Статическое электричество образуется в результате трения (соприкосновения или разделения) двух диэлектриков друг о друга или диэлектриков о металлы. На диэлектриках электрические заряды удерживаются продолжительное время, вследствие чего они получили название статического электричества (ГОСТ 12.1.018-93 ССБТ. Пожаровзрывобезопасность статического электричества).

Явление статической электризации наблюдается в следующих случаях:

В потоке и при разбрызгивании жидкости;

В струе газа или пара;

При соприкосновении и последующем удалении двух твердых разнородных тел (контактная электризация).

Электризация тела человека происходит при работе с наэлектризованными изделиями и материалами. Количество накопившегося на людях электричества может быть вполне достаточным для искрового разряда при контакте с заземленным предметом. Считается, что энергия разряда с тела человека достаточна для зажигания практически всех газо-, паровоздушных и некоторых пылевоздушных горючих смесей.

Действие статического электричества смертельной опасности для человека не представляет. Искровой разряд статического электричества человек ощущает как укол или судорогу. При внезапном уколе может возникнуть испуг и вследствие рефлекторных движений человек может непроизвольно сделать движения, приводящие к падению с высоты, попаданию в опасную зону машин и др.

Длительное воздействие статического электричества неблагоприятно отражается на здоровье работающего, отрицательно сказывается на его психофизическом состоянии.

Допустимые уровни напряженности электростатических полей установлены СанПиН 2.2.4.1191-03 Электромагнитные поля в производственных условиях и ГОСТ 12.1.002.84 ССБТ. Электрические поля промышленной частоты.

Допустимые уровни напряженности электростатических полей устанавливаются в зависимости от времени пребывания на рабочих местах. Предельно допустимый уровень напряженности электростатических полей устанавливается равным 60 кВ/м в течение 1 часа.

Защите от статического электричества подлежат все промышленные, опытно-промышленные и лабораторные установки, в которых применяются или получаются вещества, способные при перемещении или переработке подвергаться электризации, с образованием опасных потенциалов (вещества и материалы с удельным объемным сопротивлением выше 10 Ом∙м), а также взрыво- и пожароопасные производства, отнесенные по классификации ФЗ от 22.07.2008 № 123-ФЗ (в редакции от 13.07.2015) «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности». Классификация пожароопасных и взрывоопасных зон применяется для выбора электротехнического и другого оборудования по степени их защиты, обеспечивающей их пожаровзрывобезопасную эксплуатацию в указанной зоне.

Меры защиты от статического электричества:

Предотвращение накопления зарядов на электропроводящих частях оборудования, что достигается заземлением оборудования и коммуникаций;

Уменьшение удельных обычных и поверхностных электрических сопротивлений (увлажнение воздуха от 65% до 67%, если это допустимо по условиям технологического процесса; химическая обработка поверхности электропроводными покрытиями; нанесение на поверхность антистатических веществ; добавление антистатических присадок в горючие диэлектрические жидкости);

Снижение интенсивности зарядов статического электричества (достигается подбором скорости движения веществ, исключением разбрызгивания, дробления и распыления веществ, отводом электростатического заряда, подбором поверхностей трения);

Отвод статического электричества, накапливающегося на людях;

Устройство электропроводящих полов или заземленных зон, помостов и рабочих площадок, заземление ручек дверей, поручней лестниц, рукояток приборов, машин и аппаратов;

Обеспечение работающих токопроводящей обувью, антистатическими халатами.

Мероприятия по защите от прямых ударов молнии

Молния – сильный искровой разряд между двумя облаками или между облаком и землей. Удар молнии в землю - электрический разряд атмосферного происхождения между грозовым облаком и землей, состоящий из одного или нескольких импульсов тока.

Защищаемый объект - здание или сооружение, их часть или пространство, для которых выполнена молниезащита, отвечающая требованиям настоящего норматива.

Устройство молниезащиты - система, позволяющая защитить здание или сооружение от воздействий молнии. Она включает в себя внешние и внутренние устройства. В частных случаях молниезащита может содержать только внешние или только внутренние устройства.

