Binaların ve tesislerin yıldırımdan korunması

Yıldırımın atmosferik elektrikten boşalması, yalıtım hasarına, elektrik tesisatlarında kazalara, insanlarla ilgili kazalara ve bina ve yapıların tahrip olmasına neden olabilir.

Yıldırımın görünüşü

Güneş dünyanın yüzeyini ısıttığında, su buharı ile doymuş yukarı doğru hava akımları ortaya çıkar. Daha küçük su parçacıkları negatif, daha büyük olanlar ise pozitif yüklüdür.

Rüzgar ve yerçekiminin etkisi altında, zıt yüklü parçacıkların ayrılması meydana gelir. 5 km'den daha yükseğe çıkan bulutlardaki su tanecikleri donar ve çöker. Pozitif yüklü kristaller, bulutun üst kısmında, 5-7 km yükseklikte, negatif yüklü - 2-5 km yükseklikte bulunur. Yüklerin bulutlarda ayrılması sonucunda sözde oluşur. Uzay yükleri ve gök gürültüsü bulutunun farklı bölümleri, farklı yük değerlerine ve işaretlere sahiptir. Bulutun altından gelen yükler, yerde zıt işaretli yüklere neden olur.

Bulutlar ve yer arasında, ayrıca bulutun farklı bölümleri arasında veya farklı bulutlar arasında, yüksek yoğunluklu alanlar - santimetre başına on binlerce volt - ortaya çıkar. Yaklaşık 30 kV / cm'lik bir alan gücünde, havanın iyonlaşması meydana gelir, bir atılım başlar - sözde lider deşarj (10–20 m çapında loş bir kanal), ortalama 200– hızında hareket eder. 300 km/sn.

Alanın etkisi altında, yerdeki yükler - iletkenliği yüksek olan alanlarda (ıslak yerler, elektriksel olarak iletken katmanlar, vb.) veya yüksek nesneler (tepeler, bacalar, su kuleleri, direkler, elektrik hatları, ağaçlar, bağımsız binalar) düzlük vb.) — sürücüye doğru ilerleyin.

İletken, elektrik alan voltajının en yüksek olduğu nesneye yönlendirilir ve ardından ışık hızıyla karşılaştırılabilir bir hızda yayılan güçlü bir karşı deşarj meydana gelir (Şekil 1). Ek olarak, saniyenin on binde birinden daha kısa bir sürede, etkilenen yapıdan yüz binlerce ampere ulaşan bir akım geçer ve bunun etkisi altında plazma birkaç on binlerce dereceye kadar ısınır ve parlak bir şekilde parlamaya başlar.

Fırlatmanın ışık etkisi şimşek olarak algılanır ve havanın egzoz kanalındaki patlayıcı genleşmesi bir ses efekti - gök gürültüsü üretir.

Pirinç. 1. Bir gök gürültüsü bulutunun elektrifikasyon sürecinin ve bir yer nesnesine doğru yıldırım deşarjının gelişiminin şeması.

Ölçümler, boşalmaların yaklaşık 3/4'ünün bulutun negatif yüklü kısımlarından ve boşalmaların 1/4'ünün pozitif yüklü alanlardan kaynaklandığını göstermektedir. İlkinden sonra, art arda birkaç deşarj daha görünebilir.

Yıldırım deşarjları aşağıdaki parametrelerle karakterize edilir:

• akım genliği — en sık gözlemlenen akım 10–30 kA'dır, ölçümlerin %5–6'sında akım 100–200 kA'ya ulaşır;

• dalga cephesinin uzunluğu — yıldırım akımının maksimum değerine (genellikle 1,5-2 μs) yükselme süresi.

Çok daha az sıklıkla, dünya yüzeyindeki hava akımlarının etkisi altında yavaşça hareket eden, yarım metreye kadar çapa sahip parlayan bir plazma topu olan şimşek topu gözlemlenir. Top yıldırım binalara bacalardan, pencerelerden, kapılardan girer.

Yıldırım topu canlı bir organizmaya temas ederse, ölümcül yaralanmalar, ciddi yanıklar meydana gelir ve yapılarla temas ettiğinde patlama ve nesnelerin mekanik olarak tahrip olması meydana gelir. Yıldırım topunun doğası hala tam olarak anlaşılamamıştır.

Yıldırımın binalar ve yapılar üzerindeki etkisi

Doğrudan bir yıldırım çarpması, desteklerin yarılmasına, yapıların erimesine, tutuşma ve patlamaya, mekanik yıkıma, metal yapıların içinden geçen yıldırımdan zemine kabul edilemez şekilde ısınmasına neden olur. Operasyonel verilere göre, yıldırım 4 mm kalınlığındaki sacı yakar.

