Тема 8 определение и расчет параметров зон защиты молниеотводов

В условиях ясной погоды происходит непрерывное перемещение положительных ионов к земле и отрицательных от нее, что обуславливает существование тока утечки между ионосферой и поверхностью земли и образования больших электрических зарядов в грозовых облаках – атмосферного электричества (АтЭ).

АтЭ образуется и концентрируется в облаках, состоящих из мелких водяных частиц, находящихся в жидком и твердом состоянии. Крупные капельки имеют отрицательный заряд, а мелкие – положительный. Более крупные тяжелые отрицательно заряженные капельки образуют нижний отрицательно заряженный слой облака. Мелкие легкие капельки объединяются в верхний положительно заряженный слой облака. Электростатическое притяжение разноименно заряженных слоев поддерживает сохранность облака как целого. Заряд облака (части облака) образуют мельчайшие одноименно заряженные частицы вода (в жидком и твердом состоянии), размещенные в объеме нескольких км³. Электрический потенциал грозового облака составляет от 100 млн. до 1 млрд. В. Однако общий заряд облака равен нескольким кулонам.

Основной формой релаксации зарядов АтЭ является молния – электрический заряд между облаком и землей или между облаками (частями облаков).

Основные параметры молнии:

• диаметр канала примерно равен 1 см;

• ток в канале достигает 100 кА;

• температура в канале равна около 25000°С;

• продолжительность разряда составляет доли секунды.

Молния является мощным поражающим опасным фактором. Различают первичное и вторичное воздействие АтЭ.

Первичное воздействие АтЭ – прямой удар молнии. Прямой удар молнии приводит к механическим разрушениям зданий, сооружений, скал, деревьев; вызывает пожары и взрывы; является прямой или косвенной причиной гибели людей. Механическое разрушение вызывается мгновенным превращением воды и вещества в пар (1 см³воды переходит в 1500‑1700 см³пара) высокого давления на путях протекания тока молнии в названных объектах.

Вторичное воздействие АтЭ - электростатическая индукция, электромагнитная индукция, занос высоких потенциалов.

Электростатическая индукция - опасный фактор вторичного воздействия АтЭ. Электростатический заряд облака наводит (индуцирует) заряд противоположного знака на предметах, изолированных от земли (оборудование внутри и вне зданий, металлические крыши зданий, провода ЛЭП, радиосети и т.п.). Эти заряды сохраняются и после удара молнии. Они релаксируются обычным путем электрического разряда (искра) на ближайшие заземленные предметы, что может вызвать электротравматизм людей, воспламенение горючих смесей и взрывы.

Электромагнитная индукция представляет собой следующее. В канале молний протекает очень мощный и быстро изменяющийся во времени ток. Он создает мощное переменное во времени магнитное поле. Такое поле индуцирует в металлических контурах электродвижущую силу разной величины. В местах сближения контуров между ними могут происходить электрические разряды (искра), способные воспламенять горючие смеси и вызывать электротравматизм.

Занос высоких потенциалов в здание происходит в результате прямого удара молнии в металлокоммуникации, расположенные на уровне земли или над ней вне зданий, но входящие внутрь зданий. Под металлокоммуникациями понимают рельсовые пути, водопроводы, газопроводы, провода ЛЭП и т.п.

Требования к устройству молниезащиты приведены в РД 34.21.122‑87 "Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений".