Материал: Мищенко О.А

276

тропроводность диэлектриков осуществляется введением в их массу элек-

тропроводящих наполнителей (графита, алюминиевой пудры, сажи) в жидкости (нефтепродуктов, растворов полимеров и т. п.).

- Применение нейтрализаторов, создающих вблизи наэлектризованного диэлектрического объекта положительные и отрицательные ионы, несущие заряд, противоположный заряду диэлектрика, ионы притягиваются к нему, нейтрализуя заряд объекта (нейтрализаторы бывают индукционные, высоковольтные, лучевые, радиационные, аэродинамические).

–Увеличение проводимости пола.

–Увлажнение воздуха до 65-70 %, где это возможно по технологическим условиям.

–Использование средств индивидуальной защиты.

–Обеспечение постоянного контакта рабочего с заземленными конструкциями.

8.7. Защита от поражения молниями

Молния – колоссальный электрический разряд, способный нанести повреждения строению, вызвать пожар и привести к поражению электрическим током людей. Ток в разряде молнии достигает от 10 до 100 тысяч ампер, напряжение – миллионов вольт (иногда достигает 50 млн. вольт). Разряды молний представ-

ляют большую опасность для электрического и электронного оборудования. При прямом попадании молнии в провода в линии возникает перенапряжение, вызывающее разрушение изоляции электрооборудования, а большие токи обуславливают термические повреждения проводников [21].

Молния возникает в грозовых тучах. Ее формирование связано с микроскопическими процессами. С научной точки зрения, причиной молнии служит ударная ионизация, которая возникает в процессе столкновения свободных электронов с атомами и молекулами. А так как напряженность электрического поля тучи очень велика, то при столкновении электронов и атомов, возникает огромное количество быстрых электронов образующих электрический разряд [11]. Среди всех видов разрядов, самый опасный для человека – разряд между землей и тучей, он получил название наземной молнии. Наземные молнии имеют несколько этапов(рис. 8.9). Первый этап – это формирование узкого светящегося канала ионизованного газа (стримера) из лавины электронов. После чего стримеры сливаются и формируют проводящий канал – лидер молнии. Движение лидера к земле происходит ступенчато, с периодическими задержками и затуханиями. При достижении определенной напряженности лидера, навстречу ему с

277

земли выходит ответный стример. Когда они встречаются, начинается окончательный этап – обратный разряд. Причем процесс может повторяться многократно, поэтому такие молнии получили название затяжных.

Рис. 8.9. Этапы формирования наземных молний

К основным электрическим характеристикам молнии относятся: величина тока в канале молнии, величина переносимого заряда, количество повторных ударов, а также интенсивность грозовой деятельности [11].

Величина тока. Статистические наблюдения за грозовыми разрядами говорят о том, что молнии имеют различную величину тока. При этом молнии с большими токами(около 200 кА) составляют не более 1 % от общего количества. Основное же количество молний происходит с токами около 20 кА.

Переносимый заряд. Переносимый заряд может колебаться от десятых долей до десятков единиц электрического тока за единицу времени, измеряемую в кулонах. Средний заряд при многократной молнии составляет около 20 Кл. Принимая во внимание, что в среднем молния имеет кратность равную трем, то при одном ударе переносится заряд в6-8 Кл. Причем около 3-5 Кл из них стекает в канал лидера.

Интенсивность грозовой деятельности. Интенсивность грозовой деятельности оценивают исходя из продолжительности и периодичности гроз. Но самой важной характеристикой служит плотность ударов молнии в землю. Плотность ударов можно выразить как отношение количества ударов молнии на одном квадратном километре в течение года.

Производя расчет числа ударов молнии, учитывают, что объект принимает на себя те разряды, которые при его отсутствии поразили бы поверхность земли, называемую поверхностью стягивания, которая для сосредоточенных объектов имеет форму круга, а для протяженных – прямоугольника. Согласно исследованиям было определено, что радиус площади стягивания в три раза больше высоты объекта. Данные о плотности ударов молнии можно получить у метеорологической службы или рассчитать по формуле (N = 6,7 * T / 100, где Т – среднегодовая продолжительность гроз, которую определяют по картам интенсивности грозовой деятельности).

