Защита от атмосферного и статического электричества

Разряды атмосферного и статического электричества могут явиться причиной поражения людей током, возникновения пожаров и взрывов. Принято считать, что поверхность земного шара заряжена отрицательно относительно положительно заряженной ионосферы. Таким образом, в создавшемся магнитном поле непрерывное перемещение положительных токов в Землю и противоположное ему движение отрицательных токов от Земли играет существенную роль в образовании зарядов в грозовых облаках.

По мере накопления электрических зарядов в облаке, напряженность электрического поля, а соответственно и разность потенциалов между Землей и тучей увеличиваются. Наступает момент, когда вследствие высокой ионизации воздуха разность потенциалов между земной поверхностью и тучей превысит электрическую прочность слоя атмосферы. В результате происходит мгновенный электрический разряд, канал которого и представляется нам в виде молнии. В грозовом разряде заключена колоссальная мощность электроэнергии.

В канале молнии возникает температура свыше 20000°С. Грозовые разряды, попадая в наземные объекты, вызывают пожары и взрывы. Люди, находящиеся внутри или вблизи этих объектов, получают поражения электротоком и травмы от пожаров.

Особенно подвержены поражению молнией объекты, значительно возвышающиеся над земной поверхностью (мачты, надстройки судов, трубы заводов, высотные здания). В этих местах резко возрастает напряженность электрического поля, что и способствует возникновению благоприятных условий дня разряда. Токи атмосферного электричества всегда избирают к Земле кратчайший путь наименьшего сопротивления. Это обстоятельство используется для создания заранее запрограммированного пути разряда молнии в Землю через металлические мачты, поднятые над защищаемым объектом. Такие устройства назвали молниеотводами.

Грозовые разряды могут поражать наземные объекты прямыми ударами молнии, разрушая их (первичное воздействие), а также воздействовать в виде электрической индукции (вторичное воздействие) без прямого контакта с каналом молнии. Электромагнитная индукция сопровождается возникновением в пространстве изменяющегося во времени магнитного поля. Это магнитное поле индуцирует в замкнутых контурах, образованных металлическими конструкциями (электропроводка, трубопроводы и пр.), электрические токи, вызывающие их нагревание.

Особую опасность может представлять э.д.с., возникающая в незамкнутых и незаземленных контурах судов, перевозящих нефтепродукты и другие опасные грузы. Возможное искрение может стать причиной взрывов и пожаров на судах.

Для защиты от возможного искрения при электрической индукции рекомендуют ряд конструктивных мер: соединение металлическими перемычками параллельно проложенных кабелей и труб, заземление оболочек кабелей и трубопроводов в местах ввода их в здания и т.д.

Для предохранения наземных объектов от разрушения и пожаров, вызываемых молнией, выполняется комплекс защитных мероприятий, называемых молниезащитой. Основной элемент молниезащиты – система молниеотводов, которые в зависимости от вида молниеприемника подразделяются на стержневые, тросовые и сетчатые. Составные части молниеотвода: молниеприемник, собственно молниеотвод и заземлитель. Все эти части – металлические. Назначение молниеприемника – воспринимать грозовой разряд. Молниеотвод (или токоотвод) соединяет молниеприемник с заземлителем и предназначен для отвода тока молнии с молниеприемника в заземлитель. Заземлитель обеспечивает растекание тока молнии в Земле.

Наиболее простой и надежной системой молниезащиты является стержневая, представляющая собой металлические, хорошо заземленные стержни, прикрепленные к мачтам или опорам.

Судовые молниезащитные устройства в принципе не отличаются от береговых. Каждая мачта на судне снабжается молниеотводом. Объект считается защищенным от прямых ударов молнии, если зона защиты, образуемая молниеотводом, охватывает все его конструктивные элементы.

Зоной защиты называют пространство, образуемое вокруг каждого молниеотвода, вероятность попадания молнии в которое практически равна нулю.

Судовые радиоантенны, как правило, находятся в зоне защиты стержневых молниеотводов, прикрепленных к мачтам. Однако, несмотря на это, во время грозы необходимо принять все меры предосторожности для защиты радиоаппаратуры и обслуживающего ее персонала от грозовых разрядов. Дело в том, что при прямом попадании молнии в радиоантенну в ней может индуктироваться э.д.с. опасного для людей и оборудования уровня. Поэтому во время грозы необходимо прекратить работу радиоузла и заземлить антенны.

Статическое электричество. Многие производственные процессы на флоте сопровождаются явлением статической электризации. Заряды статического электричества образуются при трениидвух диэлектриков друг о друга или диэлектрика о металл.

В связис широким применением в современном судостроении пластмасс и других полимерных материалов для изготовления арматуры и элементов отделки судовых помещений, заряды статического электричества на судах стали достигать опасных величин.

Возникновение статического электричества обычно связано с движением газов, паров, пыли по вентиляционным каналам, огнеопасных жидкостей по трубопроводам, при трении твердых веществ. При этом разность потенциалов статического электричества может достигать 20…50 кВ. Опасность этого явления очевидна, если принять во внимание, что при разности потенциалов, равной 3 кВ, искровой электростатический разряд может воспламенить большинство горючих газов, а при 5 кВ - большую часть горючей пыли. Таким образом, при перевозке опасных грузов статическое электричество может стать причиной пожара или даже гибели судна.

