239
Issue 12(47), Volume 1 | ISSN 3030-377X | 31.05.2025
SCIENCE SHINE
INTERNATIONAL SCIENTIFIC JOURNAL
МОЛНИЕЗАЩИТА ОБЪЕКТОВ СИГНАЛИЗАЦИИ И СВЯЗИ:
ПРИНЦИПЫ
,
КЛАССИФИКАЦИЯ И МЕРЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ
БЕЗОПАСНОСТИ
Н
.
В
.
Яронова
Ташкентский государственный транспортный университет
Аннотация:
Молнии представляют собой мощные атмосферные разряды
,
способные вызывать серьёзные повреждения объектов железнодорожной
инфраструктуры
,
особенно элементов сигнализации и радиосвязи
.
В статье
рассматриваются типы молний
,
механизмы их образования и воздействия на
антенные системы
,
здания и энергетическую инфраструктуру
.
Приведены
методы и средства молниезащиты
,
включая активные и пассивные системы
,
устройства защиты от перенапряжений
,
заземляющие элементы
,
а также
практические рекомендации по их размещению и обслуживанию
.
Особое
внимание уделено требованиям к защите объектов контейнерного типа
,
а также
нормативной базе
,
регулирующей категории молниезащиты в зависимости от
степени риска
.
Целью исследования является повышение безопасности
эксплуатации телекоммуникационных объектов на транспорте и снижение
вероятности повреждений оборудования и угрозы жизни персонала
.
Ключевые слова:
молниезащита
,
атмосферное электричество
,
антенные
системы
,
заземление
,
УЗИП
,
грозозащита
,
сигнализация и связь
,
радиосистемы
,
контейнерные объекты
,
ПУЭ
Молнии представляют собой невероятно мощные природные явления
,
способные оказывать разрушительное влияние на электронное оборудование
,
включая антенны
.
В контексте радиотехнических систем
,
антенны играют
ключевую роль в передаче и приеме сигналов
,
что делает их особенно
уязвимыми к воздействию молнии
.
Прямое попадание молнии на антенну или в ее близкое окружение может
вызвать серьезные повреждения из
-
за высокой энергии разряда
.
Электрические
и магнитные поля
,
сопровождающие молниеносные разряды
,
могут вызвать
перегрузки и короткие замыкания в антенных системах
,
что приводит к их
полному выходу из строя или значительному снижению работоспособности
.
Для предотвращения подобных негативных последствий используются
специализированные системы молниезащиты
.
Они включают в себя различные
240
Issue 12(47), Volume 1 | ISSN 3030-377X | 31.05.2025
SCIENCE SHINE
INTERNATIONAL SCIENTIFIC JOURNAL
защитные устройства
,
такие как разрядники
,
которые направляют
молниеносные разряды в землю
,
минуя антенну и другое оборудование
.
Также
применяются заземляющие системы
,
которые направляют избыточную энергию
в землю
,
обеспечивая защиту от повреждений
.
Важно отметить
,
что правильная установка и регулярное обслуживание
систем
молниезащиты
играют
критическую
роль
в
поддержании
работоспособности антенн и общей надежности радиотехнических систем
.
Эффективная защита от молнии не только предотвращает потери
оборудования
,
но и обеспечивает безопасность пользователей и окружающих
объектов от потенциальных опасностей
,
связанных с этим природным
явлением
.
Молния считается явлением электрического разряда в атмосфере
,
сопровождающееся светом и звуком
.
Это происходит в результате накопления
статического электричества в облаках
,
где разные зоны облака заряжаются
положительно или отрицательно
.
Когда разность потенциалов становится
достаточно большой
,
происходит разряд между облаками или между облаком и
землей
,
что и проявляется в виде молнии
.
Молния состоит из нескольких основных типов:
1.
Облако
-
земля
наиболее распространённый тип
,
когда разряд идёт из
облака к земле или от земли к облаку
.
2.
Облако
-
облако
разряд между двумя облаками
.
