Оценка на честотата на удари на мълния в обект. Отчитаме честотата на ударите на мълния в сграда. Мълния и атмосферно електричество

Средна годишна продължителност на гръмотевичните буриn М.. Радиус на свиване Rst.. Брой директни удари на мълния в обект.. Степен на опасност от мълния.

Задачата на проектанта е да предвиди в проекта надеждна и подходяща мълниезащитна система за съоръжението. За да се определи достатъчно количество защитни мерки, които осигуряват ефективна защита срещу мълния, е необходимо да се разбере прогнозираният брой директни удари на мълния в защитената конструкция. INНа първо място, честотата на директните удари на мълния зависи от честотата на гръмотевичните бури на мястото на обекта.

По този начин почти няма гръмотевични бури отвъд Арктическия кръг, но в южните райони на Северен Кавказ, Краснодарския край, в субтропиците или в някои райони на Сибир и Далечния изток гръмотевичните бури са често срещано явление. За да се оцени гръмотевичната активност, има регионални карти на интензивността на гръмотевичната активност, които показват средната продължителност на гръмотевичните бури в часове на година. Разбира се, тези карти далеч не са идеални. Те обаче са подходящи за груби оценки. Например за централната част на Русия можем да говорим за 30–60 гръмотевични часа годишно, което се равнява на 2–4 мълнии годишно на 1 км. 2 земната повърхност.

Специфична плътност на мълниевите разряди

Средногодишен брой на мълнии на 1 км 2 повърхността на земята или специфичната плътност на мълниевите разряди ( n М) се определя въз основа на метеорологични наблюдения на мястото на обекта. Ако е неизвестен, тогава може да се изчисли по следната формула:

n М = 6,7*Т d /100 (1/km 2 година)

Оценяване на честотата на ударите на мълнията през радиуса на свиване

След като определи специфичната плътност на мълниевите разряди, проектантът трябва да прецени каква част от тези удари на мълния ще ударят защитения обект.
Оценка може да се направи с помощта на радиуса на свиване (Rst). Опитът показва, че обект с височина h средно привлича всички светкавици от разстояние до: Rst ≈ 3ч.

Това е радиусът на свиване. В плана трябва да начертаете линия, която е отдалечена от външния периметър на обекта на разстояние Rst. Линията ще ограничи зоната на свиване (Sst). Може да се изчисли по всички налични методи (дори с помощта на клетки на милиметрова хартия).

Тази оценка е подходяща и за обекти със сложна форма, отделни фрагменти от които имат коренно различна височина. В близост до всеки от фрагментите, въз основа на тяхната специфична височина, се изгражда крива, която ограничава собствената му зона на свиване. Естествено, те ще се припокриват частично. Трябва да се вземе предвид само зоната, затворена от външната обвивка, както е показано на фиг. 1. Тази област ще определи очаквания брой удари на мълнии.
Фиг. 1

Броят на директните удари на мълния в защитен обект се определя просто: стойността на площта на свиване, изразена в квадратни километри, се умножава по специфичната плътност на изхвърлянето на мълния:

н М = n М*Св.

Практически изводи

От тази методика следват няколко очевидни заключения.
Първо, броят на ударите на мълния в един концентриран обект като кула или опора, чиято височина е много по-голяма от другите общи размери, ще бъде пропорционален на квадрата на неговата височина (Sst=π(3h) 2 ), а за удължени обекти (например електропровод) – пропорционално на височината на първа степен. Други обекти заемат междинна позиция в конфигурацията.

Второ, с натрупването на много обекти в ограничена зона, когато техните зони на свиване частично се припокриват (градско развитие), броят на мълниите във всеки от обектите ще бъде значително по-малък, отколкото в същия обект на открито.
В условията на плътно застрояване, когато свободното пространство между обектите е значително по-малко от тяхната височина, тогава всеки от обектите практически ще събира мълния само от площта на покрива си и височината му ще престане да играе забележима роля. Всичко това е убедително потвърдено от експлоатационния опит.

