Молниезащита

Молниезащита - комплекс мероприятий и средств, обеспечивающих безопасность людей, сохранность зданий и сооружений, оборудования и материалов от прямых ударив молнии, электромагнитной и электростатической индукции, а также от заноса высоких потенциалов через металлические конструкции и коммуникации.

На земном шаре ежегодно происходит до 16 млн гроз, т. е. около 44 тыс. за день. Прямой удар молнии очень опасен для людей, зданий и сооружений вследствие непосредственного контакта канала молнии с поражаемыми объектами. Убытки только от пожаров и взрывов, вызванных этим явлением, в ряде случаев колоссальные. Прямой удар молнии также может производить сильные механические разрушения, приводя в негодность чаше всего дымовые трубы, мачты, вышки, а иногда и стены зданий. Расчеты показывают, что затраты на осуществление молниезащитных мероприятий приблизительно в 1,5 раза меньше стоимости сгоревших за пять лет зданий и сооружений.

Молниезащита — это обязательная часть любого здания, любого производственного объекта. Без системы молниезащиты здание и соответственно, люди и имущество находящиеся в нем, беззащитны перед ударом стихии.

Молниезащита разделяется на внешнюю и внутреннюю.

Внешняя молниезащита представляет собой систему, обеспечивающую перехват молнии и отвод её в землю, тем самым, защищая здание от повреждения и пожара.

Внутренняя молниезащиты представляет собой комплекс мер и устройств (УЗИП) предназначенных для уравнивания потенциалов: исключает возможность возникновения опасного напряжения в электрических цепях и трубопроводах входящих в здание.

В состав внешней молниезащиты входят:

·молниеприемник — устройство, перехватывающее разряд молнии (громоотвод);

·тоководы (спуски) — часть системы молниезащиты, предназначенная для отвода тока молнии от молниеприемника к заземлителю;

·заземлитель — металлический проводник в заглубленный в почву, обеспечивающий растекание тока молнии в землю.

Внутренняя молниезащита состоит из устройств защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) и эффективной системы заземления.

Общие понятия о молниезащите и зонах защиты молниеотводов.

Молния - одно из самых удивительных явлений природы, которое на и протяжении тысячелетий поражало воображение людей. Однако научное исследование молнии началось лишь около двух столетий назад, когда д'Алибар во Франции (в 1752 г.) и Франклин в Америке положили начало эре электричества, заложив основы нашего современного «электронного общества». Изучение молнии развивалось от наблюдений и умозрительных рассуждений к теоретическим и экспериментальным работам, основанным на теории электромагнетизма и физике плазмы. По мнению многих исследователей, в настоящее время физика нормальной молнии хорошо понята. При этом, разумеется, остаются открытыми для исследования многочисленные детали.

Молния представляет собой гигантский электрический искровой разряд между облаками и земной поверхностью, или между облаками, или между разными частями облака. Форма молнии обычно похожа на разветвленные корни разросшегося в поднебесье дерева. Длина линейной молнии составляет несколько километров, но может достигать 20 км и более. Основной канал молнии имеет несколько ответвлений длиной 2-3 км. Диаметр канала молнии составляет от 10 до 45 см. Длительность существования молнии составляет десятые доли секунды. Средняя скорость движения молнии 150 км/с. Сила тока внутри канала молнии доходит до 200 000 А. Температура плазмы в молнии превышает 10 000⁰С. Напряженность электрического поля внутри грозового облака составляет от 100 до 300 В/см, но перед разрядом молнии в отдельных небольших объемах она может доходить до 1600 В/см. Средний заряд грозового облака составляет 30-50 Кл. В каждом разряде молнии переносится от 1 до 10 Кл электричества. Наряду с наиболее распространенной линейной молнией иногда встречаются ракетообразная, четочная и шаровая молнии. На Земле ежесекундно наблюдается в среднем около 100 разрядов линейной молнии. Средняя мощность, которая затрачивается в масштабе всей Земли на образование гроз, равняется 1018 эрг/сек.

Молния — колоссальный электрический разряд, способный нанести повреждения строению, вызвать пожар и привести к поражению электрическим током людей.

