Hoonete ja rajatiste piksekaitse

Atmosfääri elektrist tulenev äikeselahendus võib põhjustada isolatsioonikahjustusi, õnnetusi elektripaigaldistes, õnnetusi inimestega ning hoonete ja rajatiste hävimist.

Välgu välimus

Kui päike soojendab maapinda, tekivad veeauruga küllastunud õhuvoolud ülespoole. Väiksemad veeosakesed on negatiivse laenguga, suuremad positiivselt laetud.

Tuule ja gravitatsiooni mõjul toimub vastupidiselt laetud osakeste eraldumine. Enam kui 5 km kõrgusele tõusvate pilvede veeosakesed külmuvad ja vajuvad kokku. Positiivselt laetud kristallid asuvad pilve ülaosas, 5-7 km kõrgusel, negatiivselt laetud - 2-5 km kõrgusel. Pilvedes toimuvate laengute eraldumise tulemusena tekivad nn. Kosmoselaengutel ja äikesepilve eri osadel on erinevad laengu väärtused ja märgid. Pilve põhjast tulevad laengud põhjustavad maapinnal vastupidise märgi laenguid.

Pilvede ja maapinna, aga ka pilve erinevate osade või erinevate pilvede vahel tekivad suure intensiivsusega väljad — mitukümmend tuhat volti sentimeetri kohta. Väljatugevusel umbes 30 kV / cm toimub õhu ionisatsioon, algab läbimurre - nn liiderlahendus (hämaralt hõõguv kanal läbimõõduga 10–20 m), liikudes keskmise kiirusega 200– 300 km/sek.

Põllu toimel laengud maapinnal — suurenenud juhtivusega aladel (märjad kohad, elektrit juhtivad kihid jne) või kõrgete objektidega (künkad, korstnad, veetornid, postid, elektriliinid, puud, iseseisvad hooned. tasandik jne.) — liikuda juhi poole.

Juht suunatakse objektile, mille suhtes elektrivälja pinge on suurim ja siis tekib võimas vastulahendus, mis levib valguse kiirusega võrreldava kiirusega (joonis 1). Lisaks läbib mõjutatud struktuuri vähem kui kümnetuhandiksekundi jooksul sadade tuhandete ampriteni ulatuv vool, mille mõjul soojeneb plasma mitmekümne tuhande kraadini ja hakkab eredalt helendama.

Väljapaiskumise valgusefekti tajutakse välguna ja õhu plahvatuslik paisumine väljalaskekanalis tekitab heliefekti — äikest.

Riis. 1. Skeem rünksajupilve elektrifitseerimise protsessist ja pikselahenduse arengust maapealse objekti suunas.

Mõõtmised näitavad, et ligikaudu 3/4 tühjendustest pärinevad pilve negatiivselt laetud osadest ja 1/4 positiivselt laetud piirkondadest. Pärast esimest võib ilmneda veel mitu järjestikust tühjenemist.

Välklahendusi iseloomustavad järgmised parameetrid:

• voolu amplituud — kõige sagedamini vaadeldav vool on 10–30 kA, 5–6% mõõtmistest ulatub vool 100–200 kA-ni;

• lainefrondi pikkus — välguvoolu maksimaalse väärtuseni tõusu kestus (tavaliselt 1,5-2 μs).

Hoopis harvemini täheldatakse keravälku, mis on kuni poolemeetrise läbimõõduga hõõguv plasmakuul, mis liigub aeglaselt õhuvoolude mõjul maapinnal. Keravälk tungib hoonetesse läbi korstnate, akende, uste.

Kui keravälk puudutab elusorganismi, tekivad surmavad vigastused, tekivad rasked põletused, konstruktsioonidega kokkupuutel plahvatus ja esemete mehaaniline hävimine. Keravälgu olemust ei mõisteta siiani hästi.

Välgu mõju hoonetele ja rajatistele

Otsene välgulöök põhjustab tugede lõhenemist, konstruktsioonide sulamist, süttimist ja plahvatust, mehaanilist hävingut, metallkonstruktsioonide lubamatut kuumenemist neid läbivast pikselöögist maasse. Tööandmetel põleb välk läbi 4 mm paksuse pleki.

