Лекция №18. Защита зданий и сооружений химической промышленности от прямого удара и вторичных проялений молнии

Защита зданий и сооружений химической промышленности от прямого удара и вторичных проялений молнии.

Разряды атмосферного электричества способны вызвать взрывы, пожары и разрушения зданий и сооружений, что привело к необходимости разработки специальной системы молниезащиты.

Молниезащита — комплекс защитных устройств, предназначенных для обеспечения безопасности людей, сохранности зданий и сооружений, оборудования и материалов от разрядов молнии.

Молния способна воздействовать на здания и сооружения прямыми ударами (первичное воздействие), которые вызывают непосредственное повреждение и разрушение, и вторичными воздействиями — посредством явлений электростатической и электромагнитной индукции. Высокий потенциал, создаваемый разрядами молнии может заноситься в здания также по воздушным линиям и различным коммуникациям. Канал главного разряда молнии имеет температуру 20.000°С и выше, вызывающую пожары и взрывы в зданиях и сооружениях.

Выбор защиты зависит от назначения здания или сооружения, интенсивности грозовой деятельности в рассматриваемом районе и ожидаемого числа поражений объекта молнией в год.

Интенсивность грозовой деятельности характеризуется средним числом грозовых часов в году п_ч или числом грозовых дней в году п_м.

Применяют и более обобщенный показатель — среднее число ударов молнии в год (n) на 1 км² поверхности земли, который зависит от интенсивности грозовой деятельности:

Интенсивность грозовой 10—20 20—40 40—60 60—80 80 и более

деятельности, ч/год

п 1 3 6 9 12

В зависимости от вероятности вызванного молнией пожара или взрыва, исходя из масштабов возможных разрушений или ущерба, нормами установлены три категории устройства молниезащиты.

В зданиях и сооружениях отнесенных к I категории молниезащиты длительное время сохраняются и систематически возникают взрывоопасные смеси газов, паров и пыли, перерабатываются или хранятся взрывчатые вещества. Взрывы в таких зданиях, как правило, сопровождаются значительными разрушениями и человеческими жертвами.

В зданиях и сооружениях II категории молниезащиты названные взрывоопасные смеси могут возникнуть только в момент производственной аварии или неисправности технологического оборудования, взрывчатые вещества хранятся в надежной упаковке. Попадание молнии в такие здания, как правило, сопровождается значительно меньшими разрушениями и жертвами.

В зданиях и сооружениях III категории от прямого удара молнии может возникнуть пожар, механические разрушения и поражения людей. К этой категории относят общественные здания, дымовые трубы, водонапорные башни и др.

Здания и сооружения, относимые по устройству молниезащиты к I категории, должны быть защищены от прямых ударов молнии, электростатической и электромагнитной индукции и заноса высоких потенциалов через надземные и подземные металлические коммуникации.

Здания и сооружения II категории молниезащиты должны быть защищены от прямых ударов молнии; вторичных ее воздействий и заноса высоких потенциалов по коммуникациям, только в местностях со средней интенсивностью грозовой деятельности п_ч> 10.

Здания и сооружения, отнесенные по устройству молниезащиты к III категории, должны быть защищены от прямых ударов молнии и заноса высоких потенциалов через наземные металлические коммуникации, в местностях с грозовой деятельностью 20 ч и более в год.

Наружные установки, отнесенные по устройству молниезащиты ко II категории, должны быть защищены от прямых ударов молнии, а некоторые из них и от электростатической индукции. Наружные установки, отнесенные по устройству молниезащиты к III категории, должны быть защищены только от прямых ударов молнии.

Здания защищаются от прямых ударов молнии молниеотводами.

Зоной защиты молниеотвода называют часть пространства, примыкающую к молниеотводу, внутри которого здание или сооружение защищено от прямых ударов молнии с определенной степенью надежности. Зона защиты А обладает степенью надежности 99,5% и выше, а зона защиты Б — 95% и выше.

Молниеотводы состоят из молниеприемников (воспринимающих на себя разряд молнии), заземлителей, служащих для отвода тока молнии в землю, и токоотводов, соединяющих молниеприемники с заземлителями.