Elektrostatik indüksiyon, izole edilmiş metal yapılar ve teller üzerinde yüksek bir potansiyel oluşmasıyla kendini gösterir, bu da zeminin tahrip olmasına yol açar, bu da insanlarda elektrik çarpmasına, patlayıcı karışımların tutuşmasına ve patlamasına ve ayrıca zarar görmesine neden olabilir. elektrik tesisatlarında yalıtım.

Elektromanyetik indüksiyon, birbirinden ve zeminden izole edilmiş, kıvılcım veya arka neden olabilen genişletilmiş metal yapılar ve iletişimler (kirişler, raylar, boru hatları vb.) Üzerindeki deşarj akımı sırasında indüksiyonda kendini gösterir.

Bir yıldırım deşarjı durumunda, dış zemin yapıları ve iletişimler boyunca da yüksek potansiyeller ortaya çıkar.

Binalar ve tesisler, amaçlarına ve bulundukları alandaki yıldırım faaliyetinin yoğunluğuna bağlı olarak, yıldırım hasarından veya yıldırım deşarjının neden olduğu ikincil etkilerden korunmalıdır.

Urallardan Krasnoyarsk'a ve Krasnoyarsk'ın güneyinde, Krasnoyarsk'tan Habarovsk'a kadar olan bölge, ortalama 40 ila 60 saatlik fırtına aktivitesi olan bölgelere aittir. Krasnoyarsk'ın kuzeyinde, Krasnoyarsk'tan Nikolaevsk-on-Amur'a kadar olan bölgede, fırtına aktivitesinin ortalama süresi 20 ila 40 saat arasındadır. Yukarı Altay (Biysk-Gorno-Altaysk-Ust-Kamenogorsk) bölgelerinde yılda 60 saatten 80 saate artan fırtına aktivitesi gözlemleniyor. Binaların ve yapıların yıldırımdan korunması, uzman kuruluşlar tarafından geliştirilen projelere göre yapılmalıdır.

Doğrudan yıldırım çarpmalarına karşı koruma. Paratoner kapsama alanı

Yıldırımdan korunma cihazlarının eylemi, üzerinde yükselen metal bir paratonerin korunan nesnenin yanına, toprağa güvenilir bir şekilde bağlanması gerçeğinden oluşur. Bir yıldırım deşarjı meydana geldiğinde, toprağa koşan iletken, iletkenliği arttırılmış en yüksek noktaya yaklaşır (topraklanmış paratonerin üst kısmı bu nokta olarak hizmet eder) ve deşarj, korunan nesneyi atlayarak paratonerde gerçekleşir.

h yüksekliğindeki tek çubuklu bir paratonerin koruyucu bölgesi, 1,5 h yarıçaplı bir daire şeklinde bir tabanı olan 0,92 h yüksekliğinde bir konidir (Şekil 2).

Koniye uyan tüm yapılar, doğrudan yıldırım çarpmasından en az %95 (Bölge B) güvenilirlikle korunacaktır.0,85 saat yüksekliğe ve 1,1 saat taban yarıçapına sahip bir koninin içinde koruma güvenilirliği %99,5'tir. (Bölge A).

Pirinç. 2. Tek çubuklu yıldırımdan korunma bölgeleri. A — %99,5 güvenilirliğe sahip koruma bölgesi; B — %95 güvenilirliğe sahip koruma bölgesi; 1 — paratoner; 2 — korunan nesne.

Şantiye alanı korunan alandan daha büyükse, paratonerin yüksekliğinin arttırılması veya birkaç paratoner takılması gerekir.

Yıldırımın ikincil etkilerine karşı koruma

Atmosferik deşarjlar sırasında elektrostatik endüksiyon nedeniyle binalarda veya yapılarda yüksek potansiyel oluşmasıyla mücadele etmek için ana önlem, binanın tüm iletken elemanlarının topraklanmasıdır.

Etkiyi kaldırmak için elektromanyetik indüksiyon uzun metal elemanlarda (boru hatları, metal yapılar vb.), ikincisi metal köprülerle güvenilir bir şekilde bağlanır.

Hava ve yer altı haberleşmesi ile yüksek potansiyellerin transferini ortadan kaldırmak için güç, radyo, sinyalizasyon ve haberleşme şebekelerinin girişleri kablo ve valf sınırlayıcılar (örneğin RVN-0.5) ve kıvılcım aralığı ile gerçekleştirilir. voltaj yükselmeleri kurulur.