Калинин А.А. (рук.) Безопасность жизнедеятельности. Учебное пособие по самостоятельной работе

Подождите немного. Документ загружается.

131

1. Причины возникновения статического электричества.

2. Оценка статического электричества и его нормирование.

3. Средства коллективной и индивидуальной защиты от статического

электричества.

5. Нейтрализаторы статического электричества.

6. Контроль статического электричества.

Тема 15. Молниезащита

Молния и ее электрические характеристики. Воздействие молнии на

людей, здания и сооружения.

Молниезащита зданий и сооружений. Устройство молниезащиты.

Внешняя и внутренняя системы молниезащиты.

Категории молниезащиты. Зоны защиты молниеотводов.

Контроль молниезащиты.

Указания по изучению темы

Молния – это гигантский электрический искровой разряд между заря-

женными облаками или между облаками и земной поверхностью длиной не-

сколько километров, диаметром десятки сантиметров и длительностью деся-

тые доли секунды. Молнии делятся на внутриоблачные, т. е. возникающие в

самих грозовых облаках, и наземные, т. е. ударяющие в землю.

Электрическими характеристиками молнии являются:

амплитуда тока I

– наибольшее значение тока главного разряда мол-

нии. Расчетной величиной считают I

= 200 кА, а в районах с малой грозовой

деятельностью допустимо принимать I

= 150 кА;

длина фронта волны тока τ

– время от начала до конца нарастания

молнии. За расчетную величину принимают τ

= 1,5 мкс;

длина волны тока τ

– время, протекающее от начала до того момента,

когда i

= 0,5 х I

и изменяется от 20 до 100 мкс. За расчетную величину

принимают τ

= 50 мкс;

крутизна тока – скорость нарастания тока во времени. Максимальную

расчетную крутизну принимают равной 60 кА/мкс.

Электрические характеристики важны при расчете различных воздей-

ствий молнии. Непосредственное опасное воздействие молнии – это пожары,

механические повреждения, травмы людей и животных, а также повреждения

электрического и электронного оборудования. Последствиями прямого удара

132

молнии могут быть взрывы и выделение опасных продуктов – радиоактив-

ных и ядовитых химических веществ, а также бактерий и вирусов. Прямые

удары молнии представляют особую опасность для информацион-ных сис-

тем, систем управления, контроля и электроснабжения.

Кроме механических и термических воздействий ток молнии создает и

вторичные воздействия – мощные импульсы электромагнитного излучения,

которые могут быть причиной повреждения систем, включающих оборудо-

вание связи, управления, автоматики, вычислительные и информационные

устройства и т. п. Их повреждение в результате воздействия молнии крайне

нежелательно по соображениям безопасности, а также и по экономическим

соображениям.

Устройство молниезащиты – это система, позволяющая защитить зда-

ние, сооружение или промышленные коммуникации от воздействий молнии;

включает в себя устройства защиты от прямых ударов молнии (внешняя мол-

ниезащитная система – МЗС) и устройства защиты от вторичных воздейст-

вий молнии (внутренняя МЗС). В частных случаях молниезащита может со-

держать только внешние или только внутренние устройства.

Внешняя МЗС в общем случае состоит из молниеприемников, токоот-

водов и заземлителей.

Молниеприемник непосредственно воспринимает прямой удар молнии;

может быть специально установленным, в том числе на объекте, либо его

функции выполняют конструктивные элементы защищаемого объекта; в по-

следнем случае они называются естественными молниеприемниками.

Молниеприемники могут состоять из произвольной комбинации сле-

дующих элементов: стержней, натянутых проводов (тросов), сетчатых про-

водников (сеток).

Следующие конструктивные элементы зданий и сооружений могут

рассматриваться как естественные молниеприемники:

а) металлические кровли защищаемых объектов при условии, что:

электрическая непрерывность между разными частями обеспечена на

долгий срок;

толщина металла кровли составляет не менее 0,5 мм, если ее необяза-

тельно защищать от повреждений и нет опасности воспламенения находя-

щихся под кровлей горючих материалов;

кровля не имеет изоляционного покрытия. При этом небольшой слой

антикоррозионной краски, или слой 0,5 мм асфальтового покрытия, или слой

1 мм пластикового покрытия не считается изоляцией;

неметаллические покрытия на/или под металлической кровлей не вы-

ходят за пределы защищаемого объекта и др.;

б) металлические конструкции крыши (фермы, соединенная между со-

бой стальная арматура);

133

в) металлические элементы типа водосточных труб, украшений, ограж-

дений по краю крыши и т. п., если их сечение не меньше значений, предпи-

санных для обычных молниеприемников;

г) технологические металлические трубы и резервуары, если они вы-

полнены из металла толщиной не менее 2,5 мм и проплавление или прожог

этого металла не приведет к опасным или недопустимым последствиям;

д) металлические трубы и резервуары, если они выполнены из металла

толщиной не менее значения t, приведенного в Инструкции по устройству

молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций, и если

повышение температуры с внутренней стороны объекта в точке удара мол-

нии не представляет опасности.

