Атмосферноеэлектричество 6. 7. 1. Молниезащитазданийисооружений

Молния — искровой разряд статического электричества, аккумулированного в грозовых облаках. Энергия искрового разряда молнии и возникающие при этом токи представляют опасность для человека, зданий и сооружений. С грозовым разрядом связано электромагнитное поле, которое индуктирует напряжение на проводах и проводящих конструкциях зданий и сооружений вблизи места удара. Индуктированные напряжения на линиях электропередачи могут дос­тигать сотен киловольт и вызывать перекрытие изоляции в установках с рабочим напряжением до 35...110 кВ.

Протекание тока молнии вызывает нагрев проводника до тем­пературы каления, плавления или испарения.

Механические воздействия тока молнии проявляются в расще­плениях деревьев, разрушении небольших каменных строений, кир­пичных труб, незащищенных молниеотводами и др.

Прямой удар молнии (поражение молнией) — непосредственный контакт канала молнии со зданием или сооружением, который сопро­вождается протеканием через него тока молнии.

Вторичное проявление молнии — наведение потенциалов на металлических элементах конструкции, оборудования, в незамкнутых металлических контурах, вызванное близкими разрядами молнии и создающее опасность искрения внутри объекта.

Занос высокого потенциала — перенесение в защищаемое зда­ние или сооружение по протяженным металлическим коммуникаци­ям (трубопроводам, кабелям и т.п.) электрических потенциалов, воз­никающих при прямых и близких ударах молнии и создающих опасность искрения внутри защищаемого объекта.

Молниеотвод — устройство, воспринимающее удар молнии и отводящее ее ток в землю. Молниеотвод состоит из молниеприемника, воспринимающего удар молнии, токоотвода, соединяющего молние-приемник с заземлителем, через который ток молнии стекает в землю (рис. 6.14). В некоторых случаях функции молниеприемника, токоот­вода и заземлителя совмещаются, например при использовании в ка­честве молниеотвода металлических труб или ферм.

Зона защиты молниеотвода — про­странство, внутри которого здание или со­оружение защищено от прямых ударов мол­нии с надежностью не ниже определенной величины. Наименьшей и постоянной на­дежностью обладает поверхность зоны за­щиты; в глубине зоны защиты надежность выше, чем на ее поверхности.

В зависимости от надежности молние-защиты объектов зоны защиты делятся на зоны защиты типа А и типа Б.

Зона защиты типа А обладает надежно­стью 99,5% и выше, а типа Б — 95% и выше.

Конструктивно молниеотводы разделя­ются на: стержневые — с вертикальным рас­положением молниеприемника; тросовые — с горизонтальным расположением молние­приемника, закрепленного на двух заземленных опорах; сетки — мно­гократные горизонтальные молниеприемники, пересекающиеся под прямым углом и укладываемые сверху на защищаемое здание.

Отдельно стоящими называются молниеотводы, опоры которых установлены на земле на некотором удалении от защищаемого объекта. Одиночным молниеотводом называется единичная конструк­ция стержневого или тросового молниеотвода. Двойным (многократ­ным) молниеотводом называется соче­тание двух (или более) стержневых и тросовых молниеотводов, образующих общую зону защиты.

В окрестности молниеотвода обра­зуется зона защиты — пространство, в пределах которого обеспечивается защи­та строения или какого-либо другого объекта от прямого удара молнии.

При одиночном стержневом мол­ниеотводе с надежностью 99% эта зона представляет собой конус с высотой h₀ = 0,85ft(где h — высота расположе­ния верхней части молниеприемника над поверхностью земли) и радиусом ос­нования r_Q =/i₀(рис. 6.15). Это справед­ливо для h < 150 м (наиболее распро­страненная высота).

Рис. 6.16. Определение защитной зоны группового молниеотвода

При групповом молниеотводе (рис. 6.16) зона действия каждого молниеотвода определяется аналогичным образом с учетом соотно­шения расстояний I и А.

Минимальное расстояние А_с от земли, на котором действует

молниезащита, определяется из условия:

А_с = А₀ при I< А;

А_С=А₀-(0Д7+3 10-⁴А)«-А) при 2h>l>h.

Молниеприемники стержневых молниеотводов изготовляют из любого профиля, как правило круглого, сечением не менее 100 мм² и длиной не менее 200 мм. Для защиты от коррозии их окрашивают. Молниеприемники тросовых молниеотводов изготовляют из металли­ческих тросов диаметром около 7 мм. Если молниеотвод закреплен на крыше здания, то в качестве тоководов могут использоваться метал­лические конструкции и арматура здания, например металлическая лестница, расположенная с внешней стороны здания и ведущая на крышу. Тоководы должны надежно соединяться (лучше с помощью сварки) с молниеприемником и заземлителем.

Заземлителъ молниезащиты — один или несколько проводни­ков, находящихся в соприкосновении с землей и предназначенных для отвода в землю токов молнии или ограничения перенапряжений, возникающих на металлических корпусах, оборудовании, коммуни­кациях при близких разрядах молнии. В качестве заземлителя можно использовать зарытые в землю на глубину 2...2,5 м металлические трубы, плиты, мотки проволоки и сетки, куски металлической арма­туры. Место расположения заземлителя должно ограждаться для за­щиты людей от поражения шаговым напряжением.

Естественными заземлителями служат заглубленные в землю ме­таллические и железобетонные конструкции зданий и сооружений. Ис­кусственные заземлители специально прокладываются в земле в виде контуров из полосовой или круглой стали либо в виде сосредоточенных конструкций, состоящих из вертикальных и горизонтальных проводников.