Устройства защиты от прямых ударов молнии (молниеотводы) - комплекс, состоящий из молниеприемников, токоотводов и заземлителей. Устройства защиты от вторичных воздействий молнии - устройства, ограничивающие воздействия электрического и магнитного полей молнии.

Молниеприемник - часть молниеотвода, предназначенная для перехвата молний.

Токоотвод (спуск) - часть молниеотвода, предназначенная для отвода тока молнии от молниеприемника к заземлителю.

Заземляющее устройство - совокупность заземлителя и заземляющих проводников.

Заземлитель - проводящая часть или совокупность соединенных между собой проводящих частей, находящихся в электрическом контакте с землей непосредственно или через проводящую среду.

Виды ударов молнии:

Прямые удары молнии на объект;

За счет распределения потенциалов (может поражаться соседний объект);

За счет индуктивного эффекта (может поражаться третий объект, например, через почву). Вероятность поражения объекта молнией:

где А, В – длина и ширина здания, h – высота здания, n – коэффициент, учитывающий сколько раз может ударять молния в зависимости от климатического пояса.

Нижнекамск находится в III климатическом поясе, где 40 - 60 раз может ударить молния летом, n = 6.

Защита от прямых ударов молний зданий и сооружений с неметаллической кровлей должна быть выполнена отдельно стоящими или установленными на защищающем объекте стержневыми или тросовыми молниеотводами. При установке молниеотводов на объекте от каждого стержневого молниеприемника или каждой стойки тросового молниеприемника должно быть обеспечено не менее двух токоотводов. При уклоне кровли не более 1/8 может быть использована также молниеприемная сетка из стальной проволоки диаметром не менее 6 мм, прокладываемой в кровле здания. На зданиях и сооружениях с металлической кровлей в качестве молниеприемника должна использоваться сама кровля. При этом все выступающие неметаллические элементы должны быть оборудованы молниеприемниками.

Наружное установки, содержащие горячие сжиженные газы и легковоспламеняющиеся жидкости, должны быть защищены от прямых ударов молнии следующим образом:

Корпуса установок из железобетона, металлические корпуса установок при толщине металла крыши менее 4 мм должны быть оборудованы молниеотводами, установленными на защищаемом объекте или отдельно стоящими молниеотводами;

Металлические корпуса установок и отдельно стоящих резервуаров при толщине крыши 4 мм и более, а также отдельные резервуары объемом менее 200 м 3 независимо от толщины металла крыши, а также металлические кожуха теплоизолированных установок достаточно присоединить к заземлителю;

Для резервуарных парков, содержащих сжиженные газы общим объемом более 8000 м 3 , а также для резервуарных парков с корпусами из металла и железобетона, содержащих горячие и лекговоспламеняющиеся жидкости, при общем объеме группы резервуаров более 100 тыс. м 3 защиту от прямых ударов молнии следует, как правило, выполнять отдельно стоящими молниеотводами;

Для наружных установок в качестве заземлителей защиты от прямых ударов молнии следует использовать железобетонные фундаменты этих установок или опор отдельно стоящих молниеотводов либо выполнить искусственные заземлители, состоящие из одного вертикального или горизонтального электрода длиной не менее 5 м.

Для защиты зданий и сооружений от вторичных проявлений молний должны быть предусмотрены следующие мероприятия:

Металлические корпуса всего оборудования должны быть присоединены к защищаемому устройству электроустановок, либо к железобетонному фундаменту здания;

Внутри здания между трубопроводами и другими протяженными металлическими конструкциями в местах их взаимного сближения на расстоянии менее 10 см через каждые 30 м должны быть выполнены перемычки;

Во фланцевых соединениях трубопроводов внутри здания должна быть обеспечена нормальная затяжка – не менее 4 болтов на каждый фланец.

Для защиты наружных установок от вторичных проявлений молнии металлические корпуса аппаратов должны быть присоединены к заземляющему устройству электрооборудования или к заземлителю защиты от прямых ударов молнии.