Ниво на опасност от мълния

При оценката на степента на опасност от мълния има един нюанс, който е по-добре обяснен с пример. Да предположим, че оценяваме броя на ударите върху антенна мачта с височина 30 m. С добра точност можем да приемем, че нейната зона на свиване е окръжност с радиус Rst ≈ 3h = 90 m и е равна на Sst = 3,14*(90). 2 ≈25 000 m 2 = 0,025 км 2 .

Ако на мястото на мачтата специфичната плътност на мълниеотводите n М= 2, тогава мачтата трябва да поема средно годишно Nm = 0,025 x 2 = 0,05 мълнии. Това означава, че средно 1 удар от мълния ще се случи на всеки 1/Nm = 20 години работа. Естествено е невъзможно да се знае кога това наистина ще се случи: с еднаква вероятност може да се случи по всяко време, както през първата година, така и през двадесетата година от експлоатацията.

Ако оценим степента на опасност от мълния за конкретна антенна мачта от гледна точка на собствениците на мобилни телефони, тогава вероятно можем да се примирим с прекъсване на комуникацията, което може да се случи веднъж на 20 години работа. Самата телефонна компания може да има съвсем различен подход. Ако работи не с една, а със 100 антенни системи, тогава компанията едва ли ще бъде доволна от перспективата за годишен ремонт средно на 100/20 = 5 антенни единици.

Трябва също така да се каже, че оценката на честотата на директните удари на мълния сама по себе си казва малко. Всъщност не честотата на ударите на мълнии е важна, а оценката на вероятността от възможни разрушителни последици от тях, което ни позволява да определим осъществимостта на определени мерки за мълниезащита. Прочетете също блогове за това:

Параметри на тока на мълния

Параметър на светкавицата

Ниво на защита

Пикова стойност на тока, kA

Пълно зареждане, C

Заряд на импулс, C

Специфична енергия kJ/Ohm

Среден наклон kA/μs

3.1.3. Мълния и атмосферно електричество

Мълнията е една от честите причини за нежелано пренапрежение, прекъсвания и повреди в системите за автоматизация. Зарядът, натрупан в облаците, има потенциал от около няколко милиона волта спрямо повърхността на Земята и често е отрицателен. Посоката на тока на мълнията може да бъде или от земята към облака, с отрицателен заряд на облака (в 90% от случаите), или от облака към земята (в 10% от случаите). Продължителността на разряда на мълния е средно 0,2 s, рядко до 1 ... 1,5 s, продължителността на предния фронт на импулса е от 3 до 20 μs, токът е няколко хиляди ампера, до 100 kA, температурата в канала достига 20 000 ˚C, появява се мощно магнитно поле и радиовълни [Vijayaraghavan]. Светкавици могат да се образуват и по време на прашни бури, виелици и вулканични изригвания. По време на разряд на мълния се появяват няколко импулса (фиг. 3.64). Стръмността на фронта в следващите импулси е много по-голяма, отколкото в първия (фиг. 3.65).

Честотата на падане на мълния върху сгради с височина 20 m и размери 100x100 m е 1 път на 5 години, а за сгради с размери около 10x10 m - 1 удар на 50 години [RD]. Броят на директните удари на мълнии във високата 540 м телевизионна кула Останкино е 30 удара годишно.

,

къде е максималният ток; - коефициент на корекция; - време; - предна времеконстанта; - константа на времето на затихване.

Параметрите, включени в тази формула, са дадени в табл. 3.23. Те съответстват на най-мощните мълниеносни разряди, които са редки (по-малко от 5% от случаите [Vijayaraghavan]. Токове от 200 kA се срещат в 0,7...1% от случаите, 20 kA в 50% от случаите [Kuznetsov]).

Зависимостите на първия импулс на тока на мълния и неговата производна от времето, построени по формула (3.2), са показани на фиг. 3,65. Моля, обърнете внимание, че времевите скали на графиките се различават с коефициент 10 и че скалата е логаритмична. Максималната скорост на нарастване (първа производна) на първия импулс е 25 kA/µs, следващите импулси - 280 kA/µs.

Скоростта на нарастване на тока се използва за изчисляване на големината на индуцирания импулс в кабелите за автоматизация.

