| Атмосферное электричество -совокупность электрических явлений и процессов в атмосфере. На их развитие сильно влияют метеорологические факторы — облака, осадки, метели и т. п. Электрическое поле атмосферы обусловлено зарядами Земли и атмосферы. При грозе, метелях, осадках напряжённость электрического поля может резко менять направление и значение, достигая 1000 В/м. Атмосфера непрерывно ионизуется под действием космических лучей, излучения радиоактивных веществ в земной коре и в атмосфере, ультрафиолетового и корпускулярного излучения Солнца. В атмосфере возникают электрические токи, обусловленные движением ионов и электронов под действием электрического поля (токи проводимости), переносом объёмных зарядов (конвективные токи), значит, и быстрым изменением электрического поля (токи смещения), а также токи при разрядах – молнии. Грозы (и молнии) относятся к опасным метеорологическим явлениям.
| | | Гроза– атмосферное явление, при котором в кучево-дождевых облаках или между облаком и земной поверхностью возникают сильные электрические разряды – молнии, сопровождающиеся громом.
| | | Молния – гигантский электрический искровой разряд между облаками или облаками и земной поверхностью, длиной несколько километров, диаметром десятки сантиметров и длительностью десятые доли секунды. Кроме линейной молнии, иногда наблюдается шаровая молния. Последствиями воздействия молнии являются взрывы, пожары, разрушения зданий, сооружений, оборудования, поражение людей и животных. Мероприятия по защите от молнии определяются «Инструкцией по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций СО 153-34.21.122-2003».
| | | Молниезащита – комплекс средств, включает в себя устройства защиты от прямых ударов молнии [внешняя молниезащитная система (МЗС)] и устройства защиты от вторичных воздействий молнии (внутренняя МЗС). В частных случаях молниезащита может содержать только внешние или только внутренние устройства. В общем случае часть токов молнии протекает по элементам внутренней молниезащиты.
| | | Внешняя МЗС может быть изолирована от сооружения (отдельно стоящие молниеотводы - стержневые или тросовые, а также соседние сооружения, выполняющие функции естественных молниеотводов), или может быть установлена на защищаемом сооружении и даже быть его частью. Внешняя МЗС в общем случае состоит из молниеприемников, токоотводов и заземлителей. Во всех случаях система защиты от прямых ударов молнии выбирается так, чтобы максимально использовались естественные молниеотводы, а если обеспечиваемая ими защищенность недостаточна - в комбинации со специально установленными молниеотводами. Выбор типа и высоты молниеотводов производится исходя из значений требуемой надежности. Высоту молниеотводов можно снизить, если вместо стержневых конструкций применять тросовые, особенно при их подвеске по внешнему периметру объекта.
| | | Внутренние МЗС предназначены для ограничения электромагнитных воздействий тока молнии и предотвращения искрений внутри защищаемого объекта.
| | | Молниеприемники могут состоять из произвольной комбинации стержней, натянутых проводов (тросов), сетчатых проводников (сеток), могут быть специально установленными, в том числе на объекте, либо их функции выполняют конструктивные элементы защищаемого объекта - естественные молниеприемники.
| | | Естественные молниеприемники - конструктивные элементы зданий и сооружений:
а) металлические кровли защищаемых объектов при условии, что:
- обеспечена электрическая непрерывность между разными частями на долгий срок;
- толщина металла кровли (для защиты от повреждения или прожога) составляет не менее (мм): железо 4, медь 5, алюминий 7, и не менее 0,5 мм, если под кровлей нет горючих материалов;
- кровля не имеет изоляционного покрытия (слой антикоррозионной краски, асфальтового покрытия 0,5 мм, или пластикового покрытия 1 мм не считается изоляцией);
- неметаллические покрытия на/или под металлической кровлей не выходят за пределы защищаемого объекта;
б) металлические конструкции крыши (фермы, соединенная между собой стальная арматура);
в) металлические элементы типа водосточных труб, украшений, ограждений по краю крыши и т.п., если их сечение не меньше значений, предписанных для обычных молниеприемников;
г) технологические металлические трубы и резервуары, если они выполнены из металла толщиной не менее 2,5 мм, если прожог металла не приведет к опасным последствиям;
д) металлические трубы и резервуары, толщиной не менее (мм): железо 4, медь 5, алюминий 7, если повышение температуры с внутренней стороны объекта в точке удара молнии не представляет опасности.
