Вебинар "Особенности молниезащиты высотных сооружений", страница 1

Высотное строительство стало модным в нашей стране, возможно, неоправданно модным при наших мало застроенных территориях. Тем не менее, многоэтажные здания стали реальностью, почти повседневностью. Высота объекта ведет к увеличению числа ударов молнии в него. Правильнее говорить,- к увеличению частоты поражения молниями, потому что в высотные здания молния не только ударяют, но и инициируются от его вершины, направляясь к заряженной ячейке грозового облака. При высоте здания свыше 200 м число ударов в него молний от облака (нисходящих) достигает 2 – 3 за год и больше с высотой не увеличивается. Растет только число молний обратного направления (от здания к облаку - восходящих). Поведение нисходящих и восходящих молний принципиально различно. Траектория первых плохо предсказуема, Они могут ударить в боковую поверхность высотного сооружения намного ниже его вершины. Любые высотные молниеотводы мало эффективны для защиты от нисходящих молний. Восходящие молнии, как правило, стартуют от наиболее высокого конструктивного элемента сооружения, особенно если его вершина малого радиуса.

На семинаре предполагается рассмотреть перспективы защиты высотных зданий от прямых ударов молнии, причём, особое внимание будет уделено оборудованию, установленному на кровле. Помимо этого будет рассмотрен вопрос об электромагнитных воздействиях тока молнии на внутренние электрические цепи высотного сооружения, проанализированы особенности работы его заземляющего устройства.

Наконец, важно будет проследить за влиянием высотных сооружений на грозовую обстановку в его ближайших окрестностях. Здесь наиболее важны два момента – последствия притяжения молний, вследствие чего как бы локально увеличивается интенсивность грозовой деятельности и более частое возбуждение высоких напряжений при растекании в земле тока молнии, от чего повышается опасность заноса высокого потенциала в соседние здания и поражения людей и животных напряжением шага.

Текст вебинара. Страница 1

Быстрая навигация по слайдам:

Примерное время чтения: 1 час 15 минут

Доброе утро, добрый день в зависимости от того где мои слушатели, я не знаю. Но, что мне доставляет большое удовольствие – это поздравить с Новым Годом, потому что Новый Год в России – это такая вещь, которая длится целый месяц. Поэтому с Новым Годом, дорогие коллеги, с новым счастьем и пусть у вас все будет хорошо! Сейчас перед этой видеокамерой мы снова с Надеждой. Моя помощница будет разбираться с вашими вопросами, а я постараюсь на них отвечать так, как это было в прошлый раз. То есть какой-то блок информации, а потом я постараюсь отвечать на ваши вопросы и снова новый блок информации. С этого и начнем. Знаете, мы уже говорили о защите индивидуальных зданий. Наши организаторы говорят, что теперь надо говорить о высотных зданиях. Надо говорить о том, в какой степени молниезащита этих самых высотных зданиях отличается, скажем, от защиты коттеджей или пятиэтажного дома. Откровенно говоря, я не очень понимаю, почему из-за громадной территории России, мы все-таки строим высотные здания. Я понимаю, когда эти здания промышленные и когда эта высота оправдана технологическим значением, но строятся и жилые здания многоэтажные даже там, где свободная территория громадная. Тем не менее их строят и поэтому проектировщикам их надо защищать. Я и буду смотреть, а что собственно надо делать для того, чтобы защищать эти самые высотные здания? Чем молниезащита отличается от того, что мы с вами делаем.

Рассматривать мы будем вот какие вопросы. Но нужно, во-первых, посмотреть, что делается со строительными конструкциями, то есть грозит им что-нибудь или нет? Во-вторых, внутренняя начинка здания. В-третьих, его электрические цепи. Но и наконец – окружение. А что будет вокруг этого самого высотного здания? И какие здесь новости могут быть? Я должен сразу сказать, что первый пункт, касающийся строительных конструкций здания, скорее всего придуман для того, чтобы раздувать щеки. Молния ничего не может сделать ни с какими строительными конструкциями современных зданий. Приведу вам вот какой пример. На останкинской башне был флагшток, на котором развевался в то время флаг СССР. Когда 10 лет этот флаг обдувался ветром, он хорошо потрепался и высотники полезли заменять полотнище флага. И мы уговорили их снять макушку этого самого флагштока, куда ударяла за этот десяток лет, по крайней мере несколько сотен молний. Что мы увидели? Мы увидели на этой стальной болваночке следы от ударов молнии, которые больше всего похожи на оспины на портрете человека, болевшего оспой. Это крошечные ковырны, глубиной не больше 1 мм и диаметром самое большее – это около 10 мм, а вообще несколько миллиметров. И поэтому говорить о строительных конструкциях и о том, что эти строительные конструкции могут пострадать от молнии – это наивность. И поэтому больше к этому вопросу, я вообще возвращаться не буду.