Формално изчислението е изключително просто. Трябва да знаете областта на свиване на мълнията в сградата S st и тяхната специфична плътност n M на нейното местоположение. Произведението на тези количества дава средния очакван брой директни мълнии на година:

N M = n M S st (1)

В по-голямата част от практическите ситуации N M T mol ≈ 1/N M (2)

Във всички справочни материали стойността на n M е дадена за 1 km 2 годишно. Следователно изчислената стойност на T се оценява в години. Ако например се получи N M = 0,03, тогава средно трябва да очаквате една мълния на всеки 1: 0,03 ≈ 33 години работа.

Понятието „средно” тук е от решаващо значение. Удар от мълния върху конкретна сграда не е задължително да се случи след 33 години, ако нямате късмет, може да минат само 1 - 2 години, а може и 100 години (за тези, които имат особен късмет). Прогнозният период е валиден средно аритметично. Тя може да бъде потвърдена само от дългосрочна статистика от наблюдения на голям брой сгради от същия тип.

Таблица 1 е заимствана от регулаторния документ RD 34.21.122-87.

маса 1

За да намерите стойността n M, първо трябва да се обърнете към картата на продължителността на гръмотевичните бури (тя също е в стандарта), да премахнете от нея средната годишна продължителност на гръмотевичните бури за местоположението на въпросната сграда и след това, като използвате табл. 1, получете необходимите n M. Излишно е да казвам колко приблизителен ще бъде резултатът от изчислението. Бих искал да оперирам с по-строги цифри, получени например от система за дистанционно записване на интензивността на гръмотевичната активност с пространствена разделителна способност от поне 200 - 500 m, за разлика от много технически развити страни, такава система има все още не е разгърнат в Русия.

Ясно е, че в настоящата ситуация е безсмислено да се харчат големи усилия за стриктно изчисляване на зоната на свиване. Въз основа на опита от наблюдението на структури с различна височина се приема, че тя е ограничена от линия, отстранена от външния периметър на обекта на разстояние, равно на 3 от неговите височини. Конструкцията е лесна за изпълнение. След това остава да се изчисли ограничената площ (вътре в синята линия на фиг. 1) по произволен метод, в краен случай - чрез клетки на милиметрова хартия. При голяма несигурност в стойността на nM, грешката при изчисляване на площта е малко вероятно да бъде значителна.

Снимка 1

Често строителните елементи имат различна височина. В този случай радиусът на свиване може да бъде оценен по височината на най-високия елемент. След това резултатът от очаквания брой въздействия ще даде горна граница. За да се изясни изчислението, е необходимо да се конструират площите за всички строителни фрагменти с различна височина и да се начертае общата им външна граница, както е показано на фиг. 2. Територията, ограничена от него, ще даде по-точна площ на свиване на сградата като цяло.

Фигура 2

Завършените строежи важат само за уединена сграда. Съседни сгради или високи дървета могат значително да променят резултата. Представете си градска зона или градинска кооперация, където къщите са разположени почти една до друга. Техните зони на свиване на мълния частично се припокриват. В резултат на това очакваният брой стачки на къща ще бъде по-нисък. При сравними височини на съседни сгради може да се приеме, че от насложените площи на зони на свиване на мълнии, те ще бъдат разпределени по равно между къщите. Ако височините са фундаментално различни и техните зони на свиване се припокриват в значителна част, трябва да се прибегне до компютърни изчисления. Същото трябва да се направи и в случаите, когато клиентът изисква голяма прецизност.

На практика рядко възниква необходимост от прецизни изчисления. Оценката на броя на ударите на мълния за уединена сграда винаги може да се счита за ограничение и грешка дори на ниво значителна цифра е напълно приемлива поради груба оценка на плътността на мълниеотводите на територията на Русия .

Светкавица- огромен електрически искров разряд в атмосферата, както обикновено, придружен от светкавица и гръм. Има малко забавяне между светкавицата и звуковия разряд на гръм, чиято продължителност може да се използва за изчисляване на разстоянието до удара на мълния.

Ще имаш нужда

• Хронометър, калкулатор

Инструкции

1. Оказва се, изчакайте светкавицата с хронометър в ръка. В момента на светкавицата стартирайте хронометъра, когато чуете гръм, изключете хронометъра. В резултат на това ще получите времето за забавяне на гръмотевицата - това е времето, необходимо на въздушната вибрация да премине от точката на разреждане до вас.

