Меры защиты от статического и атмосферного электричества. Защита от атмосферного и статического электричества

Защита от атмосферного и статического электричества.

Атмосферное электричество. Разряды атмосферного и статического электричества могут явиться причиной поражения людей током, возникновения пожаров и взрывов.

Особенно подвержены поражению молнией объекты, значительно возвышающиеся над земной поверхностью (мачты, надстройки судов, трубы заводов, высотные здания). В этих местах резко возрастает напряженность электрического поля, что и способствует возникновению благоприятных условий для разряда. Токи атмосферного электричества всегда избирают к земле кратчайшийпуть наименьшего сопротивления. Это обстоятельство используется для создания заранее запрограммированного пути разряда молнии в землю через металлические мачты, поднятые над защищаемым объектом. Такие устройства назвали молниеотводами.

прямыми ударами молнии, электрической индукции (вторичное воздействие) без прямого контакта с каналом молнии. Электромагнитная индукция сопровождается возникновением в пространстве изменяющегося во времени магнитного поля. Это магнитное поле индуцирует в замкнутых контурах, образованных металлическими конструкциями (электропровода, трубопроводы и пр.), электрические токи, вызывающие их нагревание.

Для предохранения наземных объектов от разрушения и пожаров, вызываемых молнией, выполняется комплекс защитных мероприятий, называемых молниезащитой. Основной элемент молниезащиты - применение системы молниеотводов, которые в зависимости от вида молниеириемника подразделяются на стержневые, тро­совые и сетчатые.

Составные части молниеотвода: молниеприемник, собственно молниеотвод и заземлитель. Все эти части ме­таллические.

Наиболее простой и надежной системой молниезащиты является стержневая, представляющая собой металлические хорошо заземленные стержни, прикрепленные к мачтам или опорам.

Зоной защиты

Дело в том, что при прямом попадании молнии в радиоантенну в ней может индуктироваться э. д. с. опасного для людей и оборудования уровня. Поэтому во время грозы начальник радиостанции обязан прекратить работу радиоузла и заземлить антенны.

Статическое электричество. Многие производственные процессы на флоте сопровождаются явлением статической электризации. Заряды статического электричества образуются при трении двух диэлектриков или диэлектрика о металл. В связи с широким применением в современном судостроении пластмасс и других полимерных материалов для изготовления арматуры и элементов отделки судовых помещений заряды статического электричества на судах стали достигать опасных значений.

путь наименьшего сопротивления. Это обстоятельство используется для создания заранее запрограммированного пути разряда молнии в землю через металлические мачты, поднятые над защищаемым объектом. Такие устройства назвали молниеотводами.

Грозовые разряды могут поражать наземные объекты прямыми ударами молнии, разрушая их (первичное воздействие), а также влиять на них в виде электричской индукции (вторичное воздействие) без прямого контакта с каналом молнии. Электромагнитная индук­ция сопровождается возникновением в пространстве изменяющегося во времени магнитного поля. Это магнитное поле индуцирует в замкнутых контурах, образованных металлическими конструкциями (электропроводка, трубопроводы и пр.), электрические токи, вызывающие их нагревание.

Особую опасность может представлять э.д. с, возникающая в незамкнутых и незаземленных контурах судов, перевозящих нефтепродукты и другие опасные грузы. Возможное искрение может стать причиной взрывов и пожаров на судах.

Для защиты от искрения при электрической индукции рекомендуют для конструктивных мер: соединение металлическими перемычками параллельно проложенных кабелей и труб, заземление оболочек кабелей и трубопроводов в местах ввода их в здания и т. д.

Для предохранения наземных объектов от разрушения и пожаров, вызываемых молнией, выполняется комп­екс защитных мероприятий, называемых молниезащи-той. Основной элемент молниезащиты - применение системы молниеотводов, которые в зависимости от вида молниеириемника подразделяются на стержневые, тросовые и сетчатые.

Составные части молниеотвода: молниеприемник, собственно молниеотвод и заземлитель. Все эти части металлические.

Наиболее простой и надежной системой молниеза­щиты является стержневая, представляющая собой металлические хорошо заземленные стержни, прикрепленные к мачтам или опорам.

Судовые молниезащитные устройства в принципе не отличаются от береговых. Каждая мачта на судне снабжается молниеотводом. Объект считается защищенным от прямых ударов молнии, если зона защиты, образуемая молниеотводом, охватывает все его конструктивные элементы.

