Молниезащита. Статическое электричество − совокупность явлений, связанных с возникновением, сохранением и релаксацией (ослаблением) свободного электрического заряда

Статическое электричество

Статическое электричество − совокупность явлений, связанных с возникновением, сохранением и релаксацией (ослаблением) свободного электрического заряда на поверхности и в объеме диэлектрических веществ, материалов, изделий или на изолированных проводниках. Протекание различных технологических процессов, таких, как измельчение, распыление, фильтрование и другие, сопровождается электризацией материалов и оборудования, причем возникающий на них электрический потенциал достигает значений тысяч и десятка тысяч вольт.

Опасность воздействия статического электричества проявляется в искровых разря­дах, которые могут явиться причиной воспламенения горю­чих веществ и взрывов, а также отрицательного воздействия на организм человека (слабые толчки, умеренный или силь­ный укол).

Статическое электричество может нарушать технологические процессы, создавать помехи в электронных приборах автоматики.

В производственных условиях накопление зарядов стати­ческого электричества происходит в следующих случаях:

1. При наливе электризующихся жидкостей (этилового эфира, бензола, бензина, спирта) в незаземленные резервуа­ры.

2. Во время протекания жидкостей по трубам, изолиро­ванным от земли.

3. При выходе из сопел сжиженных или сжатых газов.

4. Во время перевозки жидкостей в незаземленных цистер­нах и бочках,

5. При фильтрации через пористые перегородки или сет­ки.

6. При движении пылевоздушных смесей в незаземленных трубах и аппаратах.

7. В процессе перемешивания веществ в смесителях.

8. При механической обработке пластмасс (диэлектриков) на станках и вручную.

9. В ременных передачах во время трения ремней о шки­вы.

Основные методы защиты от статического электричества реализуют принцип слабого звена. Для предотвращения на­копления зарядов предусматривают:

- защитное заземление;

- добавки к обрабатываемым материалам антистатиков;

- увеличение относительной влажности воздуха до 70%;

- для людей - применение СИЗ (токопроводящей обуви, перил, поручней).

Опасность поражения молнией заключается в прямом уда­ре и во вторичном проявлении молнии вследствие электро­статической и электромагнитной индукции. Сила тока в мол­нии − до 200000 А; температура канала − 6000 − 10000 ^оС. Наи­более подвержены поражению высокие объекты (трубы, мачты, ЛЭП).

Нормативный документ, в соответствии, с которым опре­деляются мероприятия по защите от молний, − СН 305-77, а также "Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений" РД 34.21 122-87.

Молниезащитой называется комплекс защитных устройств, предназначенных для обеспечения безопасности людей, со­хранности зданий и сооружений, оборудования и материалов от возможных взрывов, загорании и разрушений, вызванных электрическим, тепловым или механическим воздействием молнии.

Физическая сущность молниезащиты заключается в на­правлении потока электричества по специальному провод­нику − молниеотводу от защищаемого объекта в землю для дальнейшего растекания тока.

Категория молниезащиты и тип зоны защиты зависят от назначения здания и сооружения; интенсивности грозовой деятельности в районе; ожидаемого количества поражений молний в год.

Зона защиты молниеотвода − это часть пространства, внут­ри которого здание или сооружение защищено от прямых уда­ров молнии с определенной степенью надежности (зона за­щиты А − 99,5%; Б − 95% и выше).

Зона защиты одиночного молниеотвода представлена на рис.3.

Рис. 3. Зона защиты единичного стержневого молниеотвода:

1 — граница зоны защиты на уровне высоты объекта; 2 — то же, на уровне земли; h — высота молниеотвода; h₀ — высота конуса защиты; h_x — высота защищаемого объекта; r_x — радиус зоны защиты на уровне высоты объекта; r₀ — радиус зоны зашиты объекта на уровне земли. Зона защиты для данного молниеотвода представляет собой конус высотой h₀ с радиусом основания на земле r₀.

Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода вы­сотой h≤150 м представляет со­бой круговой конус с вершиной на высоте ho = 0,85h и с радиу­сом у основания r_o ≈ 1,5h.

Радиус круга защиты r_x на высоте защищаемого сооруже­ния:

r_x = (1,1 − 0,002h)(h − h_x/0,85).

Существуют также зависимости, позволяющие, задаваясь размерами защищаемого объекта (h_x и r_x), определить величину h. Эта зависимость для зоны Б имеет вид:

h =(r_x +1,63 h_x)/1,5.

Для молниеотводов других типов зависимости иные.

Кроме одиночного молниеотвода, существуют двойные и многократные стержневые молниеотводы, а также одиночные и двойные тросовые молниеотводы, которые применяются для протяжен­ных защищаемых объектов.