2. Освен това разстоянието, според известната формула, е продукт на скоростта и времето. Имаш време. Що се отнася до скоростта на звука в атмосферата, за смели изчисления е достатъчно да запомните стойността от 343 метра в секунда. Ако искате да изчислите разстоянието повече или по-малко правилно, тогава трябва да запомните, че звукът се разпространява по-бързо във влажен въздух, отколкото в сух въздух, и по-бързо в горещ въздух, отколкото в студен въздух. Да кажем, че през студена есен с проливен дъжд скоростта на звука във въздуха ще бъде 338 м/сек, а през горещо и сухо лято – 350 м/сек.

3. Сега пребройте. Да кажем, че от светкавицата до звука на гръм са минали 8 секунди, вземете скоростта на звука - 343 m/s, тогава разстоянието до светкавицата ще бъде 8 * 343 = 2744 метра, или (закръглено) 2,7 километра. Ако температурата на въздуха е 15 градуса по Целзий с влажност 80% (умерени валежи), тогава скоростта на звука ще бъде 341,2 м/сек, а разстоянието ще бъде 2729,6 м (може да се закръгли до 2,73 км).

4. Можете да въведете толеранс за посоката на вятъра. Ако вятърът духа в посока от мълнията към вас, звукът ще измине това разстояние малко по-бързо, а ако вятърът е насочен от вас към мълнията, той ще се движи малко по-бавно. За смели изчисления е достатъчно да запомните, че в първия случай (вятър до мълния) разстоянието трябва да се намали с 5%, а във втория (вятър от мълния) да се увеличи с 5%. Така при забавяне на гръмотевицата от 8 секунди и скорост на звука от 343 м/сек и посоката на вятъра от мълнията към вас разстоянието от 2744 метра трябва да се увеличи със 137,2 метра.

Има спортове, които пряко зависят от посоката вятър. Например кайтбординг. Спортист, който се интересува от това, трябва да може да определи положително посока вятърпреди да излезете на вода.

Ще имаш нужда

• – знаме, шал или кърпичка.

Инструкции

1. Погледни по-отблизо дали имам знаме. Разглеждайки го, можете лесно да определите не само посока, но и приблизителна сила вятър. Ако не намерите флаг наблизо, опитайте други методи, тъй като има много от тях.

2. По същия начин вижте дима. Възможно е някъде наблизо да има фабрика с димни комини или някой да пече кебап на скара.

3. Вземете знаме, шал или дълъг шал. Излезте на равна повърхност. Вдигнете ръката си с обекта нагоре. Ако няма препятствия отстрани, тогава можете лесно да определите посока вятър .

4. Обърнете главата си от едната към другата страна. След като се позиционира директно срещу вятъра, ще чуете идентичен шум и в двете уши.

5. Погледнете водата или по-скоро вълните. Те неизменно се движат по посока на вятъра.

Видео по темата

Забележка!
Ако вятърът духа перпендикулярно на висок хълм, гора и т.н., тогава той може да промени посоката си. Това е допустимо поради резултата от отражение върху тези оригинални стени. Тогава вятърът не само ще духа в обратна посока, но може и да намалее по сила или дори да утихне напълно. Когато се занимавате с водни спортове, не е достатъчно само да определите посоката на вятъра, трябва също да можете да изчислите силата му. Без специално оборудване под ръка можете да направите това визуално.

Полезен съвет
При определяне на посоката на вятъра си струва да се вземе предвид такова понятие като турбуленция. По-лесно е за всеки да го обясни с примера на водата. Неговият поток, срещайки препятствие, не може да го заобиколи без прекъсване поради инерция. Поради това при усукване образува кипене, пяна и дори фунии. Същото се случва и с вятъра, който среща препятствие по пътя си, например сграда. Ето защо, когато сте в двора на сграда, понякога е трудно да определите посоката на вятъра. Това хаотично движение на вятърни течения се нарича турбулентност. И тези вихри, които създават зад препятствието, са ротори.

