reforef.ru 1
Негосударственное образовательное учреждение высшего профессионального образования


Московский институт энергобезопасности и энергосбережения

В.Н. Верёвкин, Г.И. Смелков, В.Н. Черкасов

ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКАЯ

ИСКРОБЕЗОПАСНОСТЬ

И МОЛНИЕЗАЩИТА

Москва 2006

УДК 621.316.9

ББК 31.24


ISBN 5-98540-007-7

В.Н. Верёвкин, Г.И. Смелков, В.Н. Черкасов. Электростатическая ис­кробезопасность и молниезащита. - М.: МИЭЭ, 2006. - 170 с.

Разработка норм и методических пособий протекает непрерывно, а дейст­вующие документы подлежат регулярному периодическому пересмотру. В отношении молниезащиты, электростатической искробезопасности и защиты от статического электричества в настоящее время произошло определённое замедление во внедрении существенных достижений по совершенствованию и модернизации технических решений, обеспечивающих защиту современных зданий, сооружений и производств.

Выпуском настоящего издания ставилась задача предоставления не­достающей информации.

В разделе 1 «Электростатическая искробезопасность (ЭСИБ) и защита от статического электричества» отражена структура действующей системы ЭСИБ и её взаимосвязь с защитой от опасных проявлений статического элек­тричества. Рассмотрены вопросы обеспечения ЭСИБ огнетушителей, про­мышленных аппаратов и трубопроводов и классификация неметаллических покрытий по их электростатическим свойствам.

В разделе 2 «Молниезащита зданий и сооружений» наряду с действующи­ми в стране положениями учтены требования Международных стандартов МЭК/ТК 81 предлагающие, в ряде случаев, современные требования гибкого нормирования молниезащиты, не принимавшиеся во внимание в отечествен­ном нормировании. В разделе отражены рекомендации по устройству наруж­ной и внутренней системы молниезащиты, по её проектированию, эксплуата­ции и инспектированию.


Книга может представлять интерес для лиц, заинтересованных в обеспе­чении пожарной безопасности производств и различных технологических процессов, для работников пожарной охраны, для руководящего инженерно-технического состава организаций и предприятий, для лиц, ответственных за пожарную безопасность объектов защиты. Представленные сведения могут быть полезны и в быту для предотвращения опасных проявлений статиче­ского электричества и молнии.

Рекомендовано Региональной общественной организацией «Товарищество электротехников» в качестве учебного пособия.

© ПТФ-МИЭЭ, 2006


СОДЕРЖАНИЕ


Введение..... 5

Раздел 1 Электростатическая искробезопасность и защита от статического электричества 10


  1. Основные понятия и определения 10

  2. Стандарты и нормы ЭСИБ 19

  3. ЭСИБ безыскровой электризации 23




  1. Общие положения 23

  2. Классификационные критерии ЭСИБ

безыскровой электризации 24

1.4. ЭСИБ слабой электризации 27

  1. Общие положения 27

  2. Классификационные критерии ЭСИБ слабой

электризации 29

1.4.3. Обеспечение искробезопасности в условиях

слабой электризации 30

  1. ЭСИБ сильной электризации 33

  2. Современные стандарты и нормы ЭСИБ 33

  3. Электростатическая искробезопасность и защита

от статического электричества при обращении

с огнетушителями 34

  1. Общие положения 34

  2. Средства защиты огнетушителей от опасных

проявлений статического электричества 37

1.7.3. Электризация топливного бака при тушении

огнетушителем 39

1.8. Средства защиты от статического электричества 40
  1. Общие положения 40


  2. Средства защиты человека от опасных

проявлений статического электричества 42

1.8.3. Защита работающих во взрывоопасных

или пожароопасных зонах 49

1.8.4. Заземление 50

1.9. Электростатическая искробезопасность металлических

аппаратов 56

1.10. Электростатическая искробезопасность трубопроводов

и аппаратов из стекла 60

1.11. Электростатическая искробезопасность трубопроводов

и аппаратов из полимерных материалов 67

1.12. Устройства для заземления и контроля цепи заземления средств транспорта и хранения ЛВЖ и сжиженных горючих газов 68

. 1.13. Классификация неметаллических покрытий на

электропроводящем заземлённом основании ....12

  1. Назначение неметаллических покрытий 72

  2. Классификационные критерии неметаллических покрытий на электропроводящем заземлённом основании 75

