Вебинар «Молниезащита дымовых труб». Изложение

Ниже представлено структурированное изложение вебинара Э. М. Базеляна «Активные» молниеотводы и защита от них», подготовленное на основе предоставленных материалов. Изложение разделено на тематические блоки, соответствующие логике выступления автора.

Введение: Почему дымовые трубы требуют особого внимания?

Лекция начинается с философского замечания о том, что высота объектов диктует отношение к ним. «Дымовые трубы высокие, и вот эта высота... заставляет относиться к ним с некой особенной осторожностью». Профессор подчеркивает, что именно этот фактор является ключевым при проектировании их молниезащиты.

Нормативная база и противоречия в документах

Основная проблема заключается в несовершенстве действующих нормативов. По словам лектора, современный документ СО 153-34.21.122-2003 практически бесполезен для этой темы: «Там даже слова “дымовая труба” не существует... и поэтому его очень трудно использовать для практических целей». Это вынуждает проектировщиков обращаться к старому РД 34.21.122-87, где всё расписано подробно, но многие положения вызывают вопросы.

Основные требования РД 34:

• Дымовую трубу необходимо защищать, если она выше 15 метров и не является металлической (например, железобетонной).
• Рекомендуется использовать сами трубы как естественные молниеотводы.

Однако Базелян указывает на абсурдность некоторых пунктов РД (пункт 2.3.1): «Для защиты дымовых труб высотой до 150 метров достаточно устанавливать на вершине трубы 1 или 2 молниеотвода... которые превышают саму трубу всего на один метр».

Ещё более странным выглядит требование для труб выше 150 метров (например, Экибастузская ГРЭС-1 высотой 420 метров): на них предлагается устанавливать молниеприемники высотой от 20 сантиметров или просто укладывать металлическое кольцо по периметру. Лектор иронично называет такие устройства «фитюльками высотой в авторучку», которые по непонятной причине должны защищать огромную конструкцию.

Эффективность малых молниеприемников: результаты расчетов

Профессор провёл компьютерное моделирование, чтобы проверить требования РД 34:

1. Для 100-метровой трубы с метровым стержнем: «Примерно 45 процентов молний промахнутся мимо этого стерженька». Для надёжной защиты (90%) потребовался бы стержень высотой около 9 метров.
2. Для 420-метровой трубы с кольцом на вершине: «Примерно половина молний его просто-напросто не заметит».

Вывод профессора категоричен: «Защиты фактически нет... если трубы защищать по требованиям стандарта РД-34».

Последствия ударов молнии в трубу

Базелян успокаивает слушателей относительно разрушений самого тела трубы.

Отсутствие электрогидравлического эффекта

В отличие от живых деревьев, где молния вызывает взрыв из-за вскипания влаги под корой, бетон трубы обычно сухой. «Никакого электрогидравлического эффекта не будет», максимум — молния пробьёт слой бетона до арматуры.

Термическое воздействие на металл

На примере флагштока Останкинской башни лектор показывает, что молния оставляет лишь небольшие «оспины», расплавляя не более 3 граммов металла за удар. Это происходит потому, что основная энергия распределяется по каналу молнии, а в точке контакта напряжение составляет всего около 10 вольт.

Высотные трубы и электромагнитные помехи

Трубы высотой более 200 метров имеют особенность: большинство ударов в них — это восходящие молнии (от трубы к облаку). Хотя число нисходящих ударов почти не растёт с высотой, общее количество разрядов увеличивается именно за счёт восходящих молний.

Главная опасность для современных объектов — электромагнитное излучение. Труба, работая как молниеотвод, становится источником наводок, способных вывести из строя микропроцессорную технику в соседних зданиях.

Возможные варианты решения:

1. Использовать трубу как естественный молниеотвод — это обеспечивает защиту территории, но создаёт риск электромагнитных наводок.
2. Использовать систему DAS, чтобы сделать трубу «невидимой» для молнии. Однако это лишит окружающую территорию защиты естественного молниеотвода.
3. При установке систем защиты на трубу необходимо учитывать «режим кислотного дождя» из-за сернистых соединений в дымовых газах. Это требует применения качественной нержавеющей стали.

Молния внутри трубы

Молния может «заглянуть» внутрь трубы по двум причинам:

1. Снижение плотности воздуха. Горячие дымовые газы уменьшают электрическую прочность воздуха на 20–25%.
2. Проводимость сажи. Внутренняя поверхность трубы покрыта углеродом (сажей), по которой разряд может скользить вглубь.

Для защиты от этого профессор рекомендует устанавливать над трубой металлическую сетку (флюгарку) с ячейкой от 1×1 до 2×2 метра. Такая конструкция гарантирует, что разряд не попадёт внутрь.

Безопасность персонала: шаговое напряжение и напряжение прикосновения

При стекании тока молнии через фундамент (естественный заземлитель) возникают опасные потенциалы.

• Для металлических труб напряжение прикосновения может достигать 20 кВ. Территорию необходимо ограждать.
• Для железобетонных труб значения ниже, но всё равно могут достигать 15 кВ на расстоянии 5 метров от фундамента.
• Мера защиты — асфальтирование или бетонирование площадки в радиусе 10 метров от трубы для защиты людей.

Ответы на вопросы слушателей

• Обязательность защиты. СО 153 не диктует жёстко, какие объекты необходимо защищать, оставляя это на усмотрение заказчика или проектных организаций.
• Сечение стали. По нормативам — 70 мм², но из-за коррозии (эффект кислотного дождя) рекомендуется увеличивать сечение вдвое, если материал не является коррозионностойким.
• Пластиковые держатели. Эксперименты показали, что они не плавятся и не горят при протекании тока молнии по сетке, так как температура проводника не превышает 150 °C.
• Памятники архитектуры. Базелян подчёркивает недопустимость отсутствия заземления на исторических зданиях с металлическими крышами: «Это полнейшее безобразие... будет пожар или просто всё выгорит». Нежелание делать спуски по эстетическим соображениям он называет «враньём» — технически это всегда возможно.

Зарегистрироваться на предстоящие вебинары

О молниезащите дымовых труб Какая кровля защитит от удара молнии? Неожиданные неприятности на крыше крупногабаритных зданий Молниезащита оборудования на крышах высотных зданий