37. Взрыво- и пожароопасность воздействия молнии. Классификация зданий и сооружений по молниезащите

Молниезащита — комплекс защитных устройств, предназначен­ных для обеспечения безопасности людей, сохранности зданий и сооружений, оборудования и материалов от возможных взрывов, загораний и разрушений, возника­ющих при воздействии молнии.

Молния опасна из-за воз­можных прямых ударов и вторичного воздействия.

Пря­мой удар молнии — наиболее опасный вид воздействия на здания и сооружения, сопровождающийся непосред­ственным контактом капала молнии с ними. В резуль­тате прямого удара молнии в здания и сооружения воз­можны: пожары, взрывы, частичные разрушения дере­вянных, кирпичных, бетонных конструкций, поражения людей и животных.

Вторичное воздействие молнии опасно вследствие электростатической и электромагнитной индукции, а также заноса высоких потенциалов.

Электростатическая индукция — наведение потенциалов на наземных пред­метах в результате изменений электрического поля гро­зового облака, создающее опасность искрения между металлическими элементами конструкций и оборудова­ния.

Электромагнитная индукция — наведение потенциа­лов в незамкнутых металлических контурах в результате быстрых изменений тока молнии, создающее опасность искрения в местах сближения этих контуров.

Занос высоких потенциалов — перенесение высоких электрических потенциалов в здания по внешним метал­лическим сооружениям и коммуникациям, а также по проводам воздушных линий (электро-, радио-, телефон­ных) при прямых ударах молнии в них. Образующиеся искры от вторичного воздействия молнии могут быть причиной взрыва в помещениях с наличием взрывоопас­ных смесей. Для людей и животных, находящихся на расстоянии 5—10 м от места удара молнии в землю, воз­никает опасность шагового напряжения.

Прямой удар молнии обуславливает следующие воздействия на объекты: термические, механические и электрические. Все эти воздействия могут быть причинами пожаров, взрывов, механических разрушений, перенапряжения на пораженных элементах объекта, проводах и кабелях электрических сетей, поражения людей.

Классификация зданий и сооружений по молниезащите

I категория – здания и сооружения или их части с взрывоопасными зонами классов В-I и В-II по ПУЭ-86.

II категория – здания и сооружения или их части, в которых имеются взрывоопасные зоны классов В-Iа, В-Iб, В-IIа согласно ПУЭ.

III категория – несколько вариантов зданий, в том числе: здания и сооружения с пожароопасными зонами классов П-I, П-II и П-IIа согласно ПУЭ;

Тип зоны защиты молниеотводов зависит от показателя N: зона типа А принимается при N > 1, а зона типа Б – при N  1.

38. Молниеотводы: конструктивные типы и характеристики элемен­тов. Аналитическое определение параметров и графическое построение зон защиты мол­ниеотводов.

Молниеотвод – устройство, рассчитанное на непосредственный контакт с каналом молнии и отводящее ее ток в землю.

По конструкции молниеотводы бывают

стержневые, тросовые, виде сетки.

По количеству: одиночные, двойные, многократные.

Лю­бой молниеотвод состоит из: опоры, молниеприемника, токоотвода, заземлителя.

Опоры (металлические, деревянные, железобетонные)служат для крепле­ния всех других элементов молниеотвода. Металличес­кие опоры должны быть предохранены от коррозии, де­ревянные — от гниения. В качестве опор допускается использовать здания, сооружения и деревья.

Молниеприемники (настенные и кровельные. стержневые, тросовые и в виде сетки) предназначены для прямого восприятия удара молнии. От коррозии молниеприемники защищают оцинкованием, лужением или окраской.

Токоотводы (из стали любого профиля) служат для соединения молниеприемника с заземлителем. Токоотводы изготовляют из стали 'раз­личного профиля, но соответствующего сечения.

Заземлитель - один или несколько заглубленных в землю проводников, предназначенных для отвода в землю токов молнии или ограничения перенапряжений, возникающих на металлических корпусах, коммуникациях при близких разрядах молнии. Они бывают одиночными (простыми) или сложными (комбинированными). К первым относятся трубы, электроды из круглой, полосовой, угловой и листовой стали, железобетонные подножки и сваи, а сложные образуются из комбинаций простых.

Еще различают искусственные и естественные заземлители.

Заземлители могут быть поверхностными и углубленными. вертикальные и горизонтальные,

При выборе молниезащиты нормированию подлежит сопротивление заземлителя или другие его характеристики, связанные с его сопротивлением.

Зона защиты:

Под зоной защиты понимают пространство в окрестности молниеотвода, характеризующееся тем, что вероятность прорыва молнии к любому объекту внутри зоны не превышает некоторой достаточно малой величины. Конфигурация и размеры зон защиты получены на основе модельных экспериментов и расчетов [31] и было предложено два типа зон защиты: зона типа А, обладающая степенью надежности 99,5 % и выше, и типа Б – 95 % и выше. Степень надежности защиты объекта в любом случае возрастает, когда объект удается расположить в глубине зоны защиты молниеотводов.

При одиночном стержневом молниеотводе зона защиты (при h  150 м) представляет собой конус (рис. 8.13). Вершина конуса находится на высоте h₀  h. На уровне земли зона защиты образует круг радиусом R₀. Горизонтальное сечение зоны защиты на высоте защитного уровня сооружения h_х представляет собой круг радиусом R_х. Эти величины определяются следующим образом.

Зона типа А:

h₀ = 0,85h; (8.10)

R₀ = (1,1-0,002h)h; (8.11)

R_x = (1,1-0,002h)(h-h_x/0,85). (8.12)

Зона типа Б:

h₀ = 0,92h; (8.13)

R₀ = 1,5h; (8.14)

R_x = 1,5(h-h_x/0,92), (8.15)

Для зоны типа Б высота молниеотвода при известных величинах R_x и h_x может быть определена по формуле

h = (R_x+1,63h_x)/1,5. (8.16)