Охрана труда на производстве и в учебном процессе

Петров Сергей Викторович

Если природа линейной молнии достаточно изучена и ее поведение предсказуемо, то природа шаровой молнии до сих пор не полностью ясна, а ее поведение не всегда находит объяснение. Хотя вероятность поражения человека шаровой молнией невелика, она представляет серьезную опасность, так как отсутствуют надежные методы и правила защиты от нее. Она может неожиданно появляться где угодно, в том числе в закрытых помещениях. Достаточно часто проникает в здания через трубы, открытые окна и двери. Размеры шаровой молнии могут быть от нескольких сантиметров до нескольких метров. Обычно шаровая молния легко парит или катится над землей, иногда подскакивает. Шаровая молния реагирует на ветер, сквозняк, восходящие и нисходящие потоки воздуха.

Шаровая молния может появиться и исчезнуть, не нанеся вреда человеку или помещению. Всякий контакт с человеком приводит к тяжелым травмам, ожогам, а в большинстве случаев к смертельному исходу. Шаровая молния часто взрывается. Возникающая при этом воздушная волна может травмировать человека или привести к разрушениям. Считается, что шаровая молния имеет температуру около 5000 °C и может вызвать пожар.

Молниезащита представляет собой комплекс защитных мер от разрядов атмосферного статического электричества, обеспечивающих безопасность людей, сохранность зданий и сооружений, оборудования и материалов от возгораний, взрывов и разрушений. Вероятность удара молнии в наземный объект тем больше, чем выше объект. Одна из основных мер защиты от молний – устройство молниеотводов. Возвышаясь над объектами, они принимают разряды грозового облака на себя. Молниеотводы создают зону защиты – пространство, внутри которого не возникают молнии. Молниеотвод состоит из молниеприемника, токоотвода, обеспечивающего прохождение по нему разрядного тока к заземляющему устройству, и самого заземляющего устройства. Различают несколько видов молниеотводов: стержневые, сетчатые, тросовые; одиночные, двойные, многократные; отдельно стоящие; изолированные от объекта и неизолированные. Стержневые и тросовые молниеотводы устанавливают либо на отдельно стоящих опорах, либо на опорах, связанных с конструкцией объекта. Сетчатые молниеотводы укладывают на крыше здания (рис. 7).

Защита молниеотводом основана на свойстве молнии поражать наиболее высокие и хорошо заземленные металлические сооружения. Молниеотвод состоит из трех основных частей (рис. 8): молниеприемника (1), воспринимающего удар молнии, токоотвода (2), соединяющего молниеприемник с заземлителем (3), через который ток молнии стекает в землю. Молниеприемник размещается на мачте (4).

Рис. 7. Устройство молниеотводов: 1 – тросового, 2 – тросово-стержневого, 3 – сетчатого

Рис. 8. Стержневой молниеотвод 1 – молниеприемник, 2 – токоотвод, 3 – заземление, 4 – мачта

Наиболее распространены стержневые и тросовые молниеприемники. По количеству молниеприемников молниеотводы разделяются на одиночные, двойные и многократные.

В окрестности молниеотвода образуется зона защиты, т. е. пространство, в пределах которого с высокой степенью надежности обеспечивается защита строения или какого-либо другого объекта от прямого удара молнии. Степень защиты в указанной зоне составляет более 95 %. Это означает, что из 100 ударов молнии в защищаемый объект возможно менее 5 случаев прямого попадания молнии, остальные удары будут

восприняты молниеприемником. Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода ограничивается образующими двух конусов, один из которых имеет высоту к, равную высоте молниеотвода, и радиус основания R= 0,75к, а другой – высоту 0,8к и радиус основания 1,5к (при радиусе основания второго конуса R=k обеспечивается 99 % эффективности защиты).

Молниеприемники стержневых молниеотводов изготовляют из стали любого профиля, как правило круглого, сечением не менее 100 мм² и длиной не менее 200 мм. Для защиты от коррозии их окрашивают. Молниеприемники тросовых молниеотводов изготовляют из металлических тросов диаметром около 7 мм.

Токоотводы должны выдерживать нагрев при протекании очень больших токов разряда молнии в течение короткого промежутка времени, поэтому необходимо небольшое сопротивление. Сечение токоотводов на воздухе должно быть не менее 48 мм², а в земле – 160 мм².

Если молниеотвод закреплен на крыше здания, то в качестве токоотводов могут использоваться металлические конструкции и арматура здания, например, металлические лестницы, расположенные с внешней стороны здания и ведущие на крышу. Токоотводы должны быть надежно соединены с молниеприемником и заземлителем.

Заземлители являются важнейшим элементом в системе молние-защиты. Они обеспечивают достаточно малое сопротивление растеканию тока молнии в грунт. В качестве заземлителя можно использовать зарытые в землю на глубину 2–2,5 м металлические трубы, плиты, мотки проволоки и сетки, куски металлической арматуры.

Молниеотводы устанавливают на возвышенностях, чтобы сократить путь молнии и увеличить размеры зоны защиты. Молниеотводами защищаются все общественные здания, постройки для хранения материальных ценностей, одиночные строения, расположенные на возвышенностях, исторические и культурные ценности. Особое внимание уделяют молниезащите хранилищ пожаро– и взрывоопасных материалов, горючих жидкостей и газов. Для этого используют многократные молниеприемники путем установки по контуру защищаемого пространства множества молниеотводов.

Учащиеся и студенты должны быть ознакомлены с мерами предосторожности от поражения молнией. Прежде всего нужно уметь предсказывать приближение грозы. При наличии грозовых признаков лучше воздержаться от поездок в лес, в поле или на водоем, желательно не удаляться далеко от дома. Если слышны дальние раскаты грома и видны вспышки молнии, то определить примерное расстояние до места грозовой активности можно по промежутку времени между вспышкой молнии и первым раскатом грома. Вспышку молнии мы видим практически сразу, так как свет распространяется со скоростью 300 000 км/с. Скорость распространения звука в воздухе равна 344 м/с, т. е. примерно за 3 секунды звук проходит 1 километр. Таким образом, разделив время в секундах между вспышкой молнии и последовавшим за ней первым раскатом грома на 3, определим примерное расстояние в километрах до грозы. Если эти промежутки времени уменьшаются, то гроза приближается и необходимо принять меры защиты. Молния опасна тогда, когда за вспышкой тут же следует раскат грома, т. е. грозовое облако находится над вами и опасность удара молнии наиболее велика.

Действия перед грозой и во время грозы должны быть следующими.

1. Не выходить из дома, закрыть окна, двери и дымоходы, позаботиться, чтобы не было сквозняка, который может привлечь шаровую молнию. Во время грозы не следует топить печку, так как дым, выходящий из трубы, имеет высокую электропроводность и вероятность удара молнии в возвышающуюся над крышей трубу возрастает.

2. Во время грозы нужно подальше держаться от электропроводки, антенн, окон, дверей и других предметов, связанных с внешней средой. Не следует находиться у стены, с внешней стороны которой на расстоянии менее 3 м располагается высокое дерево, так как при ударе молнии в дерево возможен перескок разряда молнии на стену дома.