9.9 Защита от молнии

Молния - это интенсивный разряд атмосферного электричества, т.е. разряд между электрически заряженной тучей и землей, или между разноименно заряженными краями двух туч. Электростатическая электризация грозовых туч происходит вследствие движения мощных воздушных потоков и конденсации в них водяного пара. Действие молнии на дома и сооружения может быть в виде прямого удара, электростатической или электромагнитной индукции и в виде занесения высоких электрических потенциалов.

Из этих видов действия молний наиболее опасен прямой удар, так как при этом происходит непосредственный контакт молнии с объектом, который сопровождается прохождением через него кратковременного (импульсного) тока молнии.

Выяснено, что при прямом ударе молнии за доли секунды по каналу молнии проходит ток силой 200 — 500 кА, разогревая его до 2000 — 3000 °С.

Во избежание опасности поражения молнией, оборудуют защиту, которая представляет собой комплекс защитных устройств, предназначенных обезопасить людей, дома и сооружения, оборудование и материалы от возможных взрывов, загораний и разрушений, которые возникают при действии молнии, а в сельскохозяйственных помещениях также для безопасности животных и птицы.

Устройства, предназначенные непосредственно для приема электрического разряда молнии и отвода ее тока в землю, называют молниеотводами.

Зоной защиты молниеотвода называют часть пространства, которое прилегает к молниеотводу и защищает сооружение от прямых ударов молнии с достаточной степенью надежности (99%). Радиус зоны защиты исчисляется по конкретным параметрам для того или иного молниеотвода. Так, для единичного стержневого молниеотвода зона защиты представляет собой конус с основанием радиусом г = 1,5 h (h - высота молниеотвода, м), радиус зоны защиты на высоте защищаемого сооружения h_х, м, определяется по формуле:

г_х - 1,25 (h- 1,25 h);

для единичного тросового молниеотвода

г_х=1,25(h-1,25h_х).

В зависимости от характера необходимых мероприятий защиты все дома и сооружения делятся на три категории. К І категории принадлежат промышленные дома и сооружения со взрывоопасными зонами классов В-1 и В-11, расположенные в любом месте территории Украины, к II категории- промышленные дома и сооружения с зонами классов В-Іа, В-Іб и В-11а, расположенные в местности со средне грозовой деятельностью 10 и больше часов на год. За этой самой категорией должны защищаться надворные технологические установки и открытые склады, отнесенные к классу В-Іг независимо от места нахождения этих объектов на территории Украины. По этим категориям (І и II) предполагается защита домов и сооружений от прямых ударов молнии, от электростатической и электромагнитной индукции и занесение высоких потенциалов через наземные и подземные металлические конструкции коммуникаций.

а - единичный стержневой; б - двойной стержневой; в - тросовый; 1- опора; 2 — молниеприемник; 3 - токоотвод; 4 - заземлитель

Рисунок 9.11 - Виды молниеотводов

К III категории относятся большинство производственных, сельскохозяйственных, жилых и общественных зданий, сооружений и складов, дымовые трубы, водонапорные и силосные башни, пожарные вышки и другие объекты классов П-1, П-11 и П-11а за таких условий:

• объекты расположены в местностях с грозовой деятельностью 20 грозовых часов в год и более;

• ожидаемое количество поражений не менее чем 0-0,5 на год для зданий и сооружений І и II степеней огнестойкости;

• ожидаемое количество поражений не менее чем 0-0,1 на год для зданий и сооружений III, IV и V степеней огнестойкости.

Ожидаемое количество поражений на год (N) зданий и сооружений, не оборудованных защитой от молнии, определяется из выражения

N = (b + 6h_x)(L + 6h_x ) n • 10⁶,

где b и h - соответственно ширина и длина здания, м; h_х -наибольшая высота здания по его боковым сторонам, м; n -среднее число поражений молнией на 1 км² земной поверхности в месторасположении здания, берется в зависимости от грозовой деятельности, А, ч/год:

10-20 1

20-40 3

40-60 6

60-80 9

80-100 и более 12

Относительно степени надежности зоны защиты молниеотводов делятся на два типа: А - со степенью надежности 99,5% и выше; Б - 95% и выше.

Для объектов, которые относятся к первой категории защиты, предусматривают молниеотводы с зонами защиты только типа А. Тип зоны защиты молниеотводов для объектов II и III категории зависит от ожидаемого числа поражений в год зданий и сооружений, которые не имеют защиты (N). При показателе N>1 для домов и сооружений II категории предполагается зона типа А, а при N меньше или равном 1 - типа Б. Надворные технологические установки класса В-I, что отнесенные также к II категории, подлежат защите от прямых ударов молнии на всей территории Украины, а молниеотводы предполагаются с зонами защиты типа Б.

Для объектов III категории зону защиты молниеотводов типа А берут при N>2, а типа Б - при N<2 с учетом степеней огнестойкости строительных конструкций.

Наиболее сложным является сооружение защиты І категории. Молниеотводы обязательно изолируются от защищаемого сооружения или располагают отдельно. При II категории защиты, кроме размещенных отдельно или установленных на домах изолированных молниеотводах, допускается использование молниеприемной сетки, наложенной на крышу. Заземлители молниеотводов необходимо размещать в редко посещаемых местах на расстоянии 5 м и более от проезжих и пешеходных путей. Сопротивление заземлителя должно быть не более чем 10 Ом.

Молниеприемники должны быть изготовлены из стали (оцинкованные или выкрашенные): стержневой - сечением не менее чем 10 мм² и длиной не менее чем 200 мм, тросовый {многожильный оцинкованный трос) - сечением не менее чем 35 мм².