Светкавица- това е мощен електрически разряд, който се появява, когато облаците са силно наелектризирани. Гръмотевични разряди могат да протичат както вътре в облак, така и между съседни облаци, които са силно наелектризирани. Понякога възниква разряд между земята и електрифициран облак. Преди светкавица се появяват електрически потенциални разлики между облака и земята или между съседни облаци.

Един от първите, който установи взаимодействието на електрическите разряди в небето, беше задграничен учен, който също заемаше основния държавен пост - Бенджамин Франклин. През 1752 г. той извършва завладяващо умение с хартиено хвърчило. Тестерът прикрепи метален ключ към кабела и пусна хвърчилото навреме за гръмотевична буря. След известно време мълния удари ключа и изхвърли сноп искри. Оттогава мълниите започват да се изучават подробно от учените. Този удивителен природен феномен може да бъде изключително опасен, причинявайки значителни щети на електропроводи и други високи сгради. Основната причина за възникването на мълнията се крие в сблъсъка на йони (ударна йонизация). Електрическото поле на облак има много висок интензитет. В такова поле свободните електрони изпитват голямо ускорение. Когато се сблъскат с атоми, те ги йонизират. Крайният резултат произвежда поток от бързащи електрони. Ударната йонизация образува плазмен канал, през който преминава токов импулс на пръта. Получава се електрически разряд, този, който проследяваме под формата на мълния. Дължината на такъв разряд може да достигне няколко километра и да продължи до няколко секунди. Светкавицанеизменно придружени от блестяща светкавица и гръмотевици. Мълния често се появява по време на гръмотевична буря, но има и изключения. Един от най-неизследваните природни феномени, свързани с електрическите разряди от учените, е кълбовидната мълния. Знаем само, че се появява неочаквано и може да причини значителни щети. И така, защо светкавицата е толкова ярка? Силата на електрическия ток по време на удар от мълния може да достигне 100 000 ампера. В този случай се отделя много енергия (около милиард джаула). Температурата на главния канал достига приблизително 10 000 градуса. Тези сблъсъци пораждат ярка светлина, която може да се види по време на удар от мълния. След такъв силен електрически разряд настъпва пауза, която може да продължи от 10 до 50 секунди. През това време прътовият канал приблизително изгасва, температурата в него пада до 700 градуса. Учените са установили, че яркото сияние и нагряването на плазмения канал се разпространяват отдолу нагоре, а паузите между сиянията са десетки части от секунди всяка. Следователно човек възприема няколко силни удара като една ярка светкавица.

Видео по темата

Светкавицата, както обикновено, се появява като блестяща зигзагообразна светкавица в гръмотевични облаци и е придружена от гръмотевици. Електрическият му разряд достига 100 000 ампера, а напрежението достига няколкостотин милиона волта. За да се определи разстояниепреди мълния, е необходимо да се изчисли времето в секунди от светкавицата до първия тътен на гръмотевицата.

Ще имаш нужда

• – хронометър или часовник$
• - калкулатор.

Инструкции

1. Светкавицата е природно явление, опасно за човешкия живот. Но по ирония на съдбата, именно заради хората те стават все повече и повече. Това се дължи на много безотговорно отношение към околната среда: замърсяването на околния въздух в мегаполисите увеличава нагряването на въздуха и издигането на пара-кондензат в атмосферата. Това увеличава електрическия интензитет в облаците и провокира светкавици.

2. Необходимостта от определяне разстояниепреди мълнияе породено не само от необходимостта от разширяване на кръгозора, но и от елементарния инстинкт за самосъхранение. Ако е твърде близо и се намирате на открито, тогава е най-добре да избягате оттам възможно най-бързо. Електрическият ток избира най-късия път към земята, а кожната завеса е добър проводник за него.

3. Започнете да броите секундите веднага щом видите светлинен проблясък в небето, използвайте часовник или хронометър. Веднага щом се чуе първият гръм, спрете да броите, това ще ви даде време.

4. За да откриете разстояние, трябва да умножите времето по скоростта. Ако точността не е много важна за вас, тогава тя може да се приеме равна на 0,33 km/s, т.е. умножете броя на секундите по 1/3. Да кажем, според вашите изчисления, времето до мълниябеше 12 секунди, след разделяне на 3 се получават 4 км.