Искусственные заземлители следует располагать под асфальтовым покрытием либо в редкопосещаемых местах (на газонах, в удалении на 5 м и более от грунтовых проезжих и пешеходных дорог и т. п.) При этом для отдельно стоящих молниеотводов искусственный заземлитель должен быть не менее 3 м, объединенных горизонтальным электродом, при расстоянии между вертикальными электродами не менее 5 м.

Проверка состояния устройств молниезащиты должна проводиться 1 раз в год перед началом грозового сезона.

Классификация зданий и сооружений по устройству молниезащиты

Классификация объектов определяется по опасности ударов молнии для самого объекта и его окружения.

Непосредственное опасное воздействие молнии - это пожары, механические повреждения, травмы людей и животных, а также повреждения электрического и электронного оборудования. Последствиями удара молнии могут быть взрывы и выделение опасных продуктов - радиоактивных и ядовитых химических веществ, а также бактерий и вирусов.

Удары молнии могут быть особо опасны для информационных систем, систем управления, контроля и электроснабжения. Для электронных устройств, установленных в объектах разного назначения, требуется специальная защита.

Рассматриваемые объекты могут подразделяться на обычные и специальные.

Обычные объекты - жилые и административные строения, а также здания и сооружения, высотой не более 60 м, предназначенные для торговли, промышленного производства, сельского хозяйства.

Специальные объекты:

1. объекты, представляющие опасность для непосредственного окружения;
2. объекты, представляющие опасность для социальной и физической окружающей среды (объекты, которые при поражении молнией могут вызвать вредные биологические, химические и радиоактивные выбросы);

3. прочие объекты, для которых может предусматриваться специальная молниезащита, например, строения высотой более 60 м, игровые площадки, временные сооружения, строящиеся объекты. В табл. 5 даны примеры разделения объектов на четыре класса.

Таблица 5

Примеры классификации объектов

При строительстве и реконструкции для каждого класса объектов требуется определить необходимые уровни надежности защиты от прямых ударов молнии (ПУМ). Например, для обычных объектов может быть предложено четыре уровня надежности защиты, указанные в табл. 6.

Атмосферное статическое электричество

Заряды статического атмосферного электричества возникают в результате разряда молний. Молния поражает в первую очередь самые высокие сооружения и заземленные, т.к. их проводимость стремится к бесконечности. Зашита от прямого удара молнии организуется с помощью молниеотводов, которые состоят из трех элементов:

1)Молниеприемник (принимает разряд молнии)

2)Токоотвод (должен направить принятый разряд в землю)

3)Защитное заземление (отдает заряд земле)

Сопротивление молниеотвода должна быть ≤10 Ом

В зависимости от конструкции молниеприемника молниеотводы бывают:

1) Стержневые

2) Тросовые

3) Сетчатые, устанавливаются на сооружениях с шли кровлей, ячейка сетки должна быть ≤ 5х5 м

Молниеприемником может служить металлическая кровля, но в этом случае необходимо не менее двух токоотводов. При высоте сооружения более 50 м допускается установка молниеприемника на самом сооружении, но в этом случае необходимо предусмотреть не менее 2х токоотводов, которые должны присоединиться к самостоятельному заземленному контуру. Площадь сечения стержневого молниеприемника должна быть не менее 100 мм 2 , а площадь сечения тросового молниеприемника не менее 35мм 2

На предприятиях по производству строительных материалов и при изготовлении конструкция широко используют и получают в больших количествах вещества и материалы, обладающие диэлекртическими свойствами, что способствует возникновению зарядов статического электричества.

Статич. электр-во образуется в результате трения (соприкосновения или разделения) двух диэлектриков друг о друга или диэлектриков о металлы. При этом на трущихся веществах могут накапливаться электр-е заряды, которые легко стекают в землю, если тело является проводником электричества и оно заземлено. На диэлекртиках электрич-е заряды удерживаются продолжительное время, вследствие чего они получили название статич. электричества.

