УЗИП для частного дома: 6 схем защиты бытовой техники

Для чего предназначены внутренние устройства молниезащиты и как они работают при разрядах

Стихийное возникновение молнии происходит внезапно, создавая огромные разрушения.

Защитить дом от него позволяет внешняя молниезащита, состоящая из молниеприемника, распложенного над крышей, а также молниеотвода и контура заземления.

Ток разряда, проникающий кратковременным импульсом по подготовленной цепи, имеет очень большую величину. Он наводит в близкорасположенной проводке здания и токопроводящих частях перенапряжения, способные сжечь изоляцию, повредить бытовые приборы.

Предотвратить опасные последствия грозового разряда предназначены внутренние устройства молниезащиты, представляющие собой комплекс технических устройств и приборов на основе модулей УЗИП с подключением их к системе заземления.

Они надежно работают не только при непосредственном ударе молнии по дому, но и гасят разряды, попадающие в:

1. питающую ЛЭП;
2. близлежащие деревья и строения;
3. почву, расположенную рядом со зданием.

Если с ударом по ЛЭП обычно вопросов не возникает, то в последних двух случаях перенапряжение способно импульсом проникнуть в домашнюю проводку по контуру земли, трубам водопровода, канализации, другим металлическим магистралям, как показано на самой первой картинке

Работа внутренней молниезащиты происходит за счет подключения проникшего высоковольтного импульса на специально подобранный разрядник или электронный элемент — варистор.

Он включается на разность двух потенциалов и для обычного напряжения обладает очень большим сопротивлением, когда токи через него ограничиваются, не превышают нескольких миллиампер.

При попадании на схему варистора аварийный импульс открывает полупроводниковый переход, замыкая его накоротко. Через него начинает стекать опасный потенциал на защитное заземление.

После варистора опасное напряжение значительно ограничивается. На базе этих электронных компонентов созданы современные модули защиты — УЗИП.

Внешняя защита

Внешнюю защиту в свою очередь также можно разделить на два типа: пассивную и активную. Пассивная защита представляет собой стандартный молниеотвод, состоящий из молниеприемника, токоотвода и заземлителя. Принцип действия данной конструкции предельно прост: молниеприемник перехватывает электрический заряд и через токоотвод перенаправляет его на заземлитель, который в свою очередь гасит заряд в земле.

Дом с внешней защитой от молнии

Молниеприемник

Молниеприемник должен устанавливаться в самой возвышенной точке дома и может иметь несколько разновидностей исполнения:

1. Металлический штырь высотой до 1,5 метра. Он выполняется из меди или оцинкованной стали и имеет диаметр не менее 12 мм. В данном случае чем больше диаметр, тем лучше. Такая конструкция совместима с любыми видами металлической кровли.

2. Металлический трос, который натягивается вдоль крыши на высоте не менее метра. Такой способ предпочтительнее использовать для деревянных и шиферных крыш.

3. Металлическая сетка из арматур, расположенная по всей площади крыши. Подходит для абсолютно любых кровельных материалов.

Альтернативным местом расположения молниеотвода может стать высокое дерево, растущее вблизи дома. В таком случае молниеприемник следует размещать минимум на 50 см выше кроны дерева.

Типы молниеприемников

Токоотвод

Токоотвод представляет собой стальную проволоку толщиной не менее 6 мм, которая присоединяется к молниеприемнику посредством сварки или болтового соединения. Важно обеспечить прочность соединения, позволяющую отводить электрический ток большой силы. Токоотвод опускается к заземлителю вдоль крыши и стен в максимальном удалении от дверей и окон. Не следует делать резких изгибов стальной проволоки, потому что они могут вызвать искровой заряд и воспламенение.

Медный токоотвод

Заземлитель

Заземлитель должен обеспечивать надежный контакт токоотвода и земли. Обычно он представляет собой стальной или медный прут, который забивается в землю на глубину до 3 метров. Присоединение токоотвода выполняется сваркой. Важно помнить, что заземлитель устанавливается на расстоянии не менее метра от стен, и не менее 5 метров от крыльца.

Активная защита

Активная защита имеет схожий принцип действия и конструкцию, что и пассивная. Единственным отличием является то, что молниеприемник ионизирует окружающий воздух, тем самым притягивая электрический заряд. Использование активной защиты является более эффективным. Радиус защиты значительно больше чем у пассивной и может достигать 100 метров, что позволяет защитить не только дом, но и близлежащие постройки.