5. За да се определи разстояниепреди мълнияпо-правилно е да вземем средната скорост на звука във въздуха за 0,344 km/s. Истинската му стойност зависи от много фактори: влажност, температура, вид на терена (открито пространство, гора, градски високи сгради, водна повърхност), скорост на вятъра и др. Да кажем, че при дъждовно есенно време скоростта на звука е приблизително 0,338 km/s, при суха лятна жега - около 0,35 km/s.

6. Гъстите гори и високите сгради забавят скоростта на звука много повече. Намалява се поради необходимостта от заобикаляне на безброй препятствия и дифракция. В този случай е доста трудно да се направи точно изчисление и основното е непрактично: въпреки факта, че мълнията няма да удари земята, тя може да удари високо дърво до вас. Така че изчакайте между нискорастящи дървета с гъста корона, най-доброто от всяко е да клекнете, а ако се озовете на градска улица, тогава се покрийте в близката сграда.

7. Обърнете внимание на вятъра. Ако е доста мощен и духа към вас в посока от мълния, което означава, че звукът идва по-бързо. Тогава средната му скорост може да се приеме за приблизително 0,36 km/h. Когато посоката на вятъра е далеч от вас мълниядвижението на звука, напротив, се забавя и скоростта е приблизително 0,325 km/h.

8. Средна дължина мълниядостига 2,5 км, а разрядът се простира до разстояниедо 20 км. Затова трябва да се придвижите възможно най-бързо от откритото пространство до най-близката сграда или структура. Помнете това, когато се приближавате мълнияТрябва да затворите всички прозорци и врати и да изключите електрическите уреди, в противен случай може да възникне повреда през антената и да причини повреда на вашето оборудване през мрежата.

9. Светкавиците са не само наземни, но и вътре в облака. Те не са опасни за хората на земята, но могат да повредят летящи обекти: самолети, хеликоптери и други превозни средства. В допълнение, метален предмет, уловен в облак със силно електрическо поле, което може да поддържа, но не и да създава заряд, може да стане стартер мълнияи провокира появата му.

Видео по темата

Забележка!
Очарователен факт: сред някои индиански народи ударът на мълния се счита, така да се каже, за посвещение, необходимо на шамана, за да постигне най-високо ниво на способности.

Сградите и съоръженията или части от тях, в зависимост от тяхното предназначение, интензивността на мълниеносната дейност в района на местоположението и очаквания брой удари на мълнии годишно, трябва да бъдат защитени в съответствие с категориите на мълниезащитното устройство и вида на охранителна зона. Защитата срещу директни удари на мълния се осъществява с гръмоотводи от различни видове: прът, кабел, мрежа, комбиниран (например кабелен прът). Най-често се използват прътови гръмоотводи; кабелните гръмоотводи се използват главно за защита на дълги и тесни конструкции. Защитният ефект на гръмоотвод под формата на мрежа, нанесен върху защитаваната конструкция, е подобен на действието на обикновен гръмоотвод.

Защитният ефект на гръмоотвода се основава на способността на мълнията да поразява най-високите и добре заземени метални конструкции. Благодарение на това защитената сграда, която е по-ниска по височина в сравнение с гръмоотвода, практически няма да бъде поразена от мълния, ако всичките й части са включени в защитната зона на гръмоотвода. За защитна зона на гръмоотвода се счита частта от пространството около гръмоотвода, която в определена степен осигурява защита на сградите и съоръженията от преки мълниеотводи.

надеждност. Повърхността на защитната зона има най-малка и постоянна степен на надеждност; С навлизането в зоната надеждността на защитата се увеличава. Защитната зона тип A има ниво на надеждност от 99,5% или по-високо, а тип B има ниво на надеждност от 95% или по-високо.

Обща схема за решаване на проблема: прави се количествена оценка на вероятността от удар на мълния върху защитен обект, разположен на равна площ с доста равномерни почвени условия на мястото, заемано от обекта, т.е. очакваният брой удари на мълния на се определя година на защитения обект. В зависимост от категорията на мълниезащитното устройство и получената стойност на очаквания брой мълнии за година на защитавания обект се определя вида на защитната зона. Изчисляват се взаимните разстояния между гръмоотводите, взети по двойки, и се изчисляват параметрите на защитните зони на дадена височина от земята.

