Атмосферное электричество (молния) представляет собой электрический разряд в атмосфере между облаками и землей или между разноименными зарядами облаков.

В большинстве случаев нижняя часть грозовых облаков заряжается отрицательно, а на поверхности индуцируется положительные заряды. Так образуется как бы гигантский заряженный конденсатор, одной обкладкой которого служит грозовое поле, а другое земля. По мере концентрации зарядов увеличивается напряженность электрического поля этого конденсатора при достижении величины 300 кВ/м соз­дается условие для возникновения молнии. Воздействие зарядов молнии могут быть двух видов:

молния – поражает здание и установки (непосредственно удар молнии), молния оказывает вторичное воздействие, объясняемые электростатической и электромагнитной индукцией.

Электростатическая индукция проявляется тем, что на изолированных металлических предметах наводятся опасные электрические потенциалы, вследствие чего возможно искрение между отдельными металлическими элементами конст­рукций и оборудования.

В результате электромагнитной индукции, обусловленными быстрыми изменением значения тока молнии в металли­ческих незамкнутых контура, наводятся электродвижущие силы, что приводит к опасности искрообразования между ними в местах сближения этих контуров.

Инструкцией по проектированию и устройству молниезащиты подразделяются на три категории. Предусмотрена мол­ниезащита зданий и сооружений в зависимости от назначе­ния, интенсивности грозовой деятельности в районе их расположения, а также от ожидаемого количества поражений молний в год по одной из трех категорий устройства мол­ниезащиты и с учетом типа зоны защиты. Зона защиты мол­ниеотвода – это часть пространства, внутри которого зда­ние или сооружение защищено от прямых ударов молнии с определенной степенью надежности. Зона защиты типа А – надежность 99.5% и выше, зона Б – надежность 95% и выше.

Наружные установки, отнесенные по устройству молниезащиты ко второй категории, защищают от прямых ударов молнии и статической индукции, а отнесенные к третей ка­тегории - только от прямых ударов молнии.

Наиболее часто возникают линейные молнии, длительность которых составляет десятые доли секунды. Такие молнии наиболее опасны при прямом ударе. В основном они поражают предметы, имеющие большую высоту, чем другие расположены по близости, по этому для защиты от молний используют молниеотводы, которые представляют собой воз­вышающиеся над защищаемым объектом металлические устрой­ства, воспринимающие прямой удар молнии и отводящие мол­нии в землю.

Каждый район имеет интенсивность грозовой деятельности. Это немаловажный фактор при выборе типа и конструк­ции грозозащиты. Поэтому ожидание количества поражений молний в год зданий и сооружений необходимо знать. Это число находится по формуле:

N=(S+6h)(L+6h)·n*10-6 =(41+6∙7)(61+6∙7)9∙10-6 = 0,077;

где S и L – соответственно ширина и длина защищаемого здания (сооружения), имеющего в плане прямоугольную форму, м; h – наибольшая высота защищаемого здания (сооружения), м; n – среднегодовое число ударов молний в 1 км2 земной поверхности в месте расположения здания; зна­чения n при разной интенсивности грозовой деятельности следующее:

Интенсивность грозовой 10-20 20-40 40-60 60-80 80 и более

деятельности в год, ч

Среднегодовое число ударов молнии 1 3 6 9 12

в 1 км2 земной поверхности

При выполнении молниезащиты зданий и сооружений для повышения безопасности людей и животных необходимо заземлители молниеотводов (кроме углубленных) размещать в редко посещаемых местах, в удалении на 5 м и более от основных грунтовых и проезжих и пешеходных дорог.

Защита от прямых ударов молнии зданий и сооружений, относимых к первой категории, выполняется отдельно стоящим стержневым молниеотводом устанавливаемым на защищае­мом объекте. Этот мол­ниеотвод обеспечивает зону защиты типа Б.

Рассматриваемая подстанция относится к первой категории по молниезащите. Для защиты объектов этой катего­рии применяем стержневой молниеотвод. Молниеотвод состоит следующих элементов:

молниеприемника, непосредственно принимающего удар молнии;

несущей конструкции, предназначенной для установки молниеприемников;

токоотвода, обеспечивающего вывод тока молнии в землю.

Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода высотой h ≤ 150 м и представляет собой конус, вершина ко­торого имеет высоту h0 < h. На уровне земли зона образует круг радиусом r0. Горизонтальное сечение зоны за­щиты на высоте защищаемого сооружения hx представляет собой круг радиусом rx.