 1754 года, индивидуальным изобретением громоотвода. Аппарат Дивиша, согласно его частным теориям, был направлен на полное предотвращение гроз путем постоянного лишения воздуха его избыточного электричества. Однако аппарат был установлен на отдельно стоящем столбе и, вероятно, был лучше заземлен, чем громоотводы Франклина того времени, поэтому он служил в качестве громоотвода. [12] После местных протестов Дивишу пришлось прекратить свои погодные эксперименты около 1760 года.
Молниеотвод — это устройство, по сути, воздушный зазор между электрическим проводом и землей, используемое в электроэнергетических и телекоммуникационных системах для защиты изоляции и проводников системы от разрушительного воздействия молнии. Типичный молниеотвод имеет высоковольтный вывод и вывод заземления.
В телеграфии и телефонии молниеотвод — это устройство, размещаемое в месте входа проводов в конструкцию, для предотвращения повреждения электронных приборов внутри и обеспечения безопасности людей вблизи конструкций. Меньшие версии молниеотводов, также называемые устройствами защиты от перенапряжения , — это устройства, которые подключаются между каждым электрическим проводником в системе электропитания или связи и землей. Они помогают предотвратить поток обычных токов питания или сигнала на землю, но обеспечивают путь, по которому протекает ток молнии высокого напряжения, минуя подключенное оборудование. Молниеотводы используются для ограничения повышения напряжения, когда линия связи или электропередач поражена молнией или находится вблизи удара молнии.
В воздушных системах электропередачи один или два более легких заземляющих провода могут быть установлены на вершине опор , столбов или вышек, которые не используются специально для передачи электроэнергии через сеть. Эти проводники, часто называемые «статическими», «пилотными» или «экранирующими» проводами, предназначены для использования в качестве точки окончания молнии вместо самих высоковольтных линий. Эти проводники предназначены для защиты основных силовых проводников от ударов молнии .
Эти проводники соединены с землей либо через металлическую конструкцию столба или башни, либо с помощью дополнительных заземляющих электродов, установленных на регулярных интервалах вдоль линии. Как правило, воздушные линии электропередач с напряжением ниже 50 кВ не имеют «статического» проводника, но большинство линий с напряжением более 50 кВ имеют. Кабель заземляющего проводника может также поддерживать волоконно-оптические кабели для передачи данных.
На старых линиях могут использоваться разрядники , которые изолируют проводящие линии от прямого соединения с землей и могут использоваться в качестве низковольтных линий связи. Если напряжение превышает определенный порог, например, во время удара молнии в проводник, оно «перепрыгивает» через изоляторы и переходит на землю.
Защита электрических подстанций столь же разнообразна, как и сами громоотводы, и часто является собственностью электрокомпании.
Радиомачтовые излучатели могут быть изолированы от земли искровым промежутком у основания. Когда молния попадает в мачту, она проскакивает через этот промежуток. Небольшая индуктивность в линии питания между мачтой и блоком настройки (обычно одна обмотка) ограничивает рост напряжения, защищая передатчик от опасно высоких напряжений. Передатчик должен быть оснащен устройством для контроля электрических свойств антенны. Это очень важно, так как после удара молнии может остаться заряд, повреждающий промежуток или изоляторы.
Устройство мониторинга отключает передатчик, когда антенна ведет себя некорректно, например, в результате нежелательного электрического заряда. Когда передатчик выключен, эти заряды рассеиваются. Устройство мониторинга делает несколько попыток включиться снова. Если после нескольких попыток антенна продолжает вести себя некорректно, возможно, в результате структурного повреждения, передатчик остается выключенным.
