Відсоток пожеж від дії блискавки відносно невеликий (до 1% від загальної кількості пожеж від електроустановок).

Небезпека дії блискавки повинна розглядатися у 3 аспектах: небезпека для життя людини, небезпека для об'єктів та споруд, небезпека для тварин.

Блискавка - це гігантський іскровий розряд в електричному полі атмосфери. Розвиток блискавки визначається складним комплексом фізичних процесів. Протягом багатьох століть блискавка привертала до себе увагу вчених, а з часів Франкліна і Ломоносова стала предметом експериментального вивчення. На сьогодні накопичений великий експериментальний матеріал і створені теоретичні представлення про процеси розвитку блискавки. На їх основі розроблені основні принципи блискавкозахисту.

Блискавка - це електричний розряд довжиною декілька кілометрів, що розвивається між грозовою хмарою і землею або якою-небудь наземною спорудою.

Для блискавкозахисту цікаві тільки лінійні блискавки. Екзотичне явище – кульова блискавка - виникає дуже рідко і не може бути причиною систематичних аварій. Лінійні блискавки розвиваються між хмарою і землею, а також між окремими хмарами і усередині хмари. Більш докладно вивчені розряди між хмарою і землею, що є основною причиною ушкодження наземних споруд.

Розряд блискавки починається з розвитку лідера – слабкосвітнього каналу зі струмом у декілька сотень ампер. За напрямком руху лідера - від хмари униз або від наземної споруди нагору – блискавки розділяються на спадні і висхідні. Спадні блискавки виникають у грозових хмарах і розвиваються в напрямку до землі. Висхідні блискавки збуджуються у вершин заземлених споруд і розвиваються в напрямку до хмари. Тип блискавки визначається за напрямком розгалужень на фотографіях блискавки.

Про існування висхідних блискавок, що уражають висотні об'єкти, довідалися тільки після початку систематичних досліджень блискавки на Останкінській телевежі, де улаштована лабораторія з дослідження блискавки.

Полярність блискавки прийнято визначати за знаком заряду, що переноситься від хмари на землю по її каналу. Більшість блискавок (90%), незалежно від їх типу, переносять на землю негативний заряд. Тому найбільш повно вивчена спадна негативна блискавка.

Спадна негативна блискавка має декілька компонент. У кожній компоненті виділяють три основні стадії:

1. Лідерна – триває мілісекунди. Відбувається пробій проміжку хмара-земля за рахунок поступового проростання провідного високотемпературного каналу лідера, що несе струм у сотні ампер і потенціал у десятки мегавольт. По довжині каналу лідера розподілений електричний заряд величиною до декількох кулон. Лідер спадної блискавки виникає під дією процесів у грозовій хмарі, і його поява не залежить від наявності на поверхні землі яких-небудь споруд. За мірою просування лідера до землі з наземних об'єктів можуть збуджуватися спрямовані до хмари зустрічні лідери. Зіткнення одного з них зі спадним лідером (чи торкання останнього поверхні землі) визначає місце удару блискавки в землю або об'єкт.

2. Головна – виникає при замиканні на землю каналу спадного лідера. При цьому збуджується перехідний процес, що розряджає лідер. Головна стадія супроводжується дуже різким збільшенням яскравості світіння каналу, могутнім звуковим ефектом (громом). Пікове значення струму може досягати значення 100кА. Дана стадія становить найбільшу небезпеку.

3. Фінальна – як правило, за першим імпульсом спостерігаються наступні - з меншими амплітудами і довжиною фронту (у середньому 0,6 мкс і 12 кА).

Загальна тривалість блискавки становить від 0,2 с до 1-1,5с. Заряд всієї блискавки коливається від одиниць до сотень кулон.

Накопичені фактичні дані про параметри спадних блискавок не дозволяють судити про їх різницю в різних географічних регіонах. Тому для всієї території України їх імовірнісні характеристики прийняті однаковими.

Висхідні негативні блискавки розвиваються з високих заземлених споруд. На рівнинній місцевості висхідні блискавки уражають об'єкти висотою більше 150 м, а в гірських районах збуджуються з гострих елементів рельєфу і споруд меншої висоти і тому спостерігаються частіше.