Раздел 2 Молниезащита зданий и сооружений 80

  1. Основные понятия и определения 80

  2. Стандарты и нормы молниезащиты. Общие положения 84

  3. Классификация сооружений (объектов защиты) 86

  4. Выбор уровня или типа зоны молниезащиты 93

  5. Порядок выбора СМЗ 95

  6. Защита от прямых ударов молнии и наружная СМЗ 99




  1. Общие положения 99

  2. Система молниеприёмников 101

  3. Молниезащита крыш многоэтажных гаражей 105

  4. Система токоотводов 106

  5. Система заземлителей 109

  6. Зоны защиты СМЗ 115

2.7. Защита от вторичных проявлений молнии и внутренняя

СМЗ 122

2.7.1. Защита внутренних установок от вторичных

проявлений молнии 123

  1. Безопасные расстояния 124


  2. Перемычки 125

  3. Экранирование 128

2.8. Защита от грозовых и коммутационных перенапряжений 129

2.8.1. Категорирование оборудования по стойкости

к воздействию грозовых и коммутационных импульсных перенапряжений 131

  1. Внутренняя система молниезащиты I категории 132

  2. Внутренняя система молниезащиты II категории 135

  3. Внутренняя система молниезащиты III категории.... 136

2.9. Железобетонные конструкции [54] 136

2.10. Пожарно-техническая экспертиза
устройств молниезащиты 143

  1. Методы проведения пожарно-технической
    экспертизы устройств молниезащиты 143

  2. Примеры пожарно-технической экспертизы
    устройств молниезащиты 144




  1. Эксплуатация систем молниезащиты 160

  2. Инспектирование систем молниезащиты 161

Литература 165


4


ВВЕДЕНИЕ

Чем оправдано включение в название публикации ключевых терми­нов: электростатическая искробезопасность (ЭСИБ) и молниезащита? Такое название темы возникает не впервые. По данной тематике читают­ся лекции, происходит защита дипломных работ в академии Министерст­ва чрезвычайных ситуаций (МЧС) России, издаются книги, а в 1956 г. были изданы «Временные руководящие указания по грозозащите и защи­те от проявлений статического электричества производственных устано­вок и сооружений нефтяной промышленности». Но что в рамках публи­кации в едином ключе объединяет широкий круг разнородных проблем и явлений с ними взаимосвязанных?

Линейные размеры молний измеряются в километрах. Их энергоре­сурс - атмосфера Земли и Солнечно-Земной Космос.

Разряды статического электричества, способные стать причиной чрез­вычайных ситуаций (ЧС), могут быть неощутимы, невидимы даже в тем­ноте, но могут и сопровождаться резким, похожим на выстрел звуковым эффектом и образованием искрового канала с длиной, достигающей мет­ра и даже нескольких метров, что уже кажется невероятным и почти фан­тастическим. Энергоресурс разрядов статического электричества ограни­чен объёмами аппаратов, оборудования, одежды, бытовой обстановки. Именно там, внутри полостей одежды, в объёмах аппаратов и в техноло­гическом оборудовании «строятся» электростатические электростанции.


И молния, и статическое электричество нередко оказываются причи­ной ЧС, но их энергоресурс имеет физическую природу, существенно отличающуюся от электротехнических источников электроэнергии. И если электроэнергетика - целиком порождение воли Человека, то, чаще всего, мы не стремимся или не в силах отменить молнию или исключить статическую электризацию, а предпочитаем принимать меры, исклю­чающие или снижающие до определённого минимума последствия от их опасных или вредных проявлений.

Так что общность молнии и статического электричества в рамках рас­сматриваемой тематики обусловлена нижеследующими положениями [1-4]:


  • от молнии и её вторичных проявлений и от статического электриче­ства возникают ЧС;

  • причины данных ЧС электрического, но не электротехнического

происхождения;

  • при обеспечении молниезащиты предусматривается защита от вто­ричных проявлений молнии, обусловленных её электростатической и электромагнитной индукцией;

  • и молния, и разряды статического электричества обусловлены про­теканием процессов электризации;

  • для ряда объектов необходима и молниезащита, и защита от стати­ческого электричества и необходима выработка инженерных решений, гармонично удовлетворяющих нередко противоречивые требования этих видов защиты;

  • в основу нормирования требований к системам молниезащиты и к обеспечению ЭСИБ в условиях возникновения разрядов статического электричества волевым порядком положена физическая модель импульс­ной формы короны длинной искры.

