Молниезащита зданий и сооружений

Молниезащитой называют совокупность мероприятий, направленных на снижение материального ущерба и травматизма людей от ударов молний.

Опасности от удара молнии:

- полное или частичное разрушение сооружений и зданий, инженерных сетей;

- выход из строя электроприборов, находящихся в зоне поражения молнии;

- травматизм и гибель живых организмов, оказавшихся внутри или поблизости с сооружением, в которое ударила молния.

Молнии представляют большую опасность как для человека, так и для зданий и сооружений. Молнии – это электрические разряды большой мощности, которые при попадании могут разрушить конструкции, вывести из строя электроприборы и линии электропередачи. При возведении качественно выполненных молниеотводов, сокращается количество травматизма и разрушений сооружений и инженерных сетей. Природа молнии такова, что по достижении нижних слоев атмосферы удар приходится на самую высокую точку в радиусе опасной зоны.

Главным условием образования грозовых облаков является быстрое изменение температуры и высокая влажность. При таких условиях в атмосфере появляются отрицательно заряженные скопления облаков. Вследствие электростатической индукции на движущееся заряженное облако в атмосфере образуются разряды. Т.е. условно оно является конденсатором, а расстояние между облаком и поверхностью земли является промежутком между пластинами. С течением времени увеличивается напряженность электрического поля, а высокие сооружения (деревья), ионизируя воздух, уменьшают удельное сопротивление и провоцируют удары молнии на землю.

Благодаря этому свойству разработаны конструкции - молниеотводы, которые способны принять удар на себя и отвести опасный потенциал в землю без повреждений и пожаров. К нормативным документам для проектирования и монтажа грозозащиты относятся ПУЭ, инструкция РД 34.21.122-87, ГОСТ Р МЭК 62561.2-2014 и СНиП 3.05.06-85. Молниеотводы – это обязательная мера защиты от ударов молнии, если здание расположено не в городской высотной застройке, если рядом имеется водоем и др.

Поражающие факторы молнии различают:

1) первичные. Характеризуются тепловым и механическим воздействием. Прямое попадание молнии в здание или линию электропередачи, вследствие чего возникает вероятность возникновения пожара. Без дополнительного оснащения защититься от первичного фактора невозможно. Необходимо устройство молниезащиты.

Действие молний: расплавление металлических сооружений (толщиной менее 4 мм), частичное или полное разрушение строений из бетона, кирпича и камня (вследствие механического воздействия). Быстрый нагрев конструкций вызывает в них напряжения, провоцируя взрывы (инструкция РД 34.21.122-87);

2) вторичный. При попадании разряда в близко расположенные сооружения в электросети появляется электромагнитная индукция, способная вывести из строя электроприборы. Для защиты от вторичного фактора достаточно отсоединить от сети все электронные устройства. Данный фактор невозможен без проявления первичного влияния (инструкция РД 21.122-87).

Проявляется в виде:

- электростатической индукции, выраженной искрениями между металлическими поверхностями конструкций, электроприборов. Вызывается статическими зарядами облаков на наземные сооружения;

- электромагнитной индукции. Возникает при разряде молнии из-за изменяющегося магнитного поля. Индукция вызывает нагрев замкнутых контуров, сопровождается неопасным для оборудования и людей нагревом.

Т.к. молния – это электрический заряд, то движение его происходит по пути наименьшего сопротивления. Защита от ударов молнии должна эффективно отводить заряды в землю. При попадании молнии в молниеотводы, ток уходит в землю, не причиняя урон зданиям внутри и вне зоны действия защиты.

Тип молниезащиты зависит от типа здания, электроприборов, типа заземления электросети, частоты гроз в выбранном климатическом районе.

Здания и сооружения по необходимости возведения грозозащиты разделяют на категории:

1) категория 1. В зданиях взрыво- и пожароопасные вещества не хранятся постоянно. Происходит процесс переработки и хранение опасных веществ открыто или в неупакованных емкостях. Возникновение взрывов в таких сооружениях сопровождается значительными разрушениями и человеческими жертвами;

2) категория 2. В зданиях опасные вещества хранятся в запакованных емкостях. Взрывоопасные смеси образуются только в случае производственных аварий. Взрыв сопровождается незначительными разрушениями, без человеческих жертв;

3) категория 3. Прямое попадание молнии вызывает пожары, разрушения большой степени строений и инженерных сетей, поражения людей и животных. Такие здания должны иметь эффективную защиту от прямых ударов молнии.

Защита зданий и сооружений бывает следующих видов:

1) активная защита. Новый вид защиты от ударов молнии. Искусственно притягивает разряды к себе при помощи встроенного ионизатора.