3.
Внутриоблачная молния
разряды внутри облака
,
которые не
достигают земли
.
Молния производит свет (блик) и звук (гром)
,
которые мы воспринимаем
как молнию и грозу соответственно
.
Атмосферное электричество обычно сосредотачивается в грозовых
облаках и выпускается через молнии
,
которые обладают значительной
разрушительной силой
.
Прямое попадание молнии в здание может полностью
разрушить его
,
убить находящихся внутри людей или вызвать серьёзный пожар
или техногенные аварии
.
После объяснения Франклином природы молний человечество постоянно
совершенствует методы защиты от них
.
Вместо простых стальных или медных
громоотводов с заземлением были разработаны новейшие активные
молниеприемники
,
которые благодаря ионизации воздуха притягивают к себе
разряды молний
.
Современные системы молниезащиты объектов включают
защиту от прямых ударов молнии и их вторичных проявлений
.
241
Issue 12(47), Volume 1 | ISSN 3030-377X | 31.05.2025
SCIENCE SHINE
INTERNATIONAL SCIENTIFIC JOURNAL
Нисходящий поток
Восходящий поток
-25
С
0
С
-25
С
0
С
Область конвекции
наковальня
-
+
+
+ + +
+
+
+ +
+
+
+ +
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+ +
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
- - -
- -
-
-
- - -
-
- -
-- -- - --
-
-
-
- -
- --
-
-
- -
- -
- -
- -
- -
- -
- -
- -
- -
- -
- - - -
- -
- -
- -
- -
- -
- -
- -
- -
- -- - -- -
- -- - -- -
- -- - -- --
-
-
- -
-
-
- -- - -- -
- -- - --
- -- - -
- -- - -
Рис
. 1.
образования молнии
Для предотвращения негативных последствий от статических зарядов и
молний необходимо включать в проектирование и эксплуатацию объектов
комплекс мер
,
направленных на их защиту
.
Основные здания и сооружения не допускаются к эксплуатации без
соответствующей защиты от статического электричества и молнии
.
Промышленные здания
,
оборудование
,
и коммуникационные системы должны
быть обеспечены молниезащитой I
,
II или III категории в соответствии с
Правилами устройства электроустановок (ПУЭ)
.
Кроме того
,
для взрыво
-
и
пожароопасных помещений и зон с открытыми установками требуются защита
от статических разрядов класса B
-I, B-I6, B-
II и B
-IIa.
Защита от статического электричества достигается следующими мерами:
Проверка исправности и надежности заземлений
,
систем отвода и
нейтрализации зарядов
.
Очистка газовоздушных смесей от взвешенных частиц
.
Строгое соблюдение технологических процедур
,
чтобы предотвратить
разбрызгивание
,
дробление или распыление материалов
.
Оборудование из металла и неметалла в одном помещении должно быть
соединено в одну электрическую цепь
,
которая заземлена в минимум двух
точках
.
Подключение трапов к самолетам
,
открытие автоцистерн и другие
аналогичные операции должны производиться только после соединения с
заземлением
.
242
Issue 12(47), Volume 1 | ISSN 3030-377X | 31.05.2025
SCIENCE SHINE
INTERNATIONAL SCIENTIFIC JOURNAL
Резиновые шланги для налива жидкостей должны иметь проводник и
медные наконечники
.
Элементы молниезащиты требуется регулярно проверять и при
необходимости проводить ремонт
.
Специалисты рекомендуют проверять:
Надежность соединений токоведущих элементов системы молниезащиты
.
Наличие механических и коррозионных повреждений в элементах защиты
.
Значение сопротивления всех заземлителей
.
При размещении защитных устройств в электропитающей установке
объекта связи контейнерного типа
,
где важны габаритные характеристики
,
рекомендуется следующее:
Устройства
защиты
класса
I
(разрядники
или
варисторные
комбинированные УЗИП) устанавливаются во вводном щитке после вводного
автомата
,
предпочтительно перед счетчиком электроэнергии для его защиты
.