Активная молниезащита

Устройство защиты от импульсных перенапряжений: как правильно выбрать и установить модуль

Представьте картинку, когда накопленная энергия статического электричества между движущимися на больших расстояниях облаками разряжается молниеносным ударом по зданию или питающей его ЛЭП.

Усредненная форма импульса тока приведена ниже. Она вначале круто возрастает примерно за 10 микросекунд, а затем, достигнув своего апогея, начинает плавно снижаться. Причем спад до середины максимального значения тока происходит через 350 мкс и продолжается дальше до нуля.

Этот импульс грозового разряда создает перенапряжение в сети, которое примерно повторяет форму тока, но может отличаться за счет работы ограничителей перенапряжения, установленных на воздушной ЛЭП.

Форма такого импульса, обработанного разрядниками, показана чуть правее, а обычная синусоида частотой 50 герц для сравнения ниже.

Ограничители перенапряжения ЛЭП работают за счет пробивания калиброванного воздушного зазора повышенным импульсом разряда. В обычном состоянии его сопротивление исключает протекание токов от напряжения нормальной величины.

У высоковольтных линий электропередач ограничители имеют довольно внушительные размеры.

На воздушных ЛЭП 0,4 кВ их габариты значительно меньше. Они располагаются на опоре рядом с изоляторами.

Ограничители перенапряжения ВЛ способны погасить очень высокое напряжение разряда молнии только до 6 киловольт. Такой импульс имеет измененную форму нарастания и спада напряжения с характеристикой 8/20 мкс. Он поступает на вводные устройства вашего дома.

Защита перенапряжения ЛЭП его сильно урезала и преобразовала. Но этого явно недостаточно для обеспечения безопасности оборудования и жильцов.

Бытовая проводка 220/380 вольт выпускается с изоляцией, способной противостоять импульсам 1,5÷2,5 кВ. Все, что больше, ее пробивает. Поэтому требуется использовать дополнительное устройство защиты от импульсных перенапряжений для частного дома.

Ассортимент таких конструкций обширен. Их необходимо уметь правильно выбирать и монтировать.

УЗИП для сети 0,4 кВ выпускаются на 2 режима возможной аварии для гашения:

1. тока разряда с формой 10/350мкс, который не претерпел изменений от ОПН воздушной ЛЭП;
2. импульса перенапряжения с характеристикой 8/20мкс.

По этим факторам удобно при выборе УЗИП пользоваться алгоритмом, который я показал картинкой ниже.

Однако следует представлять, что практически нет устройств, способных разово погасить импульс 6 киловольт до безопасной для бытовой проводки величины в 1,5 кВ.

Этот процесс происходит в три этапа. Под каждый из них используется свой класс УЗИП, хотя есть небольшие исключения из этого правила.

Модули класса 1 способны снизить импульс перенапряжения с 6 до 4 кВ, который проникает:

• после ограничителей ЛЭП;
• или наводится от тока разряда молнии, стекающего по молниеотводу;
• либо ее удара в близко расположенные строения, деревья, почву.

УЗИП класса 1 устанавливают во вводном щиту здания внутри отдельной герметичной пожаробезопасной ячейки. Пренебрегать этим правилом опасно.

При монтаже следует правильно прокладывать защищаемые кабели. Они не должны пересекаться с отводом аварийных токов на контур земли и приходящими, не подвергнутыми защите магистралями.

От сверхтоков модули спасают силовыми предохранителями с плавкими вставками.

Автоматические выключатели для этих целей не приспособлены. Их контакты не выдерживают создаваемые импульсные перегрузки. Они привариваются, а повреждение продолжает развиваться.

Следующий класс УЗИП №2 снижает импульс перенапряжения с четырех до 2,5 кВ. Его ставят в следующем по иерархии распределительном щите, например, квартирном. Он дополняет работу предшествующего модуля, но может использоваться и автономно.

Класс №3 устройства защиты от импульсных перенапряжений может выполняться модулями, устанавливаемыми на DIN-рейку или комплектами, встраиваемыми в бытовые приборы, удлинители, сетевые фильтры.

УЗИП класса 3 способен обеспечивать безопасность только после срабатывания защиты класса №2. Он ставится последовательно за ней потому, что от 4-х киловольт сгорает.

