Школа для Электрика. Все Секреты Мастерства. Образовательный сайт по электротехнике

ПОИСК ПО САЙТУ:

 
  

 

Полезная информация, Заземление и молниезащита

Молниезащита зданий и сооружений

 

Молниезащита зданий и сооруженийГрозовые разряды атмосферного электричества могут вызывать повреждения изоляции, аварии в электроустановках, несчастные случаи с людьми и разрушение зданий и сооружений.

Возникновение грозовых разрядов

При нагреве солнцем земной поверхности возникают восходящие потоки воздуха, насыщенные водяными парами. Более мелкие частицы воды заряжаются отрицательно, более крупные — положительно.

Под действием ветра и силы тяжести происходит разделение разноименно заряженных частиц. Частицы воды в облаках, поднявшихся на высоту более 5 км, замерзают и разрушаются. Положительно заряженные кристаллики располагаются в верхней части облака, на высоте 5—7 км, отрицательно заряженные — на высоте 2—5 км. В результате разделения зарядов в облаках образуются так называемые объемные заряды, и различные части грозового облака имеют разную величину и знак заряда. Заряды нижней части облака наводят на земле заряды противоположного знака.

Между облаками и землей, а также между разными частями облака или между разными облаками возникают поля высокой напряженности — несколько десятков тысяч вольт на сантиметр. При напряженности поля около 30 кВ/см происходит ионизация воздуха, начинается пробой — так называемый лидерный разряд (слабосветящийся канал диаметром 10—20 м), движущийся со средней скоростью до 200—300 км/сек.

Под действием поля заряды на земле — на участках с повышенной проводимостью (влажные места, электропроводящие слои и т. д.) или с высокими объектами (холмы, дымовые трубы, водонапорные башни, опоры, провода линий электропередач, деревья, отдельно стоящие на равнине здания и т. д.) — движутся навстречу лидеру.

Лидер направляется к тому объекту, по отношению к которому напряженность электрического поля наиболее высока, и тогда возникает мощный встречный разряд, распространяющийся со скоростью, соизмеримой со скоростью света (рис. 1). При этом за время меньше одной десятитысячной доли секунды через пораженное сооружение проходит ток, достигающий сотен тысяч ампер, под действием которого плазма разогревается до нескольких десятков тысяч градусов и начинает ярко светиться.

Световой эффект разряда воспринимается как молния, а взрывообразное расширение воздуха в канале разряда вызывает звуковой эффект — гром.

Рис. 1. Схема процесса электризации грозового облака и развития грозового разряда на наземный объект.

Как показали измерения, примерно 3/4 разрядов возникает из отрицательно заряженных частей облака, 1/4 разрядов — из положительно заряженных зон. Вслед за первым могут возникнуть еще несколько последовательных разрядов.

Грозовые разряды характеризуются следующими параметрами:

• амплитуда тока — наиболее часто наблюдается ток 10—30 кА, в 5—6% измерений ток достигал величины 100—200 кА;

• длина фронта волны — длительность нарастания тока молнии до его максимального значения (обычно 1,5—2 мкс).

Значительно реже наблюдают шаровую молнию, представляющую собой светящийся плазменный шар диаметром до полуметра медленно движущийся под влиянием потоков воздуха вдоль поверхности земли. Шаровая молния проникает в здания через дымовые трубы, окна, двери.

Если шаровая молния касается живого организма, бывают смертельные поражения, возникают сильные ожоги, а при соприкосновении с сооружениями происходит взрыв и механическое разрушение объектов. Природа шаровой молнии еще недостаточно изучена.

Воздействие тока молнии на здания и сооружения

Прямой удар молнии вызывает расщепление опор, расплавление конструкций, воспламенение и взрыв, механическое разрушение, недопустимый нагрев металлических конструкций от протекающего по ним в землю тока молнии. По данным эксплуатации молния прожигает листовой металл толщиной 4 мм.

Электростатическая индукция проявляется в создании на изолированных от земли металлических конструкциях и проводниках высокого потенциала, приводящего к пробою на землю, который в свою очередь может вызвать поражение людей током, воспламенение и взрыв взрывоопасных смесей, а также нарушение изоляции в электроустановках.

