Zaščita objektov in objektov pred strelo

Razelektritev strele iz atmosferske elektrike lahko povzroči poškodbe izolacije, nesreče v električnih inštalacijah, nesreče z ljudmi in uničenje zgradb in objektov.

Videz strele

Ko sonce segreje zemeljsko površino, nastanejo navzgor z vodno paro nasičeni zračni tokovi. Manjši delci vode so negativno nabiti, večji pa pozitivno.

Pod vplivom vetra in gravitacije pride do ločevanja nasprotno nabitih delcev. Delci vode v oblakih, ki se dvignejo do višine več kot 5 km, zmrznejo in se sesedejo. Pozitivno nabiti kristali se nahajajo v zgornjem delu oblaka, na višini 5-7 km, negativno nabiti - na višini 2-5 km. Zaradi ločevanja nabojev v oblakih nastanejo t.i. Vesoljski naboji in različni deli nevihtnega oblaka imajo različne vrednosti in znake naboja. Naboji iz dna oblaka povzročajo na tleh naboje nasprotnega predznaka.

Med oblaki in tlemi, pa tudi med različnimi deli oblaka ali med različnimi oblaki nastajajo polja visoke intenzitete - več deset tisoč voltov na centimeter. Pri poljski jakosti približno 30 kV / cm pride do ionizacije zraka, začne se preboj - tako imenovana vodilna razelektritev (slabo žareč kanal s premerom 10–20 m), ki se giblje s povprečno hitrostjo 200– 300 km/s.

Pod delovanjem polja se naboji na tleh — na območjih s povečano prevodnostjo (mokra mesta, električno prevodne plasti itd.) ali ob visokih predmetih (hribi, dimniki, vodni stolpi, drogovi, daljnovodi, drevesa, samostojne zgradbe na ravnina itd. .) — ​​premikanje proti vozniku.

Prevodnik usmerimo na predmet, glede na katerega je napetost električnega polja največja in takrat nastane močna protirazelektritev, ki se širi s hitrostjo, primerljivo s svetlobno hitrostjo (slika 1). Poleg tega v manj kot eni desettisočinki sekunde skozi prizadeto strukturo prehaja tok, ki doseže več sto tisoč amperov, pod vplivom katerega se plazma segreje na nekaj deset tisoč stopinj in začne močno sijati.

Svetlobni učinek izmeta se zazna kot strela, eksplozivno širjenje zraka v izpušnem kanalu pa povzroči zvočni učinek - grom.

riž. 1. Shema procesa elektrifikacije nevihtnega oblaka in razvoja razelektritve strele proti zemeljskemu predmetu.

Meritve kažejo, da približno 3/4 razelektritev izvira iz negativno nabitih delov oblaka, 1/4 razelektritev pa iz pozitivno nabitih področij. Po prvem se lahko pojavi še več zaporednih izcedkov.

Za razelektritve strele so značilni naslednji parametri:

• amplituda toka — najpogosteje opazovani tok je 10–30 kA, v 5–6 % meritev tok doseže 100–200 kA;

• dolžina valovne fronte — trajanje dviga toka strele do največje vrednosti (običajno 1,5-2 μs).

Veliko redkeje opazimo kroglo strelo, ki je žareča plazemska krogla s premerom do pol metra, ki se počasi premika pod vplivom zračnih tokov na zemeljski površini. Kroglasta strela prodira v zgradbe skozi dimnike, okna, vrata.

Če se kroglasta strela dotakne živega organizma, pride do smrtnih poškodb, hudih opeklin, ob stiku s konstrukcijami pa do eksplozije in mehanskega uničenja predmetov. Narava kroglične strele še vedno ni dobro razumljena.

Vpliv strele na zgradbe in objekte

Neposreden udar strele povzroči razcepitev nosilcev, taljenje konstrukcij, vžig in eksplozijo, mehansko uničenje, nesprejemljivo segrevanje kovinskih konstrukcij zaradi strele, ki prehaja skozi njih v tla. Po operativnih podatkih strela vžge pločevino debeline 4 mm.

