Молниезащита зданий и сооружений
Молниезащита — система защитных устройств и мероприятий, применяемых в промышленных и гражданских сооружениях для защиты их от аварий, пожаров при попадании в них молнии.
Молния — особый вид прохождения электрического тока через огромные воздушные промежутки, источник которого — атмосферный заряд, накопленный грозовым облаком. Условия образования таких облаков большая влажность й быстрое изменение температуры. В результате возникновения восходящих потоков воздуха и быстрой конденсации водяных паров, содержащихся в воздухе, образуется большое количество водяной пыли, которая заряжается отрицательно.
Воздействие тока молнии возможно трех типов.
Прямой удар при разряде молнии в объект оказывает тепловое и механическое воздействие. При этом ток молнии может вызвать нагревание токоотвода до температуры каления, плавления и даже испарения. Быстрое разогревание вызывает нарастание электродинамических напряжений в конструкциях. Это вызывает механические разрушения, часто происходящие в виде взрыва.
Вторичное воздействие разряда молнии сопровождается появлением в пространстве изменяющетося во времени магнитного поля, которое индуцирует в контурах, образованных из различных протяженных металлических предметов (трубопроводов, электропроводок и т. д.), всегда имеющихся в здании, электродвижущую силу. В замкнутых контурах электродвижущая сила вызывает появление наведенных токов. В тех контурах, в которых контакты недостаточно надежны в местах соединения, эти токи могут вызвать искрение или сильное нагревание, что очень опасно для помещений, где могут образовываться опасные концентрации горючих или взрывоопасных веществ.
Занос высоких потенциалов в здания может происходить по любым металлоконструкциям, рельсовым путям, эстакадам, проводам ЛЭП, трубопроводам и т. д. Эти заносы сопровождаются электрическими разрядами, которые могут явиться источником взрыва или пожара.
Защита от поражения молнией зависит от типа производства, расположенного в здании, и от среднегодовой грозовой деятельности атмосферы. Грозовая деятельность может быть оценена ожидаемым количеством поражений молнией в год зданий и сооружений:
где l, b — длина и ширина защищаемого сооружения (или наименьшего описанного прямоугольника для зданий сложной конфигурации), м; h — наибольшая высота сооружения, м; n — среднегодовое число ударов молнии в 1 км2 поверхности земли (в данном географизическом месте).
Все сооружения по необходимости устройства молниезащиты разделены на три категории.
В зданиях и сооружениях I категории длительное время сохраняются или систематически возникают взрывоопасные смеси газов, паров и пыли с воздухом или другими окислителями; перерабатываются или хранятся взрывчатые вещества в неметаллических упаковках или в открытом виде. Взрыв таких зданий и сооружений сопровождается значительными разрушениями и человеческими жертвами.
В зданиях и сооружениях II категории взрывоопасные смеси газов, паров и пыли с воздухом или другими окислителями возникают только в момент производственных аварий или неисправностей; взрывчатые вещества хранятся в прочной металлической упаковке. Взрыв в таких помещениях сопровождается, как правило, незначительными разрушениями без человеческих жертв.
В зданиях и сооружениях III категории прямой удар молнии может вызвать пожар, механические разрушения и поражения людей. К. этой категории можно отнести жилые и общественные здания, дымовые трубы, водонапорные башни, газгольдеры, резервуары.
Рис. 1. Молниеотводы:
а — стержневой отдельно стоящий; 6 — то же, укрепленный иа здании; в — тросовый
Рис. 2. Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода:
1 — граница зоны защиты иа уровне защищаемого объекта; 2 — граница зоны защиты на уровне земли
В соответствии с инструкцией СН 305—77 здания и сооружения I и II категорий подлежат молниезащите от прямых ударов молнии, вторичных воздействий и заноса высоких потенциалов.
Здания и сооружения III категории должны иметь защиту от прямых ударов молнии и от заноса высоких потенциалов по надземным проводящим коммуникациям (за исключением наружных емкостей со взрыво- и пожароопасными жидкостями и газами, а также вертикальных наружных труб).
Для защиты зданий и промышленных сооружений от тока молнии устраивают молниеотводы (громоотводы). Они воспринимают молнию и отводят ее ток в землю. Молниеотводы делят на стержневые и тросовые, которые подразделяют на отдельно стоящие, изолированные и не изолированные от защищаемого здания.
Наиболее часто применяются стержневые молниеотводы. Тросовые используются для защиты длинных и узких сооружений, а также, когда из-за густой сети подземных коммуникаций нельзя установить большое число стержневых молниеотводов.
Защитное действие молниеотвода основано на свойстве молнии поражать наиболее высокие и хорошо заземленные металлические конструкции и характеризуется зоной защиты, под которой понимается часть пространства, защищенного от прямых ударов молнии с определенной степенью надежности.