Позитивна блискавка – досить рідке явище і вивчене слабкіше. Позитивна блискавка, як правило, однокомпонентна, але заряд, що переноситься нею, може бути значно більшим, ніж заряд, що переноситься багатокомпонентною негативною блискавкою.

Дослідження блискавки зв'язані з великими труднощами.

Установлено, що зрілі грозові хмари мають біполярну структуру розподілу зарядів. Верхня частина хмари несе надлишковий позитивний заряд, а нижня негативний. При такому розподілі зарядів утворюються негативні блискавки. Значно рідше спостерігаються негативно поляризовані хмари, верхня частина яких несе надлишковий негативний заряд.

За сучасними представленнями заряд хмари локалізований на окремих чисельних гідрометеорах (градини, краплі, сніжинки). Процес заряджання гідрометеорів зв'язують з їх переходами в різні агрегатні стани, зіткненням, дробленням і злиттям гідрометеорів. Поділ гідрометеорів із зарядами різних знаків відбувається в результаті їхніх різних аерогідродинамічних характеристик, за рахунок механічних сил могутніх спадних повітряних потоків у гравітаційному полі Землі. У результаті в різних частинах хмари накопичуються заряди протилежних знаків, і між цими частинами виникає електричне поле, що підсилює процес заряджання хмари.

Статистичні дані про грозову діяльність збиралися в Радянському Союзі з 1936 року за даними метеорологічних станцій. Складено карти середньої за рік тривалості гроз для території СНД. Тривалість гроз фіксується за громом на початку і кінці грози (рис.10.5).

Рис.10.5 - Карта середньої за рік тривалості гроз.

Основною характеристикою грозової діяльності є щільність ударів спадних блискавок на одиницю земної поверхні. Щільність ударів блискавки в землю сильно коливається по регіонах земної кулі. Є тенденція до зростання щільності ударів блискавки в землю від полюсів до екватора. Щільність ударів блискавки різко скорочується в пустелях і зростає в регіонах з інтенсивними процесами випару (тропіки), де досягає значення 20÷30 розрядів на 1 км² землі в рік. Особливо великий вплив рельєфу в гірській місцевості, де грозові фронти переважно поширюються по вузьких коридорах, і можливі різкі коливання щільності розрядів блискавки в землю.

При підрахунку числа поразок спадними блискавками використовуються наступні припущення:

- висотний об'єкт приймає на себе розряди, що у його відсутності вразили б поверхню землі визначеної площі (так звану “поверхню стягування”);

- поверхня стягування має форму кола для зосередженого об'єкта (вертикальні труби або вежі) і форму прямокутника для протяжного об'єкта;

- число уражень об'єкта дорівнює добутку площі стягування на щільність розрядів блискавки в місці його розташування.

n – середньорічне число ударів блискавки в 1 км² земної поверхні в місці знаходження будинку або споруди.

За багаторічними статистичними даними приблизно визначений зв'язок радіуса стягування R₀ і висоти h об'єкта:

Тоді одержуємо формулу для підрахунку очікуваної кількості N уражень блискавкою в рік:

Аналогічно для протяжного об'єкта використовується напівемпірична формула:

де S і L – відповідно ширина і довжина будинку або споруди, м.

Дані напівемпіричні формули введені ще в 30-ті роки.

Середньорічне число ударів блискавки в 1 км² земної поверхні n у місці перебування будинку або споруди визначається, виходячи із середньорічної тривалості гроз у годинах за таблицею 10.1.

Таблиця 10.1 - Середньорічне число ударів блискавки в 1 км² земної поверхні

Середньорічна тривалість гроз, години	Питома щільність ударів блискавки в землю n,
10-20	1
20-40	2
40-60	4
60-80	5,5
80-100	7
більше 100	8,5

Пожежна небезпека блискавки. Виділяють прямий удар блискавки, її вторинні прояви і занос високого потенціалу.

Прямий удар блискавки – безпосередній контакт каналу блискавки з будинком чи спорудженням, що супроводжується протіканням через нього струму блискавки.