Возможность электризации до высоких потенциалов зависит от электропроводимости веществ, их химического состава, состояния окружающей среды, скорости относительного перемещения частиц.

В некоторых случаях накопителем статического электричества становится человек. Электрический потенциал может появиться при длительном хождении человека в сухую погоду в резиновой обуви по бетону, асфальту, по полу с синтетическим покрытием. Электризация тела человека происходит также в процессе ношения им одежды из синтетических материалов (капрон, ацетатный шелк, нейлон и др.), прочно вошедших в быт современных людей.

Биологическое воздействие статического электричества на человека еще полностью не изучено. Определена приблизительная норма допустимой (безвредной) напряженности электрического поля, созданного электростатическим зарядом. Согласно Санитарным правилам напряженность поля статического электричества, генерируемого на поверхности полимерного материала, с которым контактирует человек, не должна превышать 200 В/см.

На судах воздействие статического электричества на человека выражается в угнетенном состоянии его психики, снижении работоспособности, а также в неприятных, болевых ощущениях от электрических разрядов при касании поверхностей, отделанных пластиками. Известны случаи пожаров, возникших от искровых разрядов при прикосновении наэлектризованного тела человека к пожароопасному объекту.

Для борьбы со статическим электричеством разработан комплекс конструктивных, организационных и технологических мер, получивших отражение в Правилах по защите от статического электричества на морских судах. Правилами, в частности, запрещено использование на судах, перевозящих опасные грузы (танкерах, газовозах), постельного белья, занавесей, ковриков и других предметов из синтетических тканей. Членам экипажей таких судов не рекомендуется носить в рейсах белье и одежду из искусственного волокна. Перед швартовкой синтетические швартовные канаты рекомендуется смачивать забортной водой для снижения вероятности образования электростатических зарядов.

Одним из основных видов защиты от статического электричества является заземление. Необходимо заземлять все изолированные части оборудования, в том числе шланги и трубопроводы, предназначенные для приема и слива огнеопасных жидкостей, а также емкости для хранения и перевозки сжиженных газов и других опасных грузов. В качестве конструктивных мер на танкерах предусмотрены устройства для присоединения металлических заземлителей, соединенных с наконечниками приемных шлангов.

Также практикуется применение специальных насадок на наливной патрубок или увеличение его диаметра, создание в грузовых танках инертной среды.

Специальные шины, проложенные вдоль шлангов, должны быть надежно соединены между собой и с корпусом судна. Не допускается наличие каких-либо плавающих предметов на поверхности пожароопасных жидкостей. Поплавковые измерители уровней жидкости необходимо крепить таким образом, чтобы исключить возможность отрыва их и удара в стенки цистерны во избежание искрового разряда. Подачу огнеопасных жидкостей необходимо осуществлять плавно, без разбрызгивания и таким образом, чтобы исключить образование свободно падающей струи. Поэтому сливная труба должна достигать дна приемного резервуара, а струя должна быть направлена вдоль его стенок. Не рекомендуется производить отбор проб жидкости на анализ во время налива и слива. Это можно делать только тогда, когда жидкость успокоится и ее поверхность будет ровной.

Установлено, что статическая электризация диэлектриков может быть уменьшена и устранена за счет увеличения их поверхностной проводимости. Поверхностную проводимость можно увеличить повышением относительной влажности воздуха и применением антистатических присадок к пластмассам.

Повышенная влажность воздуха в помещении (70% и выше) способствует резкому увеличению проводимости предметов. В таких условиях электрические заряды по мере их образования стекают с поверхности полимерных материалов и нейтрализуются. При достижении относительной влажности воздуха 90% заряды статического электричества практически исчезают.

Снижение вероятности накопления электростатических зарядов достигается также созданием временной или постоянной поверхностной пленки из веществ, обладающих высокой электрической проводимостью (антистатиков). Применение полупроводниковых керамических покрытий, а также нанесение на поверхности деталей покрытий из окисла олова, хлорида олова и других веществ способствует повышению электрической проводимости материалов и устранению возможности статической электризации.

Кроме того, уменьшение скорости движения жидкостей или газов, а также ионизация воздуха или среды, предотвращают достижение электростатическим потенциалом опасного уровня. Воздух можно ионизировать с помощью радиоактивного излучения.

Однако следует учитывать, что уменьшение скорости движения жидкости, может привести к снижению интенсивности налива и увеличению времени грузовых операций на танкерах.

Поэтому в качестве технологического мероприятия, которое во многом решает проблему электростатической безопасности танкеров в процессе грузовых операций и снижает ограничения по скорости налива, является применение антистатических присадок к нефтепродуктам.

ЦНИИМФом разработана антистатическая присадка «Сигбол». Добавление 5 грамм присадки на 1 т нефтепродукта повышает его объемную электропроводимость до безопасной величины.

Наши рекомендации