Устройства защиты класса II размещаются в том же щитке перед
групповыми автоматами
.
Вариант с размещением на DIN
-
рейке выпрямителя
также возможен
,
особенно если производитель выпрямителя предусматривает
защитные устройства II класса как опцию
.
Для объектов контейнерного типа во вводном щитке следует установить
импульсные разделительные дроссели с индуктивностью 15 мкГн
.
Это
необходимо
,
так как габариты объекта не позволяют размещать защитные
устройства I и II ступеней на расстоянии 10 м по длине кабеля
.
В таких случаях
следует предусмотреть защиту от сверхтоков (автоматические выключатели
или предохранители) на вводе или в линии
,
где установлены дроссели
.
При использовании комбинированных варисторных устройств защиты
требования по их установке аналогичны разрядникам
,
однако отпадает
необходимость в разделительных дросселях и дополнительных варисторных
УЗИП II класса
.
Для объектов
,
где габариты не являются критическим фактором и
изменения в монтажной схеме нежелательны
,
рекомендуется установка
дополнительных щитов защиты от импульсных перенапряжений ЩЗИП
различных типов
.
Т
АБЛИЦА
1
М
АКСИМАЛЬНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ МОЛНИИ В СООТВЕТСТВИИ С
УРОВНЕМ МОЛНИЕЗАЩИТЫ
.
П
ЕРВЫЙ КОРОТКИЙ ИМПУЛЬС ТОКА
У
РОВЕНЬ МОЛНИЕЗАЩИТЫ
243
Issue 12(47), Volume 1 | ISSN 3030-377X | 31.05.2025
SCIENCE SHINE
INTERNATIONAL SCIENTIFIC JOURNAL
П
АРАМЕТРЫ
ТОКА
С
ИМВОЛ
Е
ДИНИЦА
ИЗМЕРЕНИЯ
I
II
III
IV
П
ИКОВОЕ
ЗНАЧЕНИЕ ТОКА
I
К
А
200
150
100
Э
ЛЕКТРИЧЕСКИЙ
ЗАРЯД
КОРОТКОГО
ИМПУЛЬСА ТОКА
Q
КОРОТК
К
Л
100
75
50
У
ДЕЛЬНАЯ
ЭНЕРГИЯ
W/R
МД
Ж
/О
М
10
5,
6
2,
5
П
АРАМЕТРЫ
ВРЕМЕНИ
Т
1
/Т
2
МКС
/
МКС
10/350
П
ОСЛЕДУЮЩИЙ ИМПУЛЬС ТОКА
У
РОВЕНЬ МОЛНИЕЗАЩИТЫ
П
ИКОВОЕ
ЗНАЧЕНИЕ ТОКА
I
К
А
50
37,
5
25
С
РЕДНЯЯ
КРУТИЗНА
DI
/
DT
К
A/
МКС
200
150
100
П
АРАМЕТРЫ
ВРЕМЕНИ
Т
1
/Т
2
МКС
/
МКС
0,
25/100
Д
ЛИТЕЛЬНЫЙ
УДАР
У
РОВЕНЬ МОЛНИЕЗАЩИТЫ
РЯД
ДЛИТЕЛЬНОГО
ИМПУЛ
Q
ДЛИТ
К
Л
200
150
100
П
АРАМЕТРЫ
ВРЕМЕНИ
Т
ДЛИТ
С
0,
5
У
ДАР
У
РОВЕНЬ МОЛНИЕЗАЩИТЫ
Э
ЛЕКТРИЧЕСКИЙ
ЗАРЯД МОЛНИИ
Q
МОЛН
К
Л
300
225
150
М
ОЛНИЯ
,
ПОПАДАЮЩАЯ В ЗДАНИЕ
,
МОЖЕТ ПРИВЕСТИ К ЕГО ПОВРЕЖДЕНИЮ
,
ПОВРЕЖДЕНИЮ ОБОРУДОВАНИЯ ВНУТРИ ЗДАНИЯ И ВНУТРЕННИХ СИСТЕМ
,
А
ТАКЖЕ СОЗДАТЬ УГРОЗУ ДЛЯ ЖИЗНИ ЛЮДЕЙ
.
