7.2.3. Молниезащита

Физические процессы, происходящие в атмосфере Земли, приводят к образованию электрических зарядов, потенциал которых может достигать 1 млрд. В. При по­вышении напряженности электрического поля до критических значений возникает разряд, сопровождающийся ярким свечением (молнией) и звуком (громом). Сила тока в канале молнии может достигать 200 000 А. Время су­ществования молнии 0,1—1 с. Температура канала мол­нии составляет 6000—10 000 °С.

Различают первичные проявления молнии (прямой удар) и вторичные проявления в виде электростатической и электромагнитной индукции. Прямой удар молнии мо­жет вызвать пожар и произвести разрушение сооружений. Наиболее подвержены действию молнии высокие строе­ния, трубы, мачты, опоры ЛЭП.

Электростатическая индукция возникает в результате действия электрических зарядов грозовых облаков на наземные предметы. Электромагнитная индукция — в ре­зультате быстрых изменений тока молнии. Возникновение высоких потенциалов — в результате действия молнии на различ­ные металлические коммуникации.

Вторичные проявления молнии опасны тем, что воз­можно искрение. Устранить искрообразование можно по­средством заземления всех металлических элементов.

Устройство, служащее для защиты объектов от прямых ударов молнии, называется молниеотводом. Последнее принимает удар молнии на себя и отводит ток в землю. Молниеотвод состоит из опоры, молниеприемника, токоотвода и заземлителя. Молниеприемники могут быть стержневыми, тросовыми (антенными), сетчатыми.

Для всех зданий и сооружений, не связанных с производством и хранением взрывчатых веществ, а также для линий электропередач и контактных сетей проектирование и изготовление молниезащиты дол­жно выполняться согласно «Инструкции по устройству молниезащиты зданий и сооружений» РД 34.21.122—87.

По степени защиты зданий и сооружений от воздействия атмос­ферного электричества молниезащита подразделяется на три катего­рии. Категория молниезащиты определяется назначением зданий и сооружений среднегодовой продолжительностью гроз, а также ожида­емым числом поражений здания или сооружения молнией в год.

Ожидаемое годовое число поражений молнией не имеющих молниезащиты прямоугольных зданий и сооружений N рассчитывают по формуле:

N=(S + 3h)(L+3h)n·10 ˉ⁶

Для сосредоточенных зданий и сооружений (башен, вышек, дымовых труб и т. д.) используют другую расчетную формулу:

N=9πh²n·10 ˉ⁶

где S, L—ширина и длина зданий, м (для зданий и сооружений сложной конфигурации в плане при расчете N в качестве S и L принимают ширину и длину наименьшего описанного прямоугольни­ка); h — наибольшая высота здания или сооружения, м; п — средне­годовое число ударов молний в 1 км² земной поверхности (удельная плотность ударов молний в землю) в месте расположения зданий или сооружений.

Информацию о средней за год продолжительности гроз в часах (грозовой деятельности) можно получить в местном отделении Росгидромета либо воспользоваться картой РФ, представленной в РД 34.21.122—87. В зависимости от этого показателя подбирают значение n:

Грозовая деятельность, ч/год ……………. 20 - 40 40 - 60 60 – 80 80 – 100 >100

Среднегодовое число ударов

молний в 1 км ² земной поверхности n …. 2,5 3,8 5,0 6,3 7,5

Здания и сооружения, отнесенные к I и II категориям молниеза­щиты, должны быть защищены от прямых ударов молнии, вторичных проявлений молнии и заноса высокого потенциала через наземные и подземные металлические коммуникации. Здания и сооружения, отнесенные к III категории молниезащиты, должны быть защищены от прямых ударов молнии и заноса высокого потенциала через наземные (надземные) металлические коммуникации.

Защитное действие молниеотвода характеризуется зо­ной защиты, под которой понимается пространство, защи­щенное с определенной вероятностью от попадания молнии. Молниеприемники и токоотводы должны иметь сече­ние не менее 50 мм², они должны соединяться с заземлителями кратчайшим путем и не иметь петель и острых углов, которые могут быть источни­ками искровых и дуговых раз­рядов.

Границы зоны, охраняемой одним стержневым молниеотводом высотой до 60 м, определяются образующими двух конусов, высоты которых равны 0,8 Н и Н, где Н — высота стержневого молниеотвода, а радиусы оснований этих конусов соответственно равны 0,75 Н и 1,5 Н.

Оптимальное расстояние между двумя спаренными стержневыми молниеотводами следует принимать равным двум-трем высотам одного молниеотвода.

Тросовые молниеотводы выполняют из стального мно­гопроволочного оцинкованного троса сечением не менее 35 мм.