Ochrana budov a zariadení pred bleskom

Výboj blesku z atmosférickej elektriny môže spôsobiť poškodenie izolácie, úrazy v elektrických inštaláciách, úrazy ľudí a zničenie budov a stavieb.

Vzhľad blesku

Keď slnko ohrieva zemský povrch, vznikajú vzostupné prúdy vzduchu nasýtené vodnou parou. Menšie častice vody sú nabité záporne, väčšie kladne.

Vplyvom vetra a gravitácie dochádza k oddeľovaniu opačne nabitých častíc. Častice vody v oblakoch, ktoré stúpajú do výšky viac ako 5 km, zamŕzajú a skolabujú. Pozitívne nabité kryštály sa nachádzajú v hornej časti oblaku, vo výške 5-7 km, negatívne nabité - vo výške 2-5 km. V dôsledku oddeľovania nábojov v oblakoch vznikajú tzv. Vesmírne náboje a rôzne časti búrkového mraku majú rôzne hodnoty a znaky náboja. Náboje zo spodnej časti oblaku spôsobujú na zemi náboje opačného znamienka.

Medzi oblakmi a zemou, ako aj medzi rôznymi časťami oblakov alebo medzi rôznymi oblakmi vznikajú polia vysokej intenzity – niekoľko desiatok tisíc voltov na centimeter. Pri intenzite poľa asi 30 kV / cm dochádza k ionizácii vzduchu, začína sa prielom - takzvaný vedúci výboj (slabo žiariaci kanál s priemerom 10–20 m), pohybujúci sa priemernou rýchlosťou 200– 300 km/sec.

Pod pôsobením poľa sa náboje na zemi — v oblastiach so zvýšenou vodivosťou (vlhké miesta, elektricky vodivé vrstvy atď.) alebo s vysokými objektmi (kopce, komíny, vodárenské veže, stĺpy, elektrické vedenia, stromy, samostatné budovy na rovina atď. .) — ​​pohyb smerom k vodičovi.

Vodič je nasmerovaný na objekt, voči ktorému je napätie v elektrickom poli najväčšie a následne dochádza k mohutnému protismernému výboju, ktorý sa šíri rýchlosťou porovnateľnou s rýchlosťou svetla (obr. 1). Navyše za menej ako desaťtisícinu prejde postihnutou štruktúrou prúd dosahujúci státisíce ampérov, pod vplyvom ktorého sa plazma zahreje na niekoľko desiatok tisíc stupňov a začne jasne žiariť.

Svetelný efekt vyvrhnutia je vnímaný ako blesk a výbušná expanzia vzduchu vo výfukovom kanáli vytvára zvukový efekt – hrom.

Ryža. 1. Schéma procesu elektrifikácie búrkového oblaku a vývoja výboja blesku smerom k pozemnému objektu.

Merania ukazujú, že približne 3/4 výbojov pochádza zo záporne nabitých častí oblaku a 1/4 výbojov z pozitívne nabitých oblastí. Po prvom sa môže objaviť ešte niekoľko po sebe idúcich výbojov.

Výboje blesku sú charakterizované nasledujúcimi parametrami:

• amplitúda prúdu — najčastejšie pozorovaný prúd je 10–30 kA, v 5–6 % meraní dosahuje prúd 100–200 kA;

• dĺžka čela vlny — trvanie vzostupu bleskového prúdu na jeho maximálnu hodnotu (zvyčajne 1,5-2 μs).

Oveľa menej často sa pozoruje guľový blesk, čo je žeravá plazmová guľa s priemerom až pol metra, pomaly sa pohybujúca pod vplyvom prúdov vzduchu na zemskom povrchu. Guľový blesk preniká do budov cez komíny, okná, dvere.

Ak sa guľový blesk dotkne živého organizmu, dochádza k smrteľným zraneniam, dochádza k ťažkým popáleninám, pri kontakte s konštrukciami k výbuchu a mechanickému zničeniu predmetov. Povaha guľového blesku stále nie je dobre pochopená.

Vplyv blesku na budovy a konštrukcie

Priamy úder blesku spôsobuje rozštiepenie podpier, roztavenie konštrukcií, vznietenie a výbuch, mechanické zničenie, neprípustné zahrievanie kovových konštrukcií od blesku, ktorý cez ne prejde do zeme. Podľa prevádzkových údajov blesk prepáli plech s hrúbkou 4 mm.