Небезпека прямого удару блискавки полягає в контакті горючого середовища з каналом блискавки, температура в якому досягає 20000⁰С при часі дії близько 100 мкс. Від прямого удару блискавки спалахують всі горючі суміші.

Прямий удар блискавки викликає наступні впливи на об'єкт: електричні, термічні, механічні.

Електричні. Зв'язані з ураженням людей або тварин електричним струмом і появою перенапруг на уражених елементах. За відсутності блискавкозахисту шляхи розтікання струму блискавки неконтрольовані й її удар може створити небезпеку ураження струмом, небезпечні напруги кроку і дотику й інш.

Термічні. Зв'язані з різким виділенням теплоти при прямому контакті каналу блискавки з вмістом об'єкта і при протіканні через об'єкт струму блискавки. Енергія, що виділяється в каналі блискавки, перевищує 5,5Дж (у розрахунку на опір 1 Ом), що на кілька порядків перевищує мінімальну енергію запалювання більшості газо-, паро-, пилоповітряних сумішей. Тому контакт із каналом блискавки створює небезпеку запалення. Є імовірність проплавлення корпусів установок. При протіканні струму блискавки по тонких провідниках створюється небезпека їх розплавлення і розриву (відбувається пропалювання і розплавлювання сталевих пластин товщиною до 4 мм; при протіканні струму блискавки по металевих конструкціях може відбуватися їх розплавлення при товщині перетину сталі менше 16 мм²).

Механічні. Обумовлені ударною хвилею, що поширюється від каналу блискавки, і електродинамічними силами, що діють на провідники зі струмами блискавки. Цей вплив може викликати розщеплення деревини, утворення тріщин у бетоні й інш. Якщо між ураженою ділянкою і землею немає струмопровідних шляхів, то відбувається пробій цього об'єкта на шляху меншого електричного опору. Цей шлях – капіляри, заповнені вологою. При розряді вода випаровується практично миттєво, збільшуючись при цьому в об’ємі в десятки разів. Відбувається вибухове руйнування об'єкта.

Вторинні прояви блискавки – наведення потенціалів на металевих елементах конструкції, устаткування, у незамкнутих металевих контурах, що викликане близькими розрядами блискавки і створює небезпеку іскріння усередині об'єкта, що захищається.

Вторинні прояви блискавки зв'язані з дією на об'єкт електромагнітного поля близьких розрядів. Звичайно це поле розглядають у виді двох складових: електростатичної та електромагнітної індукції.

Електростатична індукція – обумовлена переміщенням зарядів у лідері і каналі блискавки. Електростатичний індукційний вплив виявляється у виді перенапруг, що виникають на металевих конструкціях об'єкта і залежать від струму блискавки, відстані до місця удару, опору заземлення.

За відсутності належного заземлення перенапруга може досягати сотень кіловольт і створювати небезпеку ураження людей і виникнення іскор між окремими частинами об'єкта.

Електромагнітна індукція – обумовлена зміною струму блискавки в часі. Електромагнітна індукція зв'язана з утворенням у металевих контурах ЕРС, пропорційної швидкості зміни струму блискавки, і площі, охоплюваної контуром. Протяжні комунікації в сучасних виробничих будинках можуть утворювати контури, що охоплюють велику площу, у яких можливе наведення ЕРС у кілька десятків кіловольт. У місцях зближення протяжних металевих конструкцій, у розривах незамкнутих контурів створюється небезпека перекриттів і іскрінь з можливим розсіюванням енергії близько десятих часток Джоуля.

Занос високого потенціалу – перенесення в будинок, що захищається, по протяжних металевих комунікаціях (підземних і наземних (надземних) трубопроводах, кабелях тощо) електричних потенціалів, що виникають при прямих і близьких ударах блискавки й іскріння, що створюють небезпеку усередині об'єкта, що захищається. Являє собою перенапругу, що виникає на комунікаціях при прямих і близьких ударах блискавки і набігає на об'єкт, поширюється у виді хвилі. Небезпека створюється за рахунок можливих перекриттів з комунікаціями на заземлені частини об'єкта. Підземні комунікації також становлять небезпеку, тому що можуть прийняти на себе частину струмів блискавки, що розтікаються в землі, і занести їх в об'єкт.