Электромагнитная индукция проявляется в индуктировании при токе разряда на протяженных изолированных друг от друга и от земли металлических конструкциях и коммуникациях (балки, рельсы, трубопроводы и т. п.) высоких потенциалов, которые могут вызвать искру или дугу.

При грозовом разряде происходит также занос высоких потенциалов по внешним наземным конструкциям и коммуникациям.

Здания и сооружения, в зависимости от их назначения и интенсивности грозовой деятельности в районе их местонахождения, должны иметь защиту от поражения молнией или вызванных разрядом молнии вторичных воздействий.

Территория от Урала до Красноярска и южней Красноярска, от Красноярска до Хабаровска относится к. местностям со средней продолжительностью грозовой деятельности от 40 до 60 часов. В районе северней Красноярска, от Красноярска до Николаевска-на-Амуре, средняя продолжительность грозовой деятельности от 20 до 40 часов. Повышенная грозовая деятельность от 60 до 80 часов в год наблюдается в районах Горного Алтая (Бийск—Горно-Алтайск — Усть-Каменогорск). Молниезащита зданий и сооружений должна выполняться по проектам, разработанным специализированными организациями.

Защита от прямых ударов молнии. Зона действия молниеотвода

Действие молниезащитных устройств заключается в том, что вблизи защищаемого объекта устанавливается возвышающийся над ним металлический молниеприемник, надежно соединенный с землей. При возникновении грозового разряда, лидер, устремляющийся к земле, приближается к наиболее высокой точке, имеющей повышенную проводимость (такой точкой служит вершина заземленного молниеприемника), и разряд происходит на молниеприемник, минуя защищаемый объект.

Зоной защиты одиночного стержневого молниеприемника высотой h является конус высотой 0,92 h с основанием в виде круга радиусом 1,5 h (рис. 2).

Все сооружения, вписывающиеся в конус, будут защищены от прямого удара молнии с надежностью не менее 95% (зона Б). Внутри конуса высотой 0,85 h и радиусом основания 1,1 h надежность защиты составляет 99,5%. (Зона А).

Рис. 2. Зоны защиты одиночного стержневого молниеотвода. А – зона защиты с надежностью 99,5%; Б – зона защиты с надежностью 95%; 1 – молниеотвод; 2 – защищаемый объект.

Если площадь объекта больше защищаемой зоны, нужно увеличить высоту молниеотвода или устанавливать несколько молниеотводов.

Молниезащита зданий и сооружений

Защита от вторичных воздействия тока молнии

Основной мерой борьбы с возникновением внутри зданий или сооружений высоких потенциалов вследствие электростатической индукции при атмосферных разрядах является заземление всех проводящих элементов здания.

Для устранения влияния электромагнитной индукции в протяженных металлических элементах (трубопроводы, металлоконструкции и т. п.) последние надежно соединяют металлическими перемычками.

Для устранения заноса высоких потенциалов через воздушные и подземные коммуникации вводы сетей электроснабжения, радиофикации, сигнализации и связи выполняют кабельными и устанавливают вентильные разрядники (например РВН-0,5) и искровые промежутки, срабатывающие при увеличении напряжения.




Статьи близкие по теме:
  • Грозозащита воздушных линий электропередачи
  • Что такое молния?
  • Молниезащита воздушных линий напряжением до 1000 В
  • Устройство молниеотводов
  • Защита от молний



  • Внимание! Перепечатка (полная или частичная) материалов сайта "Школа для электрика", включая распространение на бумажных носителях, без письменного разрешения администратора сайта запрещена.

    Школа для электрика | Основы электротехники | Электричество для чайников
    Электрические аппараты | Справочник электрика
     Электроснабжение | Электрические измерения | Электрические схемы
     Электромонтажные работы | Пусконаладочные работы | Эксплуатация электрооборудования

    Моя профессия электрик

    Школа для электрика - сайт для электриков, людей, имеющих электротехническое образование, стремящихся к знаниям и желающих совершенствоваться и развиваться в своей профессии.
    Электроэнергетика и электротехника, промышленное электрооборудование.

    Арматура для СИП IEK: оборудование аккредитовано в ПАО Россети