Несущая конструкция несет на себе молниеприемник и токоотвод, объ-

единяет все элементы молниеотвода в единую механически прочную конст-

рукцию.

Токоотвод, соединяющий молниеприемник с заземлителем, предназна-

чен для пропускания тока молнии. Если молниеприемник состоит:

из стержней, установленных на отдельно стоящих опорах (или одной

опоре), на каждую опору должен быть предусмотрен минимум один токоот-

вод;

отдельно стоящих горизонтальных проводов (тросов) или из одного

провода (троса), на каждый конец троса требуется минимум по одному токо-

отводу.

Если молниеприемник представляет собой сетчатую конструкцию,

подвешенную над защищаемым объектом, на каждую ее опору требуется не

менее одного токоотвода. Общее количество токоотводов должно быть не

менее двух.

Следующие конструктивные элементы зданий могут считаться естест-

венными токоотводами:

а) металлические конструкции при условии, что:

электрическая непрерывность между разными элементами является

долговечной и соответствует требованиям п. 3.2.4.2 указанной выше Инст-

рукции;

они имеют не меньшие размеры, чем требуются для специально преду-

смотренных токоотводов. Металлические конструкции могут иметь изоляци-

онное покрытие;

б) металлический каркас здания или сооружения;

в) соединенная между собой стальная арматура здания или сооруже-

ния;

г) части фасада, профилированные элементы и опорные металлические

конструкции фасада при условии, что их размеры соответствуют указаниям,

относящимся к токоотводам, а их толщина составляет не менее 0,5 мм.

134

Металлическая арматура железобетонных строений считается обеспе-

чивающей электрическую непрерывность, если она удовлетворяет следую-

щим условиям:

примерно 50 % соединений вертикальных и горизонтальных стержней

выполнены сваркой или имеют жесткую связь (болтовое крепление, вязка

проволокой);

электрическая непрерывность обеспечена между стальной арматурой

различных заранее заготовленных бетонных блоков и арматурой бетонных

блоков, подготовленных на месте.

Заземлитель служит для отвода тока молнии от молниеприемника с то-

коотвода в землю.

Здания и сооружения, подлежащие молниезащите, подразделяют на три

категории:

к I категории относятся здания и сооружения, в которых хранятся и пе-

рерабатываются в открытом виде взрывчатые вещества или внутри которых

длительно сохраняется или систематически образуются смеси газов, паров

или пыли горючих веществ с воздухом или другими окислителями, способ-

ными взорваться от электрической искры. Защиту таких зданий и сооруже-

ний осуществляют отдельно стоящими молниеотводами;

ко II категории относятся здания и сооружения, в которых взрывчатые

или легковоспламеняющиеся вещества хранятся прочно закупоренными, а

взрывоопасные смеси газов, паров или пыли могут возникать только во вре-

мя аварий. Защиту зданий и сооружений осуществляют как отдельно стоя-

щими молниеотводами, так и молниеотводами, устанавливаемыми на защи-

щаемых объектах;

к III категории относятся все прочие здания и сооружения, в которых

воздействие молний может вызвать пожар, разрушения и поражения людей и

животных. Защиту зданий и сооружений осуществляют как отдельно стоя-

щими молниеотводами, так и молниеотводами, устанавливаемыми на защи-

щаемых объектах.

Защитное действие молниеотвода характеризуется его зоной защиты (А

или Б), т. е. пространством вблизи молниеотвода, вероятность попадания

молнии в которое не превышает определенного значения (зона типа А обла-

дает степенью надежности 99,5 % и выше, типа Б − 95 % и выше).

Для защиты от вторичных воздействий молнии пространство, в кото-

ром расположены электрические и электронные системы, должно быть раз-

делено на зоны различной степени защиты. Зоны характеризуются сущест-

венным изменением электромагнитных параметров на границах. В общем

случае, чем выше номер зоны, тем меньше значения параметров электромаг-

нитных полей, токов и напряжений в пространстве зоны.

135

Зона 0 – зона, где каждый объект подвержен прямому удару молнии, и

поэтому через него может протекать полный ток молнии. В этой области

электромагнитное поле имеет максимальное значение.