Р
АЗРУШЕНИЯ И ПОВРЕЖДЕНИЯ
МОГУТ
РАСПРОСТРАНЯТЬСЯ
НА
ОКРУЖАЮЩИЕ
ОБЪЕКТЫ
И
ДАЖЕ
НА
244
Issue 12(47), Volume 1 | ISSN 3030-377X | 31.05.2025
SCIENCE SHINE
INTERNATIONAL SCIENTIFIC JOURNAL
ОКРУЖАЮЩУЮ МЕСТНОСТЬ
.
Р
АЗМЕР ЗОНЫ ПОВРЕЖДЕНИЯ ЗАВИСИТ ОТ
ХАРАКТЕРИСТИК САМОГО ЗДАНИЯ И ПАРАМЕТРОВ УДАРА МОЛНИИ
.
Воздействие молнии на здания зависит от нескольких основных
характеристик:
Конструкция здания
,
такая как материалы
,
используемые для каркаса
(дерево
,
кирпич
,
бетон
,
железобетон
,
сталь)
.
Функциональное назначение здания (например
,
жилой дом
,
офисное
здание
,
ферма
,
театр
,
гостиница
,
школа
,
больница
,
музей
,
церковь
,
тюрьма
,
универмаг
,
банк
,
фабрика
,
промышленное предприятие
,
спортивное
сооружение)
.
Содержимое
здания
,
включая
людей
,
животных
,
наличие
легковоспламеняющихся или негорючих материалов
,
взрывчатых или
невзрывчатых веществ
,
электрических или электронных систем с разными
уровнями напряжения
.
Коммуникационные системы здания
,
такие как электроснабжение
,
телекоммуникационные линии
,
трубопроводы
.
Принятые или предпринимаемые меры защиты
,
например
,
меры для
снижения физических повреждений и опасности для жизни людей
,
а также
меры для снижения повреждений внутренних систем
.
Масштаб распространения рисков
,
включая здания с затрудненной
эвакуацией
,
где может возникнуть паника
,
и объекты
,
которые могут
представлять опасность для окружающей среды и экологии
.
Т
АБЛИЦА
2
В
ОЗДЕЙСТВИЯ МОЛНИИ НА ОБЫЧНЫЕ ЗДАНИЯ
Тип объекта в
соответствии с его
функциональным
назначением и/или
содержимым
Виды повреждений в результате воздействия
молнии
Жилой дом
Часто возникают небольшие повреждения
предметов
,
находящихся в месте удара
молнии или пострадавших от её разрядного
канала
.
Это может затронуть установленное
электрическое или электронное оборудование
и системы
,
такие как телевизоры
,
245
Issue 12(47), Volume 1 | ISSN 3030-377X | 31.05.2025
SCIENCE SHINE
INTERNATIONAL SCIENTIFIC JOURNAL
компьютеры
,
модемы
,
телефоны и прочее
.
Средства связи
,
электростанции
Нарушение коммунального обслуживания
Пожароопасные
производства
Последствия от пожара и взрыва для
предприятия и окружающей среды
Повреждение
энергетических
систем
Воздействие
молнии
на
энергетическую систему может привести к разрушению физической
инфраструктуры (проводов или труб)
,
используемой для обеспечения
функционирования системы
,
а также к повреждению подключенного
электрического или электронного оборудования
.
