2.14.4. Поняття про імпульсний коефіцієнт заземлення

Струм блискавки характеризується великою амплітудою, але проходить короткочасно, тобто має імпульсний характер. Опір заземлювача R₁ при стіканні з нього імпульсного струму відрізняється від опору заземлювача R~ при змінному струмі промислової частоти і зв’язаний з ним співвідношенням R₁ = α₁· R~, де α₁ — імпульсний коефіцієнт заземлювача.

Під час проходження великого струму блискавки через зосереджений заземлювач, тобто з невеликими розмірами (коли його потенціали в усіх точках можна вважати однаковими), напруженість електричного поля в прилеглих до заземлювача шарах ґрунту буває настільки великою, що вона перевищує пробивну напруженість ґрунту. Відбувається іскровий або навіть дуговий розряд, який ніби збільшує розміри заземлювача. У результаті R₁ < R~ і α₁ <1. Звичайно грозозахисні заземлювачі мають такі розміри, що належать до зосереджених. Якщо ж заземлювач являє собою горизонтальний промінь завдовжки приблизно 25 м і більше, то в ньому починає позначатися розподілена вздовж його довжини індуктивність, яка при великій крутизні фронту хвилі струму блискавки дуже перешкоджає одночасному використанню всіх ділянок заземлювача по довжині для стікання з нього струму. Отже, іскровий розряд виникає спочатку тільки на ділянці променя, найближчій до точки приєднання до нього заземлюючого спуску на опорі. Внаслідок такого незадовільного використання протяжного заземлювача при імпульсному струмі може бути, що його R₁<R~і α₁>1, причому α₁ тим більший, чим менший питомий опір ґрунту, менший імпульсний струм через заземлювач і більші його розміри.

У деяких випадках у нормах на опір грозозахисного заземлення зазначають саме величину R₁, а не R~, але, звичайно, роблять певне застереження.

Наближено можна вважати, що коли шлях струму блискавки по горизонтальних елементах заземлювача становить не більш як 25 м (наприклад, зірка з таких променів), то опір заземлювача при імпульсному струмі буде таким самим, як і при 50 Гц, якщо питомий опір ґрунту ρ100 Ом·м, або в 1,5 раза менше, якщо ρ = 500 Ом·м, або в 2 рази менше, якщо ρ = 1000 Ом·м, або в 3 рази менше, якщо ρ > 1000 Ом·м. Це означає, що коли, наприклад, потрібний заземлювач з R₁ = 10 Ом, то при ρ = 1000 Ом·м можна спроектувати заземлювач з R~ 20 Ом і бути впевненим, що потрібне R₁ забезпечено. При проміжних значеннях ρ застосовують інтерполяцію.

Контрольні запитання

1. Як організовують пожежну охорону на селі?

2. Як розподіляються обов’язки між учасниками гасіння пожежі?

3. Як гасять пожежу на складах нафтопродуктів або бавовнику, в електроустановці під напругою?

4. Як евакуюють худобу з тваринницького приміщення, що горить?

5. Як треба поводити себе в полі під час грози, в кабіні вантажного автомобіля, на тракторі, що має відкриту кабіну, вдома?

6. Де і що саме треба заземлювати для захисту людей від ураження атмосферною перенапругою, що проникає всередину будинку через електропроводку?

7. Що таке імпульсний коефіцієнт заземлення?

Розділ 2.15. Блискавкозахист будинків і споруд

2.15.1. Категорії і умови необхідності блискавкозахисту будинків

Прямий удар блискавки в будинок або розряди від електростатичної та електромагнітної індукції всередині будинку можуть не тільки уражати людей, а й спричиняти пожежі та вибухи, руйнування кам’яних і бетонних споруд, розщеплювати дерев’яні опори повітряних ліній і пошкоджувати ізоляцію. Захист від атмосферної електрики електростанцій, підстанцій та електричних ліній здійснюють за особливими правилами. Це питання вивчається електриками в спеціальній навчальній дисципліні або у відповідному розділі курсу «Електропостачання сільського господарства». Всі інші будинки та споруди захищають згідно з «Інструкцією по проектуванню і влаштуванню захисту від блискавки будинків та споруд».