Производители побеспокоились о сложности выбора правильной конструкции УЗИП и предлагают комплексное решение этого вопроса общим модулем, называемым 1+2+3.

Он ставится в отдельном боксе. Однако, цена такой разработки не всем по карману.

Защита электроустановок от прямого удара молнии

Защита от прямых ударов молнии основана на том, что на­правление лидера молнии наиболее вероятно к объекту, на ко­тором имеется максимальное значение напряженности элект­рического поля. В качестве объектов сооружают возвышенные молниеотводы, которые принимают на себя лидер и главный разряд молнии.

Правильный выбор расположения молниеотвода позволяет практически исключить попадание молнии в защищаемый объект. Чтобы при этом напряжение на молниеотводе не превышало до­пустимого предела и не возникали условия для повреждения изо­ляции защищаемого объекта, молниеотводы должны быть зазем­лены через малое сопротивление.

Для защиты объектов небольшой протяженности (здания, от­крытые подстанции) применяют стержневые молниеотводы.

Стержневой молниеотвод представляет собой высокую деревян­ную или стальную мачту, вертикально закрепленную в земле. На верху мачты укрепляют молниеприемник в виде стального стер­жня, трубы или угловой стали площадью сечения не менее 100 мм2. Он должен быть выше мачты не менее чем на 15 см и более чем на 2 м. Молниеприемник соединен с токоотводом, в качестве которого применяют стальную проволоку диаметром не менее 6 мм. Токоотвод проходит вниз по мачте, его соединяют с заземлением из стержней или уголковой стали, сопротивление растеканию которого не должно превышать 15…20 Ом. Заземле­ние располагают не ближе чем на 0,5.. 0,8 м от фундаментов зда­ний, а у животноводческих помещений — не ближе 4,5 м от их стен. Протяженные объекты (линии электропередачи, крупные подстанции) более целесообразно защищать от прямых ударов молнии заземленными тросами, натянутыми над защищенным объектом. Следует отметить, что линии напряжением до 35 кВ включительно, а на деревянных опорах и ПО кВ защищать от прямых ударов молнии не рекомендуется по экономическим со­ображениям.

Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода высотой до 60 м показана на рисунке 11.1. Размеры зоны определяют соот­ношением

(11.1)

где Р=

1 при
h≤3
0м и
P=5,5h
при высоте
h
>30м.

Для открытых распределительных устройств станций и под­станций, в том числе сельских, принимают зоны защиты с вероят­ностью прорыва не более 10~2, т. е. не более одного удара молнии из ста может поразить защищаемый объект.

Рис. 11.1. Зона защиты одиночного стержне­вого молниеотвода высотой до 60 м:

h

—высота молниеотвода;
hx
— высота точки на границе защищаемой зоны;
ha=h- hx —
активная высота молниеотвода;
rх
— радиус защиты на вы­соте
hx
.

Ожидаемая частота ударов молнии в год в одиночный возвышающийся объект, в том числе стержневой молниеотвод высотой h

(м), год-1,

(11.2)

Где n=

0,06 – частота ударов молнии в землю площадью 1 км2 за 1 ч, (км2•ч)-1;

Т

— средняя интенсивность грозовой деятельности для данной местности, ч/год;

R

=3,5
h
– эквивалентный радиус окружности, описывающий площадь, с которой молниеотвод «собирает» молнии, м.

Частота ударов молнии в группу возвышающихся сооружений (в том числе молниеотводов)

(11.3)

Где S

– площадь, ограниченная дугами окружности, описанными радиусом
R
вокруг каждого молниеотвода, а для сооружения длиной
l
(м), шириной
m
(м) и высотой
h`
(м).

(11.4)

Покажем это на числовом примере. Пусть имеется трансформаторная подстанция размером l =

80м,
m =
60м,
h’
= 12м. Тогда частота поражений подстанции в районе с
Т
=60 грозовых часов в году составит

или один в 11,8 лет, что, конечно, недопустимо. При наличии защиты стержневыми молниеотводами с вероятностью прорыва не более 10-2 поражение возможно лишь один раз в 118 лет, т.е. в период, значительно больший срока службы подстанции.

Если одиночный стержневой молниеотвод не обеспечивает охвата всей защищаемой зоны либо требуется слишком высокий молниеотвод, число молниеотводов следует увеличить. Зона защиты двух стержневых молниеотводов (двойной молниеотвод) показана на рисунке 11.2.