Зоной защиты называют пространство, образуемое вокруг каждого молниеотвода, вероятность попадания молнии в которое практически равна нулю.

Судовые радиоантенны, как правило, находятся в зоне защиты стержневых молниеотводов, прикрепленных к мачтам. Однако несмотря на это, во время грозы необходимо принять все меры предосторожности для защиты радиоаппаратуры и обслуживающего ее персонала от грозовых разрядов. Дело в том, что при прямом попадании молнии в радиоантенну в ней может ин­дуктироваться э. д. с. опасного для людей и оборудования уровня. Поэтому во время грозы начальник радиостанции обязан прекратить работу радиоузла и заземлить антенны.

Статическое электричество. Многие производственные процессы на флоте сопровождаются явлением статической электризации. Заряды статического электричества образуются при трении двух диэлектриков или диэлектрика о металл. В связи с широким при­менением в современном судостроении пластмасс и других полимерных материалов для изготовления арматуры и элементов отделки судовых помещений заряды статического электричества на судах стали достигать опасных значений.

Возникновение статического электричества обычно связано с движением газов, паров, пыли по вентиляци-

онным каналам, огнеопасных жидкостей по трубопрово­дам, при трении твердых веществ. При этом разность потенциалов статического электричества может дости­гать 20-50 кВ. Опасность этого явления очевидна, если принять во внимание, что при разности потенциалов, равно 3 кВ, искровой электростатический разряд мо­жет воспламенить большинство горючих газов, а при 5 кВ - большую часть горючей пыли. Таким образом, при перевозке опасных грузов статическое электричест­во может стать причиной пожара или даже гибели судна.

Возможность электризации до высоких потенциалов зависит от электропроводимости веществ, их химиче­ского состава, состояния окружающей среды, скорости относительного перемещения частиц.

В некоторых случаях накопителем статического элек­тричества становится человек. Электрический потенци­ал может появиться при длительном хождении челове­ка в сухую погоду в резиновой обуви по бетону, асфаль­ту, по полу с синтетическим покрытием. Электризация тела человека происходит также в процессе ношения им одежды из синтетических материалов (капрон, ацетат­ный шелк, нейлон), прочно вошедших в быт современ­ных людей.

Биологическое воздействие статического электриче­ства на человека еще полностью не изучено. Определена приблизительная норма допустимой (безвредной) на­пряженности электрического поля, созданного электро­статическим зарядом. Согласно Санитарным правилам напряженность поля статического электричества, гене­рируемого на поверхности полимерного материала, с которым контактирует человек, не должна превышать 200 В/см.

На судах воздействие статического электричества на человека выражается в угнетенном состоянии его психики, снижении работоспособности, а также в неприятных, болевых ощущениях от электрических разрядов при касании поверхностей, отделанных пластиками. Известны случаи пожаров, возникших от искровых разрядов при прикосновении наэлектризованного тела человека к пожароопасному объекту.

Для борьбы со статическим электричеством разработан комплекс конструктивных и технологических мер, получивших отражение в Правилах по защите от статического электричества на морских судах, которые введены в действие с 1 октября 1973 г. Правилами, в частности, запрещено использование на судах, перевозящих опасные грузы (танкерах, газовозах), постельного белья, занавесей, ковриков и других предметов из синтетических тканей. Членам экипажей таких судов не рекомендуется носить в рейсах белье и одежду из искусствен­ного волокна. Перед швартовкой синтетические швартовные канаты рекомендуется смачивать забортной водой для снижения вероятности образования электростатических зарядов.

Одним из основных видов защиты от статического электричества является заземление. Необходимо заземлять все изолированные части оборудования, в том числе шланги и трубопроводы, предназначенные для приема и слива огнеопасных жидкостей, а также емкости для хранения и перевозки сжиженных газов и других опасных грузов. На танкерах должны быть предусмотрены устройства для присоединения металлических заземлителей, соединенных с наконечниками приемных шлангов.