В идеале подземная часть сборки должна находиться в зоне высокой проводимости грунта. Если подземный кабель способен хорошо противостоять коррозии , его можно покрыть солью , чтобы улучшить его электрическое соединение с грунтом. Хотя электрическое сопротивление громоотвода между молниеотводом и землей имеет большое значение, индуктивное сопротивление проводника может быть более важным. По этой причине маршрут токоотвода делается коротким, а любые изгибы имеют большой радиус. Если эти меры не будут приняты, ток молнии может образовать дугу через резистивное или реактивное препятствие, с которым он столкнется в проводнике. По крайней мере, ток дуги повредит громоотвод и может легко найти другой проводящий путь, такой как электропроводка здания или водопровод, и вызвать пожары или другие катастрофы. Системы заземления без низкого удельного сопротивления к земле все еще могут быть эффективными для защиты конструкции от повреждения молнией. Когда грунт имеет плохую проводимость, очень мелкий или отсутствует, система заземления может быть расширена путем добавления заземляющих стержней, противовеса (заземляющего кольца) проводника, радиальных кабелей, выступающих из здания, или арматурных стержней бетонного здания могут быть использованы для заземляющего проводника ( Ufer ground ). Эти дополнения, хотя и не уменьшают сопротивление системы в некоторых случаях, позволят [рассеивать] молнию в землю без повреждения конструкции. [14]
Дополнительные меры предосторожности должны быть приняты для предотвращения боковых вспышек между проводящими объектами на или в конструкции и системой молниезащиты. Скачок тока молнии через проводник молниезащиты создаст разницу напряжений между ним и любыми проводящими объектами, которые находятся рядом с ним. Эта разница напряжений может быть достаточно большой, чтобы вызвать опасную боковую вспышку (искру) между ними, которая может нанести значительный ущерб, особенно на конструкциях, в которых размещены легковоспламеняющиеся или взрывоопасные материалы. Наиболее эффективным способом предотвращения этого потенциального ущерба является обеспечение электрической непрерывности между системой молниезащиты и любыми объектами, восприимчивыми к боковой вспышке. Эффективное соединение позволит потенциалу напряжения двух объектов одновременно повышаться и понижаться, тем самым устраняя любой риск боковой вспышки. [15]
Значительное количество материала используется для создания систем молниезащиты, поэтому разумно тщательно продумать, где молниеприемник обеспечит наибольшую защиту. Историческое понимание молнии, исходя из утверждений Бенджамина Франклина, предполагало, что каждый громоотвод защищал конус в 45 градусов. [16] Это оказалось неудовлетворительным для защиты более высоких сооружений, поскольку молния может ударить в стену здания.
Система моделирования, основанная на лучшем понимании конечного нацеливания молнии, называемая методом катящейся сферы, была разработана доктором Тибором Хорватом. Она стала стандартом, по которому устанавливаются традиционные системы Франклина-стержня. Чтобы понять это, необходимо знать, как молния «движется». Когда лидер молнии прыгает к земле, он шагает к заземленным объектам, ближайшим к его пути. Максимальное расстояние, которое может пройти каждый шаг, называется критическим расстоянием и пропорционально электрическому току. Объекты, скорее всего, будут поражены, если они находятся ближе к лидеру, чем это критическое расстояние. Стандартной практикой является приближение радиуса сферы к 46 м у земли. [17]
Объект за пределами критического расстояния вряд ли будет поражен лидером, если в пределах критического расстояния находится прочно заземленный объект. Места, которые считаются безопасными от молнии, можно определить, представив потенциальные пути лидера в виде сферы , которая движется от облака к земле. Для защиты от молнии достаточно рассмотреть все возможные сферы, когда они касаются потенциальных точек удара. Чтобы определить точки удара, рассмотрим сферу, катящуюся по местности. В каждой точке моделируется потенциальное положение лидера. Молния, скорее всего, ударит там, где сфера касается земли. Точки, через которые сфера не может прокатиться и коснуться, являются наиболее безопасными от молнии. Молниеотводы следует размещать там, где они не позволят сфере коснуться конструкции. Однако слабым местом большинства систем отвода молний является транспортировка захваченного разряда от громоотвода к земле. [18] Молниеотводы обычно устанавливаются по периметру плоских крыш или вдоль вершин скатных крыш с интервалом 6,1 м или 7,6 м в зависимости от высоты стержня. [19] Если плоская крыша имеет размеры более 15 м на 15 м, дополнительные воздухораспределители будут установлены в середине крыши с интервалом 15 м или меньше в прямоугольной сетке. [20]
Оптимальная форма наконечника громоотвода была предметом споров с XVIII века. В период политического противостояния между Британией и ее американскими колониями британские ученые утверждали, что на конце громоотвода должен быть шар, в то время как американские ученые утверждали, что на конце должен быть кончик. По состоянию на 2003 год [обновлять]спор не был полностью разрешен. [21] Трудно разрешить спор, поскольку надлежащие контролируемые эксперименты практически невозможны, но работа, выполненная Чарльзом Б. Муром и др. [22] в 2000 году, пролила свет на этот вопрос, обнаружив, что умеренно закругленные или тупые наконечники громоотводов действуют как немного лучшие приемники удара. В результате на большинстве новых систем в Соединенных Штатах устанавливаются стержни с круглыми наконечниками, хотя большинство существующих систем по-прежнему имеют заостренные стержни. Согласно исследованию,
[c]расчеты относительной напряженности электрических полей над одинаково выставленными острыми и тупыми стержнями показывают, что хотя поля намного сильнее на кончике острого стержня до любых излучений, они уменьшаются быстрее с расстоянием. В результате на расстоянии нескольких сантиметров над кончиком тупого стержня диаметром 20 мм напряженность поля больше, чем над в остальном аналогичным, более острым стержнем той же высоты. Поскольку напряженность поля на кончике заостренного стержня, как правило, ограничивается легким образованием ионов в окружающем воздухе, напряженность поля над тупыми стержнями может быть намного сильнее, чем на расстоянии более 1 см над более острыми.