Розрахунок блискавкозахисту. Блискавкозахист - це комплекс захисних пристроїв, призначених для забезпечення безпеки людей, збереження будинків і споруджень, устаткування і матеріалів від можливих вибухів, руйнувань і пожеж, що виникають від удару блискавки, а в будинках сільськогосподарських підприємств - також для забезпечення безпеки тварин і птахів.

Блискавковідвід – пристрій, що сприймає удар блискавки і відводить її струм у землю. Блискавковідвід забезпечує захист від прямих ударів блискавки. Захисна дія блискавковідводу заснована на властивості блискавки уражати найбільш високі і добре заземлені металеві спорудження. У загальному випадку блискавковідвід складається з опори, блискавкоприймача, безпосередньо сприймаючого удар блискавки, струмовідводу, по якому струм блискавки передається в землю, заземлювача, що забезпечує розтікання струму блискавки в землі. У деяких випадках функції опори, блискавкоприймача і струмовідводу об'єднуються (використання труб або ферм).

З'єднання блискавкоприймачів зі струмовідводами і струмовідводів із заземлювачем повинні виконуватися, як правило, зварюванням, а при неприпустимості вогневих робіт дозволяється виконання болтових з'єднань з перехідним опором не більше 0,05 Ом при обов'язковому щорічному контролі останнього перед початком грозового сезону.

Зона захисту блискавковідводу – простір, усередині якого будинок і спорудження захищене від прямих ударів блискавки з надійністю не нижче:

Рис 10.6 - Зона захисту одиночного стрижневого блискавковідводу.

Рис. 10.7 - Зона захисту подвійного стрижневого блискавковідводу.

Рис. 10.8 - Зона захисту одиночного тросового блискавковідводу.

Рис. 10.9 - Зона захисту подвійного тросового блискавковідводу.

Конструктивно блискавковідводи розділяються за наступними видами:

1) стрижневі (бувають одиночні (рис. 10.6), подвійні (рис. 10.7), багаторазові) - з вертикальним розташуванням блискавкоприймача. Стрижневі блискавкоприймачі повинні бути виготовлені зі сталі будь-якої марки перетином не менше 100 мм², довжиною не менше 200 мм і захищені від корозії лудінням, цинкуванням або фарбуванням;

2) тросові (бувають одиночні (рис.10.8) і подвійні (рис.10.9)) – з горизонтальним розташуванням блискавкоприймача. Тросові блискавкоприймачі повинні бути виконані зі сталевих багатодротових канатів перетином не менше 35 мм²;

3) сітки – багаторазові горизонтальні блискавкоприймачі, що перетинаються під прямим кутом і укладаються зверху на будинок, що захищається.

Блискавковідвід, що стоїть окремо, – блискавковідвід, опора якого встановлена на землі на деякому видаленні від об'єкта, що захищається.

Одиночний блискавковідвід – одинична конструкція стрижневого або тросового блискавковідводу.

Подвійний (багаторазовий) блискавковідвід – два (або більше) стрижневих або тросових блискавковідводи, що утворюють одну загальну зону захисту.

Заземлювач блискавкозахисту – один або декілька провідників, що знаходяться у зіткненні з землею і призначені для відводу в землю струмів блискавки або обмеження перенапруг, що виникають на металевих корпусах, устаткуванні, комунікаціях при близьких розрядах блискавки. Заземлювачі поділяються на природні і штучні.

Природні заземлювачі – заглиблені в землю металеві і залізобетонні конструкції будинків і споруджень.

Штучні заземлювачі – спеціально прокладені в землі контури, що складаються з вертикальних і горизонтальних заземлювачів.

Конструкція заземлювача не розраховується, а повинна відповідати вимогам, викладеним у нормативному документі [9]. Опір струму промислової частоти не нормується, а замірюється при введенні заземлювача в експлуатацію. Надалі він вимірюється для блискавкозахисту I і II категорій 1 раз у рік, III категорії - 1 раз у 3 роки перед початком грозового сезону. Заміряне значення не повинно перевищувати результати вимірів при введенні в експлуатацію більш ніж у 5 разів.