Специальные шины, проложенные вдоль шлангов, должны быть надежно соединены между собой и с корпусом судна. Не допускается наличие каких-либо плавающих предметов на поверхности пожароопасных жидкостей. Поплавковые измерители уровней жидкости необходимо крепить таким образом, чтобы исключить возможность отрыва их и удара в стенки цистерны во

избежание искрового разряда. Подачу огнеопасных жид­костей необходимо осуществлять плавно, без разбрызгиваний и таким образом, чтобы исключить образова­ние свободно падающей струи. Поэтому сливная труба должна достигать дна приемного резервуара, а струя направляться вдоль его стенок. Не рекомендуется производить отбор проб жидкости на анализ во время налива и слива. Это можно делать только тогда, когда жидкость успокоится и ее поверхность будет ровной.

Установлено, что статическая электризация диэлектриков может быть уменьшена и устранена путем увеличения их поверхностной проводимости. Поверхностную проводимость можно увеличить повышением относительной влажности воздуха и применением антистатических присадок к пластмассам.

Повышенная влажность воздуха в помещении (70% и выше) способствует резкому увеличению проводимости предметов. В таких условиях электрические заряды по мере их образования стекают с поверхности полимерных материалов и нейтрализуются. При достижении относительной влажности воздуха 90% заряды Статического электричества практически исчезают.

Снижение вероятности накопления электростатиче­ских зарядов достигается также созданием временной или постоянной поверхностной пленки из веществ (антистатиков), обладающих высокой электрической проводимостью. Применение полупроводниковых керамических покрытий, а также нанесение на поверхности деталей покрытий из окисла олова, хлорида олова и других веществ способствует повышению электрической проводимости материалов.

Кроме того, при уменьшении скорости движения жидкостей или газов, а также ионизации воздуха или среды предотвращается достижение электростатическим потенциалом опасного уровня. Воздух можно ионизировать с помощью радиоактивного излучения.

Для защиты от статического электричества применяют мероприятия и средства, направленные на предотвращение или уменьшение интенсивности процесса образования зарядов, а также обеспечивающие условия для быстрой релаксации зарядов.

К первой группе мероприятий относится уменьшение скоростей перемещения твердых, сыпучих и жидких материалов. Многие жидкости, например, нефтепродукты, легко электризуются. Подачу таких жидкостей необходимо производить таким образом, чтобы исключить их бурное перемешивание и разбрызгивание. Сливная труба должна доходить до дна бака, а струя направляется вдоль оси стенки. Если в емкости нет остатка жидкости, то скорость первоначального заполнения не должна превышать 0,7 м/с, а затем 4 м/с.

Ко второй группе относятся следующие средства. Суда, цистерны, трубопровода заземляются, причем сопротивление заземления должно составлять не более 100 Ом. Для этого используют установленные заземлители электроустановок. Автоцистерны заземляют с помощью металлической цепи, постоянно соприкасающейся с землей, а для железнодорожных цистерн заземлителем является рельсовый путь.

При увеличении влажности соприкасающихся поверхностей водяная пленка экранирует эмиссию электронов и обеспечивает растекание зарядов по поверхности чел, что резко снижает потенциалы зарядов. Для нейтрализации образовавшихся зарядов используют ионизаторы воздуха, которые создают ионы обоих знаков. Ионы нужного знака притягиваются и нейтрализуют образовавшиеся заряды.

Защита человека от статического электричества обеспечивается использованием антистатической одежды и обуви.

Требуемая степень защиты зданий и сооружений от воздействия атмосферного электричества, от взрывопожароопасности разрабатывается на основе классификации этих объектов. Установлены три категории молниезащиты (I, II, Ш) и два типа (А, Б) зон защиты объектов от прямых ударов молнии. Зона защиты типа А обеспечивает перехват на пути к объекту не менее 99,5% молний, а типа Б - не менее 95%. Объекты I и II категорий (взрывоопасные) защищаются от всех четырех видов воздействия атмосферного электричества (п. 5.4), а объекты III категории - пожароопасные и высотные (жилые здания, башни, вышки, трубы) - защищаются от прямых ударов молний и от заноса высоких потенциалов внутрь зданий.

Защита от электростатической индукции заключается в заземлении металлического оборудования, расположенного внутри и вне здания. Для этого применяют специальное заземление или заземление электроустановок с сопротивлением не более 10 Ом.

Защита от электромагнитной индукции осуществляется установкой металлических перемычек между трубопроводами и протяженными коммуникациями, которые сближаются на расстояния до 10 см.

