इमारती आणि सुविधांचे विजेचे संरक्षण

वातावरणातील विजेपासून विद्युल्लता सोडल्याने इन्सुलेशनचे नुकसान होऊ शकते, विद्युत प्रतिष्ठापनांमधील अपघात, लोकांसह अपघात आणि इमारती आणि संरचनांचा नाश होऊ शकतो.

विजेचा देखावा

जेव्हा सूर्य पृथ्वीच्या पृष्ठभागाला गरम करतो, तेव्हा पाण्याच्या वाफेने संपृक्त हवेचा प्रवाह निर्माण होतो. लहान पाण्याचे कण नकारात्मक चार्ज केले जातात, मोठे कण सकारात्मक चार्ज केले जातात.

वारा आणि गुरुत्वाकर्षणाच्या प्रभावाखाली, विरुद्ध चार्ज केलेल्या कणांचे पृथक्करण होते. 5 किमी पेक्षा जास्त उंचीवर जाणाऱ्या ढगांमधील पाण्याचे कण गोठतात आणि कोसळतात. सकारात्मक चार्ज केलेले क्रिस्टल्स ढगाच्या वरच्या भागात 5-7 किमी उंचीवर स्थित आहेत, नकारात्मक चार्ज केलेले - 2-5 किमी उंचीवर. ढगांमध्ये शुल्क वेगळे केल्यामुळे, तथाकथित तयार होतात. स्पेस चार्जेस आणि मेघगर्जनाच्या वेगवेगळ्या भागांमध्ये भिन्न चार्ज मूल्ये आणि चिन्हे आहेत. ढगाच्या तळापासून चार्जेसमुळे जमिनीवर विरुद्ध चिन्हाचे शुल्क आकारले जाते.

ढग आणि जमिनीच्या दरम्यान, तसेच ढगाच्या वेगवेगळ्या भागांमध्ये किंवा वेगवेगळ्या ढगांमध्ये, उच्च तीव्रतेची फील्ड - प्रति सेंटीमीटर हजारो व्होल्ट - उद्भवतात. सुमारे 30 kV/cm च्या फील्ड स्ट्रेंथमध्ये, हवेचे ionization होते, एक प्रगती सुरू होते - तथाकथित लीडर डिस्चार्ज (10-20 मीटर व्यासासह एक अंधुक चमकणारी वाहिनी), सरासरी 200- च्या वेगाने फिरते. 300 किमी/से.

फील्डच्या कृती अंतर्गत, जमिनीवर शुल्क आकारले जाते — वाढीव चालकता असलेल्या भागात (ओले ठिकाणे, विद्युत प्रवाहकीय स्तर इ.) किंवा उंच वस्तू (टेकड्या, चिमणी, पाण्याचे बुरुज, खांब, वीजवाहिन्या, झाडे, स्वतंत्र इमारती) प्लेन इ.) — ड्रायव्हरच्या दिशेने जा.

कंडक्टरला त्या वस्तूकडे निर्देशित केले जाते ज्याच्या संबंधात इलेक्ट्रिक फील्ड व्होल्टेज सर्वात जास्त आहे आणि नंतर एक शक्तिशाली काउंटर-डिस्चार्ज होतो, जो प्रकाशाच्या वेगाशी तुलना करता येण्याजोगा वेगाने प्रसारित होतो (चित्र 1). याव्यतिरिक्त, एका सेकंदाच्या दहा-हजारव्या भागापेक्षा कमी वेळात, शेकडो हजारो अँपिअरपर्यंत पोहोचणारा प्रवाह प्रभावित संरचनेतून जातो, ज्याच्या प्रभावाखाली प्लाझ्मा हजारो अंशांपर्यंत गरम होतो आणि चमकदारपणे चमकू लागतो.

इजेक्शनचा प्रकाश प्रभाव विजा म्हणून समजला जातो आणि एक्झॉस्ट चॅनेलमध्ये हवेचा स्फोटक विस्तार ध्वनी प्रभाव निर्माण करतो - मेघगर्जना.

तांदूळ. 1. मेघगर्जनेच्या विद्युतीकरणाच्या प्रक्रियेची योजनाबद्ध आणि जमिनीच्या दिशेने विजेचा स्त्राव विकसित करणे.