Кроме того, в России практически отсутствует нормирование, анало­гичное действующему в ряде других стран в области требований обеспе­чения пожарной безопасности: электромагнитных полей радиочастотного диапазона (ЭМП) [5-7]; токов высокой частоты (ТВЧ) промышленных установок, медицинских и бытовых приборов; электронно-ионных техно­логий (ЭИТ). Поэтому соблюдение требований действующего нормиро­вания по молниезащите, ЭСИБ и защите от статического электричества частично страхует от ЧС и по этим причинам. Но в рамках менеджмента при решении задач обеспечения действующего нормирования полезно, по возможности, учитывать и требования Международных стандартов, при­нятых нашей страной, но ещё не введённых в действие в региональном нормировании, а также стандартов других стран. Важно также учитывать пожарную опасность ЭМП, магнитных бурь, ТВЧ, ЭИТ, токов гальвани­ческой природы, блуждающих токов, переходных процессов в электроус­тановках, возможные помехи, создаваемые проведением электросвароч­ных работ и т.п.


Ежегодно накапливается статистика пожароопасных проявлений гро­зовой деятельности и статической электризации. Так в течение 2003 г. в средствах массовой информации (СМИ) появлялись сообщения о ЧС, вызванных опасными проявлениями молнии и статического электричест­ва. Считают, что пожар с гибелью людей в июне на нефтебазе в Туапсе при зачистке резервуара произошёл от разряда статического электричест­ва. От молнии возникали лесные пожары и ЧС на складах взрывчатых веществ и боеприпасов. 26 августа 2003 г. в США грозовая активность привела к отключению системы электроснабжения на значительных тер­риториях. По данным ВНИИПО МЧС России в 1998-2002 гг. грозовые разряды привели к возникновению 5251 пожара, при которых погибло 30 человек. Прямой ежегодный материальный ущерб от данных пожаров составлял около 20 млн. рублей.

Если учесть, что молниеотвод одно из первых электротехнических устройств, то можно считать, что электротехника началась с пожарной безопасности. Молниеотвод изобретён в 1750 г. Гипотеза о молниеотводе появилась у Бенджамина Франклина вместе с гипотезой об электриче-

ском происхождении молнии в 1748 г. Он описал возможную конструк­цию молниеотвода: «...не могут ли сведения об этой силе заострённых предметов принести пользу человечеству в деле спасения домов, храмов, кораблей и т.п. от удара молнии, побудив нас устанавливать на самых высоких местах этих зданий вертикальные железные прутки, заострён­ные, как иглы и позолоченные для защиты от ржавления, а от их основа­ния опускать вниз проволоку снаружи здания до земли или вдоль одного из винтов корабля по борту до воды? Не отведут ли острия электрический огонь из тучи тихо, быть может, ещё до того, как она приблизится на ударное расстояние, и тем самым, не спасут ли они нас от самого внезап­ного и ужасного зла?» [8].

Б. Франклин (17.01.1706-17.04.1790) - американский физик, полити­ческий и общественный деятель. Принимал участие в составлении «Дек­ларации независимости» и выработке Конституции США. Автор первого плоского конденсатора и способа инициирования взрыва пороха электри­ческой искрой. Впервые ввёл понятия о положительном и отрицательном электричестве и обозначил их «+» и «-».


Первый источник длительного электрического тока, вольтов столб, был сконструирован в конце 1799 г. Так что ЧС от молнии и необходимость при­менения молниеотвода появилась много раньше электротехнических источ­ников тока. В настоящее время пожары от электротехнических причин еже­годно составляют от 25 до 30% общего количества пожаров, но и совершен­ствование систем молниезащиты остаётся актуальной задачей.

Необходимость защиты от опасных проявлений статического электри­чества проявилась двумя столетиями позднее изобретения молниеотвода. Первые правила защиты от статического электричества появились в США в 30-е годы прошлого столетия, а в СССР - 50-е годы.

С развитием промышленности и с накоплением устройств, способов и средств защиты от опасных проявлений статического электричества поя­вилась необходимость в разработке стандартов и норм, принципиально отличающихся от структуры правил и формулирующих только целевые требования к защите от статического электричества, и неограничивающие технические, организационные и социальные варианты реализации этих требований. Так возникли санитарные нормы, регламентирующие допус­тимые воздействия на человека электростатических полей [9], стандарт в области охраны труда на средства защиты от статического электричества [10]. Задачам обеспечения пожарной безопасности отвечает система ЭСИБ [2, 11].

Приоритет разработки системы ЭСИБ [2] принадлежит СССР. В 2004 г. исполнилось 25 лет действия ЭСИБ. Система ЭСИБ разрабатывалась по инициативе и под руководством доктора технических наук В.Н. Верёвкина. На то время допускалась прямая взаимосвязь ГОСТа с нормами, утвер-

ждёнными ГУПО МВД СССР, и поэтому ГОСТ 12.1.018-79 [2] выгодно отличался от действующего теперь ГОСТ 12.1.018-93 [11]. В нём не было разрыва требований и методических положений по их обеспечению.