Необходимо учитывать
физическое соединение между следующими элементами:
зданием
,
предоставляющим энергоснабжение
,
и зданием
,
потребляющим
энергию
,
или между двумя зданиями
,
предоставляющими энергоснабжение
,
либо между двумя зданиями
,
потребляющими энергию
,
в контексте
телекоммуникационных линий;
зданием
,
предоставляющим энергоснабжение
,
зданием
,
потребляющим
энергию
,
и точкой или двумя точками разветвления в отношении
телекоммуникационных линий;
высоковольтной подстанцией и зданием
,
потребляющим энергию
,
по
отношению к линии электроснабжения;
главной распределительной станцией и зданием
,
потребляющим энергию
,
в контексте трубопровода
.
Распространение
этих
последствий
зависит
от
характеристик
энергетических систем
,
типа и структуры электрических и электронных систем
,
а также от характеристик молниевых разрядов
.
246
Issue 12(47), Volume 1 | ISSN 3030-377X | 31.05.2025
SCIENCE SHINE
INTERNATIONAL SCIENTIFIC JOURNAL
Мачта
антенны
Крепления
трубы
молниезащиты
молниеприе
мник
Труба
изоляции
Токоотвод в
изоляции
1000
мм
10
00
м
м
Антенна
Конструкция
антенны
Токаотвод в
изоляции высокого
напряжения
Вертикальный молние
приемник
а
)
б
)
Р
ИС
.
3.
В
ИДЫ ПРОТЯЖЕНИЕ КАБЕЛЯ ДЛЯ МОЛНИЕОТВОДА
Воздействие молнии на системы энергоснабжения зависит от нескольких
основных характеристик этих систем
,
включая:
тип конструкции (например
,
воздушная линия
,
подземный кабель
,
экранированный или неэкранированный кабель
,
оптоволоконный кабель;
наземный или заглубленный трубопровод
,
металлический или пластмассовый);
функциональное назначение (например
,
телекоммуникационная линия
,
линия электроснабжения
,
трубопровод);
состав конструкции (например
,
здание
,
оборудование внутри здания
,
его
размеры и расположение);
имеющиеся
или
предпринимаемые
меры
защиты
(например
,
экранирование
проводки
,
применение
ограничителя
перенапряжения
,
дублирование маршрутов
,
использование систем хранения жидкости
,
генераторов
,
источников бесперебойного питания)
.
Заключение
Эффективная защита объектов сигнализации и радиосвязи от атмосферных
разрядов является важнейшей задачей обеспечения устойчивости и
247
Issue 12(47), Volume 1 | ISSN 3030-377X | 31.05.2025
SCIENCE SHINE
INTERNATIONAL SCIENTIFIC JOURNAL
безопасности транспортной инфраструктуры
.
Применение современных
средств молниезащиты
,
регулярный контроль технического состояния
заземляющих устройств и соответствие проектных решений нормативным
требованиям позволяют минимизировать риски повреждения оборудования и
возникновения чрезвычайных ситуаций
.
Системный подход к молниезащите
обеспечивает не только сохранность техники
,
но и безопасность
обслуживающего персонала и пассажиров
.
Список использованных источников
:
1.
Связь с подвижными объектами на железнодорожном транспорте
.
Справочник/ Ю
.
В
.
Ваванов
,
Н
.
Е
.
Доценко
,
В
.
Е
.
Малявко
,
С
.
И
.
Тропкин
.
–
М
.:
Транспорт
, 1984.
–320 с
.
2.
3.
https://mobile. ruscable. ru/article/422/
4.
HTTPS://ZHD. ONLINE/ARTICLES/TEHNICHESKIE
5.
Астрахан В
.
И
.
Новые технологии повышения квалификации
специалистов/ В
.
И
.
Астрахан// Автоматика
,
связь
,
информатика
.
−
2011.
−
№11
.
−
С
. 20
−
22.
6.
–
предоставляет актуальную статистику и отчёты по
погодным условиям
,
включая частоту и силу гроз
.
7.
«Молниезащита и заземление» авторы: Марков С
.
И
.,
Шаронов В
.
А
.
–
детально рассматривает теоретические и практические аспекты
молниезащиты
,
включая защиту объектов радиосвязи
.
8.
9.
http://www. lightningsafety. com/
