Природа молний

Молния является электрическим разрядом, который пытается выровнять электрические потенциалы между грозовой тучей и землей. Разница в полярностях между нижней частью облака и землей образует разность потенциалов. Когда разность потенциалов достаточно велика облако начинает формировать нисходящие лидеры, а объекты на земле восходящие стримеры. Затем лидер соединяется со стримером создавая канал, который необходим разряду для обмена зарядами между землей и облаком, снижая разность потенциалов.

Каков риск поражения молнией?

Вероятность, что Ваше сооружение будет поражено, зависит от нескольких факторов таких, как расположение, структура, высота, температура и влажность. Если все параметры в норме, то даже регионы с умеренной грозовой активностью испытывают редкие, но интенсивные молниевые удары.

Молнии могут оказывать разрушительные воздействия на любые процессы независимо от того имелся ли прямой удар или мы имеем дело со вторичными проявлениями от ударов по соседству. Единственный удар молнии в ответственный объект создает неприемлемые риски, которые могут вызвать нарушение его нормальной работы. Эти риски включают: пожары, утрата продукции, повреждение оборудования и инфраструктуры, простои в каналах связи и человеческие жертвы.

В нефтехимической отрасли молнии вызывают пожары, которые уничтожают сырье на десятки и сотни миллионов рублей. Последующие простои, устранение внешних повреждений, ремонт и общие повреждения могут быть весьма затратными.

Для предприятий электроэнергетики последствия могут быть соизмеримо катастрофическими. Молнии могут ударять в любую точку сети, уничтожая дорогостоящее оборудование и вызывая отключение потребителей от электроснабжения.

Молнии также создают неприемлемые риски для электронного оборудования и средств связи. В связи с тем, что молниевые разряды создают электромагнитные импульсы, возможен выход из строя основного оборудования, потеря важных данных и как следствие потеря потенциальной выгоды. Эти риски характерны для хранилищ данных, служб неотложной помощи, медицинских учреждений, государственных и военных учреждений, безостановочных производств, но к сожалению принимаются к сведению, когда уже поздно.

Молниезащита

Защита от ударов молниевых разрядов является причиной многочисленных дискуссий со времен Доктора Бенджамина Франклина. В 1755 году Д-р Франклин предложил систему защиты от молниевых ударов. Впоследствии она стала известной как «Франклиновская система» а в настоящее время как «молниеприемник» или «молниеотвод».

Эффективность Франклиновской системы сбора разрядов подвергается сомнению более 100 лет. Тем не менее, в связи с отсутствием фундаментальных исследований, результатов испытаний или упорядоченной статистики, разработанной для удовлетворения требований потребителей, последние продолжают использовать ее, оправдываясь отсутствием альтернативы или других приемлемых стандартов.

Со времен исследований Д-ра Франклина до начала 60-х годов XX века никаких концептуально значимых изменений или улучшений нет.

Следующим шагом было изменение логики, что же можно принять за форму защищенного объема. Ряд промышленных стандартов согласились, что теория «защитного конуса» была оптимистичной, и пришли к соглашению, что логичнее было бы перейти на концепцию «обкатывания сферами». Эта концепция была основана на допущении, что уменьшение предполагаемого объема защиты с конуса до объема, образуемого сферой с радиусом, равным высоте молниеприемника, обкатываемой вокруг приемника и тем самым уменьшающей объем молниезащиты. Очень редко обращали внимание на высоту зданий или других факторов, которые способствуют удару молнии.

Спустя некоторое время промышленность и соответствующие группы стандартизации осознали, что теория «обкатывания сферами» также имеет ограничения. Отсутствовала статистика или заслуживающие доверия испытания, которые бы поддержали базовые допущения или подтвердили теорию. Это положило начало сдвигу к более продвинутым конструкциям, известным как «генераторы ранних стримеров» или «активные молниеприемники». Проведенные испытания так и не продемонстрировали способность таких устройств инициировать стримеры эффективнее в борьбе за удар молнии.

Абсолютная защита

Компанией LEC разработана и применяется с 1971 года система молниезащиты Dissipation Array System® (DAS®).

В противовес системе стержневых молниеприемников Франклина DAS® предотвращает прямые удары в объект и систему молниезащиты, прерывая восходящие и задерживая нисходящие стримеры за счет экранирующего эффекта, возникающего при стекании в атмосферу зарядов с иголок ионизатора системы. В результате молния разряжается за пределами защищаемой области.

Основные выгоды от применения технологии: абсолютное исключение молниевых разрядов в защищаемый объект и систему молниезащиты; отсутствие значительных токов, протекающих в традиционной системе молниезащиты при ударе молнии; нет необходимости установки высотных мачт молниезащиты и как следствие меньшие расходы на обслуживание и повышенная надежность основного оборудования и безопасность персонала.

Составные части молниезащиты DAS®

DAS® является ключевым компонентом вашей системы молниезащиты, взаимодействует с системой заземления и системой подавления импульсных перенапряжений для достижения абсолютной защиты. Стандартная система включает:

1.    Рассеивающий массив, имеющий различные варианты исполнения практически для всех возможных защищаемых конструкций.

2.    Система заземления с низким сопротивлением, использующая электроды с химическим наполнителем (Chem-Rod®).

3.    Система ограничения импульсных перенапряжений для защиты от скачков напряжения, проходящих по информационных линиям и другим проводящим структурам.

4.    Модульные устройства предотвращения ударов Spline Ball Ioniser (SBI®) для создания защитной области рассеивания в случае необходимости.

Spline Ball Ioniser (SBI®) 

По требованию рынка LEC приняла решение выпустить экономичный вариант системы предупреждения молниевых ударов. Результатом стал Spline Ball Ioniser (SBI®). SBI® обладает характеристиками оптимальными для рассеивания заряда небольшим, экономичным ионизатором. Несмотря на то, что SBI может принимать некоторые удары он рассеивает грозовой заряд  и таким образом предотвращает большинство ударов. Превосходная эффективность SBI® обусловлена его идеальной формой, длиной иголок и расстоянием между ними. SBI® можно считать гибридной системой защиты. Несмотря на то, что он предотвращает большинство ударов в защищаемую конструкцию не следует ожидать от него защиты от всех ударов. SBI® способен рассеивать заряд под воздействием мощных грозовых полей, понижая ударный потенциал. Показатели надежности защиты SBI® гарантируются, в соответствии с указанными выше ограничениями и допущениями. Если заказчик не удовлетворен с предлагаемым уровнем надежности, то ему следует использовать DAS®.

Модули (SBC™)

Концепция SBC обеспечивает модульное приближение к возможностям DAS в тех случаях, когда стандартные конструктивные решения не могут быть реализованы. Эти ограничения могут заключаться, например, в ветровых нагрузках, влиянии на антенны, физические характеристики или недостаточности пространства для требуемого уровня ионизации. В некоторых конфигурациях SBC действительно превосходит DAS по возможностям ионизации при меньшей стоимости.

Историческая справка

Технология DAS была анонсирована в 1971 году. С тех пор по всему миру было установлено более 3000 систем, насчитывая более 40000 системных лет работы. На протяжении этого времени DAS обеспечила надежность защиты более 99%.