Внешнюю зону защиты молниеотводов стоят так же, как и одиночных,

пользуясь формулой (11.1). Наименьшую ширину зоны защиты между молниеотводами (двойной молниеотвод) показана на рисунке 11.3.

Внешнюю зону защиты молниеотводов стоят так же, как и одиночных, пользуясь формулой (11.1). Наименьшую ширину зоны защиты между молниеотводом на уровне h0

определяют по кривым, приведенным на рисунке 11.3.

Наименьшая высота зоны защиты для молниеотводов высотой до 30м составляет

(11.5)

Зона защиты трех и более стержневых молниеотводов значительно превышает сумму зон защиты одиночных молниеотводов. Построения горизонтальных сечений зоны защиты на уровне hx

показаны на рисунках 11.4 и 11.5 на примере трех- и четырехстержневых молниеотводов.

Размеры bх/2 определяют по кривым (см. рис. 11.3) в зависимости от a/ha и высоты молниеотвода. Радиус защиты rх определяют так же, как для одиночного молниеотвода.

Необходимое условие защищенности всей площади на уровне hа для молниеотводов высотой до 30 м можно записать так: D < 8 hа (см. рис. 11.4, а и б).

Для защиты протяженных объектов, главным образом проводов воздушных линий электропередачи напряжением 110 кВ и выше, применяют тросовые молниеотводы, которые представлют собой стальные тросы, проложенные на тех же опорах выше основных проводов.

Зона защиты трех (а) и четырех (б) стержневых молниеотво­дов одинаковой высоты на уровне hx. Зона защиты одиночного тросового молниеотвода высотой до 30 м — горизонтально под­вешенного троса — имеет форму, показанную на рисунке 11.5, а. Зона защиты на уровне hx ограничивается двумя параллельными тросу линиями, расположенными на расстоянии rх от вертикаль­ной плоскости, пересекающей молниеотвод. Это расстояние rх, условно называемое по аналогии с одиночным стержневым мол­ниеотводом радиусом защиты, для h< 30 м определяют по фор­муле

(11.6)

Значение К1 зависит от допустимой вероятности прорыва мол­нии в зону защиты. Для защиты с вероятностью прорыва молнии не более 10-2 К1 = 1,21, а с вероятностью прорыва не более 10-3 К1 = 0,6.

Построение зоны защиты двух параллельных тросовых молние­отводов высотой до 30 м показано на рисунке 11.5, б. Внешние об­ласти зон защиты определяют как для одиночного тросового мол­ниеотвода. Вертикальное сечение зоны защиты между двумя тро­совыми молниеотводами ограничивается дугой окружности, про­ходящей через молниеотводы и среднюю точку между молниеотводами О, находящуюся на высоте

Значение К3 зависит от заданной вероятности прорыва молнии в зону защиты. Для зоны с вероятностью прорыва не более 10-3 К3 = 3.

Для защиты объекта между двумя тросами необходимо соблюсти условие ha = h — hx> а/К3, определяющее превышение молниеотвода над защищаемым объектом.

Частота ударов молнии в год в протяженный объект, в том числе тросовый молниеотвод высотой h и длиной l (м), в соответствии с формулой (11.2) составляет

(11.8)

Коэффициент защиты тросового молниеотвода оценивают тангенсом угла защиты а

(11.9)

На линии с портальными опорами устанавливается два троса. Средний провод оказывается в более благоприятных условиях щиты, чем крайние. Построение защиты между тросами показо на рисунке 11.6.

Средняя точка О дуги окружности защиты между тросами

Чем меньше угол а, тем менее вероятен прорыв зоны защит током молнии. Однако нельзя угол а делать менее 15° во избежание схлестывания тросов с проводами при сбросе гололеда. Оптимальное значение a = 20…24°, а для ВЛ 35 кВ в целях снижения затрат, связанных с увеличением высоты опор, удовлетворительным считают a = 35°.

Линии напряжением 110 кВ и выше на железобетонных и металлических опорах, защищают грозозащитными тросами по всей длине, а линии напряжением 35 кВ на деревянных опорах — только на подход, к подстанциям мощностью более 2×1,6 МВ • А, если число грозовых часов в го,е 60, а также когда нет резервирования на напряжении 10 кВ.

Длина защищаемого подхода (0,5…2км) зависит от расстояния между вентильным разрядниками и оборудованием. Подход ВЛ 35 кВ к подстанциям меньшей мощностью

тросом не защищают, но на указанной длине заземляют ап­паратуру железобетонных опор и крепления изоляторов на дере­вянных опорах. Сопротивление заземлителя зависит от удельного сопротивления грунта.

Тросовые молниеотводы, защищающие подходы ВЛ к ОРУ на­пряжением 35 кВ и подстанциям 35/(6… 10) кВ, разрешается при­соединять к заземленным контурам ОРУ при удельном сопротив­лении грунта в грозовой сезон до 750 Ом • м, а также при значении 750..1000 Ом • м, если площадь заземляющего контура подстан­ции не менее 10 тыс. м2. Линии напряжением 0,38… 10 кВ от пря­мых ударов молнии не защищают.

Защита подстанций от прямых ударов молнии зависит от на­пряжения, установленной мощности трансформаторов, числа гро­зовых часов и удельного сопротивления грунта. Так, при любом числе грозовых часов в году не требуется защита от ударов молнии оборудования ОРУ и подстанций напряжением 20…35 кВ, мощно­стью 1,6 МВ • А, а при числе грозовых часов в году 20 и менее не нужна защита подстанций любой мощности.

Молниеотводы устанавливают на концевых опорах вводов ВЛ 35 кВ, защищенных тросом, на стойках конструкций и пор­тала ОРУ напряжением 110 кВ, удаленных от трансформатора на расстояние не менее 15 м, при удельном сопротивлении грунта в грозовой сезон до 1000 Ом • м, а ОРУ напряжением 35 кВ — при удельном сопротивлении до 500 Ом • м. Если рас­стояние не менее 15 м, а удельное сопротивление не более 350 Ом • м, то сопротивление заземляющего контура подстан­ций напряжением 35 кВ не должно превышать 4 Ом • м, а в мес­тах входа тока молнии должно быть обеспечено его растекание в трех-четырех направлениях. Кроме того, на расстоянии 3…5 м от места входа тока забивают два-три вертикальных электрода длиной 3…5 м.

Комплектные ТП напряжением 6…35/0,4 кВ, мощностью до 630 кВ • А от прямых ударов молнии не защищают.

Библиографический список

Защита от импульсного перенапряжения: частный дом с однофазным питанием

Монтаж электропроводки в частном доме, особенно выполненном из древесины и горючих материалов, требует тщательного соблюдения правил электрической безопасности.

Необходимо учесть, что здание может быть запитано по разным схемам заземления:

• типовой старой TN-C;
• либо современной, более безопасной TN-S или ее модификациям.

Разберем оба случая.

Схема подключения УЗИП: 2 варианта по системе заземления TN-S

На картинке ниже представлена развернутая схема с защитой комбинированного класса 1+2, которое используется для установки после вводного автоматического выключателя.

Варистор ограничителя перенапряжения встроен в корпус модуля, защищает электрическую схему от прямых или удаленных атмосферных разрядов молний.

Традиционный для всех УЗИП сигнальный флажок имеет два цвета:

1. зеленое положение свидетельствует об исправности устройства и готовности к работе;
2. красное — о необходимости замены в случае срабатывания или перегорания.

Такой модуль может применяться во всех системах заземления, а не только TN-S. Он имеет 3 клеммы подключения:

1. сверху слева L — фазный провод;
2. сверху справа PE — защитный проводник заземления;
3. снизу N — нулевой провод.

УЗИП защищает электросчетчик и все цепи после него.

На очередной схеме показан вариант использования защиты с УЗО. После него создается дополнительная шинка рабочего нуля N1, от которой запитаны все потребители квартиры.

Схема вроде понятна, вопросов не должно возникнуть.

Для дополнительных систем заземления TN-C-S и ТТ предлагаю к изучению и анализу еще две схемы. У них УЗИП монтируется тоже во вводном устройстве.

Цепи подключения счетчика, реле контроля напряжения РКН и УЗО, а также потребители подробно не показываю. Но принцип понятен: используется защитная шина PE.

А вот в старой системе заземления ее нет, за счет чего снижается надежность и безопасность. Но все же она осуществляет защиту, поэтому и рассматривается.

Схема подключения УЗИП по системе заземления TN-C

Отсутствие шины РЕ диктует необходимость подключения УЗИП только между потенциалами фазного провода и PEN. Других вариантов просто нет.