Молниеотводы могут быть отдельностоящими или устанавливаться непосредственно на здании или сооружении. По типу молниеприемника их подразделяют на стержневые, тросовые и комбинированные. В зависимости от числа действующих на одном сооружении молниеотводов, их подразделяют на одиночные, двойные и многократные.

Молниезащиту зданий можно выполнять также с помощью наложенной на покрытие металлической сетки из проволоки диаметром 6 - 8 мм с заземлением. Площадь ячейки сетки не должна превышать 36 м² (6X6 или ЗХ X12 м) для зданий и сооружений, отнесенных к I и II категориям молниезащиты, и не более 150 м² (12X12 или 6X24 м) для III категории.

Молниеприемники стержневых молниеотводов устраивают из стальных стержней различных размеров и форм сечения (рис. 1). Минимальная площадь сечения молниеприемника — 100 мм², чему соответствует круглое сечение стержня диаметром 12 мм, полосовая сталь 35X3 мм или газовая труба со сплющенным концом.

Рис. 1. Молниеотводы различных профилей (стальные):

а - круглый стержень; б — проволока; в — труба; г — полоса; д — уголок

Молниеприемники тросовых молниеотводов выполняют из стальных многопроволочных тросов сечением не менее 35 мм²(диаметр 7 мм).

В качестве молниеприемников можно использовать также металлические конструкции защищаемых сооружений — дымовые и другие трубы, дефлекторы (если они не выбрасывают горючие пары и газы), металлическую кровлю и другие металлоконструкции, возвышающиеся над зданием или сооружением..

Токоотводы устраивают сечением 25—35 мм² из стальной проволоки диаметром не менее 6 мм или стали полосовой, квадратного или иного профиля. В качестве токоотводов можно использовать металлические конструкции защищаемых зданий и сооружений (колонны, фермы, пожарные лестницы, металлические направляющие лифтов и т. д.), кроме предварительно напряженной арматуры железобетонных конструкций. Токоотводы следует прокладывать кратчайшими путями к заземлителям. Соединение токоотводов с молииеприемниками и заземлителями должно обеспечивать непрерывность электрической связи в соединяемых конструкциях, что, как правило, обеспечивается сваркой. Токоотводы нужно располагать на таком расстоянии от входов в здания, чтобы к ним не могли прикасаться люди во избежание поражения током молнии.

Заземлители молниеотводов служат для отвода тока молнии в землю и от их правильного и качественного устройства зависит эффективная работа молииезащиты.

В зависимости от расположения в грунте и формы электродов заземлители подразделяют следующим образом:

заглубленные, выполняемые из круглой или полосовой стали и укладываемые горизонтально на дно котлована или траншеи по периметру

фундамента;

вертикальные — в виде стержней из круглой и угловой стали или труб, забиваемых в грунт, а также стальных круглых стержней, ввинчиваемых в грунт;

горизонтальные (изготовленные из любой профильной стали), закапываемые неглубоко в грунт одним или несколькими лучами, расходящимися из одной точки;

комбинированные, объединяющие в общую систему вертикальные

и горизонтальные заземлители.

Конструкция заземлителя принимается в зависимости от требуемого импульсного сопротивления с учетом удельного сопротивления грунта и удобства его укладки в грунте. Для обеспечения безопасности людей рекомендуется ограждать заземлители или во время грозы не допускать людей к заземлителям на расстоянии менее 5—6 м. Заземлители следует располагать вдали от дорог, тротуаров и т. д.

Рекомендуемая литература

1 Бекин Н.И., Захаров Н.Д., Пеунков Г.К. и др. Оборудование и основы проектирования заводов резиновой промышленности. – Л.: Химия, 1985. –504 с.

2 Оленев Б.А., Мордкович Е.М., Калошин В.Ф. Проектирование производств литьевых изделий из пластмасс. – М.: Химия, 1977. – 152 с.

3 ГОСТы, Строительные Нормы и Правила, Санитарные Нормы проектирования промышленных предприятий, Правила устройства электроустановок (ПУЭ), Противопожарные нормы проектирования промышленных предприятий.

4 Макаров Г.В. Охрана труда в химической промышленности. – М.: Химия, 1989. – 496 с.

Курс лекций

по дисциплине «Основы технологического проектирования»