Контакты
Подписка
МЕНЮ
Контакты
Подписка

Оборудование DEHN + SOHNE 100 лет на рынке молниезащиты

В рубрику "Средства обеспечения пожарной безопасности" | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций

Оборудование DEHN + SOHNE 1ОО лет на рынке молниезащиты

Э.М. Базелян
Заведующий лабораторией молниезащиты ЭНИН им. Г.М. Кржижановского, д.т.н.

Молния: когда она действительно пожароопасна?

С древних времен человек смирился с пожарами от молнии. За краткий миг своего существования импульс тока молнии амплитудой до 200 000 А успевает нагреть канал до температуры 30 000 °С. Контакт с ним подожжет все, что способно гореть. И все-таки специалисты не относят молнию к самым опасным поджигателям, и противоречие здесь чисто кажущееся. Конечно, при температуре в десятки тысяч градусов вспыхнет любой горючий материал. Но вопрос в том, будет ли он гореть после под-жига. Не надо удивляться, что дело решает гром, вернее, ударная волна, которая его вызывает. Вспомните давно отработанный способ тушения пожара воздушной волной направленного взрыва. Так, например, гасят горящие нефтяные скважины. Канал молнии тоже рождает сильную ударную волну. Она сметает пламя и нагретые продукты горения. Не успев разгореться, пожар самоликвидируется. Такие явления случаются не всегда, но достаточно часто. 


Механизм возникновения пожара от молнии выяснился, когда стали детально исследовать молнию при помощи скоростной киносъемки. На полученных кадрах видно, что молния состоит из нескольких последовательных вспышек (компонентов). Часто они летят по одному и тому же пути от облака к земле. У средних молний 3-4 компонента, у рекордных - до 30. Каждый компонент сопровождается мощным импульсом тока, о котором уже упоминалось. В паузах между компонентами - а они длятся до 0,1 с -канал не успевает остыть, потому что он подогревается током в 100-200 А. В молниевом масштабе эта величина не слишком велика, но вспомните дугу в сварочном аппарате с таким же током. За доли секунды она способна наделать много бед. Не слишком давно выяснилось, что последующий компонент не всегда повторяет путь предыдущего. Он может отодвинуться в сторону на приличное расстояние (рис. 1), тем самым ослабив действие очередной ударной волны и сохранив пламя. Вот теперь пожар действительно неизбежен.


Молниеотвод - только первый этап борьбы

Перехватывая на себя молнию, молниеотвод устраняет опасность контакта раскаленного канала с горючими материалами, не стойкими к высокой температуре. Все еще модная металлочерепица легко прожигается и разрушается молнией. Часть расплава попадает на чердак, где всегда есть чему гореть. Разумный хозяин не будет надеяться на авось и обязательно поставит молниеотводы. Их устройство относительно дешево, а эффективность большая. Во всяком случае, защищенному зданию практически не грозит прямой контакт с каналом молнии. Например, незащищенное производственное помещение площадью 80х20 м2 и высотой 10 м в средней полосе России примет на себя 1 удар молнии примерно за 45-30 лет эксплуатации. Если же выбранные вами молниеотводы обеспечат даже скромную надежность защиты, на уровне 0,9, то временной интервал между ударами вырастет до 300-450 лет. Такое можно как-нибудь пережить. Впрочем, можно и не рисковать, а увеличить надежность молниезащиты, скажем, до 0,99 и совсем перестать беспокоиться.

Во времена Франклина и Ломоносова, когда никто не слышал об электрификации, молниеотводами дело бы и ограничилось. Сегодня установка молниеотводов - только первый и далеко не самый важный этап борьбы с пожарами от молнии. Молниеотводы устраняют термическое действие, но практически не снижают опасности электромагнитного поля молнии. Оно характеризуется очень большой силой и исключительно быстрым изменением во времени. Последнее связано с тем, что ток молнии на фронте импульса может нарастать с фантастической скоростью, вплоть до AI = 2х1011 А/с. ЭДС магнитной индукции, которую наводит такой ток в контуре площадью S, определяется величиной


где r - усредненное расстояние от места удара молнии до проводящего контура, а ц0 = 4лх107 Гн/м - магнитная проницаемость вакуума. Если к зданию подходит воздушная линия электропередачи 220/380 В, как это часто бывает в загородном строительстве или в небольших населенных пунктах, ее провода образуют контуры весьма значительной площади. Величина S = 100 м2 пределом не является. При такой площади и экстремально большом значении AI = 2х1011 А/с наведенное напряжение, действующее на изоляцию воздушной линии электропередачи, составит UM = 4000/r [кВ] (если расстояние r измеряется в метрах).

