Ochrana budov a zařízení před bleskem

Výboje blesku z atmosférické elektřiny mohou způsobit poškození izolace, úrazy v elektrických instalacích, úrazy lidí a zničení budov a konstrukcí.

Vzhled blesku

Když slunce ohřívá zemský povrch, vznikají vzestupné vzdušné proudy nasycené vodní párou. Menší částice vody jsou nabité záporně, větší kladně.

Vlivem větru a gravitace dochází k separaci opačně nabitých částic. Částice vody v oblacích, které stoupají do výšky více než 5 km, zamrzají a kolabují. Kladně nabité krystaly se nacházejí v horní části mraku, ve výšce 5-7 km, záporně nabité - ve výšce 2-5 km. V důsledku oddělování nábojů v oblacích vznikají tzv. Vesmírné náboje a různé části bouřkového mraku mají různé hodnoty náboje a znaky. Náboje ze spodní části oblaku způsobují na zemi náboje opačného znaménka.

Mezi mraky a zemí, stejně jako mezi různými částmi mraku nebo mezi různými mraky, vznikají pole vysoké intenzity – několik desítek tisíc voltů na centimetr. Při intenzitě pole asi 30 kV / cm dochází k ionizaci vzduchu, začíná průlom - tzv. vedoucí výboj (slabě žhnoucí kanál o průměru 10–20 m), pohybující se průměrnou rychlostí 200– 300 km/sec.

Při působení pole se náboje na zemi — v oblastech se zvýšenou vodivostí (vlhká místa, elektricky vodivé vrstvy atd.) nebo s vysokými objekty (kopce, komíny, vodárenské věže, sloupy, elektrické vedení, stromy, samostatné budovy na rovina atd. .) — ​​pohyb směrem k řidiči.

Vodič je nasměrován na objekt, vůči němuž je napětí elektrického pole největší a poté dojde k mohutnému protivýboji, šířícímu se rychlostí srovnatelnou s rychlostí světla (obr. 1). Postiženou strukturou navíc za méně než jednu desetitisícinu vteřiny projde proud dosahující stovek tisíc ampér, pod jehož vlivem se plazma zahřeje až na několik desítek tisíc stupňů a začne jasně zářit.

Světelný efekt vyvržení je vnímán jako blesk a explozivní expanze vzduchu ve výfukovém kanálu vytváří zvukový efekt — hrom.

Rýže. 1. Schéma procesu elektrifikace bouřkového oblaku a vývoje výboje blesku směrem k pozemnímu objektu.

Měření ukazují, že přibližně 3/4 výbojů pochází ze záporně nabitých částí oblaku a 1/4 výbojů z oblastí s kladným nábojem. Po prvním se může objevit několik dalších po sobě jdoucích výbojů.

Výboje blesku jsou charakterizovány následujícími parametry:

• amplituda proudu — nejčastěji pozorovaný proud je 10–30 kA, v 5–6 % měření dosahuje proud 100–200 kA;

• délka čela vlny — doba náběhu bleskového proudu na maximální hodnotu (obvykle 1,5-2 μs).

Mnohem méně často je pozorován kulový blesk, což je zářící plazmová koule o průměru až půl metru, pomalu se pohybující pod vlivem proudění vzduchu na zemském povrchu. Kulový blesk proniká do budov komíny, okny, dveřmi.

Pokud se kulový blesk dotkne živého organismu, dochází ke smrtelným zraněním, dochází k těžkým popáleninám, při kontaktu s konstrukcemi k výbuchu a mechanickému zničení předmětů. Povaha kulového blesku stále není dobře pochopena.

Vliv blesku na budovy a stavby

Přímý úder blesku způsobuje rozštěpení podpěr, roztavení konstrukcí, vznícení a výbuch, mechanickou destrukci, nepřijatelné zahřívání kovových konstrukcí od blesku, který jimi projde do země. Podle provozních údajů propaluje blesk plech o tloušťce 4 mm.

Elektrostatická indukce se projevuje vytvářením vysokého potenciálu na izolovaných kovových konstrukcích a drátech, což vede k destrukci země, což může následně způsobit úraz elektrickým proudem, vznícení a výbuch výbušných směsí a také poškození izolace v elektrických instalacích.

Elektromagnetická indukce se projevuje indukcí při vybíjecím proudu na tahokovových konstrukcích a komunikacích (nosníky, kolejnice, potrubí atd.), izolovaných od sebe i od země, což může způsobit jiskru nebo oblouk.

V případě výboje blesku jsou vysoké potenciály zavedeny také podél vnějších pozemních struktur a komunikací.

Stavby a zařízení musí být v závislosti na jejich účelu a intenzitě bleskové činnosti v prostoru jejich umístění chráněny před poškozením bleskem nebo sekundárními účinky výboje blesku.

Území od Uralu po Krasnojarsk a na jih od Krasnojarsku, od Krasnojarsku po Chabarovsk patří k oblastem s průměrnou dobou trvání bouřkové aktivity 40 až 60 hodin. V regionu severně od Krasnojarsku, od Krasnojarsku po Nikolaevsk na Amuru, je průměrná doba trvání bouřkové aktivity od 20 do 40 hodin. Zvýšená aktivita bouřek z 60 na 80 hodin za rok je pozorována v oblastech Horního Altaje (Biysk-Gorno-Altaysk-Ust-Kamenogorsk). Ochrana budov a staveb před bleskem musí být provedena podle projektů vypracovaných specializovanými organizacemi.

Ochrana před přímým úderem blesku. Oblast pokrytí hromosvodem

Působení zařízení ochrany před bleskem spočívá v tom, že v blízkosti chráněného objektu je instalován kovový hromosvod, který je spolehlivě spojen se zemí. Při výboji blesku se svod řítící se k zemi přiblíží k nejvyššímu bodu zvýšené vodivosti (jako bod slouží horní část uzemněného hromosvodu) a dojde k výboji do hromosvodu, který obchází chráněný objekt.

Ochranné pásmo jednotyčového hromosvodu výšky h je kužel o výšce 0,92 h s podstavou ve tvaru kruhu o poloměru 1,5 h (obr. 2).

Všechny konstrukce, které zapadnou do kužele, budou chráněny před přímým úderem blesku se spolehlivostí minimálně 95 % (zóna B).Uvnitř kužele s výškou 0,85 hodiny a poloměrem základny 1,1 hodiny je spolehlivost ochrany 99,5 %. (Zóna A).

Rýže. 2. Jednotyčové ochranné zóny před bleskem. A — ochranná zóna s 99,5% spolehlivostí; B — ochranná zóna s 95% spolehlivostí; 1 — hromosvod; 2 — chráněný objekt.

Pokud je plocha staveniště větší než chráněná plocha, je nutné zvýšit výšku hromosvodu nebo nainstalovat několik hromosvodů.

Ochrana proti sekundárním účinkům blesku

Hlavním opatřením pro boj s výskytem vysokých potenciálů v budovách nebo konstrukcích v důsledku elektrostatické indukce při atmosférických výbojích je uzemnění všech vodivých prvků budovy.

K odstranění vlivu elektromagnetická indukce v podlouhlých kovových prvcích (potrubí, kovové konstrukce atd.) jsou tyto spolehlivě spojeny kovovými můstky.

Aby se eliminoval přenos vysokých potenciálů prostřednictvím pozemních a podzemních komunikací, jsou vstupy silových, rádiových, signalizačních a komunikačních sítí realizovány kabelovými a ventilovými omezovači (např. RVN-0,5) a jiskřištěmi, která se spouštějí při jsou instalovány nárůsty napětí.