Защита с.х. объектов от атмосферного и статического электричества. Конструкции молниеотводов и заземляющих устройств молниезащиты.

Молния –это электрический разряд в атмосфере между заряженным облаком и землей или между разноименно заряженными частями облака. 

От прямых ударов молнии объекты защищают молниеотводами различных типов и конструкций. Молниеотвод любого типа состоит из молниеприемника, предназначенного для непосредственного приема удара молнии, токоотвода, обеспечивающего отвод тока молнии к заземлению, и заземлителя, отводящего ток молнии в землю. Для крепления молниеприемников и токоотводов предназначены несущие конструкции (опоры).

Принцип действия молниеотводов основан на использовании свойства избирательности поражения молнией более высоких и хорошо заземленных предметов. Поэтому необходимо, чтобы молниеотвод возвышался над защищаемым объектом и имел достаточно хороший контакт с землей.

Токоотвод соединяет молниеприемник с заземляющим устройством. Он изготавливается также из стали. Диаметр круглых токоотводов должен быть не менее 6 мм.

Заземляющее устройство служит для отвода молнии в землю. Оно состоит из проводников, находящихся в непосредственном соприкосновении с землей.

По расположению в грунте и форме электродов заземлители делятся на глубинные, вертикальные, горизонтальные и комбинированные. Глубинные заземлители выполняются из полосовой или круглой стали. Они укладываются на дно котлована в виде протяженных элементов или контуров по периметру фундаментов.

Вертикальные заземлители выполняются из вертикально ввинчиваемых стержней из круглой стали или забиваемых электродов из угловой стали. Их устанавливают в глинистых грунтах при наличии грунтовых вод на небольшой глубине. Длина ввинчиваемых электродов принимается 4,5–5 м, забиваемых – 2,5–3 м

Горизонтальные заземлители изготавливают из стальных полос шириной 25–40 мм и толщиной не менее 4 мм или круглой стали диаметром не менее 10 мм. Их укладывают на глубину 0,7–0,8 м от поверхности земли в виде одного горизонтального луча или пучка лучей, расходящихся из одной точки, к которой присоединяется токоотвод.

Комбинированные заземлители – это комбинация вертикальных и горизонтальных заземлителей, соединенных в общую систему.

Молниеотвод характеризуется высотой h и активной высотой h_а. Активная высота – это превышение молниеотвода над защищаемым объектом. Таким образом, высота молниеотвода:

               где h_х – высота защищаемого объекта, м.

Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода (рисунок 1) представляет собой конус с криволинейной образующей, удовлетворяющей уравнению

где r_x – радиус зоны защиты на высоте h_x защищаемого объекта, м;

p – коэффициент, зависящий от высоты молниеотвода.

При h < 30 метров — p = 1, при h > 30 метров

Тросовые молниеотводы. Они применяются для защиты протяженных объектов, например линии электропередачи. Основные элементы тросового молниеотвода и их конструкция такие же, как и стержневого. Отличие имеет только молниеприемник Он выполняется из стального многопроволочного оцинкованного троса сечением не менее 35 мм². Очертание зоны защиты по высоте одиночного тросового молниеотвода такое же, как и одиночного стержневого молниеотвода. Зона защиты двойного молниеотвода приведена на рисунке 6.5.

Внешняя граница рассчитывается по формуле

Внутренняя представляет дугу окружности, проведенную радиусом R через точку 1 и точки крепления тросов Т. Высота точки 1 над землей равна h-а/4.

Важной характеристикой тросового молниеотвода, по которой оценивают его защитные свойства, является защитный угол. Он образован вертикальной прямой и прямой, проходящей через трос и провод П. Чем меньше защитный угол, тем меньше вероятность удара молнии в провод. Рекомендуется применять угол в пределах от 20 до 30⁰. При угле 30⁰ вероятность удара молнии составляет порядка 0,002, при 20⁰ – практически исключена.

Статическое электричество – это совокупность явлений, связанных с возникновением, сохранением и релаксацией свободного электрического заряда на поверхности или в объеме диэлектриков или на изолированных проводниках.

Статическое электричество образуется при соприкосновении и разделении двух диэлектриков или диэлектриков и металла, движении жидкости в потоке и ее разбрызгивании, соприкосновении твердого тела и жидкости, трении твердых тел, в струе пара или газа. Если тело является проводником электрического тока и оно заземлено, то заряды, образующиеся на поверхности тела, легко стекают в землю. Нежелательные последствия статического электричества проявляются в виде электрических разрядов, которые часто являются причиной взрывов и пожаров.

По степени электростатической искроопасности объекты подразделяются на три класса (ЭСИБ): безискровой электризации (Э1),слабой электризации (Э2) и сильной электризации (Э3). Поэтому меры по обеспечению электростатической искробезопасности объекта выбирают в зависимости от указанных классов.

Для предупреждения возникновения сильных искровых разрядов с поверхности оборудования, перерабатываемых (перемещаемых) веществ, а также с тела человека необходимо предусматривать меры, обеспечивающие стекание образующихся зарядов. К этим мерам относятся:

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

• нейтрализация зарядов (использование радиоизотопных, индукционных и других нейтрализаторов);

•  отвод зарядов, достигаемый уменьшением удельных объемных и поверхностных электрических сопротивлений;

• тщательная очистка горючих газов от взвешенных твердых и жидких частиц, а жидкостей – от загрязнения нерастворимыми твердыми и жидкими примесями;

• ограничение скорости движения материалов в аппаратах и магистралях до значений, предусмотренных проектом;

• применение закрытых систем, находящихся под избыточным давлением, или использование инертного газа для заполнения аппаратов с легковоспламеняющимися жидкостями;

• использование пневмотранспорта для перемещения горючих мелкодисперсных и сыпучих материалов, а также продувки оборудования;

• изготовление технологического оборудования для взрывоопасных производств из материалов, имеющих удельное объемное электрическое сопротивление не более 10⁴ Ом·м.

Для того, чтобы система заземления не прерывалась во взрывоопасных производствах все технологическое и транспортное оборудование следует выполнять только из электропроводящих материалов. Матерчатые рукава пылеочистных фильтров необходимо прошивать медным тросом и соединять его с заземляющей системой.

При этом фильтры должны быть установлены вне цеха или в его изолированной части, где нет постоянных рабочих мест.

При заполнении резервуара горючей жидкостью ее струю надо направлять вдоль стенки. Если это не вызывает затруднений, то расстояние от конца заливочного шланга до дна емкости должно находиться в пределах 200 мм и мен ее. При этом не допускается быстрое перемешивание жидкости или ее распыление.

Нейтрализация зарядов статического электричества достигается ионизацией воздуха в местах их возникновения. Чаще всего для этого применяют радиоизотопные и индукционные нейтрализаторы.