Proteksyon ng kidlat ng mga gusali at pasilidad

Ang paglabas ng kidlat mula sa kuryente sa atmospera ay maaaring magdulot ng pagkasira ng pagkakabukod, mga aksidente sa mga electrical installation, mga aksidente sa mga tao at pagkasira ng mga gusali at istruktura.

Ang hitsura ng kidlat

Kapag pinainit ng araw ang ibabaw ng lupa, ang mga pataas na agos ng hangin na puspos ng singaw ng tubig ay lumalabas. Ang mas maliit na mga particle ng tubig ay negatibong sisingilin, ang mas malaki ay positibong sisingilin.

Sa ilalim ng impluwensya ng hangin at grabidad, nangyayari ang paghihiwalay ng magkasalungat na sisingilin na mga particle. Ang mga particle ng tubig sa mga ulap na tumaas sa taas na higit sa 5 km ay nagyeyelo at gumuho. Ang mga positibong sisingilin na kristal ay matatagpuan sa itaas na bahagi ng ulap, sa taas na 5-7 km, negatibong sisingilin - sa taas na 2-5 km. Bilang resulta ng paghihiwalay ng mga singil sa mga ulap, nabuo ang tinatawag na. Ang mga singil sa espasyo at iba't ibang bahagi ng thundercloud ay may iba't ibang halaga ng singil at mga palatandaan. Ang mga singil mula sa ibaba ng ulap ay nagdudulot ng mga singil sa kabaligtaran na palatandaan sa lupa.

Sa pagitan ng mga ulap at ng lupa, pati na rin sa pagitan ng iba't ibang bahagi ng ulap o sa pagitan ng iba't ibang ulap, ang mga patlang na may mataas na intensity - ilang sampu-sampung libong volts bawat sentimetro - ay bumangon. Sa lakas ng field na halos 30 kV / cm, nangyayari ang ionization ng hangin, nagsisimula ang isang pambihirang tagumpay - ang tinatawag na leader discharge (isang dimly glowing channel na may diameter na 10-20 m), na gumagalaw sa average na bilis ng 200– 300 km / seg.

Sa ilalim ng pagkilos ng field, naniningil sa lupa — sa mga lugar na may tumaas na conductivity (basang lugar, electrically conductive layer, atbp.) o may matataas na bagay (burol, chimney, water tower, poste, linya ng kuryente, puno, independiyenteng gusali sa ang kapatagan, atbp.) - lumipat patungo sa driver.

Ang konduktor ay nakadirekta sa bagay na may kaugnayan sa kung saan ang boltahe ng electric field ay ang pinakamalaking at pagkatapos ay isang malakas na counter-discharge ang nangyayari, na nagpapalaganap sa bilis na maihahambing sa bilis ng liwanag (Fig. 1). Bilang karagdagan, sa mas mababa sa isang sampung-libo ng isang segundo, ang isang kasalukuyang umaabot sa daan-daang libong amperes ay dumadaan sa apektadong istraktura, sa ilalim ng impluwensya kung saan ang plasma ay uminit hanggang sa ilang sampu-sampung libong degree at nagsisimulang kumikinang nang maliwanag.

Ang liwanag na epekto ng pagbuga ay nakikita bilang kidlat, at ang paputok na pagpapalawak ng hangin sa tambutso ay gumagawa ng sound effect - kulog.

kanin. 1. Schematic ng proseso ng electrification ng isang thundercloud at ang pagbuo ng isang paglabas ng kidlat patungo sa isang bagay sa lupa.

Ipinapakita ng mga sukat na humigit-kumulang 3/4 ng mga discharge ay nagmumula sa mga negatibong bahagi ng cloud, at 1/4 ng mga discharge mula sa mga lugar na may positibong charge. Pagkatapos ng una, maraming magkakasunod na discharge ang maaaring lumitaw.

Ang mga paglabas ng kidlat ay nailalarawan sa pamamagitan ng mga sumusunod na parameter:

• kasalukuyang amplitude - ang pinaka-madalas na sinusunod na kasalukuyang ay 10-30 kA, sa 5-6% ng mga sukat ang kasalukuyang umabot sa 100-200 kA;

• haba ng harap ng alon — ang tagal ng pagtaas ng kasalukuyang kidlat sa pinakamataas na halaga nito (karaniwan ay 1.5-2 μs).

Mas madalas, ang kidlat ng bola ay sinusunod, na isang kumikinang na bola ng plasma na may diameter na hanggang kalahating metro, dahan-dahang gumagalaw sa ilalim ng impluwensya ng mga agos ng hangin sa ibabaw ng lupa. Ang kidlat ng bola ay tumagos sa mga gusali sa pamamagitan ng mga chimney, bintana, pinto.

Kung ang kidlat ng bola ay tumama sa isang buhay na organismo, may mga nakamamatay na pinsala, naganap ang matinding pagkasunog, at sa pakikipag-ugnay sa mga istruktura, nangyayari ang pagsabog at mekanikal na pagkasira ng mga bagay. Ang likas na katangian ng bola kidlat ay hindi pa rin lubos na nauunawaan.

Epekto ng kidlat sa mga gusali at istruktura

Ang direktang pagtama ng kidlat ay nagdudulot ng paghahati ng mga suporta, pagkatunaw ng mga istruktura, pag-aapoy at pagsabog, pagkasira ng makina, hindi katanggap-tanggap na pag-init ng mga istrukturang metal mula sa kidlat na dumadaan sa kanila sa lupa. Ayon sa data ng pagpapatakbo, ang kidlat ay sumunog sa pamamagitan ng sheet metal na may kapal na 4 mm.

Ang electrostatic induction ay nagpapakita ng sarili sa paglikha ng isang mataas na potensyal sa mga insulated na istruktura ng metal at mga wire, na humahantong sa pagkasira ng lupa, na maaaring magdulot ng electric shock sa mga tao, pag-aapoy at pagsabog ng mga paputok na mixtures, pati na rin ang pinsala sa pagkakabukod sa mga electrical installation .

Ang electromagnetic induction ay nagpapakita ng sarili sa induction sa panahon ng paglabas ng kasalukuyang sa pinalawak na mga istruktura ng metal at komunikasyon (mga beam, riles, pipelines, atbp.), Na nakahiwalay sa bawat isa at mula sa lupa, na maaaring maging sanhi ng isang spark o arko.

Sa kaganapan ng isang paglabas ng kidlat, ang mataas na potensyal ay ipinakilala din sa mga panlabas na istruktura at komunikasyon sa lupa.

Ang mga gusali at pasilidad, depende sa kanilang layunin at tindi ng aktibidad ng kidlat sa lugar ng kanilang lokasyon, ay dapat protektahan mula sa pinsala sa kidlat o pangalawang epekto na dulot ng paglabas ng kidlat.

Ang teritoryo mula sa Urals hanggang Krasnoyarsk at sa timog ng Krasnoyarsk, mula Krasnoyarsk hanggang Khabarovsk ay kabilang sa mga lugar na may average na tagal ng aktibidad ng thunderstorm na 40 hanggang 60 na oras. Sa rehiyon sa hilaga ng Krasnoyarsk, mula sa Krasnoyarsk hanggang Nikolaevsk-on-Amur, ang average na tagal ng aktibidad ng thunderstorm ay mula 20 hanggang 40 na oras. Ang pagtaas ng aktibidad ng thunderstorm mula 60 hanggang 80 na oras bawat taon ay sinusunod sa mga rehiyon ng Upper Altai (Biysk-Gorno-Altaysk-Ust-Kamenogorsk). Ang proteksyon ng kidlat ng mga gusali at istruktura ay dapat isagawa ayon sa mga proyektong binuo ng mga dalubhasang organisasyon.

Proteksyon laban sa direktang pagtama ng kidlat. Lugar ng saklaw ng pamalo ng kidlat

Ang pagkilos ng mga aparatong proteksyon ng kidlat ay binubuo sa katotohanan na ang isang metal na pamalo ng kidlat na matayog sa ibabaw nito ay naka-install malapit sa protektadong bagay, na mapagkakatiwalaan na konektado sa lupa. Kapag naganap ang isang paglabas ng kidlat, ang konduktor na nagmamadali sa lupa ay lumalapit sa pinakamataas na punto ng tumaas na kondaktibiti (ang itaas na bahagi ng grounded rod ng kidlat ay nagsisilbing ganoong punto) at ang paglabas ay nangyayari sa baras ng kidlat, na lumalampas sa protektadong bagay.

Ang proteksiyon na zone ng isang single-rod lightning rod ng taas h ay isang kono ng taas na 0.92 h na may base sa anyo ng isang bilog na may radius na 1.5 h (Fig. 2).

Ang lahat ng mga istruktura na kasya sa kono ay mapoprotektahan mula sa direktang pagtama ng kidlat na may pagiging maaasahan ng hindi bababa sa 95% (Zone B).Sa loob ng isang kono na may taas na 0.85 na oras at isang base radius na 1.1 na oras, ang pagiging maaasahan ng proteksyon ay 99.5%. (Zone A).

kanin. 2. Single rod lightning protection zones. A — protection zone na may 99.5% na pagiging maaasahan; B - zone ng proteksyon na may 95% na pagiging maaasahan; 1 - pamalo ng kidlat; 2 — protektadong bagay.

Kung ang lugar ng site ay mas malaki kaysa sa protektadong lugar, ito ay kinakailangan upang taasan ang taas ng lightning rod o mag-install ng ilang lightning rods.

Proteksyon laban sa pangalawang epekto ng kidlat

Ang pangunahing hakbang upang labanan ang paglitaw ng mataas na potensyal sa mga gusali o istruktura dahil sa electrostatic induction sa panahon ng atmospheric discharges ay ang saligan ng lahat ng conductive elements ng gusali.

Upang alisin ang impluwensya electromagnetic induction sa mga pinahabang elemento ng metal (mga pipeline, istruktura ng metal, atbp.), Ang huli ay mapagkakatiwalaan na konektado sa mga metal na tulay.

Upang maalis ang paglipat ng mataas na potensyal sa pamamagitan ng aerial at underground na komunikasyon, ang mga input ng power, radio, signaling at mga network ng komunikasyon ay ipinapatupad ng mga cable at valve limiters (halimbawa, RVN-0.5) at spark gaps, na na-trigger kapag ang Ang pagtaas ng boltahe ay naka-install.