Процесс возникновения и накопления электр-их зарядов в веществах называют электризацией.

По существующим представлениям статич-е электр-во возникает в результате сложных процессов, связанных с перераспределением электронов и ионов при соприкосновении двух поверхностей неоднородных жидких или твердых веществ. На поверхности соприкосновения образуется двойной электрический слой.

В производственных условиях возникновение и накопление статич. эл-ва происходит:

1) при пневмотранспорте пылевидных и сыпучих материалов, при движении их в аппаратах; дроблении, перемешивании и просеивании; при перемешивании в смесителях;

2) при сливе, наливе и перекачке светлых нефтепродуктов по трубопроводам и резиновым шлангам в резервуарные емкости;

3) при транспортировании сжатых и сжиженных газов по трубам и истечении их через отверстия;

4) в процессах обработки материалов, а также при применении ременных передач и транспортных лент.

5) при движении автотранспортера, тележек на резиновых шинах и людей по сухому изолирующему покрытию.

Статическое электричество образуется в результате трения (соприкосновения или разделения) двух диэлектриков друг о друга или диэлектриков о металлы. На диэлектриках электрические заряды удерживаются продолжительное время, вследствие чего они получили название статического электричества.

Явление статической электризации наблюдается в следующих случаях:

В потоке и при разбрызгивании жидкости;

В струе газа или пара;

При соприкосновении и последующем удалении двух твердых разнородных тел (контактная электризация).

Электризация тела человека происходит при работе с наэлектризованными изделиями и материалами. Количество накопившегося на людях электричества может быть вполне достаточным для искрового разряда при контакте с заземленным предметом. Считается, что энергия разряда с тела человека достаточна для зажигания практически всех газо-, паровоздушных и некоторых пылевоздушных горючих смесей.

Действие статического электричества смертельной опасности для человека не представляет. Искровой разряд статического электричества человек ощущает как укол или судорогу. При внезапном уколе может возникнуть испуг и вследствие рефлекторных движений человек может непроизвольно сделать движения, приводящие к падению с высоты, попаданию в опасную зону машин и др.

Длительное воздействие статического электричества неблагоприятно отражается на здоровье работающего, отрицательно сказывается на его психофизическом состоянии.

Допустимые уровни напряженности электростатических полей установлены ГОСТ 12.1.045-88 «Электрические поля. Допустимые уровни на рабочих местах и требования к проведению контроля» и Санитарно-гигиеническими нормами допустимой напряженности электростатического поля (№ 1757-77).

Допустимые уровни напряженности электростатических полей устанавливаются в зависимости от времени пребывания на рабочих местах. Предельно допустимый уровень напряженности электростатических полей устанавливается равным 60 кВ/м в течение 1 часа.

Защите от статического электричества подлежат все промышленные, опытно-промышленные и лабораторные установки, в которых применяются или получаются вещества, способные при перемещении или переработке подвергаться электризации, с образованием опасных потенциалов (вещества и материалы с удельным объемным сопротивлением выше 10 Ом∙м), а также взрыво- и пожароопасные производства, отнесенные по классификации «Правил устройства электроустановок» к классам В-I, В-Iа, В-Iб, В-Iг, В-II, В-IIа. В помещениях и зонах, которые не относятся к указанным классам, защита должна осуществляться лишь на тех участках, где статическое электричество отрицательно влияет на технологический процесс и качество продукции.

Меры защиты от статического электричества:

Предотвращение накопления зарядов на электропроводящих частях оборудования, что достигается заземлением оборудования и коммуникаций;

Уменьшение удельных обычных и поверхностных электрических сопротивлений (увлажнение воздуха от 65% до 67%, если это допустимо по условиям технологического процесса; химическая обработка поверхности электропроводными покрытиями; нанесение на поверхность антистатических веществ; добавление антистатических присадок в горючие диэлектрические жидкости);

Снижение интенсивности зарядов статического электричества (достигается подбором скорости движения веществ, исключением разбрызгивания, дробления и распыления веществ, отводом электростатического заряда, подбором поверхностей трения);

Отвод статического электричества, накапливающегося на людях;

Устройство электропроводящих полов или заземленных зон, помостов и рабочих площадок, заземление ручек дверей, поручней лестниц, рукояток приборов, машин и аппаратов;

Обеспечение работающих токопроводящей обувью, антистатическими халатами.