Рис. 3. Зона защиты двойного стержневого молниеотвода
По величине степени надежности зоны защиты могут быть двух типов — А и Б. Для зоны защиты типа А степень надежности 99,5% и выше, а типа Б — 95% и выше. Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода представляет собой конус. Высота конуса h0 и радиус его основания (на земле) r0 зависят от размеров защищаемого объекта. Наибольшая высота h молниеотвода с молниеприемником не должна превышать 150 м. Соотношения размеров зоны защиты типа А и типа Б следующие:
При известных высоте защищаемого объекта — hх и радиусе зоны защиты на этой высоте — rх для зоны Б полная высота молниеприемника
Зона защиты двойного стержневого молниеотвода, состоящего из двух стержневых молниеотводов разной высоты. Торцовые части сечения — это зоны защиты одиночного стержневого молниеотвода.
Для защиты больших площадей и объектов применяют многократные стержневые молниеотводы. Для определения внешней границы зоны защиты трех-четырех взаимодействующих молниеотводов используют те же приемы, что и для одиночного или двойного стержневого молниеотвода.
Конструктивно молниеотвод представляет собой молниеприемник, токоотводящий спуск и заземлитель. Опоры молниеотводов могут выполняться из стали в виде стоек из труб одного диаметра и железобетонных колонн или дерева. Там, где это возможно, в качестве опор для крепления токоведущих частей молниеотвода следует использовать конструкции самих защищаемых зданий. Молниеприемники стержневых молниеотводов изготавливаются из стальных стержней и имеют высоту не менее 200 мм.
Высокие объекты, как правило, имеют каркас из металла или железобетона, который может служить токоотводом. Следует только предусмотреть надежное соединение во время строительства стальной арматуры железобетонных деталей каркаса. В качестве таких токоотводов можно использовать конструктивные элементы (перила балконов, пожарные лестницы и т, д.) или специально проложенные стальные проводки. К каркасу объекта, являющемуся токоотводом, подсоединяют все металлические элементы здания (трубопроводы, каркасы лифтов и т. д.). Каркас объекта через каждые 20... 30 м по его периметру присоединяют к заземляющему контуру.
Защита от заноса высоких потенциалов осуществляется следующим образом. Для сооружений I категории ввод воздушных линий любого назначения запрещается. Вместо них применяют подземные кабели. Ввод в объект трубопроводов разрешается только от цехов, представляющих общую технологическую линию. В месте ввода трубопроводы соединяют с заземлителей. Для II категории линии любого назначения, подключаемые к объекту, должны иметь кабельный ввод протяженностью не менее 50 м. Для сооружений III категории разрешается ввод воздушных линий.
Тип заземлителя для молниеотвода выбирают исходя из удельного сопротивления грунта и импульсного сопротивления Ra: Ru=aR (где а — импульсный коэффициент; R — сопротивление растеканию тока промышленной частоты, Ом).
Пострадавшим от электрического тока должна быть немедленно оказана первая помощь. Если пострадавший окажется в соприкосновении с токоведущими частями, необходимо немедленно освободить его от действия тока.
При поражении электрическим током даже при отсутствии у потерпевшего дыхания, сердцебиения пульса не следует отказываться от первой помощи — необходимо срочно вызвать врача и сделать искусственное дыхание. Бывали случаи, когда мнимо умершие после поражения электрическим током в результате принятых быстрых мер были возвращены к жизни через несколько часов.
Каждый цех и каждая смена должны иметь шкафчик первой помощи с необходимыми средствами для временной остановки кровотечения, перевязки ран и проведения мероприятий по оживлению.
В установках напряжением до 1000 В для отделения пострадавшего от токоведущих частей можно воспользоваться сухими подручными предметами, не проводящими электрический ток: одеждой, канатом, доской и др. Можно также взяться за полы сухой одежды пострадавшего, избегая касания к металлическим окружающим предметам и частям тела пострадавшего, не покрытым одеждой. Для изоляции рук можно надеть резиновые перчатки, суконную фуражку или накинуть на пострадавшего прорезиненную материю или просто сухую одежду. Действовать следует быстро и решительно, но осторожно.
Меры первой помощи зависят от того, в каком состоянии находится пострадавший после освобождения от тока: если он не потерял сознание, необходимо обеспечить полный покой до прибытия врача. Если же быстро вызвать врача невозможно, то пострадавшего нужно срочно доставить в лечебное учреждение. Если пострадавший потерял сознание, но дыхание его сохранилось, его нужно удобно уложить, обеспечить покой, создать приток свежего воздуха, дать понюхать нашатырный спирт, растереть и согреть тело. Вместе с тем надо срочно вызвать врача.
