건물 및 시설의 낙뢰 보호
대기 전기에서 번개가 방출되면 절연 손상, 전기 설비 사고, 인명 사고 및 건물 및 구조물 파괴가 발생할 수 있습니다.
번개의 모습
태양이 지구 표면을 가열하면 수증기로 포화된 상향 기류가 발생합니다. 작은 물 입자는 음전하를 띠고 큰 물 입자는 양전하를 띤다.
바람과 중력의 영향으로 반대 전하를 띤 입자가 분리됩니다. 5km 이상의 높이로 올라가는 구름 속의 물 입자가 얼어서 붕괴합니다. 양전하 결정은 구름의 상부, 5-7km 높이, 음전하-2-5km 높이에 있습니다. 구름에서 전하 분리의 결과로 소위 형성됩니다. 공간 전하와 뇌운의 다른 부분은 전하 값과 부호가 다릅니다. 구름 바닥에서 오는 요금은 지상에서 반대 기호의 요금을 유발합니다.
구름과 지면 사이, 구름의 서로 다른 부분 사이 또는 서로 다른 구름 사이에서 센티미터당 수만 볼트의 고강도 필드가 발생합니다. 약 30kV / cm의 전계 강도에서 공기의 이온화가 발생하고 돌파구가 시작됩니다. 소위 리더 방전 (직경 10-20m의 희미하게 빛나는 채널), 평균 속도 200–로 이동 300km/초
현장의 작용에 따라 전도성이 증가한 지역(습한 장소, 전기 전도성 층 등) 또는 높은 물체(언덕, 굴뚝, 급수탑, 기둥, 전선, 나무, 평원 등. .) — 운전자 쪽으로 이동합니다.
도체는 전계 전압이 가장 큰 대상을 향하고 강력한 역방전이 발생하여 빛의 속도에 필적하는 속도로 전파됩니다(그림 1). 또한 1/10000초도 안 되는 시간에 수십만 암페어에 이르는 전류가 영향을 받은 구조를 통과하여 플라즈마가 수만도까지 가열되고 밝게 빛나기 시작합니다.
방출의 조명 효과는 번개로 인식되며 배기 채널의 폭발적인 공기 팽창은 천둥과 같은 음향 효과를 생성합니다.
쌀. 1. 뇌운의 전기화 과정과 지상 물체를 향한 번개 방전 발달의 개략도.
측정에 따르면 방전의 약 3/4은 구름의 음전하 부분에서 발생하고 방전의 1/4은 양전하 영역에서 발생합니다. 첫 번째 방전 이후 몇 번 더 연속 방전이 나타날 수 있습니다.
낙뢰 방전은 다음 매개변수로 특징지어집니다.
• 전류 진폭 — 가장 자주 관찰되는 전류는 10–30 kA이며 측정의 5–6%에서 전류가 100–200 kA에 도달합니다.
• 파면 길이 - 뇌격 전류가 최대값까지 상승하는 기간(일반적으로 1.5-2μs).
훨씬 덜 자주 볼 번개가 관찰되는데, 이는 직경이 최대 0.5m 인 빛나는 플라즈마 볼이며 지구 표면의 기류의 영향으로 천천히 움직입니다. 구형 번개는 굴뚝, 창문, 문을 통해 건물을 관통합니다.
구형 번개가 살아있는 유기체에 닿으면 치명적인 부상이 발생하고 심한 화상이 발생하며 구조물과 접촉하면 폭발 및 물체의 기계적 파괴가 발생합니다. 구형 번개의 특성은 아직 잘 이해되지 않았습니다.
건물 및 구조물에 대한 번개의 영향
직접적인 낙뢰는 지지대의 쪼개짐, 구조물의 용융, 발화 및 폭발, 기계적 파괴, 번개가 지면으로 통과하는 금속 구조물의 허용할 수 없는 가열을 유발합니다. 운영 데이터에 따르면 번개는 두께 4mm의 판금을 통해 타오릅니다.
정전기 유도는 절연된 금속 구조물 및 전선에 높은 전위를 생성하여 접지를 파괴하여 사람에게 감전, 폭발성 혼합물의 발화 및 폭발을 유발할 수 있으며 전기 설비의 절연.
전자기 유도는 확장된 금속 구조 및 통신(빔, 레일, 파이프라인 등)에서 방전 전류가 발생하는 동안 유도에서 나타나 스파크 또는 아크를 유발할 수 있는 서로 및 접지로부터 격리됩니다.
낙뢰 방전이 발생하면 외부 접지 구조물과 통신을 따라 높은 전위가 도입됩니다.
건물 및 시설물은 그 목적과 해당 지역의 낙뢰 활동 강도에 따라 낙뢰 피해 또는 낙뢰 방전으로 인한 2차 영향으로부터 보호되어야 합니다.
Urals에서 Krasnoyarsk까지 그리고 Krasnoyarsk 남쪽, Krasnoyarsk에서 Khabarovsk까지의 영토는 뇌우 활동의 평균 지속 시간이 40-60 시간 인 지역에 속합니다. 크라스노야르스크 북쪽 지역, 크라스노야르스크에서 Nikolaevsk-on-Amur까지 뇌우 활동의 평균 지속 시간은 20~40시간입니다. 상부 알타이(Biysk-Gorno-Altaysk-Ust-Kamenogorsk) 지역에서는 뇌우 활동이 연간 60시간에서 80시간으로 증가했습니다. 건물 및 구조물의 낙뢰 보호는 전문 기관에서 개발한 프로젝트에 따라 수행해야 합니다.
직접적인 낙뢰로부터 보호. 피뢰침 적용 범위
낙뢰 보호 장치의 작동은 그 위에 우뚝 솟은 금속 피뢰침이 보호 대상 근처에 설치되어 접지에 안정적으로 연결된다는 사실에 있습니다. 낙뢰가 발생하면 지면으로 돌진하는 도체가 도전율이 가장 높은 지점(접지된 피뢰침의 윗부분이 그 지점이 됨)에 접근하여 피보호물체를 우회하여 피뢰침으로 방전이 일어난다.
높이가 h인 단일 막대형 피뢰침의 보호 구역은 높이가 0.92h이고 밑면이 반지름이 1.5h인 원 형태의 원뿔입니다(그림 2).
원뿔에 맞는 모든 구조는 최소 95%의 신뢰도(Zone B)로 직접적인 낙뢰로부터 보호됩니다.높이가 0.85시간이고 밑면 반경이 1.1시간인 콘 내부에서 보호 신뢰도는 99.5%입니다. (구역 A).
쌀. 2. 단일 막대 낙뢰 보호 구역. A — 99.5% 신뢰도의 보호 영역; B — 95% 신뢰도의 보호 영역; 1 — 피뢰침; 2 — 보호 대상.
부지 면적이 보호 면적보다 큰 경우에는 피뢰침의 높이를 높이거나 여러 개의 피뢰침을 설치해야 합니다.
번개의 2차 영향으로부터 보호
대기 방전 중 정전기 유도로 인해 건물 또는 구조물에서 높은 전위 발생을 방지하기 위한 주요 조치는 건물의 모든 전도성 요소를 접지하는 것입니다.
영향을 제거하려면 전자기 유도 길쭉한 금속 요소(파이프라인, 금속 구조물 등)에서 후자는 금속 브리지와 안정적으로 연결됩니다.
공중 및 지하 통신을 통한 높은 전위의 전달을 제거하기 위해 전력, 무선, 신호 및 통신 네트워크의 입력은 케이블 및 밸브 리미터(예: RVN-0.5)와 스파크 갭에 의해 구현되며, 이는 전압 상승이 설치됩니다.