Статическое электричество – совокупность явлений, связанных с образованием, сохранением и релаксацией электрических зарядов на поверхности и в объеме диэлектрических и полупроводниковых материалов и изделий. Заряды СтЭ образуются при деформации и дроблении твердых тел, при разбрызгивании и истечении жидкостей, при перемещении (трении) твердых тел, слоев сыпучих и жидких тел, при испарении, кристаллизации, при облучении, при химических реакциях.

Схема мер защиты:

1. Исключить образование статического электричества или снизить его до безопасного уровня:

Изготовление контактирующих частей из материалов с близкими величинами электросопротивления;

Нефтепродукты не допускается наливать свободно падающей струей, сливную трубу располагать у дна;

2. Автоматизация и механизация производственных процессов

3. Мероприятия, направленные на быструю безразрядную релаксацию зарядов:

Заземление металлического и электропроводного оборудования;

– покрытие пластиковых вставок электропроводящими материалами;

Увеличение относительной влажности до 65…70 %. (Эффективно, если материалы гидрофильны);

Ионизация воздуха в зоне образования зарядов;

4. Ограждение человека: антистатическая одежда и обувь, токопроводящие полы и площадки, заземленные токопроводящая обивка стульев и электропроводные браслеты;

5. Организационные мероприятия: обучение, инструктажи и т.д.

Атмосферное электричество имеет ту же природу, что и статическое. По экспериментальным данным, нижняя часть облаков чаще всего имеет отрицательный заряд, верхняя – положительный.

Первичное воздействие атмосферного электричества – прямой удар молнии (мощный поражающий фактор), механические разрушения зданий, сооружений, деревьев, пожары, взрывы, поражения людей.

Вторичные воздействия атмосферного электричества: электростатическая и электромагнитная индукция, занос высоких потенциалов.

Все объекты защиты от атмосферного электричества подразделяются на обычные и специальные:

Обычные объекты - жилые и административные строения, а также здания и сооружения, высотой не более 60 м, предназначенные для торговли, промышленного производства, сельского хозяйства.

Специальные объекты: объекты, представляющие опасность для непосредственного окружения, окружающей среды, строения высотой более 60 м, игровые площадки, временные сооружения, строящиеся объекты.

При строительстве и реконструкции для каждого класса объектов требуется определить необходимые уровни надежности защиты от прямых ударов молнии (ПУМ). Для специальных объектов допустимый уровень надежности защиты от ПУМ устанавливается 0,9-0,999 в зависимости от степени его общественной значимости и тяжести ожидаемых последствий. Для обычных объектов 0,8-0,98.

Комплекс средств молниезащиты зданий или сооружений включает в себя устройства защиты от прямых ударов молнии и устройства защиты от вторичных воздействий молнии. Внешняя МЗС может быть изолирована от сооружения (отдельно стоящие молниеотводы - стержневые или тросовые) или может быть установлена на защищаемом сооружении и даже быть его частью. Внутренние устройства молниезащиты предназначены для ограничения электромагнитных воздействий тока молнии и предотвращения искрений внутри защищаемого объекта.

При обработке диэлектрических материалов (в нефтеперерабатывающей, текстильной, бумажной промышленности) возникает электризация тел статическое электричество. Это явление может служить причиной возгорания огнеопасных веществ, электризации человека с последующим разрядом на землю.

Разряд через тело человека может вызвать болевое и нервное нарушение и быть источником непроизвольного резкого движения, в результате которого возможны ушибы, падения и др.