Конструкції заземлювачів, що рекомендуються, приведені в таблиці 10.2.

Таблиця 10.2 - Конструкції заземлювачів, що рекомендуються

Заземлювач

Ескіз

Розміри, м

Залізобетонний підножник

a ³1,8

b ³0,4

l ³2,2

Залізобетонна паля

d=0,25¸0,4

l ³5

Сталевий двострижневий:

смуга розміром 40´4 мм; стрижні діаметром

d=10¸20 мм

3 .

t³0,5

l=3¸5

c=3¸5

Сталевий тристрижневий:

смуга розміром 40´4 мм; стрижні діаметром

d=10¸20 мм

t³0,5

l=3¸5

c=5¸6

Враховуючи розмаїтість технологічних процесів, висувати однакові вимоги до блискавкозахисту всіх об'єктів недоцільно. Тому всі будинки і спорудження за блискавкозахистом класифіковані. В основу класифікації будинків і споруджень за ступенем небезпеки і можливістю ураження їх блискавкою покладена імовірність виникнення вибуху або пожежі, а також масштаби можливих руйнувань.

На підставі цього всі будинки і спорудження підрозділяються на три категорії, що позначаються I, II, III (найбільш небезпечна I).

I категорія - виробничі будинки і спорудження з зонами класу 0, 1, 20, 21 по всій території країни. Кожне ураження об'єкта І категорії викликає вибух, створює підвищену небезпеку руйнувань і жертв не тільки для даного об'єкта, але і для розташованих поруч.

- виробничі будинки і спорудження з зонами класів 2, 22 з середньорічною тривалістю гроз 10 годин і більше на рік;

- зовнішні установки з зонами класу 2 на всій території країни;

- будинки обчислювальних центрів, у тому числі розташованих у міській забудові в місцевостях із середньою тривалістю гроз 20 годин на рік і більше.

Удар блискавки в об'єкт II категорії створює небезпеку вибуху тільки при збігу з технологічною аварією або моментом спрацьовування дихальних і аварійних клапанів.

- будинки і спорудження з пожежонебезпечними приміщеннями або будівельними конструкціями низької вогнестійкості;

- об'єкти, ураження яких становить небезпеку електричного впливу на людей і тварин: великі суспільні будинки, тваринницькі будівлі, високі спорудження типу труб, веж, монументів;

- дрібні будівлі в сільській місцевості, де найчастіше використовуються горючі конструкції і де невелика вартість будівель дозволяє виконати блискавкозахист спрощеними способами.

До III категорії віднесені об'єкти, наслідки ураження яких не зв'язані з вибухами.

При використанні стрижневих і тросових блискавковідводів додатково визначається тип зони захисту блискавковідводу. Тип зони захисту залежить від очікуваної кількості уражень N у рік будинку.

Середньорічна тривалість гроз (у годинах) у заданому пункті на території СНД визначається за картою, приведеною на рис.10.5. Підрахунок очікуваної кількості N для зосереджених будинків і споруд (труби, вишки, вежі) проводиться за формулою (10.4), для протяжних будинків і споруд - за формулою (10.5).

Для будинків і споруд з приміщеннями, що вимагають улаштування блискавкозахисту I і II або I і III категорій, блискавкозахист виконується за І категорією. Якщо площа приміщень І категорії блискавкозахисту становить менше 30% площі всіх приміщень будинку, блискавкозахист всього будинку допускається виконувати за II категорією незалежно від категорії інших приміщень. При цьому на вводі в приміщення І категорії повинен бути передбачений захист від заносу високого потенціалу по підземних і наземних (надземних) комунікаціях.

Для будинків і споруджень з приміщеннями, що вимагають улаштування блискавкозахисту II і III категорій, блискавкозахист виконується за II категорією. Якщо площа приміщень II категорії блискавкозахисту становить менше 30% площі всіх приміщень будинку, блискавкозахист всього будинку допускається виконувати за III категорією, незалежно від категорії інших приміщень. При цьому на вводі в приміщення II категорії повинен бути передбачений захист від заносу високого потенціалу по підземних і наземних (надземних) комунікаціях.

