Природа возникновения атмосферного электричества. Классификация зданий и сооружений по степени опасности их поражения молнией

Процессы разделения и накопления электрических зарядов в облаках связаны с возникновением в них мощных восходящих воздушных потоков, с интенсивной конденсацией водяных паров и разбрызгиванием водяных капель. Образующаяся при разбрызгивании мелкая водяная пыль заряжена отрицательно, а тяжелые капли - положительно. Ветер разносит отрицательно заряженную водяную пыль, которая составляет основной массив грозового облака. Крупные положительно заряженные капли воды выпадают в виде дождя на землю или удерживаются во взвешенном состоянии, образуя в облаке местное скопление положительных зарядов. В большинстве случаев нижняя часть грозовых облаков заряжается отрицательно, а на поверхности земли индуктируются положительные заряды. Так образуется как бы гигантский заряженный конденсатор, одной обкладкой которого служит грозовое облако, а второй - земля. По мере концентрации зарядов увеличивается напряженность электрического поля этого конденсатора и, когда она достигает критической величины (около 300 В/м), создаются условия для развития молнии.

Воздействия разрядов молнии могут быть двух видов: во-первых, молния может поражать здания и установки непосредственно; такое поражение называется прямым ударом молнии (первичным воздействием); во-вторых, молния может оказывать вторичные воздействия, объясняемые электростатической и электромагнитной индукцией, а также заносом высоких потенциалов через надземные и подземные металлические коммуникации.

Классификация зданий и сооружений по степени опасности их поражения молнией и выбору необходимых мер молниезащиты учитывает вероятность возникновения взрыва или пожара, а также масштабы возможных разрушений. На основании «Инструкции по проектированию и устройству молниезащиты зданий и сооружений» (РД 34.21.122-87) все здания и сооружения подразделяются на три категории:

Iкатегория - здания и сооружения с взрывоопасными зонами, относимыми по ПУЭ к классам В-I и В-II;

IIкатегория - здания и сооружения с взрывоопасными зонами, относимыми по ПУЭ к классам В4а, В4б и В-Па. Ко II категории относятся также наружные установки, содержащие взрывоопасные газы и пары, горючие и легковоспламеняющиеся жидкости (например, газгольдеры, емкости, сливо-наливные эстакады, реакторы, абсорберы, ректификационные колонны), относимые по ПУЭ к классу В-Iг.

IIIкатегория - здания и сооружения с производствами, помещения которых по ПУЭ относятся к классам II-I, II-II, и П-Па. К III категории относятся также наружные установки, относимые по ПУЭ к II-III классам; здания и сооружения III, IV и V степени огнестойкости, в которых отсутствуют производства с помещениями, относимыми по ПУЭ к взрыво- и пожароопасным; производственные здания и сооружения сельскохозяйственных предприятий; жилые и общественные здания, здания детских лагерей, санаториев, больниц, клубов, театров, дымовые трубы, водонапорные башни и др.

Здания и сооружения I категории защищают отдельно стоящими или изолированными стержневыми и тросовыми молниеотводами.

Защита зданий и сооружений II категории от прямых ударов молнии осуществляется, как правило, молниеотводами, установленными на самом защищаемом объекте. Если защищаемое здание имеет металлическую кровлю, то последнюю можно использовать в качестве молниеприемника при условии прокладки специальных токоотводов, соединяющих кровлю с заземлителем. Защита зданий и сооружений II категории с неметаллической кровлей может быть осуществлена также наложением на нее молниеприемной сетки, выполненной из стальной проволоки диаметром 6-8 мм.

Защита зданий и сооружений III категории может быть выполнена молниеотводами любых систем. Для зданий с металлической кровлей последнюю можно использовать в качестве молниеприемника.

Молниеотвод представляет собой возвышающееся над защищаемым объектом металлическое устройство, воспринимающее прямой удар молнии и отводящее токи молнии в землю. Каждый молниеотвод, независимо от типа, состоит из следующих основных элементов: молниеприемника, воспринимающего прямой удар молнии, несущей конструкции, предназначенной для установки молниеприемника, токоотвода, обеспечивающего отвод тока к заземлителю, и заземлителя, отводящего ток молнии в землю.

На металлических или железобетонных молниеотводах в качестве токоотводов могут служить металлическая ферма или стальная арматура несущей конструкции.

Защитное действие молниеотвода основано на свойстве молнии поражать наиболее высокие и хорошо заземленные металлические сооружения.

Молниезащита деревянных домов осуществляется так же, как и домов сельского типа, т.е. молниезащита дома с железной крышей, к которому подходят провода воздушной электросети, выполняется заземлением крыши в двух противоположных углах дома. Для защиты кирпичной дымовой трубы по периметру верхней ее грани прокладывается стальная проволока диаметром 8 - 10 мм, присоединяемая к крыше. Импульсное сопротивление каждого заземлителя должно быть не более 20 Ом.

Крюки изоляторов электропроводки на доме должны быть отсоединены металлической проволокой с токоотводом, идущим от крыши к заземлителю. Крюки также должны быть заземлены на ближайшей к дому деревянной опоре линии. Сопротивление заземления должно быть не более 20 Ом.

Для защиты дома с неметаллической крышей по коньку крыши и пристройки прокладывается молниеприемник - стальная проволока диаметром 8-10 мм к заземлителю. Защита трубы осуществляется так, как было уже сказано.