Блискавковідводи складаються з : блискавкоприймача на опорі, струмовідводу та заземлювача

Блискавкозахист

Практична робота

Природне явище виникнення атмосферного електричного розряду – блискавка, - є небезпечним для біосфери та техногенної сфери. Щороку на землі виникає в середньому 44-50 тис розрядів, не кожний з них досягає землі в зонах населеної біосфери, однак і те, що досягає складає значну загрозу.

Блискавка – це велетенський іскровий розряд між хмарами чи між хмарою і землею, який виникає внаслідок зростання різниці потенціалів між об’єктами.

Блискавки бувають лінійними, кульовими, чітковими (коли по лінії блискавки спостерігається ряд кулястих чи подовгастих тіл). Найчастіше ми спостерігаємо лінійні блискавки.

В цій роботі ми розглянемо влаштування захисту від блискавки споруд і об’єктів.

Природа виникнення блискавки наступна. В точці найбільшої концентрації потенціалу виникає іскровий розряд – лідер, який ступенево просувається в напрямі точки концентрації потенціалу протилежного знаку.Довжина ступені лідера 20-100 м, а паузи між ступенями 50-100 мікросекунд. Коли головка лідера сягає своєї «точки призначення», виникає іонізований канал розряду блискавки, який сягає10-25 см, а довжина до декількох км. По цьому каналу й відбувається розряд, причому струм розряду може досягати 100 кА і більше. По одному каналу може відбутися послідовно кілька розрядів (блискавка «миготить»), до 20 розрядів з інтервалами 0,01-0,05 с.

Вплив розряду блискавки прийнято поділяти на дві групи: первинної дії і вторинної дії.

Первинні прояви блискавки, зумовлені ударом є наступні

- електричні. Аналогічно дії електричного струму великої сили.

- Термічні, зумовлені різким виділенням тепла на шляху протікання струму через об’єкт. Енергія розряду дуже велика, в 95 % блискавок складає до 5,5 Дж на опір 1 ом. Це перевищує в десятки і сотні разів мінімальну енергію спалаху газо-повітряних сумішей

- Механічні, зумовлені ударною хвилею, що йде від каналу блискавки та електродинамічними силами, зумовленими дією струмів блискавки на провідники в електричному полі. Удар блискавки може утворювати отвори в бетонних, камяних, деревяних плитах.

 

Вторинні прояви блискавки зумовлюються явищами, які характерні для дії поля високої напруги на замкнуті контури провідників – явищами електромагнітної та електростатичної індукції.

Таким чином, зрозуміло, що необхідно захищати промислові об’єкти та місця перебування людей від блискавки.

 

В сьогоднішній роботі ми розглянемо лише питання захисту об’єктів від первинної дії блискавки – прямого удару, як найбільш небезпечного її прояву.

 

Блискавкозахист - комплекс заходів по запобіганню прямого удару блискавки в об’єкт та по усуненню небезпечних наслідків прямого удару та вторинних його проявів.

Треба сказати, що об’єкти, які підлягають захисту сильно різняться за своєю пожежною і вибуховою небезпечністю. Рівень цієї небезпечності визначається класифікацією, яка наведена в правилах улаштування електроустановок (ПУЕ). (табл. 11.1 книжки Кота, табл. 1 метод вказівок.)

Ще один визначальний чинник, який визначає блискавкозахист – це характеристика місцевості за грозовою діяльністю. Вона залежить від рельєфу, клімату, характеристик грунту, рослинності і т.д. Для розрахунку блискавкозахисту треба мати дані про грозову активність у районі розміщення об’єкта. Такі дані наводяться на картах, можна отримати на метеостанціях, для прикладу наводяться дані для деяких міст України і в методичці, і в книжці. Дані наводяться в кількості годин грозової активності в рік, а від цієї активності залежить кількість уражень блискавкою 1 кв.км поверхні. (n)

На основі цих даних розраховується очікувана кількість ударів блискавки за рік по об’єкту

- прямокутної форми шириною S довжиною L і висотою h   

N= [(S + 6 h)x (L + 6 h) – 7,7 h² ] x n x 10^-6

 

- для зосередженого висотного об’єкту (башта, труба, вишка) висотою

N= 9π h² x n x 10^-6

В залежності від класифікації споруди за ПУЕ та від кількості очікуваних ударів блискавкою N  вибирають тип зони та категорію блискавкозахисту об’єкту.

Категорій блискавкозахисту є три

І та ІІ – об’єкти, які треба захищати від прямих ударів, вторинних проявів та занесення високого потенціалу через надземні і підземні комунікації

ІІІ категорія – будинки і споруди, які треба захищати від прямого удару та занесення високого потенціалу через надземні і наземні комунікації

Зона захисту блискавковідводу – простір, всередині якого об’єкт захищений від прямого удару з надійністю визначеного рівня Для зони А – 99,5 % і вище, зона Б – надійність 95 %

Влаштування блискавкозахисту

Для захисту від прямого удару та вторинних проявів використовують:

1. Блискавковідводи

2. Влаштування металевих заземлених сіток на відкритих предметах

3. Заземлення обладнання всередині споруди

4. Утворення замкнутих контурів між трубопроводами, металевими предметами, заземлення металевих комунікацій

 

Конструктивні особливості блискавковідводів

Існує три види блискавкозахисту від прямого удару: стрижневий, тросовий, сітчастий. В цій роботі розглядається лише стрижневий, інші види розглядаються в керівному документі РД 34.21.122-87 «Инструкции по устройству молниезащиты зданий и сооружений»

 

Стрижневий блискавковідвід

Блискавковідводи складаються з: блискавкоприймача на опорі, струмовідводу та заземлювача.

Зєднання окремих частин блискавковідводу слід виконувати лише зварюванням і як виключення – для ІІІ категорії захисту допускається болтове зєднання.

Опори блискавкоприймачів розраховуються як вільностоячі конструкції на вітрове навантаження. Їх можна виконувати зі сталі, дерева, бетону

Блискавкоприймачі виконують зі сталі довільного профілю з перерізом не менше ніж 100 мм кв і довжиною не менше 200 мм. Іх захищають від корозії оцинкуванням, лудінням і т.п.

При влаштуванні тросового захисту переріз троса складає не менше 35 кв мм

Струмоводи виконують зі сталевого дроту круглого січення діаметром не менше 6 мм або прямокутним профілем розміром 4 х 12 мм.

 

Заземлювачі:

- заглиблені – зі стрічкової чи круглої сталі, укладеної на дно фундаментів по периметру

- вертикальні – загвинчені стрижні довжиною 2,5 м діаметром 10-20 мм, або кутникова сталь 40х40

- горизонтальні – з круглої чи штабової сталі перетином не менше 160 кв мм і довжиною 2-40 м, укладені на глибині 0,6-0,8 м

 

Розміри блискавковідводівх залежать від вибраної зони захисту об’єкта.

Зона захисту блискавковідводу – простір, всередині якого об’єкт захищений від прямого удару з надійністю визначеного рівня Для зони А – 99,5 % і вище, зона Б – надійність 95 %