Зона 0Е – зона, где объекты не подвержены прямому удару молнии, но

электромагнитное поле не ослаблено и также имеет максимальное значение.

Зона 1 – зона, где объекты не подвержены прямому удару молнии и ток

во всех проводящих элементах внутри зоны меньше, чем в зоне 0Е; в этой

зоне электромагнитное поле может быть ослаблено экранированием.

Прочие зоны устанавливают, если требуется дальнейшее уменьшение

тока и/или ослабление электромагнитного поля; требования к параметрам зон

определяются в соответствии с требованиями к защите различных зон объек-

та.

На границах зон осуществляют меры по экранированию и соединению

всех пересекающих границу металлических элементов и коммуникаций.

Молниезащитные устройства объектов, законченных строительством

(реконструкцией), принимаются в эксплуатацию рабочей комиссией и пере-

даются в эксплуатацию заказчику до начала монтажа технологического обо-

рудования, завоза и загрузки в здания и сооружения оборудования и ценного

имущества. Приемка молниезащитных устройств на действующих объектах

осуществляется рабочей комиссией, состав которой определяется заказчи-

ком. В состав рабочей комиссии обычно включаются представители:

ответственного за электрохозяйство;

подрядной организации;

инспекции противопожарной охраны.

Рабочей комиссии предъявляются следующие документы:

утвержденные проекты устройства молниезащиты;

акты на скрытые работы (по устройству и монтажу заземлителей и то-

коотводов, недоступных для осмотра);

акты испытаний устройств молниезащиты и защиты от вторичных про-

явлений молнии и заноса высоких потенциалов через наземные и подземные

металлические коммуникации (данные о сопротивлении всех заземлителей,

результаты осмотра и проверки работ по монтажу молниеприемников, токо-

отводов, заземлителей, элементов их крепления, надежности электрических

соединений между токоведущими элементами и др.).

Рабочая комиссия производит полную проверку и осмотр выполненных

строительно-монтажных работ по монтажу молниезащитных устройств.

Приемка молниезащитных устройств вновь строящихся объектов

оформляется актами приемки оборудования для устройств молниезащиты.

Ввод молниезащитных устройств в эксплуатацию оформляется, как правило,

актами-допусками соответствующих органов государственного контроля и

надзора. После приемки в эксплуатацию устройств молниезащиты составля-

ются паспорта молниезащитных устройств и паспорта заземлителей уст-

136

ройств молниезащиты, которые хранятся у ответственного за электрохозяй-

ство. Акты, утвержденные руководителем организации, вместе с представ-

ленными актами на скрытые работы и протоколы измерений включаются в

паспорт молниезащитных устройств.

Устройства молниезащиты зданий, сооружений и наружных установок

объектов эксплуатируются в соответствии с Правилами технической экс-

плуатации электроустановок потребителей и Инструкцией по устройству

молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций.

Задачей эксплуатации устройств молниезащиты объектов является

поддержание их в состоянии необходимой исправности и надежности. Для

обеспечения постоянной надежности работы устройств молниезащиты еже-

годно перед началом грозового сезона производят проверку и осмотр всех

устройств молниезащиты. Проверки проводят также после установки систе-

мы молниезащиты, после внесения каких-либо изменений в систему молние-

защиты, после любых повреждений защищаемого объекта. Каждую проверку

проводят в соответствии с рабочей программой. Для проведения проверки

состояния МЗС указывают причину проверки и организуют:

комиссию по проведению проверки МЗС с указанием функциональных

обязанностей членов комиссии по обследованию молниезащиты;

рабочую группу по проведению необходимых измерений;

сроки проведения проверки.

Во время осмотра и проверки устройств молниезащиты:

проверяют визуальным осмотром (с помощью бинокля) целостность

молниеприемников и токоотводов, надежность их соединения и крепления к

мачтам;

выявляют элементы устройств молниезащиты, требующие замены или

ремонта вследствие нарушения их механической прочности;

определяют степень разрушения коррозией отдельных элементов уст-

ройств молниезащиты, принять меры по антикоррозионной защите и усиле-

нию элементов, поврежденных коррозией;

проверяют надежность электрических соединений между токоведущи-

ми частями всех элементов устройств молниезащиты;

проверяют соответствие устройств молниезащиты назначению объек-

тов и в случае наличия строительных или технологических изменений за

предшествующий период наметить мероприятия по модернизации и реконст-

рукции молниезащиты в соответствии с требованиями указанной выше Ин-

струкции;