Результаты этого исследования показывают, что умеренно тупые металлические стержни (с отношением высоты кончика к радиусу кривизны кончика около 680:1) являются лучшими рецепторами удара молнии, чем более острые стержни или очень тупые.
Кроме того, высота молниезащиты относительно конструкции, а также сама Земля, оказывают влияние. [23] [24]
Теория переноса заряда утверждает, что удар молнии в защищенную конструкцию можно предотвратить, уменьшив электрический потенциал между защищенной конструкцией и грозовым облаком. Это делается путем переноса электрического заряда (например, с близлежащей Земли на небо или наоборот). [25] [26] Передача электрического заряда с Земли на небо осуществляется путем установки над конструкцией инженерных изделий, состоящих из множества точек. Отмечается, что заостренные объекты действительно будут передавать заряд в окружающую атмосферу [27] [28] и что значительный электрический ток может быть измерен через проводники, поскольку ионизация происходит в точке, когда присутствует электрическое поле, например, когда грозовые облака находятся над головой.
В Соединенных Штатах Национальная ассоциация противопожарной защиты (NFPA) в настоящее время [ когда? ] не одобряет устройство, которое может предотвратить или уменьшить удары молнии. Совет по стандартам NFPA, после запроса на проект по системам рассеивания энергии[tm] и системам передачи заряда, отклонил запрос на начало формирования стандартов по такой технологии (хотя Совет не исключил разработку будущих стандартов после того, как были представлены надежные источники, демонстрирующие обоснованность базовой технологии и науки). [29]
Теория раннего стримерного излучения предполагает, что если у громоотвода есть механизм, производящий ионизацию вблизи его кончика, то его область захвата молнии значительно увеличивается. Сначала в качестве источников ионизации [30] между 1930 и 1980 годами использовались небольшие количества радиоактивных изотопов ( радий-226 или америций-241 ) , которые позже были заменены различными электрическими и электронными устройствами. Согласно раннему патенту, поскольку потенциалы заземления большинства молниеотводов повышены, расстояние пути от источника до возвышенной точки заземления будет короче, создавая более сильное поле (измеряемое в вольтах на единицу расстояния), и эта структура будет более склонна к ионизации и пробою. [31]
AFNOR, французский национальный орган по стандартизации, выпустил стандарт NF C 17-102, охватывающий эту технологию. NFPA также исследовала этот вопрос, и было предложение о выпуске аналогичного стандарта в США. Первоначально независимая третья группа NFPA заявила, что «технология защиты от молний [Early Streamer Emission] представляется технически обоснованной» и что существует «адекватная теоретическая основа для концепции и конструкции молниеприемника [Early Streamer Emission] с физической точки зрения». [32] Та же группа также пришла к выводу, что «рекомендованная [стандарт NFPA 781] система защиты от молний никогда не была научно или технически обоснована, а молниеприемники со стержнем Франклина не были проверены в полевых испытаниях в условиях грозы».
В ответ Американский геофизический союз пришел к выводу, что «[т]а группа Брайана не рассмотрела по существу ни одно из исследований и литературы по эффективности и научной основе традиционных систем молниезащиты и ошибочно пришла к выводу, что для Стандарта нет оснований». AGU не пыталась оценить эффективность каких-либо предлагаемых изменений традиционных систем в своем отчете. [33] NFPA отозвала предложенный ею проект издания стандарта 781 из-за отсутствия доказательств повышения эффективности систем защиты на основе раннего стримерного излучения по сравнению с обычными молниеприемниками.
Члены Научного комитета Международной конференции по молниезащите (ICLP) выступили с совместным заявлением, в котором заявили о своем несогласии с технологией раннего стримерного излучения. [34] ICLP поддерживала веб-страницу с информацией, касающейся ESE и связанных с ней технологий, до 2016 года. [35] Тем не менее, количество зданий и сооружений, оборудованных системами молниезащиты ESE, растет, как и количество производителей молниеприемников ESE из Европы, Америки, Ближнего Востока, России, Китая, Южной Кореи, стран АСЕАН и Австралии. [ необходима ссылка ] [36]
Удары молнии в металлическую конструкцию могут варьироваться от отсутствия каких-либо доказательств — за исключением, возможно, небольшой ямки в металле — до полного разрушения конструкции. [37] Когда нет никаких доказательств, анализ ударов затруднен. Это означает, что удар в неинструментальную конструкцию должен быть визуально подтвержден, а случайное поведение молнии делает такие наблюдения затруднительными. [37] [38] [39] [40] Изобретатели запатентовали [41] [42] ракеты-молнии . Хотя контролируемые эксперименты могут в конечном итоге стать осуществимыми, очень хорошие одновременные данные получаются с помощью специализированных радиоприемников, которые регистрируют характерную электрическую «подпись» ударов молнии. [43] [44] [45] [46] Благодаря чрезвычайно точным методам синхронизации и триангуляции удары молнии можно локализовать с большой точностью, так что удары по определенным объектам часто можно определить с высокой степенью уверенности.
Энергия в ударе молнии обычно находится в диапазоне от 1 до 10 миллиардов джоулей . [ требуется цитата ] Эта энергия обычно высвобождается в небольшом количестве отдельных ударов, каждый из которых длится несколько десятков микросекунд (обычно от 30 до 50 микросекунд), в течение периода примерно в пятую часть секунды. Подавляющее большинство энергии рассеивается в виде тепла, света и звука в атмосфере, а меньшинство — через проводимость в землю (в обоих аспектах «земли»).
Защита самолетов обеспечивается устройствами, установленными на конструкции самолета, и конструкцией внутренних систем. Молния обычно входит и выходит из самолета через внешнюю поверхность его планера или через статические фитили . Система молниезащиты обеспечивает безопасные токопроводящие пути между точками входа и выхода для предотвращения повреждения электронного оборудования и защиты легковоспламеняющегося топлива или груза от искр .
Эти пути построены из проводящих материалов. Электрические изоляторы эффективны только в сочетании с проводящим путем, поскольку заблокированная молния может легко превысить пробивное напряжение изоляторов. Композитные материалы построены из слоев проволочной сетки, чтобы сделать их достаточно проводящими, а структурные соединения защищены путем создания электрического соединения через соединение.
Экранированный кабель и проводящие оболочки обеспечивают большую часть защиты электронных систем. Ток молнии испускает магнитный импульс, который индуцирует ток через любые петли, образованные кабелями. Ток, индуцированный в экране петли, создает магнитный поток через петлю в противоположном направлении . Это уменьшает общий поток через петлю и индуцированное напряжение вокруг нее.
Молниепроводящий путь и проводящее экранирование несут большую часть тока. Оставшаяся часть обходит чувствительную электронику с помощью подавителей переходного напряжения и блокируется с помощью электронных фильтров, как только проходящее напряжение становится достаточно низким. Фильтры, как и изоляторы, эффективны только тогда, когда токи молнии и импульсные токи могут протекать по альтернативному пути.
Установка молниезащиты на судне состоит из молниезащитного устройства , установленного на вершине мачты или надстройки, и заземляющего проводника, контактирующего с водой. Электрические проводники крепятся к протектору и спускаются к проводнику. Для судна с проводящим (железным или стальным) корпусом заземляющим проводником является корпус. Для судна с непроводящим корпусом заземляющий проводник может быть выдвижным, прикрепленным к корпусу или прикрепленным к шверту .
Некоторые сооружения изначально более или менее подвержены риску удара молнии. Риск для сооружения зависит от размера (площади) сооружения, высоты и количества ударов молнии в год на квадратный метр в регионе. [47] Например, небольшое здание будет менее подвержено удару молнии, чем большое, а здание в районе с высокой плотностью ударов молнии будет более подвержено удару молнии, чем здание в районе с низкой плотностью ударов молнии. Национальная ассоциация противопожарной защиты предоставляет рабочий лист оценки риска в своем стандарте молниезащиты. [48]
Оценка риска молнии Международной электротехнической комиссии (МЭК) состоит из четырех частей: потеря живых существ, потеря обслуживания населения, потеря культурного наследия и потеря экономической ценности. [49] Потеря живых существ оценивается как наиболее важная и является единственной потерей, принимаемой во внимание для многих несущественных промышленных и коммерческих применений.
Введение систем молниезащиты в стандарты позволило различным производителям разрабатывать защитные системы для множества спецификаций. Существует множество международных, национальных, корпоративных и военных стандартов молниезащиты.
{{cite journal}}: CS1 maint: DOI неактивен по состоянию на ноябрь 2024 г. ( ссылка )