Слева показан способ монтажа защиты для однофазной проводки, а справа — трехфазной.

Импульс перенапряжения снимается по принципу создания искусственного короткого замыкания в питающей цепи.

Защита от импульсного перенапряжения: частный дом с трехфазным питанием

Разбираю принципы подключения УЗИП на примере разных систем заземления.

Схема подключения УЗИП для трехфазного питания дома по системе TN-S

Защита проводки возложена на:

• трехполюсный вводной автоматический выключатель;
• однополюсные и трехполюсные автоматы отходящих линий;
• устройство защиты от импульсных перенапряжений комбинированного типа 1+2+3.

Учетом электроэнергии занимается трехфазный электросчетчик. После него в цепях рабочего нуля образована дополнительная шинка N1. От нее запитываются все потребители.

Шинки N и РЕ, модуль УЗИП подключены стандартным образом.

При раздельном использовании защит классов №1, 2, 3 следует распределять их по зонам I, II, III.

Проникновение импульсов перенапряжения со всех сторон потенциалов фаз, рабочего нуля и соединенного с контуром земли оборудования блокирует включение модулей между шинами фаз, нуля и РЕ.

Схема подключения УЗИП: 2 варианта для трехфазного питания дома по системе TN-C

В предлагаемой разработке показан не чистый вариант подключения защит под систему заземления TN-C, а рекомендуемая современными требованиями модификация перехода на TN-C-S с выполнением повторного заземления.

Проводник PEN по силовому кабелю от питающей трансформаторной подстанции подается на свою шинку, которая подключается перемычкой к сборке рабочего нуля и шине повторного заземления.

Трехполюсный УЗИП, включенный после вводного автомата, защищает электрический счетчик и все его цепи, включая УЗО, от импульсов перенапряжения. Напоминаю, что он должен монтироваться в отдельном несгораемом боксе.

При отсутствии повторного заземления нижняя клемма модуля УЗИП подключается на шину PEN проводника отдельной жилой, а проводка работает чисто по старой системе TN-C.

Еще одна методика снижения нарастающего фронта броска импульса перенапряжения показана ниже. Здесь работают специальные реактивные сопротивления — дросселя LL1-3 с индуктивностью от 6 до 15 микрогенри, подбираемые расчетным путем.

Они используются при близком расположении оборудования для создания небольшой задержки срабатывания защиты, необходимой по условиям селективности.

Их монтируют в отдельном защитном щитке совместно с УЗИП. Так проще выполнять настройки и периодические обслуживания, профилактические работы.

Считаю, что необходимо указать еще на один вариант использования ограничителей перенапряжения и разрядников, которым иногда пренебрегают владельцы сложной электронной техники.

В отдельных ситуациях, как было у меня в электротехнической лаборатории на подстанции 330 кВ. Настольный компьютер подвергался различным видам облучения электромагнитных полей с частотами низкого и высокого диапазонов. Это сказывалось на отображении информации и даже быстродействии.

Выход был найден за счет создания мощного экранирующего чехла и подключения его к отдельному функциональному заземлению.

Однако при ударе молнии в рядом расположенную почву или молниезащиту такой путь может стать источником опасности. Исправить ситуацию позволяет метод создания дополнительной гальванической развязки.

Ее создают подключением разрядника. У меня использовалась разработка компании Hakel, как показано на картинке выше.

Молния, природа и причины возникновения молнии

Молния — это искровой разряд статического электричества, аккумулированного в грозовых облаках. В отличие от разрядов, образующихся на производстве и в быту, электрические заряды, накапливаемые в облаках, несоизмеримо больше. Поэтому энергия искрового разряда — молния и возникающих при этом токов очень велика и представляет большую опасность для человека, животных, строений. Молния сопровождается звуковым импульсом — громом. Сочетание молнии и грома называют грозой.
Гроза — это исключительно красивое природное явление. Как правило, после грозы улучшается погода, воздух становится прозрачен, свеж и чист, насыщен ионами, образующимися при разрядах молнии.

Несмотря на это нужно помнить, что гроза в определенных условиях может представлять большую опасность для человека. Каждый человек должен знать природу грозового явления, правила поведения во время грозы и методы защиты от молнии.