Полезная информация:
Молния — особый вид прохождения электрического тока через огромные воздушные промежутки, источник которого — атмосферный заряд, накопленный грозовым облаком. Условия образования таких облаков большая влажность й быстрое изменение температуры. В результате возникновения восходящих потоков воздуха и быстрой конденсации водяных паров, содержащихся в воздухе, образуется большое количество водяной пыли, которая заряжается отрицательно.
Воздействие тока молнии возможно трех типов.
Прямой удар при разряде молнии в объект оказывает тепловое и механическое воздействие. При этом ток молнии может вызвать нагревание токоотвода до температуры каления, плавления и даже испарения. Быстрое разогревание вызывает нарастание электродинамических напряжений в конструкциях. Это вызывает механические разрушения, часто происходящие в виде взрыва.
Вторичное воздействие разряда молнии сопровождается появлением в пространстве изменяющетося во времени магнитного поля, которое индуцирует в контурах, образованных из различных протяженных металлических предметов (трубопроводов, электропроводок и т. д.), всегда имеющихся в здании, электродвижущую силу. В замкнутых контурах электродвижущая сила вызывает появление наведенных токов. В тех контурах, в которых контакты недостаточно надежны в местах соединения, эти токи могут вызвать искрение или сильное нагревание, что очень опасно для помещений, где могут образовываться опасные концентрации горючих или взрывоопасных веществ.
Занос высоких потенциалов в здания может происходить по любым металлоконструкциям, рельсовым путям, эстакадам, проводам ЛЭП, трубопроводам и т. д. Эти заносы сопровождаются электрическими разрядами, которые могут явиться источником взрыва или пожара.
Защита от поражения молнией зависит от типа производства, расположенного в здании, и от среднегодовой грозовой деятельности атмосферы. Грозовая деятельность может быть оценена ожидаемым количеством поражений молнией в год зданий и сооружений:
где l, b — длина и ширина защищаемого сооружения (или наименьшего описанного прямоугольника для зданий сложной конфигурации), м; h — наибольшая высота сооружения, м; n — среднегодовое число ударов молнии в 1 км2 поверхности земли (в данном географизическом месте).
Все сооружения по необходимости устройства молниезащиты разделены на три категории.
В зданиях и сооружениях I категории длительное время сохраняются или систематически возникают взрывоопасные смеси газов, паров и пыли с воздухом или другими окислителями; перерабатываются или хранятся взрывчатые вещества в неметаллических упаковках или в открытом виде. Взрыв таких зданий и сооружений сопровождается значительными разрушениями и человеческими жертвами.
В зданиях и сооружениях II категории взрывоопасные смеси газов, паров и пыли с воздухом или другими окислителями возникают только в момент производственных аварий или неисправностей; взрывчатые вещества хранятся в прочной металлической упаковке. Взрыв в таких помещениях сопровождается, как правило, незначительными разрушениями без человеческих жертв.
В зданиях и сооружениях III категории прямой удар молнии может вызвать пожар, механические разрушения и поражения людей. К. этой категории можно отнести жилые и общественные здания, дымовые трубы, водонапорные башни, газгольдеры, резервуары.
а — стержневой отдельно стоящий; 6 — то же, укрепленный иа здании; в — тросовый
1 — граница зоны защиты иа уровне защищаемого объекта; 2 — граница зоны защиты на уровне земли
В соответствии с инструкцией СН 305—77 здания и сооружения I и II категорий подлежат молниезащите от прямых ударов молнии, вторичных воздействий и заноса высоких потенциалов.
Здания и сооружения III категории должны иметь защиту от прямых ударов молнии и от заноса высоких потенциалов по надземным проводящим коммуникациям (за исключением наружных емкостей со взрыво- и пожароопасными жидкостями и газами, а также вертикальных наружных труб).
Для защиты зданий и промышленных сооружений от тока молнии устраивают молниеотводы (громоотводы). Они воспринимают молнию и отводят ее ток в землю. Молниеотводы делят на стержневые и тросовые, которые подразделяют на отдельно стоящие, изолированные и не изолированные от защищаемого здания.
Наиболее часто применяются стержневые молниеотводы. Тросовые используются для защиты длинных и узких сооружений, а также, когда из-за густой сети подземных коммуникаций нельзя установить большое число стержневых молниеотводов.
Защитное действие молниеотвода основано на свойстве молнии поражать наиболее высокие и хорошо заземленные металлические конструкции и характеризуется зоной защиты, под которой понимается часть пространства, защищенного от прямых ударов молнии с определенной степенью надежности.