Для будинків і споруджень, не менше 30% площі яких приходиться на приміщення, що вимагають улаштування блискавкозахисту за I, II і III категоріями, блискавкозахист виконується як описано вище. Для будинків і споруджень, більше 70% площі яких становлять приміщення, що не підлягають блискавкозахисту, а іншу частину займають приміщення, що вимагають улаштування блискавкозахисту за I, II і III категоріями, повинен бути передбачений тільки захист від заносу високих потенціалів по комунікаціях, що вводяться в приміщення.

Будинки і спорудження, віднесені за улаштуванням блискавкозахисту до I і II категорій, повинні бути захищені від прямих ударів блискавки, вторинних її проявів і заносу високого потенціалу через наземні (надземні) і підземні металеві комунікації.

Будинки і спорудження, віднесені за улаштуванням блискавкозахисту до III категорії, повинні бути захищені від прямих ударів блискавки і заносу високого потенціалу через наземні (надземні) металеві комунікації.

Зовнішні установки, віднесені за улаштуванням блискавкозахисту до II категорії, повинні бути захищені від прямих ударів і вторинних проявів блискавки.

Зовнішні установки, віднесені за улаштуванням блискавкозахисту до III категорії, повинні бути захищені від прямих ударів блискавки.

Усередині будинків великої площі (шириною більше 100 м) необхідно виконувати заходи щодо вирівнювання потенціалу.

Для захисту від прямих ударів блискавки слід максимально використовувати як природні блискавковідводи існуючих високих споруджень, так і блискавковідводи інших розташованих поруч споруджень.

Блискавкозахист I категорії. Захист від прямих ударів блискавки повинен виконуватися стрижневими або тросовими блискавковідводами, що стоять окремо (це виключає можливість термічного впливу на об'єкт). Дані блискавковідводи повинні забезпечувати зону захисту типу А.

Повинно забезпечуватися видалення елементів блискавковідводів від об'єкта, що захищається, і підземних металевих комунікацій. Найменша припустима відстань S за повітрям від об'єкта, що захищається, до опори стрижневого або тросового блискавковідводу визначається в залежності від висоти будинку, конструкції заземлювача й еквівалентного питомого електричного опору ґрунту (рис. 10.10). Найменш припустима відстань від об'єкта, що захищається, до тросу в середині прольоту визначається в залежності від конструкції заземлювача, еквівалентного питомого опору ґрунту і сумарної довжини блискавкоприймача і струмовідводів (рис. 10.11).

Рис. 10.10 - Стрижневий блискавковідвід, що стоїть окремо.

Також нормується відстань у землі між заземлювачами захисту від прямих ударів блискавки і комунікаціями, що вводяться в будинок.

Рис. 10.11 - Тросовий блискавковідвід, що стоїть окремо.

За наявності газовідводних і дихальних труб для відводу сумішей вибухонебезпечних концентрацій у зону захисту блискавковідводів повинен входити простір над обрізом труб, обмежений циліндром визначеної висоти і радіуса.

Захист від вторинних проявів блискавки здійснюється наступним чином:

1. Металеві конструкції і корпуси всього устаткування повинні бути приєднані до заземлюючого пристрою.

2. Усередині будинків і споруджень між трубопроводами й іншими протяжними металевими конструкціями в місцях взаємного зближення на відстань менше 10 см через кожні 20 м необхідно приварювати або припаювати перемички зі сталевого дроту діаметром не менше 5 мм або сталевої стрічки перетином не менше 24 мм².

3. У з'єднаннях елементів трубопроводів та інших протяжних металевих предметів повинні бути забезпечені перехідні опори не більше 0,03 Ом на кожен контакт.

Захист від заносу високого потенціалу по підземних металевих комунікаціях повинен здійснюватися шляхом їх приєднання на введенні в будинок або спорудження до арматури його залізобетонного фундаменту або до штучного заземлювача.

Захист від заносу високого потенціалу по наземних (надземних) металевих комунікаціях повинен здійснюватися шляхом їх заземлення на введенні в будинок і на двох найближчих до цього вводу опорах комунікації.