मोजमाप दर्शविते की अंदाजे 3/4 डिस्चार्ज मेघच्या नकारात्मक चार्ज केलेल्या भागांमधून आणि 1/4 डिस्चार्ज पॉझिटिव्ह चार्ज केलेल्या भागांमधून येतात. पहिल्या नंतर, आणखी अनेक सलग स्त्राव दिसू शकतात.

लाइटनिंग डिस्चार्ज खालील पॅरामीटर्सद्वारे दर्शविले जातात:

• वर्तमान मोठेपणा — सर्वाधिक वारंवार पाहिले जाणारे प्रवाह 10-30 kA आहे, 5-6% मोजमापांमध्ये वर्तमान 100-200 kA पर्यंत पोहोचते;

• वेव्ह फ्रंटची लांबी — विजेचा प्रवाह त्याच्या कमाल मूल्यापर्यंत वाढण्याचा कालावधी (सामान्यतः 1.5-2 μs).

खूप कमी वेळा, बॉल लाइटनिंग दिसून येते, जो अर्धा मीटर व्यासाचा एक चमकणारा प्लाझ्मा बॉल आहे, जो पृथ्वीच्या पृष्ठभागावर हवेच्या प्रवाहांच्या प्रभावाखाली हळूहळू फिरतो. बॉल लाइटनिंग इमारतींमध्ये चिमणी, खिडक्या, दरवाजांमधून प्रवेश करते.

बॉल लाइटनिंग एखाद्या सजीवाला स्पर्श केल्यास, जीवघेण्या जखमा होतात, गंभीर भाजतात आणि संरचनेच्या संपर्कात आल्यावर, स्फोट आणि वस्तूंचा यांत्रिक नाश होतो. बॉल लाइटनिंगचे स्वरूप अद्याप चांगले समजलेले नाही.

इमारती आणि संरचनांवर विजेचा प्रभाव

थेट विजेच्या झटक्यामुळे आधारांचे विभाजन, संरचना वितळणे, प्रज्वलन आणि स्फोट, यांत्रिक विनाश, जमिनीवर वीज पडण्यापासून धातूच्या संरचनेचे अस्वीकार्य गरम होण्यास कारणीभूत ठरते. ऑपरेशनल डेटानुसार, 4 मिमीच्या जाडीसह शीट मेटलमधून विद्युल्लता जळते.

इलेक्ट्रोस्टॅटिक इंडक्शन स्वतःला इन्सुलेटेड मेटल स्ट्रक्चर्स आणि वायर्सवर उच्च क्षमतेच्या निर्मितीमध्ये प्रकट करते, ज्यामुळे जमिनीचा नाश होतो, ज्यामुळे लोकांना विजेचा धक्का बसतो, स्फोटक मिश्रणाचा प्रज्वलन आणि स्फोट होऊ शकतो, तसेच नुकसान होऊ शकते. विद्युत प्रतिष्ठापनांमध्ये इन्सुलेशन.

इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक इंडक्शन विस्तारित मेटल स्ट्रक्चर्स आणि कम्युनिकेशन्स (बीम, रेल, पाइपलाइन इ.) वर डिस्चार्ज करंट दरम्यान इंडक्शनमध्ये स्वतःला प्रकट करते, एकमेकांपासून आणि जमिनीपासून वेगळे होते, ज्यामुळे स्पार्क किंवा चाप होऊ शकते.

विजेचा स्त्राव झाल्यास, बाह्य ग्राउंड स्ट्रक्चर्स आणि कम्युनिकेशन्ससह उच्च क्षमता देखील सादर केली जाते.

इमारती आणि सुविधा, त्यांचा उद्देश आणि त्यांच्या स्थानाच्या क्षेत्रातील विजेच्या क्रियाकलापांच्या तीव्रतेवर अवलंबून, विजेचे नुकसान किंवा विजेच्या स्त्रावमुळे होणारे दुय्यम परिणामांपासून संरक्षित केले पाहिजे.