По величине степени надежности зоны защиты могут быть двух типов — А и Б. Для зоны защиты типа А степень надежности 99,5% и выше, а типа Б — 95% и выше. Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода представляет собой конус. Высота конуса h0 и радиус его основания (на земле) r0 зависят от размеров защищаемого объекта. Наибольшая высота h молниеотвода с молниеприемником не должна превышать 150 м. Соотношения размеров зоны защиты типа А и типа Б следующие:
| Зона А | Зона Б | |
| h0,
м r0, м rx, м |
0,85h (1,1-0,002h)h (1,1-0,02h(h-hx/0,85) |
0,92h 1,5h 1,5(h-hx/0,92) |
При известных высоте защищаемого объекта — hх и радиусе зоны защиты на этой высоте — rх для зоны Б полная высота молниеприемника
Зона защиты двойного стержневого молниеотвода, состоящего из двух стержневых молниеотводов разной высоты. Торцовые части сечения — это зоны защиты одиночного стержневого молниеотвода.
Для защиты больших площадей и объектов применяют многократные стержневые молниеотводы. Для определения внешней границы зоны защиты трех-четырех взаимодействующих молниеотводов используют те же приемы, что и для одиночного или двойного стержневого молниеотвода.
Конструктивно молниеотвод представляет собой молниеприемник, токоотводящий спуск и заземлитель. Опоры молниеотводов могут выполняться из стали в виде стоек из труб одного диаметра и железобетонных колонн или дерева. Там, где это возможно, в качестве опор для крепления токоведущих частей молниеотвода следует использовать конструкции самих защищаемых зданий. Молниеприемники стержневых молниеотводов изготавливаются из стальных стержней и имеют высоту не менее 200 мм.
Высокие объекты, как правило, имеют каркас из металла или железобетона, который может служить токоотводом. Следует только предусмотреть надежное соединение во время строительства стальной арматуры железобетонных деталей каркаса. В качестве таких токоотводов можно использовать конструктивные элементы (перила балконов, пожарные лестницы и т, д.) или специально проложенные стальные проводки. К каркасу объекта, являющемуся токоотводом, подсоединяют все металлические элементы здания (трубопроводы, каркасы лифтов и т. д.). Каркас объекта через каждые 20... 30 м по его периметру присоединяют к заземляющему контуру.
Защита от заноса высоких потенциалов осуществляется следующим образом. Для сооружений I категории ввод воздушных линий любого назначения запрещается. Вместо них применяют подземные кабели. Ввод в объект трубопроводов разрешается только от цехов, представляющих общую технологическую линию. В месте ввода трубопроводы соединяют с заземлителей. Для II категории линии любого назначения, подключаемые к объекту, должны иметь кабельный ввод протяженностью не менее 50 м. Для сооружений III категории разрешается ввод воздушных линий.
Тип заземлителя для молниеотвода выбирают исходя из удельного сопротивления грунта и импульсного сопротивления Ra: Ru=aR (где а — импульсный коэффициент; R — сопротивление растеканию тока промышленной частоты, Ом).
Пострадавшим от электрического тока должна быть немедленно оказана первая помощь. Если пострадавший окажется в соприкосновении с токоведущими частями, необходимо немедленно освободить его от действия тока.
При поражении электрическим током даже при отсутствии у потерпевшего дыхания, сердцебиения пульса не следует отказываться от первой помощи — необходимо срочно вызвать врача и сделать искусственное дыхание. Бывали случаи, когда мнимо умершие после поражения электрическим током в результате принятых быстрых мер были возвращены к жизни через несколько часов.
Каждый цех и каждая смена должны иметь шкафчик первой помощи с необходимыми средствами для временной остановки кровотечения, перевязки ран и проведения мероприятий по оживлению.
В установках напряжением до 1000 В для отделения пострадавшего от токоведущих частей можно воспользоваться сухими подручными предметами, не проводящими электрический ток: одеждой, канатом, доской и др. Можно также взяться за полы сухой одежды пострадавшего, избегая касания к металлическим окружающим предметам и частям тела пострадавшего, не покрытым одеждой. Для изоляции рук можно надеть резиновые перчатки, суконную фуражку или накинуть на пострадавшего прорезиненную материю или просто сухую одежду. Действовать следует быстро и решительно, но осторожно.
Меры первой помощи зависят от того, в каком состоянии находится пострадавший после освобождения от тока: если он не потерял сознание, необходимо обеспечить полный покой до прибытия врача. Если же быстро вызвать врача невозможно, то пострадавшего нужно срочно доставить в лечебное учреждение. Если пострадавший потерял сознание, но дыхание его сохранилось, его нужно удобно уложить, обеспечить покой, создать приток свежего воздуха, дать понюхать нашатырный спирт, растереть и согреть тело. Вместе с тем надо срочно вызвать врача.
Полезная информация: