Lynbeskyttelse af bygninger og anlæg

Udledning af lyn fra atmosfærisk elektricitet kan forårsage isoleringsskader, ulykker i elektriske installationer, ulykker med mennesker og ødelæggelse af bygninger og konstruktioner.

Fremkomsten af ​​lyn

Når solen opvarmer jordens overflade, opstår der opadgående luftstrømme mættet med vanddamp. Mindre vandpartikler er negativt ladede, større er positivt ladede.

Under påvirkning af vind og tyngdekraft sker der en adskillelse af modsat ladede partikler. Vandpartikler i skyer, der stiger til en højde på mere end 5 km, fryser og kollapser. Positivt ladede krystaller er placeret i den øvre del af skyen, i en højde af 5-7 km, negativt ladede - i en højde af 2-5 km. Som et resultat af adskillelsen af ​​ladninger i skyerne dannes de såkaldte. Rumladninger og forskellige dele af tordenskyen har forskellige ladningsværdier og tegn. Ladninger fra bunden af ​​skyen forårsager ladninger af det modsatte fortegn på jorden.

Mellem skyerne og jorden, såvel som mellem forskellige dele af skyen eller mellem forskellige skyer, opstår felter med høj intensitet - flere titusinder af volt pr. centimeter. Ved en feltstyrke på omkring 30 kV / cm sker ionisering af luften, et gennembrud begynder - den såkaldte lederudladning (en svagt glødende kanal med en diameter på 10-20 m), der bevæger sig med en gennemsnitshastighed på 200- 300 km/sek.

Under påvirkning af feltet, ladninger på jorden — i områder med øget ledningsevne (våde steder, elektrisk ledende lag osv.) eller med høje genstande (bakker, skorstene, vandtårne, pæle, elledninger, træer, selvstændige bygninger på sletten osv. .) — ​​bevæg dig mod føreren.

Lederen rettes mod den genstand, i forhold til hvilken den elektriske feltspænding er størst, og så opstår der en kraftig modafladning, der forplanter sig med en hastighed, der kan sammenlignes med lysets hastighed (fig. 1). Derudover passerer på mindre end en titusindedel af et sekund en strøm, der når hundredtusindvis af ampere, gennem den berørte struktur, under påvirkning af hvilken plasmaet opvarmes til flere titusinder af grader og begynder at lyse klart.

Lyseffekten af ​​udstødningen opfattes som lyn, og den eksplosive udvidelse af luft i udstødningskanalen giver en lydeffekt - torden.

Ris. 1. Skematisk over processen med elektrificering af en tordensky og udviklingen af ​​en lynudladning mod et jordobjekt.

Målinger viser, at cirka 3/4 af udledningerne stammer fra de negativt ladede dele af skyen, og 1/4 af udledningerne fra de positivt ladede områder. Efter den første kan der forekomme flere på hinanden følgende udledninger.

Lynudladninger er karakteriseret ved følgende parametre:

• strømamplitude — den hyppigst observerede strøm er 10–30 kA, i 5–6 % af målingerne når strømmen 100–200 kA;

• længden af ​​bølgefronten — varigheden af ​​lynstrømmens stigning til dens maksimale værdi (normalt 1,5-2 μs).

Meget sjældnere observeres kuglelyn, som er en glødende plasmakugle med en diameter på op til en halv meter, der langsomt bevæger sig under påvirkning af luftstrømme på jordens overflade. Kuglelyn trænger ind i bygninger gennem skorstene, vinduer, døre.

Hvis kuglelyn rører en levende organisme, er der dødelige skader, alvorlige forbrændinger opstår, og ved kontakt med strukturer opstår eksplosion og mekanisk ødelæggelse af genstande. Naturen af ​​kuglelyn er stadig ikke godt forstået.

Indvirkning af lyn på bygninger og konstruktioner

Et direkte lynnedslag forårsager opsplitning af understøtninger, smeltning af strukturer, antændelse og eksplosion, mekanisk ødelæggelse, uacceptabel opvarmning af metalstrukturer fra lyn, der passerer gennem dem i jorden. Ifølge driftsdata brænder lynet gennem metalplader med en tykkelse på 4 mm.

Elektrostatisk induktion manifesterer sig i skabelsen af ​​et højt potentiale på isolerede metalkonstruktioner og ledninger, hvilket fører til ødelæggelse af jorden, hvilket igen kan forårsage elektrisk stød på mennesker, antændelse og eksplosion af eksplosive blandinger samt beskadigelse af isolering i elektriske installationer .

Elektromagnetisk induktion manifesterer sig i induktion under afladningsstrøm på strækmetalstrukturer og kommunikationer (bjælker, skinner, rørledninger osv.), isoleret fra hinanden og fra jorden, hvilket kan forårsage en gnist eller bue.

I tilfælde af en lynudladning indføres også høje potentialer langs eksterne jordstrukturer og kommunikationer.

Bygninger og faciliteter, afhængigt af deres formål og intensiteten af ​​lynaktivitet i området for deres placering, skal beskyttes mod lynskader eller sekundære effekter forårsaget af lynudladning.

Området fra Ural til Krasnoyarsk og syd for Krasnoyarsk, fra Krasnoyarsk til Khabarovsk tilhører områder med en gennemsnitlig varighed af tordenvejrsaktivitet på 40 til 60 timer. I regionen nord for Krasnoyarsk, fra Krasnoyarsk til Nikolaevsk-on-Amur, er den gennemsnitlige varighed af tordenvejrsaktivitet fra 20 til 40 timer. Øget tordenvejrsaktivitet fra 60 til 80 timer om året observeres i regionerne Øvre Altai (Biysk-Gorno-Altaysk-Ust-Kamenogorsk). Lynbeskyttelse af bygninger og strukturer skal udføres i henhold til projekter udviklet af specialiserede organisationer.

Beskyttelse mod direkte lynnedslag. Lynafleder dækningsområde

Virkningen af ​​lynbeskyttelsesanordninger består i, at en metallynstang, der tårner sig over den, er installeret nær den beskyttede genstand, pålideligt forbundet til jorden. Når en lynudladning opstår, nærmer lederen, der suser til jorden, det højeste punkt med øget ledningsevne (den øverste del af den jordede lynafleder tjener som et sådant punkt), og udledningen sker til lynaflederen, idet den går uden om det beskyttede objekt.

Beskyttelseszonen af ​​en enkelt-stang lynstang i højden h er en kegle med højden 0,92 h med en base i form af en cirkel med en radius på 1,5 h (fig. 2).

Alle strukturer, der passer ind i keglen, vil være beskyttet mod et direkte lynnedslag med en pålidelighed på mindst 95 % (Zone B).Inde i en kegle med en højde på 0,85 timer og en basisradius på 1,1 time er beskyttelsessikkerheden 99,5%. (Zone A).

Ris. 2. Enkeltstangs lynbeskyttelseszoner. A — beskyttelseszone med 99,5 % pålidelighed; B — beskyttelseszone med 95 % pålidelighed; 1 — lynafleder; 2 — beskyttet genstand.

Hvis stedets område er større end det beskyttede område, er det nødvendigt at øge højden på lynaflederen eller installere flere lynafledere.

Beskyttelse mod sekundære påvirkninger af lyn

Den vigtigste foranstaltning til at bekæmpe forekomsten af ​​høje potentialer i bygninger eller strukturer på grund af elektrostatisk induktion under atmosfæriske udladninger er jordforbindelsen af ​​alle ledende elementer i bygningen.

For at fjerne indflydelse elektromagnetisk induktion i aflange metalelementer (rørledninger, metalstrukturer osv.) er sidstnævnte pålideligt forbundet med metalbroer.

For at eliminere overførslen af ​​høje potentialer gennem luft- og underjordisk kommunikation implementeres input fra strøm, radio, signalering og kommunikationsnetværk af kabel- og ventilbegrænsere (f.eks. RVN-0.5) og gnistgab, som udløses, når spændingsstigninger er installeret.