6.2.1. Розрахунок блискавкозахисту

Блискавка являє собою електричний розряд в повітрі довжиною в декілька кілометрів. Цей розряд відбувається між хмарами, всередині хмари або між хмарою і землею чи наземною спорудою. Починається процес розвитку блискавки з утворення і ступеневого просування іскрового розряду - лідера. Довжина ступені лідера 20-100 м, паузи між ступенями 50-100 мкс. Коли головка лідера досягає землі, від землі до хмари по іонізованому каналу відбувається головний розряд. Струм цього розряду може досягати 100 кА. і більше. При одному ударі блискавки часто спостерігається декілька (до 20) розрядів з паузами 0,01–0,05 с. Повторні розряди можна спостерігати - блискавка "миготить".

Блискавковідвід- пристрій, що сприймає удар блискавки і відводить його в землю. Блискавковідводи складаються з опори, блискавкоприймача, який безпосередньо сприймає удар блискавки, струмовідводу, по якому струм блискавки передається в землю, заземлювача, який забезпечує розтікання струму блискавки в землі.

Захисна дія блискавковідводу ґрунтується на явищі вибіркового ураження блискавкою високих об'єктів. Висота над поверхнею землі, при якій лідер починає орієнтуватись за напрямком до найбільш високого наземного об'єкту, називається висотою орієнтування блискавки. Якщо головка лідера на висоті орієнтування знаходиться в точці, що розташована неподалік від блискавко приймача то розряд влучить саме у нього. Лідер ніби „відчуває” блискавковідвід і починає орієнтуватись на нього, тобто блискавковідвід „збирає” на себе блискавки з певної площі неба. При цьому простір навколо нього майже не уражається тобто стає захищеним. Цей простір називається зоною захисту блискавковідводу.

Зона захисту блискавковідводу - простір в середині якого будинок, чи споруда захищена від прямих ударів блискавки з надійністю не менше визначеного значення. Зона захисту типу А має ступінь надійності 99,5 % і вище, а типу Б – 95 %.

Блискавкозахист об'єктів може здійснюватись одним або декількома блискавковідводами за рахунок їхньої взаємодії утворюється спільна зона захисту. Блискавковідводи можуть виконуватись як окремо стоячі конструкції, або встановлюватись на будівлях чи спорудах.

Зона захисту двостержневого блискавковідводу однакової висоти при h < 150м зображена рис. 6.2. Вона має дві торцеві області і внутрішню область. Габарити торцевих областей визначаються за наведеними формулами. Габаритні розміри внут­рішньої області зони захисту визначають за формулами.

а = 40 (м) ширина будівлі.

b = 60 (м) довжина будівлі.

h_x = 10 (м) висота будівлі.

с = 3 (м) відстань від будівлі до стрижневого блискавковідводу.

h = 2^.h_x = 2^.10 = 20 (м) висота блискавковідводу.

Зона захисту А з 99.5 (%) надійності.

Рис.6.2 Зона захисту подвійного стержневого блискавковідводу: 1- границя зони захисту на рівні h_Х ; 2 - границя зони захисту на рівні землі;

Розрахунок:

L = b+2^.c = 60+2^.3 = 66 (м) відстань між блискавковідводами.

Тоді як L = h_т о

h_o = 0.85^.h = 0.85^.20 = 17 (м) висота максимального захисту.

r_o = (1.1 - 0.002^.h)^.h = (1.1-0.002^.20)^.20 = 21.2 (м) радіус захисту на рівні землі.

r_x = (1.1 – 0.002^.h) ^. (h – h_x/0.85) = (1.1 – 0.002^.20) ^. (20 – 10/0.85) = 8.73 (м)

-радіус захисту на рівні висоти будинку.

h_c=h_o h_c=17(м) висота захисту по середині блискавковідводів.

r_e=r_x r_ex=8.73(м) радіус захисту на рівні висоти будинку між блискавковідводами.