Защита от заноса высоких потенциалов внутрь зданий обеспечивается посредством присоединения металлокоммуникаций на входе в здание к защитному заземлению.

Для защиты объектов от прямых ударов молнии выполняются молниеотводы стержневого, тросового, сетчатого типа. Молниеотвод стержневого типа (рис. 6.12) состоит из опоры (1), молниеприемникa (2), токовода (3) и заземлителя (4). Зона защиты молниеотвода - это часть пространства, в пределах которого обеспечивается защита от прямых ударов молнии. Для стержневого молниеотвода эта зона примерно ограничена конусом, основание которого имеет радиус r = 1,5 h.

Молниезащита - эффективное средство защиты и повышения устойчивости функционирования объектов при воздействии на них атмосферного статического электричества. Она включает комплекс мероприятий и устройств, предназначенных для обеспечения безопасности людей, предохранения зданий, сооружений, оборудования и материалов от взрывов, загораний и разрушений, возможных при воздействии молний.

Для всех зданий и сооружений, не связанных с производством и хранением взрывчатых веществ, а также для линий электропередач и контактных сетей, проектирование и изготовление молниезащиты должно выполняться согласно РД 34.21.122-87.

По степени защиты здания и сооружения подразделяются на три категории: здания и сооружения, отнесённые к I и II категории молниезащиты, должны быть защищены от прямых ударов молнии, вторичных проявлений молнии и заноса высокого потенциала через наземные, надземные и подземные металлические коммуникации; здания и сооружения, отнесённые к III категории молниезащиты, должны быть защищены от прямых ударов молнии и заноса высокого потенциала через наземные и подземные металлические коммуникации.

Для создания зон защиты применяют одиночный стержневой молниеотвод, двойной стержневой молниеотвод, многократный стержневой молниеотвод, одиночный или двойной тросовый молниеотвод.

Сила землетрясений от 1 до 4 баллов не вызывает повреждение зданий и сооружений, а также остаточных явлений в грунтах и изменения режима грунтовых и наземных вод. Землетрясение силой в 1 балл вызывает незаметное сотрясение почвы, колебание которой регистрируются только приборами. Землетрясения силой 2 балла отмечаются некоторыми, очень чуткими лицами, находящимися в полном покое. При землетрясение 3 балла внимательными наблюдателями замечается очень легкое покачивание висячих предметов. При землетрясении 4 балла наблюдается легкое раскачивание висячих предметов и неподвижных автомашин; слабый звон плотно поставленной неустойчивой посуды. Землетрясение в 4 балла распознаётся большинством людей, находящихся внутри здания. Землетрясение силой 5 баллов вызывает лёгкий скрип полов и перегородок; дребезжание стёкол, осыпание побелки, Движение незакрытых дверей и окон, на поверхности непроточных водоёмов образуются небольшие волны. Заметно качаются висячие предметы, наблюдается выплёскивание воды из наполненных сосудов, возможна остановка маятников часов. Землетрясение силой 6 баллов лёгкие повреждения многих зданий, в одноэтажных кирпичных, каменных и саманных домах наблюдаются значительные повреждения. В сырых грунтах образуются трещины шириной до 1 см, отмечается небольшое изменение дебита источников и уровня воды в колодцах. В помещениях качаются висячие предметы, иногда падают книги, посуда, лёгкая мебель сдвигается, передвижение людей неустойчиво. Землетрясение силой 7 баллов вызывает значительные повреждения зданий, в некоторых случаях их разрушения. На дорогах появляются трещины, наблюдаются нарушение стыков трубопроводов, повреждение каменных оград. В сухих грунтах образуются тонкие трещины, возможны оползни и обвалы. Изменяется дебит источников и уровней грунтовых вод. Возникают новые и пропадают старые источники воды. В помещениях сильно качаются висячие предметы, легкая мебель сдвигается, падают книги, посуда и вазы. Передвижение людей без дополнительной опоры затруднено. Все люди покидают помещение. Землетрясение силой 8 баллов вызывают значительные повреждения большинства зданий. В некоторых полные разрушения. Образуется большое количество трещин на склонах гор и в сырых грунтах; наблюдаются осыпи, оползни и горные обвалы. Вода в водоемах мутная; меняется дебит источников и уровней воды в колодцах. В помещениях сдвигается и частично опрокидывается мебель, лёгкие предметы подскакивают и опрокидываются. Люди с трудом удерживаются на ногах. Все выбегают из помещений. Землетрясение силой 9 баллов вызывают искривления железнодорожных путей, повреждение насыпей дорог, разрушение дымовых труб, башен. Большинство зданий обрушиваются. В грунтах образуются трещины до 10 см; наблюдаются горные обвалы, оползни, небольшие грязевые извержения, в водоёмах большое волнение. В помещениях опрокидывается и ломается мебель. Наблюдается большое беспокойство животных. Землетрясение силой 10 баллов вызывают обрушение многих зданий, дамбы и насыпи получают значительные повреждения, на дорожном полотне трещины и деформации, обрушение труб, башен, памятников, оград. Возникают трещины в грунтах до 1 м. Наблюдается обвал скал и морских берегов. Наблюдается возникновение новых озёр, прибоя и выплёскивания воды в водоёмах и реках. В помещениях многочисленные повреждения предметов домашнего обихода. Животные мечутся и воют. Землетрясение силой 11 баллов вызывают общее разрушение зданий, разрушение насыпей на больших протяжениях. Трубопроводы проходят в полную негодность. На больших протяжениях железнодорожные пути приходят в полную непригодность. На поверхности земли наблюдаются многочисленные трещины и вертикальные перемещения пластов. Большие обвалы, оползни. Сильно меняется режим водоисточников и водоёмов и уровень грунтовых вод. В помещениях наблюдается гибель значительной части населения, животных и имущества под обломками зданий. Землетрясение силой 12 баллов вызывает общее разрушение зданий и сооружений. Значительная часть населения гибнет от оползней. В грунте наблюдаются вертикальные и горизонтальные разрывы и сдвиги. Образуются озёра, водопады, изменяются русла рек. Растительность и животные погибают от обвалов и осыпей в горных районах.

