Громобранска заштита зграда и објеката

Пражњење грома из атмосферске струје може изазвати оштећење изолације, хаварије на електричним инсталацијама, незгоде са људима и уништавање зграда и објеката.

Појава муње

Када сунце загреје површину земље, настају узлазне ваздушне струје засићене воденом паром. Мање честице воде су негативно наелектрисане, веће су позитивно.

Под утицајем ветра и гравитације долази до раздвајања супротно наелектрисаних честица. Честице воде у облацима који се подижу на висину већу од 5 км смрзавају се и колабирају. Позитивно наелектрисани кристали налазе се у горњем делу облака, на висини од 5-7 км, негативно наелектрисани - на висини од 2-5 км. Као резултат раздвајања наелектрисања у облацима настају тзв. Свемирска наелектрисања и различити делови грмљавинског облака имају различите вредности и знаке наелектрисања. Наелектрисања са дна облака изазивају наелектрисања супротног предзнака на земљи.

Између облака и земље, као и између различитих делова облака или између различитих облака, настају поља великог интензитета — неколико десетина хиљада волти по центиметру. При јачини поља од око 30 кВ / цм долази до јонизације ваздуха, почиње пробој - такозвано водено пражњење (благо светлећи канал пречника 10–20 м), који се креће просечном брзином од 200– 300 км/сек.

Под дејством поља, наелектрисања на тлу — у подручјима са повећаном проводљивошћу (влажна места, електропроводни слојеви итд.) или са високим објектима (брда, димњаци, водоторњеви, стубови, далеководи, дрвеће, самостални објекти на равница и сл. .) — ​​кренути ка возачу.

Проводник се усмерава ка објекту у односу на који је напон електричног поља највећи и тада долази до снажног контра-пражњења које се шири брзином која је упоредива са брзином светлости (сл. 1). Поред тога, за мање од једне десетохиљадим делом секунде кроз захваћену структуру пролази струја која достиже стотине хиљада ампера, под чијим утицајем се плазма загрева до неколико десетина хиљада степени и почиње да блиста.

Светлосни ефекат избацивања се доживљава као муња, а експлозивно ширење ваздуха у издувном каналу производи звучни ефекат — грмљавину.

Пиринач. 1. Шема процеса електрификације грмљавинског облака и развоја пражњења грома према приземном објекту.

Мерења показују да приближно 3/4 пражњења потиче из негативно наелектрисаних делова облака, а 1/4 пражњења из позитивно наелектрисаних области. Након првог може се појавити још неколико узастопних пражњења.

Пражњења грома карактеришу следећи параметри:

• амплитуда струје — најчешће примећена струја је 10–30 кА, у 5–6% мерења струја достиже 100–200 кА;

• дужина таласног фронта — трајање пораста струје грома до максималне вредности (обично 1,5-2 μс).

Много ређе се примећује лоптаста муња, која је ужарена плазма кугла пречника до пола метра, која се полако креће под утицајем ваздушних струјања на површини земље. Кугласта муња продире у зграде кроз димњаке, прозоре, врата.

Ако лоптаста муња додирне живи организам, долази до смртоносних повреда, до тешких опекотина, а при контакту са конструкцијама долази до експлозије и механичког уништавања предмета. Природа лоптасте муње још увек није добро схваћена.

Утицај грома на зграде и објекте

Директан удар грома изазива цепање носача, топљење конструкција, паљење и експлозију, механичко уништење, неприхватљиво загревање металних конструкција од муње која пролази кроз њих у земљу. Према оперативним подацима, гром пробија лим дебљине 4 мм.

Електростатичка индукција се манифестује стварањем високог потенцијала на изолованим металним конструкцијама и жицама, што доводи до разарања тла, што заузврат може изазвати струјни удар људи, паљење и експлозију експлозивних смеша, као и оштећење изолација у електричним инсталацијама .

Електромагнетна индукција се манифестује индукцијом током струје пражњења на проширеним металним конструкцијама и комуникацијама (греде, шине, цевоводи и сл.), изоловане једна од друге и од земље, што може изазвати варницу или лук.

У случају пражњења грома, високи потенцијали се уводе и дуж спољашњих земаљских конструкција и комуникација.

Зграде и објекти, у зависности од намене и интензитета громобранске активности на подручју где се налазе, морају бити заштићени од оштећења од грома или секундарних ефеката изазваних ударом грома.

Територија од Урала до Краснојарска и јужно од Краснојарска, од Краснојарска до Хабаровска спада у области са просечним трајањем олујне активности од 40 до 60 сати. У региону северно од Краснојарска, од Краснојарска до Николајевска на Амуру, просечно трајање активности грмљавине је од 20 до 40 сати. У регионима Горњег Алтаја (Бијск-Горно-Алтајск-Уст-Каменогорск) примећује се повећана активност грмљавине са 60 на 80 сати годишње. Громобранска заштита зграда и објеката мора се изводити према пројектима које су развиле специјализоване организације.

Заштита од директног удара грома. Подручје покривања громобрана

Деловање уређаја за заштиту од грома се састоји у томе што се у близини штићеног објекта поставља метални громобран који се надвија над њим, поуздано повезан са земљом. Када дође до пражњења грома, проводник који јури ка земљи приближава се највишој тачки повећане проводљивости (као таква тачка служи горњи део уземљеног громобрана) и пражњење се дешава до громобрана, заобилазећи штићени објекат.

Заштитна зона једношипног громобрана висине х је конус висине 0,92 х са основом у облику круга полупречника 1,5 х (сл. 2).

Све конструкције које се уклапају у конус биће заштићене од директног удара грома са поузданошћу од најмање 95% (зона Б).Унутар конуса висине 0,85 сати и полупречника основе од 1,1 сат, поузданост заштите је 99,5%. (Зона А).

Пиринач. 2. Зоне заштите од грома са једним штапом. А — заштитна зона са 99,5% поузданости; Б — заштитна зона са 95% поузданости; 1 — громобран; 2 — заштићени објекат.

Ако је површина локалитета већа од заштићене, потребно је повећати висину громобрана или поставити неколико громобрана.

Заштита од секундарног дејства грома

Главна мера за сузбијање појаве високих потенцијала у зградама или конструкцијама услед електростатичке индукције при атмосферским пражњењима је уземљење свих проводних елемената зграде.

Да уклони утицај електромагнетна индукција у издуженим металним елементима (цевоводи, металне конструкције итд.), Потоњи су поуздано повезани металним мостовима.

Да би се елиминисао пренос високих потенцијала путем ваздушних и подземних комуникација, улази у електроенергетске, радио, сигналне и комуникационе мреже реализовани су кабловским и вентилским лимитерима (нпр. РВН-0,5) и варничним празнинама, који се активирају када се постављају се порасти напона.