Теперь прежде, чем мы будем смотреть на эти зоны защиты, давайте поговорим вот о чем. А что собственно высотные объекты могут сделать с грозовой деятельностью своей окрестности? Первое, что нам хорошо известно, тут уж говорить нечего – это вот какая вещь. С высотой здания число ударов в это здание увеличивается. Опыт показывает, что в том диапазоне, который более или менее хорошо обследован, это увеличение идет пропорционально квадрату высоты. И если в стометровое здание в год ударяет, примерно, одна молния, то в останкинскую телебашню ударяет в года 25 -30 штук молний. Зависимость очень серьезная и активная. Какое здесь есть научное объяснение? Я никогда не говорил о научных объяснениях, здесь придется мне об этом говорить. И я должен сказать, что все сегодняшние представления о выборе молнии точки удара основано на гипотезе Голда, такой американец был, которая была сформирована где-нибудь почти 50 лет тому назад. Что Голд говорил? Он говорил, что с момента существования человека на Земле, ни в одно здание, которое этот человек построил никогда в жизни не ударяла ни одна молния. Такого просто никогда не было. Почему? По той простой причине, что когда молния начинала приближаться к земле, от вершины здания и ей на встречу развивался плазменный канал, который Год назвал встречным лидером. И встреча этих двух каналов одного из облака, а другого от объекта, будь то молниеотвод, здание, не важно – это встреча и есть удар молнии в объект. То есть удар молнии в объект принимает на себя прорастающий на встречу молнии канал. Эта гипотеза абсолютно всеми принята. Нет ни одной противоречивой этой гипотезе факта. Но надо сказать, и нет очень серьезного количественного обоснования этой гипотезы. Наша российская команда в свое время занималась специально этими самыми исследованиями и показала вот какую вещь.

Примерно, это такая теория написана в литературе, это российская разработка. А дальше давайте посмотрим – а что будет то, если посмотреть, как будет формировать канал. Здесь на этом графике я показал, как нарастает во времени электрическое поле грозового облака. Она растет, примерно, в этом случае около 10 секунд. И как формируется ток той самой короны, которая будет, например, на вершине останкинской башни? Оказывается, что этот ток не дотягивает до того, при котором может быть переход. Ток примерно меньше 3 мА, а критический ток уже 10 мА. И сколько бы мы не старались, мы не можем заставить останкинскую башню экранировать в такой сильной степени, чтобы от нее развивался канал разряда. Таким образом, тем не менее, в башню то ударяет молния.

В результате этого дела, может произойти вот какое событие. Здесь показана динамика роста канала встречного разряда на встречу молнии от объекта относительно небольшой высоты. Здесь высота объекта 300 метров, а расстояние от горизонтали до канала молнии – 150 метров. Этот канал растет в поле молнии, но как только молния достигнет земли, как только она земли достигнет, так тут же. Вот, что получается. Растет канал, но как он только достиг земли и перенес свой разряд на землю, рост этого канала прекращается и разряд оказывается незавершенным, он не существует. Удар произошел в землю.

И теперь возникает вот какая вещь. Возникает вещь следующая. Оказывается, что приходится все процессы развития молнии, в промежутке облако – земля, а эти процессы достаточно мощные, потому что молния –это процесс, который идет с током в десятки кА и даже в сотни кА, приходится по какой-то непонятной причине связывать самым слабым разрядом, который существует в природе с короной, у которой ток на уровне долей мА. Правда это или не правда? Может быть это чистейшей воды спекуляция? Оказывается это не спекуляция, это голый факт, который можно подтвердить следующим образом. Вот у вас высотное сооружение, высотой в 200 метров. Это высотное сооружение будет стоять на земле в течение всего грозового сезона и в это сооружение в лучшем случае ударят всего один или два разряда молнии за год. Теперь делают следующий опыт. Берут маленькую ракетку метеорологическую, которая тащит за собой тоненькую проволочку и запускают эту ракетку вверх и эта ракетка поднимается на высоту 200 метров, примерно за 3 – 5 секунд. Если эту ракетку запустить под грозовым облаком, то с вероятностью, примерно в 70 % за 3 секунды полета в нее ударит молния. В чем разница между этими двумя вещами? И здесь 200 м и здесь 200 м, а разница вот в чем. Здесь долго существовала корона (центральный рисунок) и корона нагнетала в атмосферу свои заряженные частицы. И эти заряженные частицы, это облако как шапка невидимка закрывала высотные сооружения. А здесь (рисунок слева) - для этого не было времени. Более того ракета летела со скоростью 100 м/с и она обгоняла собственные ионы, ионы движутся медленнее. Поэтому связь всего с короной – это совершенно реальная связь, которую нужно учитывать абсолютно во всех делах, связанных с высотными сооружениями.

Полезные материалы для проектировщиков:

• Вебинары с ведущими экспертами отрасли
• Все для расчётов заземления и молниезащиты
• Полезные материалы: статьи, рекомендации, примеры

УЗИП и его плавкая вставка Молниезащита объектов в районах вечной мерзлоты Молниезащита и заземление для базовых станций стандарта 5G Анализ нормативного документа ФЕДЕРАЛЬНЫЕ НОРМЫ И ПРАВИЛА В ОБЛАСТИ ПРОМЫШЛЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ "ПРАВИЛА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ВЗРЫВНЫХ РАБОТАХ"