Elektrostatična indukcija se kaže v ustvarjanju visokega potenciala na izoliranih kovinskih konstrukcijah in žicah, kar vodi do uničenja tal, kar lahko povzroči električni udar ljudi, vžig in eksplozijo eksplozivnih mešanic ter poškodbe izolacije v električnih inštalacijah.

Elektromagnetna indukcija se kaže v indukciji med praznjenjem toka na razširjenih kovinskih konstrukcijah in komunikacijah (nosilci, tirnice, cevovodi itd.), Med seboj izoliranih in od tal, kar lahko povzroči iskro ali oblok.

V primeru razelektritve strele se visoki potenciali vnašajo tudi ob zunanjih ozemljitvenih objektih in komunikacijah.

Zgradbe in objekti morajo biti glede na njihov namen in intenzivnost delovanja strele na območju njihove lokacije zaščiteni pred poškodbami strele ali sekundarnimi učinki, ki jih povzroči razelektritev strele.

Ozemlje od Urala do Krasnojarska in južno od Krasnojarska, od Krasnojarska do Habarovska, spada med območja s povprečnim trajanjem nevihtne aktivnosti od 40 do 60 ur. V regiji severno od Krasnojarska, od Krasnojarska do Nikolajevska na Amurju, je povprečno trajanje nevihte od 20 do 40 ur. V regijah Zgornjega Altaja (Biysk-Gorno-Altaysk-Ust-Kamenogorsk) so opazili povečano nevihtno aktivnost od 60 do 80 ur na leto. Zaščita stavb in objektov pred strelo mora biti izvedena v skladu s projekti, ki so jih razvile specializirane organizacije.

Zaščita pred direktnim udarom strele. Območje pokritosti strelovoda

Delovanje naprav za zaščito pred strelo je v tem, da je kovinski strelovod, ki se dviga nad njim, nameščen v bližini zaščitenega objekta, zanesljivo povezan s tlemi. Ko pride do razelektritve strele, se vodnik, ki drvi proti zemlji, približa najvišji točki povečane prevodnosti (kot taka točka služi zgornji del ozemljenega strelovoda) in pride do razelektritve do strelovoda mimo varovanega objekta.

Zaščitno območje enopaličnega strelovoda višine h je stožec višine 0,92 h z osnovo v obliki kroga s polmerom 1,5 h (slika 2).

Vse strukture, ki se prilegajo stožcu, bodo zaščitene pred direktnim udarom strele z zanesljivostjo najmanj 95% (Cona B).Znotraj stožca z višino 0,85 ure in polmerom baze 1,1 ure je zanesljivost zaščite 99,5 %. (Cona A).

riž. 2. Območja zaščite pred strelo z eno palico. A — zaščitno območje z 99,5% zanesljivostjo; B — zaščitno območje s 95% zanesljivostjo; 1 — strelovod; 2 - zaščiten objekt.

Če je površina lokacije večja od varovanega območja, je potrebno povečati višino strelovoda ali namestiti več strelovodov.

Zaščita pred sekundarnimi učinki strele

Glavni ukrep za boj proti pojavu visokih potencialov v stavbah ali objektih zaradi elektrostatične indukcije med atmosferskimi razelektritvami je ozemljitev vseh prevodnih elementov stavbe.

Za odstranitev vpliva elektromagnetna indukcija v podolgovatih kovinskih elementih (cevovodi, kovinske konstrukcije itd.) so slednji zanesljivo povezani s kovinskimi mostovi.

Da bi preprečili prenos visokih potencialov po zračnih in podzemnih komunikacijah, so vhodi močnostnih, radijskih, signalnih in komunikacijskih omrežij izvedeni s kabelskimi in ventilskimi omejevalniki (npr. RVN-0,5) in iskrišči, ki se sprožijo, ko nameščeni dvigi napetosti.