уточняют исполнительную схему устройств молниезащиты и опреде-

лить пути растекания тока молнии по ее элементам при разряде молнии ме-

тодом имитации разряда молнии в молниеприемник с помощью специализи-

рованного измерительного комплекса, подключенного между молниеприем-

ником и удаленным токовым электродом;

137

измеряют значение сопротивления растеканию импульсного тока мето-

дом «амперметра-вольтметра» с помощью специализированного измеритель-

ного комплекса;

измеряют значения импульсных перенапряжений в сетях электроснаб-

жения при ударе молнии, распределения потенциалов по металлоконструк-

циям и системе заземления здания методом имитации удара молнии в молни-

еприемник с помощью специализированного измерительного комплекса;

измеряют значение электромагнитных полей в окрестности расположе-

ния устройства молниезащиты методом имитации удара молнии в молние-

приемник с помощью специальных антенн;

проверяют наличие необходимой документации на устройства молние-

защиты.

Периодическому контролю со вскрытием в течение шести лет (для объ-

ектов I категории) подвергаются все искусственные заземлители, токоотводы

и места их присоединений; при этом ежегодно производится проверка до 20

% их общего количества. Пораженные коррозией заземлители и токоотводы

при уменьшении их площади поперечного сечения более чем на 25 % долж-

ны быть заменены новыми.

Внеочередные осмотры устройств молниезащиты производят после

стихийных бедствий (ураганный ветер, наводнение, землетрясение, пожар) и

гроз чрезвычайной интенсивности. Внеочередные замеры сопротивления за-

земления устройств молниезащиты производят после выполнения ремонтных

работ как на устройствах молниезащиты, так и на самих защищаемых объек-

тах и вблизи них. Результаты проверок оформляют актами, заносят в паспор-

та и журнал учета состояния устройств молниезащиты. На основании полу-

ченных данных составляют план ремонта и устранения дефектов устройств

молниезащиты, обнаруженных во время осмотров и проверок. Земляные ра-

боты у защищаемых зданий и сооружений объектов, устройств молниезащи-

ты, а также вблизи них производят, как правило, с разрешения эксплуати-

рующей организации, которая выделяет ответственных лиц, наблюдающих за

сохранностью устройств молниезащиты.

Литература: [114, 147, 155].

Вопросы для самоконтроля

1. Молния и опасность ее разрядов для людей, зданий и сооружений.

2. Характеристики молнии.

3. Устройство молниезащиты (внутреннее и внешнее).

4. Категории молниезащиты.

5. Эксплуатация устройств молниезащиты и порядок контроля.

138

Тема 16. Пожарная безопасность

Процесс горения и пожароопасные свойства веществ. Виды горения

(гомогенное, гетерогенное). Температура самовоспламенения. Самовозгора-

ние. Воспламенение.

Причины пожаров и их поражающие факторы.

Пожароопасные зоны.

Профилактика пожаров в зданиях и сооружениях. Средства пожарной

сигнализации: типы пожарных извещателей и принцип их действия.

Конструктивные и планировочные решения, обеспечивающие безопас-

ную эвакуацию людей при пожаре. Планы эвакуации при пожаре, их класси-

фикация и порядок разработки.

Пожарная профилактика при проектировании генпланов предприятий.

Средства тушения пожаров, пожарная сигнализация, системы опове-

щения людей о пожаре. Первичные средства тушения пожаров. Классифика-

ция огнетушителей. Автоматические установки пожаротушения: спринклер-

ные и дренчерные (водяные и пенные), объемного (газового) тушения.

Противопожарное водоснабжение.

Указания к изучению темы

В промышленности в больших объемах применяются смазочные веще-

ства, взрывоопасные и горючие газы и жидкости. В технологических процес-

сах используют термические устройства, расплавленный металл, открытое

пламя. Многие процессы сопровождаются выделением искр и тепла, следо-

вательно, имеются потенциальные предпосылки для пожаров.

Согласно ГОСТ 12.1.004−91, пожар − это процесс, характеризующийся

социальным и/или экономическим ущербом в результате воздействия на лю-

дей и/или материальные ценности факторов термического разложения вне

специального очага, а также применяемых огнетушащих средств.

В соответствии с ГОСТ 27331−87 пожары по классам различают:

А − горение твердых веществ;

В − горение жидких веществ;

С − горение газообразных веществ;

Д − горение металлов и их сплавов;

Е − горение электроустановок, находящихся под напряжением.

От класса зависит выбор методов и средств тушения пожаров.

139

Например, основными причинами пожаров и взрывов на машинострои-

тельных предприятиях являются:

нарушения технологического режима 33 %;

неисправность электрооборудования 16 %;

плохая подготовка оборудования к ремонту 13 %;

самовозгорание материалов 10 %;

износ и коррозия оборудования 8 %

конструктивные недостатки оборудования 7 %;

сварочные работы 4 %.