Воздействие тока молнии возможно трех типов:

·      прямой удар при разряде молнии в объект с сильным тепловым и механическим воздействием;

·      вторичное воздействие разряда с появлением магнитного поля, индуцируемого в контурах в виде протяженных металлических устройств – трубопроводах, электропроводки и т. п., которое вызывает искрение, что опасно для помещений где образовываются опасные концентрации взрывоопасных веществ;

·      занос высоких потенциалов по любым металлоконструкциям: эстакадам, ЛЭП, трубопроводам, что может явиться причиной взрывов и пожаров.

При прямом разряде молнии в здание или сооружение может произойти его механическое или термическое разрушение. Последнее проявляется в виде плавления или даже испарения материалов конструкции.

Вторичное воздействие разряда молнии заключается в наведении в замкнутых токопроводящих контурах (трубопроводах, электропроводках и др.), расположенных внутри зданий, электрических токов. Эти токи могут вызвать искрение или нагрев металлических конструкций, что может стать причиной возникновения пожара или взрыва в помещениях, где используются горючие или взрывоопасные вещества.

К аналогичным последствиям может привести и занос высоких потенциалов (напряжения) по любым металлоконструкциям, находящимся внутри зданий и сооружений, под действием молнии.

Для приема электрического разряда молнии (тока молнии) служат устройства - молниеотводы, состоящие из несущей части (например, опоры), молниеприемника (металлический стержень, трос или сетка токоотвода) и заземлителя. Различают стержневые и тросовые молниеотводы. Защитное действие молниеотвода основано на свойстве молнии с большей вероятностью поражать более высокие и хорошо заземленные предметы по сравнению с расположенными рядом объектами меньшей высоты. Поэтому на молниеотвод, возвышающийся над защищаемым объектом, возлагается функция перехвата молний, которые в отсутствие молниеотвода поразили бы объект. Количественно защитное действие молниеотвода определяется через вероятность прорыва - отношение числа ударов молнии в защищенный объект (числа прорывов) к общему числу ударов в молниеотвод и объект.

Молниеотводы характеризуются зоной защиты, которая определяется как часть пространства, защищенного от удара молнии с определенной степенью надежности. В зависимости от степени надежности зоны защиты могут быть двух типов - А и Б. Тип зоны защиты выбирают в зависимости от ожидаемого количества поражений молнией зданий и сооружений в год (N). Если величина N > 1, то принимают зону защиты типа А (степень надежности защиты в этом случае составляет не менее 99,5%). При N< 1 принимают зону защиты типа Б (степень надежности этой защиты - 45% и выше).

Каждый молниеотвод в зависимости от его конструкции и высоты имеет определенную зону защиты, внутри которой объекты не подвержены прямым ударам молнии. Согласно РД 34.21.122-87 все здания и сооружения должны иметь защиту по одной из трех категорий (приложение А). Категория молниезащиты зависит от пожаро-взрывоопасных свойств помещений и зданий, которая определяется в соответствии с данными таблицы 1, а также от тяжести опасных последствий ударов молнии (экологический ущерб, людские потери, материальные потери и др.)

Список литературы:

1.ГОСТ 12.1.004-91. Пожарная безопасность. Общие требования.

2.Инструкция по молниезащите зданий и сооружений РД 34.21.122-87 от 30 июля 1987 года (Согласована Госстроем СССР). - М. : Энергоатомиздат, 1995.

3.Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций СО 153-34.21.122-2003 (утв. приказом Минэнерго РФ от 30 июня 2003 г. N 280).

4.Правила устройства электроустановок (ПУЭ).

5.Курдюмов, В. И., Зотов, Б. И. Проектирование и расчет средств обеспечения безопасности / учеб. пособие. - М. : Колосс, 2005.

6.Михнюк, Т. М. Охрана труда и экологическая безопасность. Задачи и расчеты / учеб. пособие. – Минск : Дизайн, 2004.

7.Черкасов, В. И. Защита пожаро - и взрывоопасных зданий и сооружений от молнии и статического электричества / учеб. пособие. - М. : Стройиздат, 1983.