Вопрос 6. Поражающие факторы молнии. Категории молниезащиты. Статическое электричество. Защита от статического электричества.

 

Воздействие молнии может быть двояким. Во-первых, оно может по- ражать здания и установки непосредственно, что называется прямым уда- ром, или первичным воздействием (Прямой удар молнии характеризуется непосредственным контактом канала молнии со зданием или сооружением и сопровождается протеканием через него тока молнии).

Во-вторых, она может оказывать вторичные воздействия, объясняемые электростатиче- ской и электромагнитной индукцией, а также заносом высоких потенциа- лов через надземные и подземные металлические коммуникации, что явля- ется следствием прямого удара молнии. (Вторичные воздействия создают опасность искрения внутри защищаемого объекта).

Прямой удар молнии обуславливает следующие воздействия на объ- екты:

термические,

механические

и электрические.

Все эти воздействия могут быть причинами пожаров, взрывов, механических разрушений, пе- ренапряжения на пораженных элементах объекта, проводах и кабелях электрических сетей, поражения людей. Термические воздействия связаны с резким выделением теплоты при прямом контакте канала молнии с содержимым пораженного объекта и при протекании через объект тока молнии. Канал молнии имеет высокую температуру (30 000°С и выше) и запас тепловой энергии. Выделяемая в канале молнии энергия определяется переносимым зарядом, длительно- стью протекания и амплитудой тока молнии. В 95 % случаев разрядов молнии эта энергия (в расчете на сопротивление 1 Ом) превышает 5, 5 Дж [2], что на несколько порядков превышает минимальную энергию воспла- менения газо-, паро- и пылевоздушных смесей.

Опасность поражения прямым ударом молнии некоторых наружных взрывоопасных установок связана с проплавлением молнией металличе- ских поверхностей, перегревом их внутренних стенок или воспламенением взрывоопасных смесей паров и газов, выделяющихся через дыхательные и предохранительные клапаны, газоотводные трубы, свечи. Сюда относятся металлические и железобетонные резервуары со сжиженными горючими газами, многие аппараты наружных технологических установок нефтепе- рерабатывающих, химических и других объектов.

Термическое воздействие токов молнии на проводники вызывает не только их нагрев, но и оплавление. При этом может выделиться такое ко- личество теплоты, которое при недостаточном сечении металла расплавит его или даже испарит. В местах разрыва проводников или плохого элек- трического контакта обычно появляется искра.

Механические воздействия токов молнии обусловливаются ударной волной, распространяющейся от канала молнии, и электродинамическими силами, действующими на проводники с токами молнии. Это воздействие может быть причиной, например, сплющивания тонких металлических трубок и схлестывания проводников. При поражении молнией сооружений из твердого негорючего материала (камня, кирпича, бетона) наблюдаются местные разрушения как результат динамического действия. Наиболее серьезные из них связаны с электрогидравлическими эффектами при раз- ряде молнии. Ток молнии, устремляясь в узкие каналы пробоя, вызывает резкое по- вышение температуры и испарение (взрыв) в них материала. При этом давление достигает значительных величин, что приводит к взрыву (расще- плению) токонепроводящих частей объекта, например расщепление дере- вянных сооружений и деревьев, разрушение незащищенных кирпичных дымовых труб, башен. При этом степень разрушения определяется не столько током молнии, сколько содержанием влаги или газогенерирующей способностью пораженного материала.

Электрические воздействия молнии связаны с поражением людей или животных электрическим током и появлением перенапряжений на пораженных элементах объекта.

Под вторичными воздействиями молнии подразумеваются явления во время близких разрядов молнии, сопровождающиеся появлением разно- стей потенциалов на конструкциях, трубопроводах и проводах внутри по- мещений и сооружений, не подвергающихся непосредственному прямому удару. Они возникают в результате электростатической и электромагнит ной индукции. К ним можно отнести также появление разностей потен- циалов внутри помещений вследствие заноса высоких потенциалов через надземные и подземные металлические коммуникации (трубопроводы, ка- бели, воздушные линии). Электростатическая индукция. Накопление в грозовом облаке и частичное перемещение зарядов в формирующийся канал молнии в ее на- чальной стадии вызывает скопление связанных зарядов противоположного знака на поверхности земли и наземных объектов. Развитие этих процессов происходит относительно медленно, поэтому перемещение зарядов не вы- зывает внутри наземных объектов заметных разностей потенциалов, не- смотря на высокие сопротивления утечки.

Электромагнитная индукция. Разряд молнии сопровождается появ- лением в пространстве быстро изменяющегося во времени магнитного по- ля, индуцирующего ЭДС, способную вызвать искрообразование в конту- рах из различных протяженных металлических предметов (трубопроводов, воздуховодов, проводов, кабелей).

Заносы высоких потенциалов в здания возможны по рельсовым пу- тям, эстакадам, подземным трубопроводам, кабелям и другим протяжен- ным металлическим коммуникациям и могут сопровождаться мощными электрическими разрядами не только при прямом ударе молнии, но и в том случае, когда эти коммуникации расположены вблизи элементов молние- отводов.

Категории молниезащиты:

I категория – здания и сооружения или их части с взрывоопасными зонами классов В-I и В-II по Правилам устройства электроустановок (ПУЭ-86). В них хранятся или содержатся постоянно, либо появляются во время производственного процесса смеси газов, паров или пыли горючих веществ с воздухом или иными окислителями, способные взорваться от электрической искры.

II категория – здания и сооружения или их части, в которых име- ются взрывоопасные зоны классов В-Iа, В-Iб, В-IIа согласно ПУЭ. В них взрывоопасные смеси могут появляться лишь при аварии или неисправно- стях в технологическом процессе. К этой категории принадлежат также наружные технологические установки и склады, содержащие взрывоопас- ные газы и пары, горючие и легковоспламеняющиеся жидкости (газголь- деры, цистерны и резервуары, сливно-наливные эстакады), отнесенные по ПУЭ к взрывоопасным зонам класса В-Iг.

III категория – несколько вариантов зданий, в том числе: здания и сооружения с пожароопасными зонами классов П-I, П-II и П-IIа согласно ПУЭ; наружные технологические установки, открытые склады горючих веществ, где применяются или хранятся горючие жидкости с температурой вспышки паров выше 61 °С или твердые горючие вещества, отнесенные по ПУЭ к зоне класса П-III.

Под статическим электричеством понимают возникновение и сохранение электрических зарядов на поверхности и в объёме диэлектрических и полупроводниковых веществ, а также на изолированных проводниках. Воздействие статического электричества на организм человека может проявляться в виде длительно воздействия протекающего тока или в форме кратковременного разряда, проходящего через его тело.

Защита от статического электричества ведётся по двум направлениям: уменьшение интенсивности генерации электрических зарядов, и устранением уже образованных зарядов.

Основными способами устранения опасности от статического электричества (в соответствии со степенью эффективности и частотой применения) являются:

-заземление оборудования, коммуникаций, аппаратов и сосудов, а также обеспечение постоянного электрического контакта с заземлением тела человека;

-уменьшение удельного объемного и поверхностного электрического сопротивления путем повышения влажности воздуха или применения антистатических примесей;

-ионизация воздуха или среды, в частности, внутри аппарата, сосуда и т.д. --- Кроме этих способов прибегают к дополнительным, дающим в конкретных случаях нужный эффект при операциях с жидкими, газообразны ми и сыпучими материалами и веществами:

-предотвращение образования взрывоопасных концентраций,

-ограничение скорости движения жидкости,

-замена ЛВЖ на негорючие растворители и т.д.

⇐ Предыдущая1234

Поделиться: