Молния - это мощный электрический разряд (рис. 5.32), образующийся при сильной электризации туч или земли. Разряды молнии могут возникать внутри облака, между соседними наэлектризованными облаками или между наэлектризованным облаком и землей. Электрическое поле облака имеет огромную напряженность - миллионы В/м. Когда большие противоположно заряженные области подходят достаточно близко друг к другу, некоторые электроны и ионы, пробегая между ними, создают светящийся ионизированный канал, по которому за ними устремляются остальные заряженные частицы. По мере продвижения ионизированного канала (лидера) к земле напряженность поля на его конце усиливается, и под его действием из выступающих на поверхности земли предметов выбрасывается ответный стример, соединяющийся с лидером. Так происходит молниевый разряд. Эта особенность молнии используется для создания молниеотвода.

Все производственные объекты должны быть оборудованы системой молниезащиты. Молниезащита промышленных зданий является обязательным элементом безопасности, способным предотвратить серьезный материальный ущерб и человеческие жертвы.

Первичное действие молнии - прямой удар - опасен термическим и механическим разрушением здания. При прямом попадании молнии в провода, в линии возникает перенапряжение, вызывающее разрушение изоляции электрооборудования, а большие токи обуславливают термические повреждения проводников.

Вторичное действие молнии характеризуется образованием электрических токов в замкнутых токопроводящих системах здания (электропроводке, трубопроводе и пр.). Процесс переноса электрических потенциалов, возникших при ударе молнии, по внешним металлоконструкциям (трубопроводам) в защищаемое здание может привести к пожару, взрыву, выходу из строя электрического и электронного оборудования (табл. 5.11).

Возможные последствия молнии

Проявления опасности	Поражающие факторы	Последствия
Прямой удар молнии в здание	Разряд до 200 кА, напряжением 1000 кВ, температура 30 000°С	Поражение людей, разрушение частей здания, пожары
Удаленный разряд при ударе молнии в коммуникации (до 5 км и больше)	Занесенный потенциал молнии через провода электроснабжения и металлические трубопроводы (возможный импульс перенапряжения - сотни кВ)	Поражения человека, нарушение изоляции электропроводки, выход из строя оборудования, потери баз данных, сбои в работе компьютерных систем
Близкий (до 500 м от здания) разряд молнии	Наведенный потенциал молнии в токопроводящих частях здания и электроустановках (возможный импульс перенапряжения - десятки кВ)	Поражение человека, нарушение изоляции электропроводки, возгорания, выход из строя оборудования, потери баз данных, сбои в работе компьютерных систем
Коммутации и короткие замыкания в цепи низкого напряжения	Импульс перенапряжения (до 4 кВ)	Выход из строя оборудования, потери баз данных, сбои в работе компьютерных систем

Еще одним из опасных проявлений молнии является ударная волна. Разряд молнии является электрическим взрывом и в некоторых аспектах похож на детонацию взрывчатого вещества. Он вызывает появление ударной волны, опасной в непосредственной близости.

Например, при скорости нарастания тока 30 000 ампер за 0,1 миллисекунду и диаметре ионизированного канала 10 см могут наблюдаться следующие давления ударной волны:

• - на расстоянии от центра 5 см (граница светящегося канала молнии) - 0,93 МПа (разрушение конструкций, тяжелые контузии человека);
• - на расстоянии 0,5 м - 0,025 МПа (разрушение непрочных строительных конструкций и травмы человека);
• - на расстоянии 5м - 0,002 МПа (выбивание стекол и временное оглушение человека).

Опасное действие молнии в отношении человека может проявляться в следующем: контактное поражение (от наведенных потенциалов на металлические части оборудования), офтальмологическое поражение (вспышка молнии), шаговое напряжение (при растекании тока молнии в земле), тупая травма (вследствие действия ударной волны), прямой удар (прямое попадание молнии в человека).

При проектировании системы молниезащиты учитывается назначение объекта, особенности его конструкции и географическое местоположения региона, напрямую связанное с интенсивностью грозовой деятельности.

Молниезащита промышленных зданий разрабатывается исходя из типа опасного воздействия, возникающего при электрическом разряде молнии. Все промышленные объекты нуждаются в индивидуально подобранных мерах защиты от воздействия атмосферных перенапряжений. Наибольшей опасности подвергаются высотные объекты, поэтому в первую очередь в защите нуждаются высотные здания, мачты, трубы, опоры ЛЭП.

Первичным источником повреждений является ток молнии. В зависимости от точки поражения различают следующие источники повреждений (табл. 5.12) :

• - S - удар молнии в здание (сооружение);
• - S2 - удар молнии вблизи здания (сооружения);
• - S3 - удар молнии в линии коммуникаций;
• - S4 - удар молнии вблизи линий коммуникаций.

В зависимости от характеристик защищаемого здания (сооружения) удар молнии может нанести различные повреждения. На практике при оценке риска различают три основных типа повреждений, которые могут появиться в результате удара молнии:

• - D - вред живым существам;
• - D1 - физическое повреждение здания (сооружения) и (или) линий коммуникаций;
• - D3 - отказ электрических и электронных систем.

Повреждение здания (сооружения) вследствие поражения молнией может быть ограничено частью сооружения или может простираться на несколько сооружений. Повреждения могут воздействовать на прилегающие к сооружению территории или окружающую среду (например химическое или радиоактивное заражение местности).

Каждый тип повреждения, один или в сочетании с другими, может привести к различным прямым и косвенным потерям в защищаемом сооружении. Тип возникающих потерь зависит от характеристик сооружения и его частей. Следует рассматривать следующие типы потерь:

• - L - связанные с гибелью и травмированием людей;
• - L2 - с полным или частичным разрушением общественных коммуникаций;
• - L3 - с нанесением вреда объектам культурного назначения;
• - L4 - экономические (связанные с разрушением здания (сооружения), его части и (или) нарушением или прекращением деятельности).

Установленные комбинации возможных повреждений и потерь в зависимости от типа источника }