От пожаров разрушаются производственные, общественные и бытовые

объекты, памятники культуры, истории, архитектуры, гибнут и получают

увечья люди, наносится большой вред окружающей природной среде. Ущерб

от пожаров в нашей стране составляет около 0,9 % валового внутреннего

продукта.

Для возникновения горения необходимо одновременно наличие трех

компонентов: горючего вещества, окислителя и источника зажигания. От со-

отношения горючего и окислителя зависит содержание продуктов горения.

Соотношение горючего и окислителя, при котором ни один из компонентов

не остается в избытке, называется стехиометрическим.

Особый случай возникновения пожара − это самовозгорание веществ.

Причинами самовозгорания могут быть:

микробиологическое окисление;

тепловое окисление;

химическое окисление при взаимодействии с воздухом, водой или од-

них веществ с другими.

В основе процесса горения лежит химические реакции окисления, т. е.

соединения исходных горючих веществ с кислородом. При горении на пожа-

рах в качестве окислителя чаще всего выступает кислород воздуха, окру-

жающий зону протекания химических реакций. В этом случае интенсивность

горения определяется не скоростью протекания самих химических реакций, а

скоростью поступления кислорода из окружающего пространства в зону го-

рения, т. е. непосредственно в зону протекания химических реакций.

Скорость протекания химических реакций горения значительно пре-

восходит скорость таких физических процессов, как диффузия недостающих

компонентов в зону реакции и передача тепла из зоны Г. горючим веществом

для подготовки их к химическому взаимодействию. Эти два процесса – диф-

фузия и теплопередача и являются лимитирующими. Они определяют сум-

марную скорость горения, а, следовательно, и интенсивность процесса теп-

ловыделения и образования продуктов горения.

Различают гомогенное и гетерогенное горение. При гомогенном горе-

нии оба реагента (горючее и окислитель) находятся в газовой (паровой) фазе.

Гетерогенное горение происходит тогда, когда горючее вещество находится в

140

твердом состоянии, а окислитель – в газообразном, и реакция окисления го-

рючего осуществляется в твердой фазе. Гетерогенному горению подвержены

кокс, древесный уголь, торф, хлопок, грубые корма, ткани в рулонах или в

упаковке и углеродистые остатки, образующиеся при термическом разложе-

нии целлюлозных и других твердых материалов.

Для расчета объема воздуха, необходимого для сгорания массовой или

объемной единицы вещества, объема продуктов сгорания, температуры горе-

ния, составляют уравнения реакций горения веществ. При этом принимают,

что воздух состоит из 21 % кислорода и 79 % азота (0,9 % аргона, содержа-

щегося в воздухе, в расчет не принимают, так как он не участвует в процессе

горения), т. е. на один объем кислорода в воздухе приходится 79/21 = 3, 76

объема азота, или на каждую молекулу кислорода приходится 3,76 молекул

азота. Тогда состав воздуха будет: О

+ 3,76N

При пожарах для людей представляют опасность следующие факторы:

а) первичные:

открытый огонь и искры;

повышенная температура окружающей среды и предметов;

токсичные продукты горения и термического разложения;

дым;

пониженная концентрация кислорода;

б) вторичные:

осколки, части разрушившихся аппаратов, агрегатов, установок, конст-

рукций;

электрический ток, возникший в результате выноса высокого напряже-

ния на токопроводящие части конструкций, аппаратов, агрегатов;

опасные факторы взрыва, происшедшего вследствие пожара;

огнетушащие средства.

Воздействие открытого огня на кожу человека характеризуется интен-

сивностью теплового потока, которую рассчитывают согласно НПБ 107−97.

Пожарная безопасность – состояние защищенности населения, объек-

тов народного хозяйства и иного назначения, а также окружающей природ-

ной среды oт опасных факторов и воздействия пожара.

Пожарный извещатель – это устройство для формирования сигнала о

пожаре. По способу приведения в действие пожарные извещатели подразде-

ляют на автоматические и ручные, а по виду контролируемого признака по-

жара – на тепловые, дымовые, пламени, газовые, комбинированные. Выбор

пожарных извещателей производят в зависимости от назначения помещений

и характеристики помещений, производств и технологических процессов.

Если установку пожарной сигнализации используют для управления

автоматическими установками пожаротушения, дымоудаления и оповещения

о пожаре, каждую точку защищаемой поверхности необходимо контролиро-

вать не менее чем двумя пожарными извещателями.