Молниезащита зданий, сооружений

Причины возникновения молниеразрядов, последствия первичного и вторичных воздействий на промышленные объекты

Ежегодно на Земле происходит 16 млн гроз, т. е. примерно 44 тыс в день. Молния – гигантский электрический разряд в атмосфере или между разноимённо заряженными дождевыми облаками и землёй. Практически при каждой грозе расходуется столько энергии, что её было бы достаточно для электроснабжения небольшого города в течение года. Температура в канале молнии может достигать 30 тыс ^оС, в рядеслучаев в 6 раз больше, чем на пов-ти Солнцаиз-за огромной величины протекающего э/тока в десятитысячные доли секунды(сила тока до 500кА, напряжение – млн кВ, скорость разряда – до 100 тыс км/с). Это, естественно, сопровождается пожаром, взрывом, разрушением поражённого молнией здания, сооружения, образованием большого кол-ва твёрдых фрагментов, кусков. Они разлетаются с большой скоростью и причиняют травмы, увечья.

Ежегодно гибнет в мире от поражения молниеразрядом в среднем 15 тыс. человек. Убытки от возникающих пожаров и взрывов колоссальные. Расчёты показывают, что затраты на осуществление молниезащитных мероприятий ~ в 1,5 раза меньше стоимости сгоревших за 5 лет зданий и сооружений.

Атмосферное электричество образуется от соударения мельчайших капелек воды – диэлектрика, пыли, аэрозолей в облаках.

Механизм формирования атм. и статич. эл-ва одинаковый – трение диэлектриков. В первом случае происходит трение между каплями воды, образующимися при конденсации водяных паров, которые поднимаются в холодные верхние слои тропосферы (на поверхности капель накапливаются отрицательные заряды, а в середине капель – положительные). Трение происходит также между частицами пыли, аэрозоля, непосредственно при движении облаков, формирующих грозовые тучи. Разные её части имеют заряды противоположных знаков. Чаще всего нижняя часть такой тучи заряжена отрицательно, а верхняя – положительно. Если тучи сближаются разноимённо заряженными частями, между ними возникает электрический разряд – молния. Проходя над землёй грозовая туча создаёт на её пов-ти большие наведённые заряды. Разность потенциалов между землёй и тучей может достигать 400 и более киловольт, в в-хе возникает сильное элетрополе. При благоприятных условиях возникает пробой. По конфигурации молнии могут быть линейные, шаровые и чёточные.

Линейные – ветвистые [зигзагообразные] длиной 50 - 100 км имеют такой вид потому, что э/разряд стремится двигаться по направлениям с наименьшим сопротивлением, отклоняясь от зон с повышенным сопротивлением.

Любой м/разряд, независимо от величины тока, т-ры в канале молнии, приводит к прямым и вторичным воздействиям на поражённый объект.

Прямое воздействие – при отсутствии м/отвода удар молниис высокой т-рой часто приводит к пожару поражённого объекта. Одновременно происходит локальный нагрев в-ха из-за его малой теплопроводности, образуется ударная волна большой силы, создающая значительные разрушения.

Наряду с этим после м/разряда в здании, сооружении могут обнаруживаться факторы вторичного воздействия: создаются на СМА, оборудовании э/заряды большой величины вследствие э/статической и э/магнитной индукций, возможен занос высоких потенциалов в помещение.

• Э/статическая индукция – образование электростатического заряда на предметах, изолированных от земли. Заряды перетекают на заземлённые предметы при случайном контакте, что сопровождается искрообразованием. Это может привести к воспламенению, взрыву горючих газов, травмированию персонала;

• электромагнитная индукция – образование значительного магнитного поля в металлических контурах, сопровождающееся возникновением ЭДС различной величины. В точках сближения контуров происходит электрический разряд с искрообразованием;

• занос высоких потенциалов – поступление через оконные, дверные проёмы, эстакады, вент. каналы сконцентрированного разряда. При контакте с заземлённым оборудованием также возникает искровой разряд.

Классификация зданий, сооружений по степени возможного

Поражения молниеразрядом

В соответствии с действующими нормативными документами все промышленные здания, сооружения, муниципальные объекты с учётом возможности поражения м/разрядом подразделяются на обычные и специальные.

Обычные здания – объекты ЖКХ, склады негорючих, малогорючих веществ, материалов. В эту группу также входят жилые и административные строения, здания и сооружения высотой не менее 60 м, объекты агропромышленного комплекса и т.п. В зависимости от государственной значимости объекты, относящиеся к обычным, имеют различный уровень защиты от прямых ударов молнии (ПУМ)

Специальные ограниченной опасностью - производственные цехи строительных материалов, машиностроения, насосные станции, отдельные объекты агропромышленного комплекса, т.е. включена основная часть промзданий и сооружений. Для них надёжность защиты от ПУМ устанавливается на стадии проектирования, согласовывается с органами госконтроля, должна составлять не менее 0,9, для отдельных - 0,999. Расчёт м/приёмников ведётся с учётом максимальных ожидаемых параметров молниеразряда: пиковая сила тока, удельная энергия и др.

Представляющие опасность для других зданий, сооружений – включает эта группа склады взрывчатых, горючих материалов, цехи их производства.

Специальные (экологически опасные) – входят объекты химической промышленности, склады ядовитых веществ, СДЯВ (хлор, метилизоцианат, и др.; г. Бхопал, Индия, ночь со 2 на 3 декабря 1984 г., концерн Union Carbid, роза ветров, погибло 3000 тыс человек, большое количество городских жителей стали инвалидами).