Полученное значение впечатляет. Оно показывает, что опасность для оборудования здания могут представлять даже весьма далекие молнии, находящиеся от защищаемого объекта на расстоянии порядка километра. Индуктивные перенапряжения в электрической сети могут пробить изоляцию внутренней электропроводки, повредить источники питания включенной электронной аппаратуры. Все это будет происходить несоизмеримо чаще, чем прямой удар молнии в объект.


Хорошо, если перенапряжение не повредит входной автомат и короткое замыкание во внутренней электрической цепи будет отключено. К сожалению, так происходит далеко не всегда. Тогда рассчитывать приходится только на быстрый приезд пожарных или автоматическую систему пожаротушения.

Современное оборудование для внутренней молниезащиты

Индуцированные перенапряжения различной силы возникают в любых электрических цепях, даже в подземных. Не редкость, когда они выводят из строя пожарную сигнализацию еще до того, как та успевает сработать. Случаются просчеты и в проектах системы автоматического пожаротушения. Сигналы от ее датчиков оказываются бесполезными, когда выходит из строя принимающая их аппаратура. Практика показывает, что последствия перенапряжений нередко много опаснее, чем непосредственный контакт стен и крыши с раскаленным каналом молнии.

В конце прошлого века родилось понятие о внутренней молниезащите, под которой понимают защиту от перенапряжений, прямо или косвенно возбужденных током молнии. С этой целью используют устройства для ограничения импульсных перенапряжений (УЗИП), чаще всего - искровые разрядники либо полупроводниковые приборы с резко нелинейной симметричной вольт-амперной характеристикой (варисторы). И те и другие устанавливают на входе защищаемой электрической цепи. В нормальном режиме УЗИП практически не пропускает ток и потому ведет себя как изолятор. В таком режиме он не влияет на работу электрической цепи. При перенапряжениях сопротивление УЗИП падает почти до нуля за доли микросекунды. Вход электрической цепи оказывается коротко замкнутым, а потому волна перенапряжения не может проникнуть к включенной аппаратуре. После затухания перенапряжения все должно столь же быстро вернуться в исходное состояние.

Последнее время для защиты силовых цепей все чаще используют не варисторы, а искровые разрядники, как более надежные устройства, мало чувствительные к локальному повышению напряжения, например, из-за перекоса фаз. Известно, что проблемой разрядников является гашение дуги сопровождающего тока. Для этого используют внутреннее дутье, которое обеспечивается газовым потоком при разложении газогенерирующих материалов. Раскаленные продукты гашения дуги выбрасываются в атмосферу, что делает разрядник непригодным для работы во взрывоопасных объемах.


Новое поколение УЗИП компании DEHN + SOHNE основано на полностью герметизированных искровых разрядниках. Продукты горения дуги у них вообще не попадают в атмосферу. Разрядник может быть установлен в любом взрывоопасном помещении, например, в газораспределительных пунктах, где нельзя гарантировать отсутствие опасных смесей газового топлива с воздухом.

Никакой пожароопасный объект не обходится без автоматики и приборов дистанционного контроля. Электромагнитное поле молнии для них не менее опасно, чем для силового оборудования. Повреждения при грозе здесь вполне могут привести к аварийным последствиям, в том числе к пожару. Его причиной становится, например, искровое перекрытие изоляции. Специализированные фирмы предлагают целые серии УЗИП для низковольтной аппаратуры. Далеко не все из них пригодны для установки во взрывоопасных помещениях и далеко не всегда удается сделать правильный выбор из представленного ассортимента. В этом отношении каталоги компании DEHN+SOHNE не создают проблем. Проектировщик легко найдет в них обширную номенклатуру изделий во взрывобезо-пасном исполнении для самых различных цепей автоматики, управления и передачи информации в низко- и высокочастотных диапазонах.

Компания позаботилась также о внешних наземных и подземных коммуникациях. Нередко их тоже приходится располагать в загазованных объемах, а глухая металлическая связь с землей может оказаться недопустимой по условиям работы электрохимической защиты. Каталог помогает найти простой выход из положения - безопасную связь с землей при грозовых перенапряжениях обеспечит специальный разрядник в искробезопасном исполнении.

Опубликовано: Каталог "Пожарная безопасность"-2010
Посещений: 11022

  Автор

 

Базелян Э. М.

Заведующий лабораторией молниезащиты ЭНИН им. Г.М. Кржимановского, д.т.н.

Всего статей:  1

В рубрику "Средства обеспечения пожарной безопасности" | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций