7. Молниезащита

Земля окружена электрическим полем и заряжена отрицательно. Разность потенциалов между поверхностью планеты и атмосферой, несущей положительный заряд, составляет несколько киловольт. Искровые разряды молнии достигают напряжения в миллионы вольт, а общая мощность «грозовой машины» Земли составляет 2 млн. кВт (при одной грозе расходуется столько же энергии, что и при взрыве нескольких водородных боеприпасов, этой энергии достаточно для обеспечения небольшого города в течение года). Скорость молнии достигает 100 000 км/с, а сила тока в ней

180 000 А. Температура молнии из-за протекающего тока в 6 раз выше, чем на поверхности Солнца, поэтому, почти каждый предмет, прошитый молнией, сгорает. Ширина разрядного канала молнии достигает 70 см. Из-за быстрого расширения воздуха, нагревающегося в канале прохождения молнии, слышны раскаты грома.

Ежегодно на земном шаре бывает до 44 000 гроз, т.е. каждую секунду люди видят около 100 молний. Продолжительность гроз – в пределах часа.

Важным вопросом обеспечения безопасности является молниезащита – система защитных устройств и мероприятий, применяемых в промышленных и прочих сооружениях для защиты их от разрушений, аварий, пожаров при попадании в них молнии.

Молния – это особый вид прохождения электрического тока через огромные воздушные промежутки. Источником этого тока является атмосферный заряд, накопленный грозовым облаком.

Различают три типа воздействия тока молнии: прямой удар, вторичное воздействие заряда молнии и занос высоких потенциалов (напряжений) в здания. При прямом разряде молнии в здание может произойти его механическое или термическое разрушение. При термическом воздействии наблюдается плавление или испарение материалов конструкции. Вторичное воздействие разряда молнии заключается в наведении в замкнутых токопроводящих контурах (трубопроводах, электропроводках и т. п.), расположенных внутри зданий, электрических токов. Эти токи могут вызвать искрение или нагрев металлических конструкций, что может стать причиной возникновения пожара или взрыва в помещениях, где используются горючие или взрывоопасные вещества. К этим же последствиям может привести и занос в здание высоких потенциалов (напряжений) по любым металлическим конструкциям, подведенным к нему извне, под действием молнии.

Молния обычно бьет в возвышенные места, отдельно стоящие деревья, технику. Опасно при грозе находиться в воде или вблизи ее, нельзя ставить палатки у самой воды.

Молниезащита включает комплекс мероприятий и устройств, предназначенных для обеспечения безопасности людей, предохранения зданий, сооружений, оборудования или материалов от взрывов, загораний и разрушений, возможных при воздействии молнии.

Для всех зданий и сооружений, не связанных с производством и хранением взрывчатых веществ, а также для линии электропередачи и контактных сетей проектирование и изготовление молниезащиты должно выполняться в соответствии с «Инструкцией по устройству молниезащиты зданий и сооружений» РД 34.21.122-87.

По степени защиты зданий и сооружений от воздействия атмосферного электричества молниезащита подразделяется на три категории. Категория молниезащиты определяется назначением зданий и сооружений, среднегодовой продолжительностью гроз, а также ожидаемым числом поражений здания или сооружения молнией в год.

Здания и сооружения, отнесенные к I и II категориям молниезащиты, должны быть защищены от прямых ударов молнии, вторичных проявлений молнии и заноса высокого потенциала через наземные (надземные) и подземные металлические коммуникации.. Здания и сооружения, отнесенные к III категории молниезащиты, должны быть защищены от прямых ударов молнии и заноса высокого потенциала через наземные (надземные) металлические коммуникации.

Для создания зон защиты применяют одиночный стержневой молниеотвод, двойной стержневой молниеотвод, многократный стержневой молниеотвод; одиночный или двойной тросовый молниеотвод.

В практике наиболее часто применяются стержневые молниеотводы (Рис. 7.5.) Они состоят из опоры, молниеприемника,

Рис. 7.5. Стержневой молниеотвод

токоотвода и заземлителя. Молниеприемник и токоотвод должны быть сечением не менее 50 мм² и соединяться с заземлителем по кратчайшему расстоянию без острых изгибов и не иметь петель.

Границы зоны, охраняемой одним стержневым молниеотводом высотой до 60м, определяются образующими двух конусов, высоты которых равны Н и 0,8Н, а радиусы их оснований – 0,75Н и 1,5Н соответственно.