Perlindungan kilat bangunan dan kemudahan

Pelepasan kilat daripada tenaga elektrik atmosfera boleh menyebabkan kerosakan penebat, kemalangan dalam pemasangan elektrik, kemalangan dengan manusia dan kemusnahan bangunan dan struktur.

Kemunculan kilat

Apabila matahari memanaskan permukaan bumi, arus udara ke atas tepu dengan wap air timbul. Zarah air yang lebih kecil bercas negatif, yang lebih besar bercas positif.

Di bawah pengaruh angin dan graviti, pemisahan zarah bercas bertentangan berlaku. Zarah air dalam awan yang naik ke ketinggian lebih daripada 5 km membeku dan runtuh. Kristal bercas positif terletak di bahagian atas awan, pada ketinggian 5-7 km, bercas negatif - pada ketinggian 2-5 km. Hasil daripada pemisahan caj di awan, apa yang dipanggil terbentuk. Caj ruang dan bahagian awan petir yang berbeza mempunyai nilai dan tanda caj yang berbeza. Caj dari bahagian bawah awan menyebabkan caj tanda bertentangan di atas tanah.

Di antara awan dan tanah, serta di antara bahagian awan yang berlainan atau di antara awan yang berbeza, medan berintensiti tinggi — beberapa puluh ribu volt per sentimeter — timbul. Pada kekuatan medan kira-kira 30 kV / cm, pengionan udara berlaku, satu kejayaan bermula - apa yang dipanggil pelepasan pemimpin (saluran bercahaya malap dengan diameter 10–20 m), bergerak pada kelajuan purata 200– 300 km / saat.

Di bawah tindakan medan, caj di atas tanah — di kawasan dengan peningkatan kekonduksian (tempat basah, lapisan konduktif elektrik, dll.) atau dengan objek tinggi (bukit, cerobong asap, menara air, tiang, talian elektrik, pokok, bangunan bebas di atas dataran, dsb.) — bergerak ke arah pemandu.

Konduktor diarahkan ke objek yang berkaitan dengan voltan medan elektrik adalah paling besar dan kemudian nyahcas balas yang kuat berlaku, merambat pada kelajuan yang setanding dengan kelajuan cahaya (Rajah 1). Di samping itu, dalam masa kurang daripada sepersepuluh ribu saat, arus yang mencapai ratusan ribu ampere melalui struktur yang terjejas, di bawah pengaruh plasma memanaskan sehingga beberapa puluh ribu darjah dan mula bersinar terang.

Kesan cahaya lentingan itu dianggap sebagai kilat, dan pengembangan udara yang meletup dalam saluran ekzos menghasilkan kesan bunyi — guruh.

nasi. 1. Skema proses elektrifikasi awan petir dan perkembangan pelepasan kilat ke arah objek tanah.

Pengukuran menunjukkan bahawa kira-kira 3/4 daripada nyahcas berasal dari bahagian awan yang bercas negatif, dan 1/4 daripada nyahcas dari kawasan yang bercas positif. Selepas yang pertama, beberapa lagi pelepasan berturut-turut mungkin muncul.

Pelepasan kilat dicirikan oleh parameter berikut:

• amplitud semasa — arus yang paling kerap diperhatikan ialah 10–30 kA, dalam 5–6% pengukuran arus mencapai 100–200 kA;

• panjang hadapan gelombang — tempoh kenaikan arus kilat ke nilai maksimumnya (biasanya 1.5-2 μs).

Lebih jarang, kilat bola diperhatikan, yang merupakan bola plasma bercahaya dengan diameter sehingga setengah meter, perlahan-lahan bergerak di bawah pengaruh arus udara di permukaan bumi. Kilat bola menembusi bangunan melalui cerobong, tingkap, pintu.

Jika kilat bola menyentuh organisma hidup, terdapat kecederaan maut, terbakar teruk berlaku, dan apabila bersentuhan dengan struktur, letupan dan kemusnahan mekanikal objek berlaku. Sifat kilat bola masih belum difahami dengan baik.

Kesan kilat pada bangunan dan struktur

Sambaran kilat langsung menyebabkan terbelahnya penyokong, pencairan struktur, pencucuhan dan letupan, kemusnahan mekanikal, pemanasan struktur logam yang tidak boleh diterima daripada kilat yang melaluinya ke dalam tanah. Menurut data operasi, kilat membakar melalui kepingan logam dengan ketebalan 4 mm.

Aruhan elektrostatik menampakkan dirinya dalam penciptaan potensi tinggi pada struktur dan wayar logam terlindung, yang membawa kepada kemusnahan tanah, yang seterusnya boleh menyebabkan kejutan elektrik kepada manusia, pencucuhan dan letupan campuran bahan letupan, serta kerosakan pada penebat dalam pemasangan elektrik .

Aruhan elektromagnet menampakkan dirinya dalam induksi semasa arus nyahcas pada struktur dan komunikasi logam yang diperluas (rasuk, rel, saluran paip, dll.), Terpencil antara satu sama lain dan dari tanah, yang boleh menyebabkan percikan atau arka.

Sekiranya berlaku pelepasan kilat, potensi tinggi juga diperkenalkan di sepanjang struktur dan komunikasi tanah luaran.

Bangunan dan kemudahan, bergantung pada tujuannya dan keamatan aktiviti kilat di kawasan lokasinya, mesti dilindungi daripada kerosakan kilat atau kesan sekunder yang disebabkan oleh pelepasan kilat.

Wilayah dari Ural ke Krasnoyarsk dan ke selatan Krasnoyarsk, dari Krasnoyarsk ke Khabarovsk tergolong dalam kawasan dengan tempoh purata aktiviti ribut petir 40 hingga 60 jam. Di wilayah utara Krasnoyarsk, dari Krasnoyarsk ke Nikolaevsk-on-Amur, tempoh purata aktiviti ribut petir adalah dari 20 hingga 40 jam. Peningkatan aktiviti ribut petir daripada 60 hingga 80 jam setahun diperhatikan di kawasan Altai Atas (Biysk-Gorno-Altaysk-Ust-Kamenogorsk). Perlindungan kilat bangunan dan struktur mesti dijalankan mengikut projek yang dibangunkan oleh organisasi khusus.

Perlindungan terhadap sambaran kilat langsung. Kawasan liputan penang petir

Tindakan peranti perlindungan kilat terdiri daripada fakta bahawa batang kilat logam yang menjulang tinggi di atasnya dipasang berhampiran objek yang dilindungi, disambungkan dengan pasti ke tanah. Apabila nyahcas kilat berlaku, konduktor yang meluru ke tanah menghampiri titik tertinggi kekonduksian yang meningkat (bahagian atas batang kilat yang dibumikan berfungsi sebagai titik tersebut) dan nyahcas berlaku pada batang kilat, memintas objek yang dilindungi.

Zon pelindung bagi rod kilat tunggal berketinggian h ialah kon berketinggian 0.92 h dengan tapak dalam bentuk bulatan dengan jejari 1.5 h (Rajah 2).

Semua struktur yang masuk ke dalam kon akan dilindungi daripada sambaran petir langsung dengan kebolehpercayaan sekurang-kurangnya 95% (Zon B).Di dalam kon dengan ketinggian 0.85 jam dan jejari asas 1.1 jam, kebolehpercayaan perlindungan ialah 99.5%. (Zon A).

nasi. 2. Zon perlindungan kilat rod tunggal. A — zon perlindungan dengan kebolehpercayaan 99.5%; B - zon perlindungan dengan kebolehpercayaan 95%; 1 - penangkal petir; 2 - objek yang dilindungi.

Jika kawasan tapak adalah lebih besar daripada kawasan yang dilindungi, adalah perlu untuk meningkatkan ketinggian rod kilat atau memasang beberapa batang kilat.

Perlindungan terhadap kesan sekunder kilat

Langkah utama untuk memerangi berlakunya potensi tinggi dalam bangunan atau struktur akibat aruhan elektrostatik semasa nyahcas atmosfera ialah pembumian semua elemen konduktif bangunan.

Untuk menghilangkan pengaruh aruhan elektromagnet dalam unsur logam memanjang (talian paip, struktur logam, dll.), yang terakhir disambungkan dengan pasti dengan jambatan logam.

Untuk menghapuskan pemindahan potensi tinggi melalui komunikasi udara dan bawah tanah, input kuasa, radio, isyarat dan rangkaian komunikasi dilaksanakan oleh penghad kabel dan injap (contohnya, RVN-0.5) dan celah percikan, yang dicetuskan apabila kenaikan voltan dipasang.