Блискавкозахист II категорії. Захист від прямих ударів блискавки виконується стрижневими або тросовими блискавкоприймачами, що стоять окремо або встановлені на об'єкті, що захищається. При установці блискавковідводів на об'єкті від кожного стрижневого блискавкоприймача або від кожної стійки тросового блискавкоприймача повинно бути забезпечено не менше двох струмовідводів. При установці блискавковідводів, що стоять окремо, відстань від них за повітрям й у землі до об'єкта, що захищається, і підземних комунікацій, що вводяться в нього, не нормується.

При ухилі покрівлі не більше 1:8 може бути використана блискавкоприймальна сітка (діаметр не менше 6 мм, крок осередку не більше 6х6 м²).

У будинках з металевою покрівлею в якості блискавкоприймача повинна використовуватися сама покрівля. При цьому усі виступаючі неметалічні елементи повинні бути обладнані блискавкоприймачами, приєднаними до металу покрівлі.

Струмовідводи від металевої покрівлі або блискавкоприймальної сітки повинні бути прокладені до заземлювача не рідше ніж через 25 м по периметру будинку.

При захисті зовнішніх установок, а саме резервуарів з металевими корпусами при товщині металу даху менше 4 мм, повинні встановлюватися блискавковідводи. При товщині металу даху резервуара 4 мм і більше, а також для окремих резервуарів місткістю менше 200 м³, незалежно від товщини металу даху, досить приєднати корпуси резервуарів до заземлювача. Резервуарні парки, як правило, захищаються блискавковідводами, що стоять окремо.

Захист від вторинних проявів блискавки здійснюється наступним чином:

1. Металеві конструкції і корпуси всього устаткування повинні бути приєднані до заземлюючого пристрою.

2. Усередині будинків і споруджень між трубопроводами й іншими протяжними металевими конструкціями в місцях взаємного зближення на відстань менше 10 см через кожні 30 м (для І категорії було 20 м) необхідно приварювати або припаювати перемички зі сталевого дроту діаметром не менше 5 мм або сталевої стрічки перетином не менше 24 мм².

3. У фланцевих з'єднаннях трубопроводів усередині будинку необхідно забезпечити нормальне затягування не менше 4 болтів.

Для зовнішніх установок захист від вторинних проявів блискавки здійснюється заземленням металевих корпусів.

Захист від заносу високого потенціалу по підземних металевих комунікаціях повинен здійснюватися шляхом їх приєднання на вводі в будинок або спорудження до арматури його залізобетонного фундаменту або до штучного заземлювача.

Захист від заносу високого потенціалу по наземних (надземних) металевих комунікаціях повинен здійснюватися шляхом їх заземлення на вводі в будинок і на найближчій до цього вводу опорі комунікації (для І категорії було 2 опори).

Блискавкозахист III категорії. Блискавкозахист влаштовується будь-яким з відомих способів. Крок осередків блискавкоприймальної сітки повинен бути не більше 12х12 м².

Захист металевих скульптур і обелісків забезпечується їх заземленням.

Розташовані в сільській місцевості невеликі будівлі з неметалічною покрівлею захищаються спрощено:

- допускається прокладка струмопроводу по стовбурах дерев, верхній кінець якого повинен виступати над кроною не менше ніж на 20 см;

- якщо кінець покрівлі відповідає найбільшій висоті будівлі, над ним повинен бути підвішений тросовий блискавкоприймач, що піднімається над коником не менше ніж на 250 мм (без розрахунку зони захисту);

- за наявності димаря, що піднімається над всіма елементами покрівлі, над ним необхідно установити стрижневий блискавкоприймач висотою не менше 200 мм (без розрахунку зони захисту);

- за наявності металевої покрівлі її необхідно хоча б в одному місці приєднати до заземлювача.

Захист від вторинних проявів блискавки не передбачається.

Захист від заносу високого потенціалу по підземних металевих комунікаціях не передбачається.

Захист від заносу високого потенціалу по наземних (надземних) металевих комунікаціях повинен здійснюватися шляхом їх заземлення на вводі в будинок.