Защита от статического и атмосферного электричества, молниезащита.
Статическое электричество – совокупность явлений, связанных с возникновением, сохранением и релаксацией зарядов. Заряды возникают при трении, дроблении, облучении УФ, химических реакциях. Длительное время заряды сохраняются на поверхности полупроводников и диэлектриков с удельным сопротивлением ρ≥105 Ом*м. релаксация зарядов происходит в следующих формах – растекание по поверхности и в объёме тела, стекание зарядов с поверхности тела в воздух. Опасность статического электричества заключается в возможности воспламенения горючих смесей, находящихся в помещении. Меры защиты:
1.снижение силового воздействия
2.снижение скоростей перемещения слоёв сыпучих материалов и жидкостей
3.изготовление контактирующих тел из материалов с близким удельным сопротивлением
4.нанесение на поверхность токоведущих тел лакокрасочных покрытий
5.обработка антистатиками
6.увеличение относительной влажности выше 65%
7.заземление оборудования
8.ионизация воздуха вблизи мест образования зарядов с помощью нейтрализаторов различного типа
9.токопроводящая обувь, полы, обивки стульев
10.легкосъёмные токопроводящие браслеты
Поражающие факторы атмосферного электричества.
1.прямой удар молнией и защита с помощью молниеотводов
2.явление электромагнитной индукции, т.е. вследствие возникновения, мощного переменного во времени электрического поля, способного индуцировать ЭДС различной величины в металлических конструкциях, при сближении которых могут происходить электрические разряды на заземлённые предметы, след-но, возникновение опасного электротравматизма, воспламенение горючих смесей и т.п. для защиты в местах сближения металлических конструкций до 20 см между ними необходимо устраивать металлические перемычки
3.электростатическая индукция, т.е. наведение заряда противоположного знака по сравнению с зарядом облака на металлических предметах, изолированных от земли. Релаксация зарядов с этих предметов происходит на ближайшие заземлённые предметы, след-но, электротравматизм, воспламенение.
4.занос высоких потенциалов по металло-комуникациям, входящих в здание. Защита: заземление крюков фазных проводов.
Все здания по опасности поражения молнией подразделяются на 3 категории:
--здания, в которых находятся горючие вещества, воспламенение которых может повлечь значительные разрушения и угрозу жизни людей. Т.е. здания, в которых есть помещения В-I и В-II.
---- воспламенение которых не может повлечь значительного ущерба, т.е. здания В-Iа, В-Iб, В-IIа.
- Все остальные
В зданиях 1 и 2 категории необходима защита от всех 4 поражающих факторов молниезащита типа А. В зданиях 3 категории необходимо устройство молниеотводов (А или Б) и защита от заноса высоких потенциалов. Молниеотводы бывают стержневые, сетчатые, сетчатые с ячейками 6х6, тросовые. Кроме того бывают одиночными и многократными.
1 – опора
2 – молниеприёмник
3 - токоотвод
4 – заземлитель

