8.4. Молниезащита

Физические процессы, происходящие в атмосфере Земли, приводят к образованию электрических зарядов, потенциал которых может достигать 1 млн вольт и более. 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.

Электростатическая индукция возникает в результате действия электрических зарядов грозовых облаков на наземные предметы; 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, а искрообразование 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, молниеприемника, 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.

Оптимальное расстояние между двумя спаренными стержневыми молниеотводами следует принимать равным 2-3 высотам одного молниеотвода.

При гигиеническом нормировании ГОСТ 12.1.038-82 устанавливает предельно допустимые напряжения прикосновения и токи, протекающие через тело человека (рука-рука, рука- нога) при нормальном (не аварийном) режиме работы электроустановок производственного и бытового назначения постоянного и переменного тока частотой 50 и 400Гц (табл. 7.4.).