युरल्स ते क्रास्नोयार्स्क आणि क्रास्नोयार्स्कच्या दक्षिणेला, क्रास्नोयार्स्क ते खाबरोव्स्कपर्यंतचा प्रदेश 40 ते 60 तासांच्या गडगडाट क्रियाकलापांचा सरासरी कालावधी असलेल्या क्षेत्रांचा आहे. क्रॅस्नोयार्स्कच्या उत्तरेकडील प्रदेशात, क्रास्नोयार्स्क ते निकोलायव्हस्क-ऑन-अमुरपर्यंत, गडगडाटी वादळाचा सरासरी कालावधी 20 ते 40 तासांचा असतो. अप्पर अल्ताई (बियस्क-गोर्नो-अल्तायस्क-उस्ट-कामेनोगोर्स्क) च्या प्रदेशात वर्षाला 60 ते 80 तासांपर्यंत वाढलेली गडगडाटी वादळाची क्रिया दिसून येते. विशेष संस्थांनी विकसित केलेल्या प्रकल्पांनुसार इमारती आणि संरचनेचे विजेचे संरक्षण करणे आवश्यक आहे.

थेट विजेच्या झटक्यांपासून संरक्षण. लाइटनिंग रॉड कव्हरेज क्षेत्र

लाइटनिंग प्रोटेक्शन डिव्हायसेसच्या कृतीमध्ये हे समाविष्ट आहे की त्यावर एक धातूचा लाइटनिंग रॉड उंचावलेला संरक्षित ऑब्जेक्ट जवळ स्थापित केला आहे, जमिनीशी विश्वसनीयपणे जोडलेला आहे. जेव्हा विजेचा स्त्राव होतो, तेव्हा जमिनीवर धावणारा कंडक्टर वाढलेल्या चालकतेच्या सर्वोच्च बिंदूजवळ येतो (ग्राउंड केलेल्या लाइटनिंग रॉडचा वरचा भाग असा बिंदू म्हणून काम करतो) आणि संरक्षित वस्तूला मागे टाकून विद्युल्लता रॉडला होतो.

h उंचीच्या सिंगल-रॉड लाइटनिंग रॉडचा संरक्षक क्षेत्र 0.92 h उंचीचा शंकू आहे ज्याचा आधार 1.5 h त्रिज्या असलेल्या वर्तुळाच्या स्वरूपात आहे (चित्र 2).

शंकूमध्ये बसणार्‍या सर्व संरचना कमीत कमी 95% (झोन बी) च्या विश्वासार्हतेसह थेट विजेच्या झटक्यापासून संरक्षित केल्या जातील.0.85 तासांची उंची आणि 1.1 तासांच्या बेस त्रिज्या असलेल्या शंकूच्या आत, संरक्षणाची विश्वसनीयता 99.5% आहे. (झोन ए).

तांदूळ. 2. सिंगल रॉड लाइटनिंग प्रोटेक्शन झोन. A — 99.5% विश्वासार्हतेसह संरक्षण क्षेत्र; बी - 95% विश्वासार्हतेसह संरक्षण क्षेत्र; 1 - विजेची काठी; 2 - संरक्षित वस्तू.

साइटचे क्षेत्र संरक्षित क्षेत्रापेक्षा मोठे असल्यास, लाइटनिंग रॉडची उंची वाढवणे किंवा अनेक लाइटनिंग रॉड स्थापित करणे आवश्यक आहे.

विजेच्या दुय्यम प्रभावापासून संरक्षण

वातावरणातील स्त्राव दरम्यान इलेक्ट्रोस्टॅटिक इंडक्शनमुळे इमारती किंवा संरचनेत उच्च संभाव्यतेच्या घटनेचा सामना करण्यासाठी मुख्य उपाय म्हणजे इमारतीच्या सर्व प्रवाहकीय घटकांचे ग्राउंडिंग.

प्रभाव दूर करण्यासाठी इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक प्रेरण लांबलचक धातू घटकांमध्ये (पाइपलाइन, धातू संरचना इ.), नंतरचे धातूच्या पुलांशी विश्वसनीयरित्या जोडलेले आहेत.

हवाई आणि भूमिगत संप्रेषणाद्वारे उच्च क्षमतांचे हस्तांतरण दूर करण्यासाठी, वीज, रेडिओ, सिग्नलिंग आणि संप्रेषण नेटवर्कचे इनपुट केबल आणि वाल्व लिमिटर्स (उदाहरणार्थ, RVN-0.5) आणि स्पार्क गॅपद्वारे लागू केले जातात, जे ट्रिगर होतात तेव्हा व्होल्टेज वाढ स्थापित आहेत.