1) обґрунтування необхідності улаштування блискавкозахисту (включає визначення ступеня вогнестійкості будівельних конструкцій будинку і класу зони);

2) визначення категорії і типу зони захисту блискавковідводу;

5) визначення інших нормованих параметрів блискавкоприймача, струмовідводів, заземлювача;

6) заходи щодо захисту від вторинних проявів блискавки і заносу високого потенціалу.

Приклад розрахунку блискавкозахисту. Визначити висоту одиночного стрижневого блискавковідводу для захисту цегельного будинку насосної з перекачування бензину з плоским з/б дахом (покрівля - руберойд), розташованого в м. Харкові. Побудувати зону захисту блискавковідводу. Розміри будинку: довжина L=15 м; ширина S=10 м; висота h_x=4 м.

1) Обґрунтування необхідності блискавкозахисту.

Клас зони приміщення 2. Отже, блискавкозахист необхідний.

2) Визначення категорії і типу зони захисту блискавковідводу

Згідно рис.2.5.13 ПУЕ (рис. 10.5) середньорічна тривалість гроз у м. Харкові від 60 до 80 годин. Тоді очікувана кількість N уражень блискавкою об'єкта на рік згідно додатка 1[9]:

Отже, згідно таблиці 1 [9], категорія блискавкозахисту - II, тип зони - Б.

Однострижневий, установлений безпосередньо на даху будинку.

Зона захисту одиночного стрижневого блискавковідводу висотою h являє собою круговий конус, вершина якого знаходиться на висоті h₀<h. На рівні землі зона захисту утворює коло радіусом r₀. Горизонтальний перетин зони захисту на висоті будинку, що захищається, h_x являє собою коло радіусом r_x(рис. 10.12).

Для зони типу Б висота h £ 150м одиночного стрижневого блискавковідводу за відомих значень h_x (h_x=4м) і r_x (

м) може бути визначена за формулою:

Будуємо в масштабі зону захисту (рис.10.12). Критерієм правильності розрахунку є надійний захист усього об'єкта, що захищається.

Рис.10.12 - Зона захисту блискавкозахисту прикладу.

5) Визначення інших нормованих параметрів блискавкоприймача, струмовідводів, заземлювача.

У якості блискавкоприймача вибираємо сталевий прут діаметром 15 мм (перетин 177мм²>100мм²).

Як струмовідвід вибираємо сталеве коло діаметром 6 мм. Струмовідвід прокладається зовні будинку по повітрю.

Припускаючи, що в якості заземлювача фундамент будинку використовувати неможливо, відповідно до п 2.13 [9] улаштовуємо штучний заземлювач, що відповідає вимогам п.2.2.м [9]. А саме: заземлювач складається з трьох вертикальних круглих електродів довжиною 3 м, об'єднаних горизонтальним круглим електродом; відстань між вертикальними електродами 5 м; діаметр всіх електродів 10 мм.

6) Заходи щодо захисту від вторинних проявів блискавки і заносу високого потенціалу.

Для захисту від вторинних проявів блискавки необхідно (п.2.20 [9]):

- заземлити всі металеві частини електроустаткування через контур захисного заземлення;

- усередині будинку між трубопроводами й іншими протяжними металевими конструкціями в місцях зближення на відстань менше 10 см виконати металеві перемички (з огляду на те, що довжина будинку менше 30 м, перемички ставляться в єдиному екземплярі);

- у фланцевих з'єднаннях забезпечити нормальне затягування не менше 4-х болтів на кожен фланець.

Захист від заносу високого потенціалу здійснюється приєднанням підземних трубопроводів до заземлювача блискавкозахисту.

Висоту блискавковідводу і параметри зони захисту також можна визначити за номограмами, приведеними в Посібнику до РД 34.21.122087 (тільки для одиночних і подвійних однакової висоти блискавковідводів). До кожної номограми є ключ.

Питання для самоконтролю за темою "Статична електрика. Блискавкозахист":

2. Умови виникнення зарядів статичної електрики.

3. Умова електростатичної іскробезпеки об'єкта.

4. Заходи щодо захисту від розрядів статичної електрики.

9. Пожежна небезпека прямого удару блискавки.

10. Пожежна небезпека вторинних проявів блискавки.

11. Пожежна небезпека заносу високого потенціалу.

18. Особливості блискавкозахисту різних категорій.