Гроза — сложный атмосферный процесс и ее возникновение обусловлено образованием кучево-дождевых облаков. Сильная облачность является следствием значительной неустойчивости атмосферы. Для грозы характерны сильный ветер, часто интенсивный дождь (снег), иногда с градом. Перед грозой (за час, два) атмосферное давление начинает быстро падать, вплоть до внезапного усиления ветра, а затем начинает повышаться.

Грозы можно разделить на местные, фронтальные, ночные, в горах.

Наиболее часто человек сталкивается с местными, или тепловыми грозами. Водяной пар в восходящем потоке теплого воздуха на высоте конденсируется, при этом выделяется много тепла, и восходящие потоки воздуха нагреваются. По сравнению с окружающим восходящий воздух теплее, он увеличивается в объеме, пока не превратится в грозовое облако. В больших по размеру грозовых облаках присутствуют кристаллики льда и капельки воды. В результате их дробления и трения между собой и о воздух образуются положительные и отрицательные заряды, под действием которых возникает сильное электростатическое по’ле (напряженность электростатического поля может достигать 100 000 В/м).

И разница потенциалов между отдельными частями облака, облаками или облаком и землей достигает громадных величин.

При достижении критической электрической напряженности в воздухе возникает лавинообразная ионизация воздуха — искровой разряд молнии.

Фронтальная гроза возникает, когда массы холодного воздуха проникают в район, где преобладает теплая погода. Холодный воздух вытесняет теплый, при этом последний поднимается на высоту 5-7 км. Теплые слои воздуха вторгаются внутрь вихрей различной направленности, образуется шквал, сильное трение между слоями воздуха, что способствует накоплению электрических зарядов. Длина фронтальной грозы может достигать 100 км. В отличие от местных гроз после фронтальных обычно холодает.

Ночная гроза связана с охлаждением земли ночью и образованием вихревых токов восходящего воздуха.

Гроза в горах объясняется разницей в солнечной радиации, которой подвергаются южные и северные склоны гор. Ночные и горные грозы несильные и кратковременные.

Грозовая активность в различных районах нашей планеты различна. Мировые очаги гроз: остров Ява — 220 грозовых дней в году, Экваториальная Африка — 150, Южная Мексика — 142, Панама — 132, Центральная Бразилия — 106. Россия: Мурманск — 5, Архангельск — 10, Санкт-Петербург — 15, Москва — 20. Как правило, чем южнее (для северного полушария Земли) и севернее (для южного полушария Земли), тем выше грозовая активность. Грозы в Арктике и Антарктике очень редки. На Земле в год происходит 16 миллионов гроз. На каждый м поверхности Земли приходится 2-3 удара молнии в год. В землю чаще всего ударяют молнии из отрицательно заряженных облаков.

По виду молнии различаются на линейные, жемчужные и шаровые.

Жемчужные и шаровые молнии довольно редкое явление.

Распространенная линейная молния, с которой многократно встречается любой человек, имеет вид разветвляющейся линии. Величина силы тока в канале линейной молнии составляет в среднем 60 — 170 кА, зарегистрирована молния с током 290 кА. Средняя молния имеет энергию 250 кВт в час (900 Мдж).

Разряд развивается за несколько тысячных долей секунды; при столь высоких токах воздух в зоне канала молнии практически мгновенно разогревается до температуры 30000 — 33000°С. В результате резко повышается давление, воздух расширяется и возникает ударная волна, сопровождающаяся звуковым импульсом — громом.

Жемчужная молния — очень редкое и красивое явление. Появляется сразу после линейной молнии и исчезает постепенно. Чаще всего разряд жемчужной молнии следует по пути линейной. Молния имеет вид 12 м друг от друга и напоминающих жемчуг, нанизанный на нитку. Жемчужная молния может сопровождаться значительными звуковыми эффектами.

Шаровая молния также довольно редка. На тысячи обычных линейных молний приходится 2 -3 шаровых. Шаровая молния, как правило, появляется чаще к концу грозы, реже — после грозы. Может иметь форму шара, эллипсоида, груши, диска и даже цепи шаров. Цвет молнии — красный, желтый, оранжево-красный.

Иногда молния ослепительно белая с очень резкими очертаниями. Цвет определяется содержанием различных веществ в воздухе. Форма и цвет молнии могут меняться во время разряда. Измерить параметры шаровой молнии и смоделировать ее в лабораторных условиях не удалось. По всей видимости, многие наблюдаемые неопознанные летающие объекты (НЛО) по своей природе аналогичны или близки шаровой молнии.