В зависимост от вида, броя и взаимното разположение на мълниеотводите, защитните зони могат да имат голямо разнообразие от геометрични форми. Надеждността на мълниезащитата на различни височини се оценява от проектанта, който при необходимост изяснява параметрите на мълниезащитното устройство и взема решение за необходимостта от допълнителни изчисления.

Промишлени, жилищни и обществени сгради и конструкции, в зависимост от техните конструктивни характеристики, предназначение и значение, вероятността от експлозия или пожар, технологични характеристики, както и интензивността на светкавичната активност в района на тяхното местоположение, се разделят на три категории по мълниезащита: I - промишлени сгради и конструкции с взривоопасни помещения от класове B-1 и B-2 съгласно PUE; включва и сгради на електроцентрали и подстанции; II - други сгради и постройки с взривоопасни помещения, некласифицирани в I категория; III - всички други сгради и съоръжения, включително пожароопасни помещения.

За оценка на гръмотевичната активност в различни райони на страната се използва карта на разпределението на средния брой гръмотевични часове за година, върху която се нанасят линии с еднаква продължителност на гръмотевични бури или данни от съответната местна метеорологична станция.

Вероятността даден обект да бъде ударен от мълния зависи от интензивността на гръмотевичната буря в района на неговото местоположение, височината и площта на обекта и някои други фактори и се определя количествено от очаквания брой удари на мълнии годишно . За сгради и конструкции, които не са оборудвани с мълниезащита, броят на щетите се определя по формулата

Където С И Л - съответно ширината и дължината на защитената сграда (съоръжение), която има правоъгълна форма в план, m; ч - най велик

височина на защитения обект, m; П- среден годишен брой на мълнии на 1 km 2 от земната повърхност на мястото на обекта, стойности Пс еднаква интензивност на гръмотевична дейност се определят от таблици. За сгради със сложна конфигурация при изчисляване като СИ Лсе вземат предвид ширината и дължината на най-малкия правоъгълник, в който сградата може да бъде вписана в плана.

Категорията на мълниезащитното устройство и очакваният брой мълнии годишно на защитения обект определят вида на защитната зона: сградите и съоръженията, принадлежащи към категория I, подлежат на задължителна мълниезащита. Защитната зона трябва да има степен на надеждност от 99,5% или по-висока (защитна зона тип А); защитните зони за сгради и съоръжения, принадлежащи към категория II, се изчисляват според тип А, ако н> 1 и тип B в противен случай; зони, принадлежащи към категория III, се изчисляват според тип А, ако н > 2 и тип B в противен случай. Това се отнася само за сгради и съоръжения, които са класифицирани като взривоопасни и пожароопасни. За всички останали обекти от тази категория, независимо от стойността нтип защитна зона се приема B.

Изчисляването на мълниезащитата на сгради и конструкции включва определяне на границите на зоната за защита от мълния, която е пространството, защитено от директни удари на мълния. Защитна зона с единична височина на гръмоотвод ч  150 m е кръгъл конус, който в зависимост от вида на защитната зона се характеризира със следните размери:

ч
тя

ч
тя

(12.16)

Където ч 0 - връх на конуса на защитната зона, m; r 0 - радиус на основата на конуса на нивото на земята, m; r x - радиус на хоризонталното сечение на защитната зона на височина чх от нивото на земята, m; чх - височина на защитената конструкция, m.

Защитната зона на единичен гръмоотвод в план се изобразява графично с кръг със съответния радиус. Центърът на кръга е в точката, където е монтиран гръмоотводът.

Защитна зона на двоен гръмоотвод с височина до 150 m с разстояние между гръмоотводите равно на Л, показано на фиг. 12.1. Фигурата показва, че защитната зона между два гръмоотвода е значително по-голяма от сбора на защитните зони на два единични гръмоотвода. Част от охранителната зона

между прътовите гръмоотводи в участъка, минаващ през осите на гръмоотводите, има съединение (фиг. 12.1), а останалите му части се наричат ​​крайни части.

Определянето на очертанията на крайните части на защитната зона се извършва съгласно изчислителните формули, използвани за изграждане на защитната зона на единични мълниеотводи, т.е. размери ч 0 , r 0 , rх 1, rх2, се определят в зависимост от вида на защитната зона по формули (12.15) или (12.16). В план крайните части са полукръгове с радиус r 0 или r x, които са ограничени от равнини, минаващи през осите на гръмоотводи, перпендикулярни на линията, свързваща техните основи.

Свързващата част на защитната зона е ограничена отгоре с прекъсната линия, която може да бъде изградена с помощта на три точки: две от тях лежат на гръмоотводи на височина ч 0, а третият е разположен в средата между тях на височина ч° С. Напречен разрез на защитната зона А-А(Фиг. 12.1) се определят съгласно правилата и формулите, приети за единични гръмоотводи.

Защитните зони на двойния гръмоотвод имат следните размери:

(12.17)

Зона А съществува, когато Л  3 ч , в противен случай гръмоотводите се считат за единични;

(12.18)

Зона Б съществува, когато Л  5ч, в противен случай гръмоотводите се считат за единични. Във формули (12.17), (12.18) Л - разстояние между гръмоотводи, m; ч c - височина на защитната зона в средата между гръмоотводите, m; r с - ширина на защитната зона на фугата в разрез А-А(фиг. 12.1) на нивото на земята, m; d - ширина на хоризонталния участък на защитната зона на фугата в разрез А-Ана високо чх от нивото на терена, м.

Основното условие за наличие на съвместна защитна зона на двупрътов гръмоотвод е изпълнението на неравенството r cx > 0. В този случай конфигурацията на защитната зона на съединението в план се състои от два равнобедрени трапеца с обща основа с дължина 2 r cx, който лежи по средата между гръмоотводите. Другата основа на трапеца е с дължина 2 rХ. Линията, свързваща точките на монтаж на гръмоотводи, е перпендикулярна на основите на трапеца и ги разделя наполовина. Ако r cx = 0 съвместната защитна зона в план представлява два равнобедрени триъгълника, чиито основи са успоредни една на друга, а върховете лежат в една точка, разположена в средата между гръмоотводите. Ако не се извърши изграждане на охранителна зона.

Обектите, разположени на доста голяма площ, са защитени от няколко гръмоотвода (множествен гръмоотвод). За определяне на външните граници на защитната зона на множество мълниеприемници се използват същите техники, както при единични или двойни мълниеотводи. В този случай, за да се изчислят и конструират външните очертания на зоната, гръмоотводите се вземат по двойки в определена последователност. Основното условие за защита на една или група конструкции с височина чх с надеждност, съответстваща на защитните зони АИ б, е изпълнението на неравенството r cx > 0 за всички гръмоотводи, взети по двойки.

За защита на дълги и тесни конструкции, както и в някои други случаи, се използват едножични гръмоотводи.

Защитната зона, образувана от взаимодействието на кабелни и прътови (единични или двойни) мълниеотводи, се определя по същия начин, както защитната зона на многопръстови гръмоотвод. При

В този случай опорите на гръмоотвода на контактната мрежа са равни на прътови гръмоотводи с височина А и радиус на основата на защитната зона r, в зависимост от вида на охранителната зона.

Въпроси за самопроверка

1. Дайте класификация на електрическите инсталации по отношение на мерките за електрическа безопасност.

Избройте използваните видове заземяване.

Опишете устройството за заземяване и конструкцията на заземяващите проводници.

4. Избройте характеристиките на заземяващите устройства в инсталации до и над 1 kV.

5. Какво е изчислението на прости заземителни проводници?

6. Изчислете специфичното еквивалентно електрическо съпротивление на земята.

Опишете защитния ефект на гръмоотвода и категоризирайте известните ви сгради и конструкции.

Изчислете защитната зона на единичен гръмоотвод.

Изчислете защитната зона на двоен прътов гръмоотвод и изобразете защитната зона за различните височини на защитаваната сграда.

ГЛАВА ТРИНАДЕСЕТА

СЧЕТОВОДСТВО И ЕНЕРГОСПЕСТЯВАНЕ