При статической электризации на изолированных от земли металлических частях оборудования возникает относительно земли напряжение порядка десятков киловольт. Так, например, при движении резиновой ленты транспортера в устройствах ременной передачи на ленте (ремне) и на роликах транспортера (шкиве) из-за некоторой пробуксовки возникают электростатические заряды противоположных знаков, а разность их потенциалов достигает 45 кВ.

При разбрызгивании красок из пульверизатора разность потенциалов достигает 10 кВ; при протекании бензина (бензола) по трубам 3 кВ; при выпуске двуокиси углерода на баллоне 8 кВ, на резиновом шланге 10 кВ. Применяемое в электроустановках минеральное масло в процессе переливания также подвергается электризации. Искра, образующаяся при разности потенциалов 1 кВ, может воспламенить бензин, при разности потенциалов 3 кВ горючие газы, при разности потенциалов 5 кВ большую часть горючих шлей.

Электрические заряды, образующиеся на частях производственного оборудования, могут взаимно нейтрализоваться вследствие некоторой электропроводности влажного воздуха, а также стекать в землю по поверхности оборудования. При относительной влажности 85% и более разряды статического электричества практически не возникают.

Основными способами подавления статической электризации являются: заземление металлических частей производственного оборудования; предотвращение накопления значительных электрических зарядов путем установки в зоне электризации специальных нейтрализаторов; увеличение поверхностей и объемной электрической проводимости.

Заземляющие устройства для защиты от статического электричества, как правило, соединяются с защитными заземляющими устройствами электроустановок. Величина заземляющего контура для защиты от статического электричества должна находиться в пределах 100 Ом. Передвижные элементы (например, автоцистерна) во время налива горючих жидкостей заземляют переносным заземлением в виде гибкого многопроволочного провода.

Отвод статического электричества с тела человека осуществляется путем устройства электропроводящих полов в производственном помещении, рабочих площадок и других приспособлений, а также обеспечения работающих токопроводящей обувью и антистатическими халатами.

Опасность атмосферного электричества.

При грозовом разряде в течение короткого времени при токе молнии 100200 кА в канале молнии развивается температура до 30 000 °С. Вследствие быстрого расширения нагретого воздуха возникает взрывная волна (гром). Ток молнии производит тепловое, электромагнитное, а также механическое воздействие на те объекты, по которым он проходит. Молния может вызывать электростатическую и электромагнитную индукцию. Электростатическая индукция проявляется тем, что на изолированные металлические предметы наводятся опасные электрические потенциалы, вследствие чего возможно искрение между отдельными металлическими элементами конструкций и оборудования. Электромагнитная индукция обусловлена быстрыми изменениями значения тока молнии в металлических незамкнутых контурах, в результате чего в них наводится электродвижущая сила, что приводит к опасности искрообразования в местах сближения этих контуров.

При грозе во время попадания молнии в различные промышленные, транспортные и другие объекты, находящиеся вдали от производственных зданий и сооружений, возможно проникновение (занос) электрических потенциалов в здание по внешним металлическим сооружениям и коммуникациям эстакадам, монорельсам и канатам подвесных дорог, трубопроводам, оболочкам кабелей.

Для приема электрического разряда молнии и отвода ее тока в землю применяют устройства, называемые молниеотводами. Молниеотвод состоит из несущей части (опоры, которой может служить само здание или сооружение), молниеприемника и заземлителя. Наиболее распространены стержневые и тросовые молниеотводы.

Защитное действие молниеотводов основано на свойстве молнии поражать наиболее высокие и хорошо заземленные металлические сооружения и характеризуется зоной защиты, под кото-рой понимается пространство, внутри которого здание защищено с некоторой вероятностью от попадания молнии. Вероятность поражения в расчетах принимается не более 1%, т. е. коэффициент надежности защиты должен составлять не менее 99%. Объект считается защищенным, если все его части находятся в пределах зоны защиты. Зону защиты определяют по эмпирическим формулам, графическим построениям, по таблицам и монограммам, приведенным в специальной литературе по проектированию it устройству молниезащиты.