Elektrostatická indukcia sa prejavuje vytváraním vysokého potenciálu na izolovaných kovových konštrukciách a drôtoch, čo vedie k deštrukcii zeme, čo následne môže spôsobiť zásah elektrickým prúdom pre ľudí, vznietenie a výbuch výbušných zmesí, ako aj poškodenie izolácia v elektrických inštaláciách.

Elektromagnetická indukcia sa prejavuje indukciou pri výbojovom prúde na konštrukciách a komunikáciách z tahokovu (nosníky, koľajnice, potrubia atď.), izolovaných od seba a od zeme, čo môže spôsobiť iskru alebo oblúk.

V prípade výboja blesku sa vysoké potenciály dostanú aj pozdĺž vonkajších pozemných štruktúr a komunikácií.

Stavby a zariadenia v závislosti od účelu a intenzity bleskovej činnosti v priestore ich umiestnenia musia byť chránené pred poškodením bleskom alebo sekundárnymi účinkami spôsobenými výbojom blesku.

Územie od Uralu po Krasnojarsk a na juh od Krasnojarska, od Krasnojarska po Chabarovsk patrí k oblastiam s priemernou dobou trvania búrkovej aktivity 40 až 60 hodín. V regióne severne od Krasnojarska, od Krasnojarska po Nikolaevsk na Amure, je priemerné trvanie búrkovej aktivity od 20 do 40 hodín. V regiónoch Horného Altaja (Biysk-Gorno-Altaysk-Ust-Kamenogorsk) sa pozoruje zvýšená aktivita búrok zo 60 na 80 hodín ročne. Ochrana budov a stavieb pred bleskom sa musí vykonávať podľa projektov vypracovaných špecializovanými organizáciami.

Ochrana pred priamym úderom blesku. Oblasť pokrytia bleskozvodom

Pôsobenie zariadení na ochranu pred bleskom spočíva v tom, že v blízkosti chráneného objektu je inštalovaný kovový bleskozvod, ktorý je spoľahlivo spojený so zemou. Pri výboji blesku sa zvod rútiaci sa do zeme priblíži k najvyššiemu bodu zvýšenej vodivosti (ako taký bod slúži horná časť uzemneného bleskozvodu) a výboj sa dostane do bleskozvodu, ktorý obchádza chránený objekt.

Ochranné pásmo jednotyčového bleskozvodu výšky h je kužeľ výšky 0,92 h s podstavou v tvare kruhu s polomerom 1,5 h (obr. 2).

Všetky konštrukcie, ktoré zapadnú do kužeľa, budú chránené pred priamym úderom blesku so spoľahlivosťou minimálne 95 % (zóna B).Vo vnútri kužeľa s výškou 0,85 hodiny a polomerom základne 1,1 hodiny je spoľahlivosť ochrany 99,5 %. (Zóna A).

Ryža. 2. Jednotyčové ochranné zóny pred bleskom. A — ochranná zóna so spoľahlivosťou 99,5 %; B — ochranná zóna s 95% spoľahlivosťou; 1 — bleskozvod; 2 — chránený objekt.

Ak je plocha lokality väčšia ako chránený priestor, je potrebné zvýšiť výšku bleskozvodu alebo nainštalovať niekoľko bleskozvodov.

Ochrana pred sekundárnymi účinkami blesku

Hlavným opatrením na boj proti výskytu vysokých potenciálov v budovách alebo konštrukciách v dôsledku elektrostatickej indukcie počas atmosférických výbojov je uzemnenie všetkých vodivých prvkov budovy.

Na odstránenie vplyvu elektromagnetická indukcia v podlhovastých kovových prvkoch (potrubia, kovové konštrukcie atď.), Tieto sú spoľahlivo spojené s kovovými mostíkmi.

Aby sa eliminoval prenos vysokých potenciálov cez vzdušné a podzemné komunikácie, sú vstupy silových, rádiových, signalizačných a komunikačných sietí realizované káblovými a ventilovými obmedzovačmi (napríklad RVN-0,5) a iskriskovými medzerami, ktoré sa spúšťajú pri sú inštalované nárasty napätia.