Совокупность явлений, результатом которых является образование, сбережение и разрядка свободных электрозарядов на поверхности диэлектриков или изолированных проводниках, называют статическим электричеством. Образующийся заряд может сохраняться и накапливать достаточно продолжительное время. Процесс получения любой поверхностью или телом определенного заряда (положительного или отрицательного) называется электризацией. Статические электрозаряды чаще всего образуются из-за трения друг о друга или о металл твердых материалов, не проводящих ток. Относительно земли напряжение во время статической электризации часто может достигать 100 тыс. вольт.

Разряды статического электричества могут стать причиной возникновения сильных пожаров и взрывов, а также иметь негативное влияние на здоровье человека, как при непосредственном контакте, так и из-за опасного электрического поля образующегося вокруг заряженного тела. Выделяющейся энергии достаточно много для мгновенного для воспламенения пыле и газовоздушных смесей.

Специалисты рекомендуют применять заземления, нейтрализаторы (индукционные, радиоактивные и высоковольтные), увлажнители воздуха, специальные экраны и антиэлектростатические вещества для эффективной защиты от статических зарядов. Сотрудникам, в качестве профилактики, выдают антистатическую спецодежду и токопроводящую обувь имеющую сопротивление подошвы до 108 Ом.

Атмосферное электричество: молниезащита

Наиболее часто атмосферное электричество концентрируется в кучевых (грозовых) облаках и разряжается через молнии, которые имеют мощное поражающее действие. Прямое их попадание в дом может полностью разрушить здание, убить людей, находящихся внутри или привести к сильному пожару или техногенным авариям.

После того как Франклин объяснил всему миру природу молний человечество постоянно работает над усовершенствованием методов по молниезащите. В настоящее время на смену простым стальным или медным громоотводам с токоотводом и заземлением пришли инновационные активные молниеприемники. Они за счет ионизации воздуха вокруг себя самостоятельно притягивают к себе разряды молний. Современная система молниезащиты объекта включает защиту от прямых ударов молнии и вторичных ее проявлений.

Защита от статического электричества и молниезащита

Для предотвращения неприятных последствий от образования статических зарядов и молний необходимо при проектировании и эксплуатации объектов осуществлять комплекс мер, направленных на их защиту от статического электричества и молниезащиту .

Основные здания и сооружения не принимаются в эксплуатацию без защиты от статического электричества и молниезащиты . Промышленные здания и помещения, оборудование и приборы, различные коммуникации в соответствии с их классификацией по ПУЭ должны иметь молниезащиту І, ІІ или ІІІ категории, а также защиту от статических разрядов для взрыво- и пожароопасных помещений, зон открытых установок, имеющие класс B-I, B-I6, В-II и B-IIa.

Защита от статического электричества обеспечивается благодаря таким мероприятиям, как:

• проверка исправности и безотказности работы и непосредственного наличия заземлений, систем отвода зарядов и нейтрализации;
• очистка газвоздушных смесей от взвешенных примесей;
• четкое выполнение технологических инструкций (недопущение разбрызгивания, дробления или распыления материалов, увеличения их скорости движения и т.п.)
• металлическое и неметаллическое оборудование в одном помещении должны быть в одной электроцепи, которая соединяется с контуром заземления минимум в 2 точках;
• подача трапа к самолету, открытие автоцистерн и т.п. мероприятия проводится только после присоединения к ним заземления;
• используемые резиновые шланги для налива жидких веществ оснащаются проволокой и наконечниками из меди.

Элементы молниезащиты должны регулярно проверяться и по необходимости ремонтироваться. Специалисты рекомендуют проводить проверку:

• надежности связи между токоведущими частями молниезащиты,
• наличия механических, коррозионных повреждений частей системы защиты;
• сопротивления всех заземлителей.