8.4. Молниезащита
Физические процессы, происходящие в атмосфере Земли, приводят к образованию электрических зарядов, потенциал которых может достигать 1 млн и более вольт. При повышении напряженности электрического поля до критических значений возникает разряд сопровождающийся ярким свечением (молнией) и звуком (громом).
Сила тока в канале молнии может достигать 200 тыс. А. Время существовании молнии 0,1-1,0 секунд. Температура в канале молнии составляет + 600-10000С и более градусов Цельсии.
Различают первичное проявление молнии (прямой удар) и вторичное в виде электростатической и электромагнитной индукции. Прямой удар молнии может вызвать пожар и привести к разрушению сооружений. К действиям молний наиболее подвержены высокие строения, трубы, мачты, опоры ЛЭП.
В результате действия электрических зарядов грозовых облаков на наземные предметы возникает электростатическая индукция. Электромагнитная индукция появляется в результате быстрых изменений тока молнии и высоких потенциалов в результате её действия на различные металлические коммуникации.
Вторичные проявления молний опасны тем, что возможно искрение, которое предотвращается обычно посредством заземления всех металлических элементов.
Устройства, служащие для защиты объектов от прямых ударов молнии, называются молниеотводами. Последние принимают удар молнии на себя и отводят ток в землю. Молниеотвод состоит из опоры, молниеприёмника, токоотвода и заземлителя.
Молниеприемники могут быть стержневыми, тросовыми (антенными), сетчатыми. Все здания и сооружения по степени требований к молниезащите делятся на три категории. ?
Возможное число прямых ударов молнии в год в здания и сооружения, неимеющих молниезащиты, определяются по формуле
N
=
где В, L и h – соответствующая ширина, длина и высота здания, м;
среднее число поражений молнией на 1 км2 земной поверхности в год, зависящее от интенсивности грозовой деятельности, ч/год, которое приводится ниже.
Грозовая деятельность,
число молний
в год 20-40 40-60 60-80 80-100 >100
Среднее число пораже-
ний молнией на 1 км2
земной поверхности 2,5 3,8 5,0 6,3 7,5
Защитное действие молниеотвода характеризуется зоной защиты, под которой понимается пространство, защищенное от определенной вероятности попадания молнии.
Молниеприемники и токоотводы (громоотводы) должны иметь сечение не менее 50 мм2, они должны соединяться с заземлителями кратчайшим путем и не иметь петель и острых углов, которые могут быть источниками искровых и дуговых разрядов.
Границы зоны, охраняемой одним стержневым молниеотводом высотой до 60 м, определяется образующими двух конусов, высоты которых равны 0,8 Н и Н1, где Н – высота стержневого молниеотвода, а радиусы оснований этих конусов соответственно равны 0,75 и 1,5 Н (рис. 8.5).
Оптимальное
расстояние между двумя спаренными
стержневыми молниеотводами следует
принимать равным 2-3 высотам одного
молниеотвода.
8.5. Электромагнитные поля и их воздействие на окружающую среду
В процессе развития и жизнедеятельности человек испытывает влияние естественного электромагнитного фона, характеристика которого используется как источник информации, обеспечивающий непрерывное взаимодействие с изменяющимися условиями внешней среды. Исследованиями установлено, что живые организмы обладают исключительно высокой чувствительностью электрическим и магнитным полям, параметры которых близки к естественным параметрам биосферы. Доказано, что электромагнитные поля (ЭМП) естественных источников (геомагнитные поля, атмосферные разряды, излучения звезд и Галактик) существенно влияют на формирование биологических ритмов. Выявлены достаточно достоверные взаимосвязи между солнечной геомагнитной активностью и ростом числа гипертонических кризов, инфарктов, миокарда, психопатологических расстройств и др.
Взаимодействие человека с ЭМП становится весьма актуальной проблемой в связи с интенсивным развитием радиосвязи и радиолокации, расширением сферы технологических операций, массовым распространением радиоэлектронных устройств.
Если 25-30 лет назад проблема защиты от электромагнитного облучения относилась в основном к производственным условиям (персонал РЛС), операторам технологических установок, то сегодня большинство населения живет фактически в ЭМП искусственной природы, обладающим сложной пространственной, временной и частотной структурой.
Искусственные источники создают ЭМП значительно больших интенсивностей, чем естественные. ЭМП искусственного происхождения играют определенную роль в развитии сердечно-сосудистых, онкологических, аллергетических заболеваний, болезней крови, а также могут оказывать влияние на генетическую структуру. При систематическом воздействии ЭМП вызываются выраженные изменения в состоянии здоровья населения, в том числе у лиц, профессионально не связанных с источниками ЭМП, причем эффекты воздействия слабоинтенсивных полей могут носить отдаленный характер. Отмечена высокая чувствительность и поражаемость нервной системы, хрусталика глаза, семенных желез у мужчин (стерильность), выявлены нарушения функциональной регуляции всех звеньев эндокринного аппарата, нарушение липидного обмена, клеточных мембран, иммунной системы, гормонального статура и т.д.
Электромагнитные излучения антропогенных источников (электромагнитное загрязнение) представляют большую сложность с точки зрения как анализа, так и ограничения интенсивностей облучения.
Это вызвано следующими причинами:
1) в большинстве случаев невозможно ограничение выброса загрязняющего фактора ЭМП в окружающую среду;
2) невозможна замена данного фактора на другой, менее опасный;
3) неприемлем тот методический подход, который строится в ограничении ЭМП до природного фона;
4) вероятность долговременного воздействия ЭМП (сутки, месяцы, годы);
5) возможное воздействие на большое количество людей разного возраста и состояния здоровья;
6) трудно статически описать параметры излучений многих источников, распределенных в пространстве и имеющих различные режимы работы.
Проблема электромагнитной безопасности в настоящее время приобретает социальное значение. Ситуация осложняется тем, что органы чувств человека не воспринимают ЭМП до частот видимого диапазона, в связи с чем без соответствующей аппаратуры оценить степень опасности облучения практически невозможно.