Преимущества: 100% работоспособность; исключение появления вторичного фактора поражения молнией.

Недостаток: высокая стоимость;

2) пассивная защита. Заключается в установке молниеотводов. Особенность работы состоит в том, что попадание молнии в нее происходит не во всех случаях.

Преимущества: низкая стоимость работ; возможность сооружения вручную.

Недостаток: срабатывает не во всех случаях.

По типу молниезащита зданий и сооружений бывает внешнего и внутреннего типа.

Молниезащита внешнего типа.

Защищает строения от первичного фактора воздействия молнии, т.е. от разрушений и пожаров. Позволяет перехватить разряды, и отвести удар в землю. Во время удара молнии молниеотводы принимают на себя ток и по системе отводят его в землю, где энергия полностью рассеивается.

Виды внешней защиты (инструкция РД 34.21.122-87):

- сетчатый молниеприемник;

- молниеприемный стержень;

- натянутый молниеприемный трос.

В защитную площадь молниеотводов должны попадать все выступающие части сооружения. Все вентиляционные и газоотводящие трубы должны входить в зону действия грозозащиты, при условии их обязательной защиты специальными конструкциями.

Отдельно стоящие молниеотводы применяют в следующих случаях, когда:

- необходимо защитить одной конструкцией несколько зданий;

- невозможно обустроить молниеотводы на крыше.

Металлические громоотводы применяются для защиты зданий высотой более 30 м.

Обязательным элементом в устройстве молниеотводов являются токоотводы.

Задачей токоотводов является эффективное отведение заряда от молниеотвода к конструкции заземления.

В качестве токоотводов применяют стальную проволоку диаметром 6мм, металлическую ленту со стенкой не менее 2мм и шириной 30мм.

При условии, что стены не содержат токопроводящие элементы, токоотводы закрепляют вдоль стены в любом месте, при соблюдении габарита сближения с дверями и окнами. Для закрепления конструкции используют болтовое соединение и сварку.

Заземление также является внешним типом молниезащиты зданий и сооружений. Для этого сооружается один контур с общим заземлителем электросети. Простейшей конструкцией является треугольный контур заземления. Вершины – вертикальные электроды, забитые в землю на глубину 3м. Оптимальное расстояние между вершинами составляет 3м.

Горизонтальный заземлитель (соединение вершин треугольника в единую конструкцию) закладывается на глубину не менее 0,5м. Соединение выполняется исключительно сваркой.

Для надежной защиты зданий и сооружений необходимо использовать внешнюю и внутреннюю защиту от молний. Устройства защиты от импульсных перенапряжений не будут выполнять свои функции, если отсутствуют эффективно действующие молниеотводы.

Молниезащита внутреннего типа.

Предохраняет дома от вторичного фактора воздействия электротока. Состоит из ряда устройств защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП). Целью приборов является предотвратить выход из строя бытовых электроприборов от перенапряжений в электросети, которые вызваны ударами молний.

Перенапряжения могут быть вызваны прямыми (при попадании молнии в здание или питающую линию электропередачи) и непрямыми (ударами в непосредственной близости сооружений или ЛЭП) разрядами молнии.

УЗИП устанавливаются совместно с автоматическими выключателями для предотвращения прогорания и возникновения пожара в электрощитке. Длительные перенапряжения могут вывести УЗИП из строя.

Вводные автоматы с номинальным рабочим током меньше 25А могут выступать в качестве защиты УЗИП (ГОСТ Р 50571.26-2002).

Основные понятия:

задача защиты человека от ОВПФ; механизация и автоматизация производства; общее воздействие неблагоприятных производственных и связанных с окружающей средой факторов; безотходные технологии; пожарная безопасность; пожарная профилактика; активная пожарная защита; мероприятии по пожарной профилактике; первичные средства пожаротушения; статическое электричество; электростатическая искроопасность; электростатическая искробезопасность; средства коллективной защиты от статического электричества; молния; молниезащита; молниеотвод.

Контрольные вопросы:

1. В чем заключается задача защиты человека от ОВПФ?

2. Как классифицируются методызащиты человека от ОВПФ?

3. Какие методы защиты человека от ОВПФ в настоящее время считаются наиболее перспективными? В чем они заключаются?

4. В чем заключаетсяобщее воздействие неблагоприятных производственных и связанных с окружающей средой факторов?

5. В чем заключаются экобиозащитные технологии?

6. Понятие пожарной безопасности и меры ее обеспечения.

7. Причины пожаров и источники воспламенения на производстве.

8. Мероприятия по пожарной профилактике.

9. Первичные средства пожаротушения.

10. Понятие и возникновение статического электричества.

11. Понятие элктростатической искроопасности.