Залежно від класу приміщень будинку за пожеже- або вибухонебезпекою (з точки зору вимог до конструкції електроустаткування), а іноді залежно від пожежної категорії виробництва для нього потрібна одна з трьох категорій блискавкозахисту або блискавкозахист не обов’язковий взагалі. Блискавкозахист I категорії застосовують для промислових будинків, що мають вибухонебезпечні приміщення В-I і В-II класів. Усе це не сільські об’єкти. Блискавкозахист II категорії використовують для виробничих будинків, які мають приміщення класів В-Iа, В-Iб і В-IIа при умові, якщо вони займають не менше 30 % об’єму всього будинку (коли він одноповерховий) або об’єму верхнього поверху; якщо об’єм менше, то або весь будинок захищають за III категорією, або частину за II категорією, а частину за III. Блискавкозахист використовують також для відкритих установок класу В-Iг. Блискавкозахист цих установок обов’язковий на всій території країни, тоді як блискавкозахист для будинків II категорії потрібний тільки в місцевостях, де буває не менше десяти грозових годин на рік. Блискавкозахист II категорії на сільгосппідприємствах і селянських спілках і на підприємствах «Агропромтехніки» за зазначеними вище умовами влаштовують, наприклад, для будинків, в яких розміщені зарядно-акумуляторні станції, аміачні холодильники, млини, а також на заводах або цехах з ви­робництва комбікормів, сінного борошна, склади деяких видів добрив або хімікатів, а також для відкритих складів паливно-мастильних матеріалів з бензином.

Решті виробничих, житлових і громадських будинків та споруд потрібен блискавкозахист такий, як для III категорії, або не потрібен зовсім, залежно від призначення і характеру будинку, ступеня його вогнестійкості, кількості грозових годин на рік у даній місцевості (як правило, коли вона не менше 20), а іноді також і від очікуваної кількості прямих ударів блискавки в цей будинок за рік. Цю кількість визначають за формулою

N = (B + 6h_x) (L + 6h_x)n · 10^–6,

де В — ширина будинку, м; L — його довжина, м; h_x — найбільша висота будинку, м; n — середня кількість уражень блискавкою одного квадратного кілометра земної поверхні за рік, що залежить від кількості гроз у даній місцевості:

кількість грозових годин на рік	10–20	20–40	40–60	60–80	80
середня кількість (n) уражень 1 км2	1	3	6	9	12

Виробничі будинки і споруди III, IV, V ступенів вогнестійкості без пожеженебезпечних приміщень потребують блискавкозахисту III категорії при N > 0,1, причому будівля повинна бути хоча б у межах зони захисту Б, де захист від прямого удару блискавки забезпечується з імовірністю 95 %, а при N > 2 будинок повинен бути в зоні А, де імовірність захисту становить 99,5 %. Якщо є пожеженебезпечні приміщення, то будинки I і II категорій вогнестійкості потребують блискавкозахисту з тими самими зонами і при тих самих значеннях N. А якщо будинок з пожеженебезпечними приміщеннями має III, IV або V ступінь вогнестійкості, то блискавкозахист III категорії із зоною Б потрібен при: 0,02 < N  2, а при N > 2 — із зоною А. (Розміри зон А і Б наведено у наступному параграфі).

Незалежно від кількості очікуваних прямих ударів блискавки при 20 і більше грозових годинах на рік блискавкозахист III категорії (зона Б) влаштовують у таких випадках: для зовнішніх установок II–III класу; для будинків III–V ступенів вогнестійкості: дитячих садків, ясел, шкіл та інтернатів, спальних корпусів та їдалень, піонерських таборів і будинків відпочинку, лікарень, клубів, кінотеатрів; для вертикальних витяжних труб котельних або промислових підприємств, водонапірних і силосних башт заввишки >15 м; у місцевостях, де кількість грозових годин не менше 40 на рік, блискавкозахист III категорії потрібен: для тваринницьких і птахівничих будівель (при III, IV і V ступенях вогнестійкості), а також для корівників, приміщень для телят, свинарників не менш як на 100 голів усіх віків і груп тварин, а також конюшень на 40, вівчарень на 500 і пташників на 1000 голів (усіх віків птиці); для житлових будинків — тільки при висоті понад 30 м, якщо вони розміщені не менше як 400 м від загального масиву.