Elektrostaatiline induktsioon väljendub suure potentsiaali tekitamises isoleeritud metallkonstruktsioonidele ja -juhtmetele, mis viib maapinna hävimiseni, mis omakorda võib põhjustada inimestele elektrilöögi, plahvatusohtlike segude süttimise ja plahvatuse, samuti kahjustada isolatsioon elektripaigaldistes .

Elektromagnetiline induktsioon väljendub üksteisest ja maapinnast isoleeritud paisutatud metallkonstruktsioonidel ja kommunikatsioonidel (talad, rööpad, torustikud jne) tühjendusvoolu ajal induktsioonis, mis võib tekitada sädeme või kaare.

Pikselahenduse korral tuuakse suured potentsiaalid sisse ka väliste maapealsete konstruktsioonide ja kommunikatsioonide äärde.

Hooned ja rajatised, olenevalt nende otstarbest ja välgutegevuse intensiivsusest nende asukoha piirkonnas, peavad olema kaitstud äikesekahjustuste või pikselahendusest põhjustatud sekundaarsete mõjude eest.

Territoorium Uuralitest Krasnojarskini ja Krasnojarski lõunaosas, Krasnojarskist Habarovskini kuulub piirkondadesse, kus äikesetorm kestab keskmiselt 40–60 tundi. Krasnojarskist põhja pool asuvas piirkonnas Krasnojarskist Amuuri-äärse Nikolajevskini kestab äikesetorm keskmiselt 20 kuni 40 tundi. Ülem-Altai piirkondades (Biysk-Gorno-Altaysk-Ust-Kamenogorsk) täheldatakse äikesetormide aktiivsuse suurenemist 60-80 tunnilt aastas. Hoonete ja rajatiste piksekaitse tuleb läbi viia vastavalt spetsialiseeritud organisatsioonide väljatöötatud projektidele.

Kaitse otseste pikselöögi eest. Piksevardade leviala

Piksekaitseseadmete tegevus seisneb selles, et selle kohal kõrguv metallist piksevarras paigaldatakse kaitstava objekti lähedusse, mis on kindlalt maaga ühendatud. Pikselahenduse ilmnemisel läheneb maapinnale kiirustav juht kõrgeima juhtivuse kõrgeimale punktile (selle punktina toimib maandatud piksevarda ülemine osa) ja tühjenemine toimub piksevarras, minnes kaitstud objektist mööda.

Ühevardalise piksevarda kõrgusega h kaitsevööndiks on 0,92 h kõrgune koonus, mille alus on 1,5 h raadiusega ringikujuline (joonis 2).

Kõik koonusesse sobivad konstruktsioonid on kaitstud otsese pikselöögi eest vähemalt 95% töökindlusega (tsoon B).Koonuse sees kõrgusega 0,85 tundi ja aluse raadiusega 1,1 tundi on kaitse töökindlus 99,5%. (Tsoon A).

Riis. 2. Ühevardalised piksekaitsetsoonid. A — kaitsevöönd 99,5% töökindlusega; B — kaitsevöönd 95% töökindlusega; 1 — piksevarras; 2 — kaitsealune objekt.

Kui ala on kaitsealast suurem, on vaja piksevarda kõrgust suurendada või paigaldada mitu piksevardat.

Kaitse välgu teiseste mõjude eest

Peamine meede atmosfäärilahenduse ajal elektrostaatilisest induktsioonist tingitud kõrge potentsiaali tekkimise vastu hoonetes või rajatistes on hoone kõigi juhtivate elementide maandamine.

Mõju eemaldamiseks elektromagnetiline induktsioon piklikes metallelementides (torustikud, metallkonstruktsioonid jne) on viimased usaldusväärselt ühendatud metallsildadega.

Kõrgete potentsiaalide ülekandumise välistamiseks õhu- ja maa-aluste sidevõrkude kaudu rakendatakse toite-, raadio-, signalisatsiooni- ja sidevõrkude sisendeid kaabli- ja klapipiirajate (näiteks RVN-0.5) ning sädemevahedega, mis käivituvad, kui pingetõusud on paigaldatud.