| | | Токоотводы - должны располагаться так, чтобы между точкой поражения и землей ток растекался по нескольким параллельным кратчайшим путям. Для изолированных от объекта стержневых молниеприемников предусматривают не менее одного токоотвода, для тросовых и сетчатых не менее двух. При неизолированных МЗС токоотводы располагаются по периметру защищаемого объекта вблизи углов зданий на расстоянии 10-25 м друг от друга, в зависимости от уровня защиты, и соединяют горизонтальными поясами вблизи поверхности земли и через каждые 20 м по высоте здания. Токоотводы прокладываются по прямым и вертикальным линиям, кратчайшим путем на удалении от окон и дверей, изолированно от сгораемых конструкций.
Естественные токоотводы – задействованные элементы зданий, в качестве которых могут быть использованы:
а) металлические конструкции (в том числе с изоляционным покрытием), если обеспечена их надежная электрическая непрерывность и необходимые размеры;
б) металлический каркас здания или сооружения;
в) соединенная между собой стальная арматура здания или сооружения;
г) части фасада, профилированные элементы и опорные металлические конструкции фасада толщиной не менее 0,5 мм, если их размеры соответствуют требованиям, а металлическая арматура железобетонных строений – при условии ее электрической непрерывности, если 50 % соединений стержней выполнены сваркой, болтовым креплением или вязкой проволокой.
| | | Классификация зданий и сооружений по устройству молниезащиты -определяется по опасности ударов молнии для самого объекта и его окружения. Объекты подразделяют на обычные и специальные.
| | | Обычные объекты- жилые и административные строения, а также здания и сооружения, высотой не более 60 м, предназначенные для торговли, промышленного производства, сельского хозяйства. Например: жилой дом, ферма, театр; школа; универмаг; спортивное сооружение, банк; страховая компания; коммерческий офис, больница; детский сад; дом для престарелых, промышленные предприятия, музеи и археологические памятники
Специальные объекты:
объекты, представляющие опасность для непосредственного окружения;
объекты, представляющие опасность для социальной и физической окружающей среды (объекты, которые при поражении молнией могут вызвать вредные биологические, химические и радиоактивные выбросы);
прочие объекты, для которых может предусматриваться специальная молниезащита, например, строения высотой более 60 м, игровые площадки, временные сооружения, строящиеся объекты.
| | | Специальные объекты с ограниченной опасностью: средства связи; электростанции; пожароопасные производства.
| | | Уровень надежности молниезащиты определяют для каждого класса объектов. Для обычных объектоврекомендуемый уровень надежности 0,8-0,95, для специальных объектовминимально допустимый в пределах 0,9 - 0,999 в зависимости от степени его общественной значимости и тяжести ожидаемых последствий (по согласованию с органами государственного контроля).
| | | Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода высотой h - круговой конус высотой h0 < h, вершина которого совпадает с вертикальной осью молниеотвода (рис. ). Габариты зоны определяются двумя параметрами: высотой конуса h0 и радиусом конуса на уровне земли r0. Расчетные формулы (табл. 11.2.1.) пригодны для молниеотводов высотой до 150 м. При более высоких молниеотводах используют специальную методику расчета.
Таблица 11.2.1. Расчет зоны защиты одиночного стержневого молниеотвода
| Надежность защиты
| Высота молниеотвода h, м
| Высота конуса h0, м
| Радиус конуса r0, м
| | 0,9
| от 0 до 100
| 0,85h
| 1,2h
| | от 100 до 150
| 0,85h
| [1,2 - 10-3(h - 100)]h
| | 0,99
| от 0 до 30
| 0,8h
| 0,8h
| | от 30 до 100
| 0,8h
| [0,8 - 1,4310-3(h - 30)]h
| | от 100 до 150
| [0,8 - 10-3(h - 100)]h
| 0,7h
| | 0,999
| от 0 до 30
| 0,7h
| 0,6h
| | от 30 до 100
| [0,7 - 7,1410-4(h - 30)]h
| [0,6 - 1,4310-3(h - 30)]h
| | от 100 до 150
| [0,65 - 10-3(h - 100)]h
| [0,5 - 210-3(h - 100)]h
| | | |
| |       
Рис.11.2.1. Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода
Для зоны защиты требуемой надежности (рис.) радиус горизонтального сечения rx на высоте hх определяется по формуле:
 .
| | | Литература: [30, 31]
| |
| | | | |
|