Различают два рода воздействия молнии: первичное, связанное с прямым ударом, и вторичное, вызванное электромагнитной и электростатической индукцией и заносом высоких потенциалов через металлические ком-

278

муникации в сооружения при разряде облака. В результате этих явлений могут возникать пожары, взрывы, разрушения конструкций, поражения людей, перенапряжение на проводах электрической сети [11].

Для защиты от прямых ударов молниисооружаются молниеотводы, принимающие на себя ток молнии и отводящие его в землю. Зона защиты молниеотвода – это часть пространства, примыкающая к молниеотводу, внутри которого здание или сооружение защищено от прямых ударов молнии с определенной степенью надежности. Защитное действие молниеотвода основано на свойстве молнии поражать наиболее высокие и хорошо заземленные металлические сооружения. При этом, по мере углубления внутрь этого пространства степень надежности защиты возрастает [11, 15, 21].

Защита от электростатической индукции заключается в отводе индуцируемых статических зарядов в землю путем присоединения металлического оборудования, расположенного внутри и вне зданий, к специальному заземлителю или к защитному заземлению электроустановок; сопротивление заземлителя растеканию тока промышленной частоты должно быть не более 10 Ом.

Для защиты от электромагнитной индукции между трубопроводами и другими протяженными металлокоммуникациями в местах их сближения на расстояние 10 см и менее через каждые20 м устанавливают (приваривают) металлические перемычки, по которым наведенные токи перетека-

ют из одного контура в другой без образования электрических разрядов между ними.

Защита от заноса высоких потенциалов внутрь зданий обеспечивает-

ся отводом потенциалов в землю вне зданий путем присоединения металлокоммуникаций на входе в здания к заземлителям защиты от электростатической индукции или к защитным заземлениям электроустановок.

На сегодняшний день в РФ действуют две инструкции которые -ре гламентируют требования к устройству молниезащиты [19, 20], однако авторы данного учебного пособия склонны придерживаться мнения Корякина Н.Д, [11] который считает, что основополагающим документом в настоящее время по устройству молниезащиты зданий и сооружений является все же РД 34.21.122 – 87 [19], а СО-153-34.21.122 –2003 [20] рассматрива-

ется пока как дополнительный источник информации, поскольку в нем изложены только основные положения по молниезащите от прямых ударов молнии и защите от вторичных проявлений молний, но отсутствуют рекомендации по отдельным разделам Инструкции, нет справочных материалов, необходимых для расчетов молниезащитных устройствах.

Согласно [19], исходя из вероятности поражения защищаемого объекта молнией, масштаба возможных разрушений и ущерба, устанавливает три категории зданий и сооружений(I, II, III) и два типа(А и Б) зон защиты объектов от прямых ударов молнии. Зона защиты типа А обеспечивает перехват на пути к защищаемому объекту не менее99,5 % молний, а типа Б – не

279

менее 95 %.

К I категории относят здания и сооружения или их части, в которых имеются взрывоопасные зоны классов В-I и В-II согласно Правилам устройства электроустановок [16]. В них хранятся или содержатся постоянно либо появляются во время производственного процесса смеси газов, паров или пыли горючих веществ с воздухом или иными окислителями, способные взорваться от электрической искры.

Ко II категории относят здания и сооружения или их части, в которых имеются взрывоопасные зоны классов В-Iа, В-Iб, В-IIа согласно ПУЭ [16]. В таких сооружениях опасные смеси появляются лишь при аварии или неисправностях в технологическом процессе. К этой же категории принадлежат наружные технологические установки и открытые склады, содержащие взрывоопасные газы и пары, горючие и легковоспламеняющиеся жидкости

(газгольдеры, цистерны и резервуары, сливо-наливные эстакады и т. п.), от-

носимые по ПУЭ к взрывоопасным зонам класса В-Iг.

В III категорию входят:

1)здания и сооружения с пожароопасными зонами классов -ПI, П-II, П-IIа согласно ПУЭ [16];

2)открытые склады твердых горючих веществ и наружные технологические установки, в которых применяют или хранят горючие жидкости с температурой вспышки паров выше 61 °С, относимые по ПУЭ к классу П-III;

3)здания и сооружения III, IV и V степени огнестойкости, в которых отсутствуют производства с зонами, относимыми по ПУЭ к классам пожаро-

ивзрывоопасным;

4) жилые и общественные здания, возвышающиеся на 25 м и более над средней высотой окружающих зданий в радиусе400 м, а также отдельно стоящие здания высотой более 30 м, удаленные от других зданий на400 м и более;

5)общественные здания III, IV и V степени огнестойкости следующего назначения: детские сады и ясли, школы и школы-интернаты, спальные корпуса и столовые санаториев, домов отдыха, лечебные корпуса больниц, клубы, кинотеатры;

6)здания и сооружения, являющиеся памятниками истории и куль-

туры;

7)дымовые трубы предприятий и котельных, водонапорные и силосные башни, вышки различного назначения высотой более 15 м.

Здания и сооружения I категории должны быть обязательно защищены от прямых ударов молнии, от электрической и электромагнитной индукции, от заноса высокого потенциала через подземные и наземные коммуникации. Молниеотводы предусматриваются с зонами защиты типа А.

Здания и сооружения II категории должны быть защищены от прямых ударов молнии; вторичных ее воздействий и заноса высоких потенциалов по коммуникациям только в местностях со средней интенсивностью

280

грозовой деятельности nч ≥10. Тип зоны защиты молниеотводов зависит от показателя N: тип А берется при N>1, тип Б – при N≤1.

Здания и сооружения III категории подлежат молниезащите в местностях с грозовой деятельностью 20 ч и более в год, зона защиты молниеотводов – типа Б, за исключением объектов, указанных в п. 1 и 3. В них выбор типа зоны зависит от ожидаемого числа поражений молнией: при 0,1<N≤2 принимается тип Б, при N>2 принимается тип А.

Все здания и сооруженияIII категории защищают от прямых ударов молнии и заноса высоких потенциалов через наземные металлические коммуникации. Наружные установки защищают только от прямых ударов молнии.

Молниезащита – это целый комплекс специальных приспособлений и технических решений, направленных на обеспечение безопасности людей и имущества. Устройство молниезащиты сегодня является неотъемлемой задачей при проектировании строительных объектов, и считается одним из эффективных способов защиты от молнии. Элементарное устройство молниезащиты состоит из: молниеприемника, непосредственно воспринимающего удар молнии, токоотвода (спуска), соединяющего молниеприемник с заземлителем и заземлителя, через который ток молнии стекает в землю. Молниеприемник крепится на вертикальную конструкцию (столб или мачту) или часть сооружения, который называют опорой молниеотвода [11, 15, 19, 20, 21]. В целом все три элемента объединяются в одно название – молниеотвод. Поскольку молниеотвод является элементом молниезащиты, отвечающей за «улавливание» молнии, следовательно, он должен располагаться таким образом, чтобы обеспечить максимальную защиту. По типу молниеприемников молниеотводы делят настержневые, тросовые и сеточные, укладываемые на защищаемое здание. По числу и общей зоне защиты – на одиночные, двойные и многократные. Кроме того, различают молниеотводы отдельно стоящие, изолированные и не изолированные от защищаемого здания. Стержневые молниеотводы представляют собой вертикальные стержни или мачты, тросовые – горизонтальные стальные канаты и провода, закрепленные на двух и более опорах, по каждой из которых прокладывают токоотвод к отдельному заземлителю, служат для защиты длинных и узких сооружений, сооружений с кровлей из горючих кровельных материалов, а также в тех случаях, когда нельзя применить стержневые молниеотводы. У сеточных молниеотводов молниеприемником служит металлическая сетка, присоединяемая токоотводом к заземлителю. Токоотвод – элемент молниезащиты, который служит для отвода токов молнии в землю и должен иметь наиболее кратчайший путь в землю. Рекомендуется, чтобы от точки приема молнии должно быть проложено не менее двух путей отвода тока молнии к заземлению(деление тока молнии на несколько ветвей снижает вероятность электромагнитных воздействий и импульсных пробоев). В качестве токоотводов приме-

няются токоотводы выполненые, как правило, из круглой оцинкованной