АНАЛИЗ УГРОЗЫ ОТ РАЗРЯДОВ МОЛНИИ

LIGHTNING THREAT ANALYSIS

Nikita Bukanin

student, Institute of Automation and Electronic Instrumentation, Kazan National Research Technical University named after. A.N. Tupolev,

Russia, Kazan

АННОТАЦИЯ

В данной статье рассматриваются последствия прямого и непрямого ударов молнии, их опасность для жизни человека и животных, а также то, какие перенапряжения возникают в электрических установках вследствие непрямых ударов молнии.

ABSTRACT

This article discusses the consequences of direct and indirect lightning strikes, their danger to human and animal life, as well as what overvoltages occur in electrical installations due to indirect lightning strikes.

Ключевые слова: удары молнии; воронка потенциалов; шаговое напряжение; перенапряжение; электрические установки.

Keywords: lightning strikes; potential funnel; step voltage; overvoltage; electrical installations.

Как в профессиональной, так и в личной сфере мы все больше зависим от электроники и электротехнических устройств. Информационные сети, которые используются на предприятиях или в учреждениях, таких как больницы или пожарные части, являются жизненно важными для обмена информацией в режиме реального времени, что уже давно стало неотъемлемой частью нашего существования.

Однако, не только прямые удары молнии представляют угрозу для этих устройств. Гораздо чаще электронным устройствам современных людей наносится вред из-за перенапряжений, вызванных удаленными молнией или процессами коммутации в больших электрических установках [3].

При попадании молнии в здание, дерево или даже в землю, электрический ток молнии проходит в землю и создается воронка потенциалов (рис. 1). По мере удаления от места входа тока, напряжение в земле снижается. Различия в потенциалах создают шаговое напряжение, что представляет опасность для людей или животных, которые могут быть поражены током. В зданиях, где установлены молниеотводы, электрический ток молнии помогает снизить напряжение. Металлические компоненты, расположенные внутри и снаружи здания, подключены к системе уравнивания потенциалов, что предотвращает опасность высокого контактного напряжения.

Рисунок 1. Шаговое напряжение и воронка потенциалов во время ударов молнии [1]

Опасность для зданий и установок заключается не только в прямых ударах молнии, но и в перенапряжениях, которые могут быть вызваны даже на расстоянии до 2 км от молнии. Эти перенапряжения значительно превышают допустимое сетевое напряжение. Если номинальная стойкость электрооборудования превышена, то импульсные напряжения могут привести к поломкам, вплоть до необратимого разрушения.

Слабые, часто встречающиеся постоянные перенапряжения, обусловлены источниками помех с высокой частотой и сетевыми авариями. В таких случаях необходимо либо устранить источники помех, либо установить соответствующие сетевые фильтры. Для защиты от перенапряжений, таких как коммутационные и грозовые, на зданиях и установках требуются специальные системы защиты от молнии и перенапряжений с большим запасом энергии.

Появление коммутационных перенапряжений в системе электроснабжения может быть вызвано намеренными действиями, такими как подключение индуктивной или емкостной нагрузки, переключение в системе передачи или распределения электроэнергии, или операциями конечного потребителя. Однако такие перенапряжения могут возникать и случайно, в результате нарушений в системе электроснабжения и их последующего устранения.

Грозовые перенапряжения, с другой стороны, возникают при прямом ударе молнии или, когда молния поражает систему электроснабжения в непосредственной близости, в зданиях с или без системы молниезащиты, или в земле. Перенапряжения также могут возникнуть в электрических цепях вследствие удаленного удара молнии. В результате мощных электрических токов молнии может произойти мгновенное разрушение незащищенного оборудования. С другой стороны, при слабых перенапряжениях выход оборудования из строя происходит со временем, поскольку компоненты приборов подвергаются преждевременному старению и замедленному процессу разрушения. Для защиты от воздействия молнии требуются различные меры, в зависимости от места ее удара [2].

Рисунок 2. Типы перенапряжений [1]

Подводя итог, можно отметить, что угрозу для людей и энергоустановок представляют не только прямые, но и непрямые удары молнии. Для людей опасность представляет воронка потенциалов, которая создает шаговое напряжение, опасное для человека. В случае же энергоустановок и энергосистем непрямые удары молнии вызывают перенапряжения, которые неблагоприятно сказываются на работу устройств.

Список литературы:

1. ОБО-Беттерманн. Энциклопедия молниезащиты [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://kz.obo-bettermann.com/fileadmin/DMS/Broschueren/02_TBS/EHnciklopedija_molniezashchity.pdf (дата обращения: 20.10.2023)
2. Угроза от разрядов молнии // GROMOSTAR URL: http://gromostar.ru/12-ugroza-ot-razryadov-molniy/ (дата обращения: 20.10.2023)