Систематические исследования по проблемам предупреждения по­жарной опасности статического электричества в ЦНИИПО МООП РСФСР с 1965 г. проводились в тесном взаимодействии с правительст­венными учреждениями (Государственным комитетом по науке и техни­ке, МВД, ВЦСПС), с ведущими учёными и коллективами страны, с про­мышленными предприятиями, институтами АН, учебными и отраслевы­ми институтами и общественными организациями (ВХО им. Д.И. Менделеева, Совет по защите от статического электричества, Совет при ГКНТ по электронно-ионным технологиям и др.). Важное зна­чение имели регулярно проводившиеся конференции, во ВНИИТБХП непосредственно по защите от опасных проявлений статического элек­тричества в г. Северодонецке и в других центрах (во ВНИИПО, МИХМе, НИИПП, Томском университете, Одесском институте пищевой промыш­ленности и т.д.), в которых уделялось внимание данным проблемам.


Значимые результаты стали получать с первых дней проведения иссле­дований во ВНИИПО. Разработанные д.т.н. профессором Г.И. Смелковым с участием д.т.н. В.Н. Верёвкина способ и устройство [12, 13] для опреде­ления минимальной энергии зажигания пылевоздушных смесей позволили существенно увеличить производительность и объём первичных данных для последующей статистической обработки, что привело к снижению в несколько раз определяемых показателей, по сравнению с имевшимися в существовавшем на тот период фонде данных, что было отмечено в книге Пальмера [14]. Полученные данные приводились впоследствии в учебниках и принимались за основу обеспечения электростатической искробезопасно­сти в различных отраслях народного хозяйства.

На пневмотранспортной установке муки на трубах из неметаллических материалов докторами технических наук В.И. Горшковым и В.Н. Верёвки­ным были получены и исследованы скользящие искровые разряды и сквоз­ные пробои стенок, подвергающихся электризации двухфазным потоком, что послужило основанием для публикации в журнале «Электричество» [15], воспроизводившейся впоследствии в учебниках и других изданиях. Данные исследования выполнялись под научным руководством преподава­теля МИХМа д.т.н., профессора Б.Г. Попова. Были сформулированы прин­ципы установления допустимости применения неметаллических подвер­гающихся электризации материалов в технологическом оборудовании. Данные положения были отражены в информационных и нормативных материалах ВНИИПО, в изданном впервые и не имеющем до настоящего времени аналогов в мировой практике ГОСТе 12.1.018-79 [2], в СН по при­менению труб из стекла в промышленных материалопроводах [16], в Пра-

вилах защиты от опасных проявлений статического электричества в произ­водствах химической и нефтехимической промышленности [17] и т.п. На­учные исследования и своевременно изданные нормы отвечали актуально­сти прогнозируемого направления развития техники, опережали широкое внедрение неметаллических материалов, новых технологий, аппаратов и оборудования в промышленности. Те единичные случаи, которые всё же имели место, произошли уже в нарушение действовавших норм и подтвер­дили правильность выдвинутых требований.


В области молниезащиты широко известны исследования профессора В.Н. Черкасова, которые легли в основу разработки ряда нормативных документов (СН-305-65, СН-305-69, СН-305-77, РД 34.21.122-87 [51]) и отражены в ряде публикаций [4, 56 и др.].

Раздел 1

ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКАЯ ИСКРОБЕЗОПАСНОСТЬ И ЗАЩИТА ОТ СТАТИЧЕСКОГО ЭЛЕКТРИЧЕСТВА

1.1. Основные понятия и определения

Электрический заряд. Понятие об электрическом заряде является цен­тральным в представлении о природе электричества. Носителем отрица­тельного элементарного электрического заряда является электрон. Его заряд е- равен 1,60∙10-19 Кл, а масса 9,11∙10-31 кг. Наиболее лёгкое атом­ное ядро, ядро водорода, протон, имеет массу 1,67∙10-27 кг и является носителем положительного элементарного электрического заряда е+, рав­ного по абсолютной величине заряду электрона. Заряды ядер атомов хи­мических элементов положительны и кратны заряду протона. Положи­тельный электрический заряд ядра каждого химического элемента в ней­тральном состоянии уравновешен суммарным отрицательным электриче­ским зарядом его электронных оболочек.

Ионы. Под воздействием, проявляющемся в соударении с нейтральной или электрически заряженной частицей или в поглощении кванта с энер­гией, превышающей энергию ионизации, один или несколько (n) элек­тронов способны покинуть электронные оболочки, и атом становится положительно заряженным ионом с зарядом Q = пе+. Атомы некоторых элементов способны присоединить (n) добавочных электронов с выделе­нием энергии сродства к электрону. При этом они становятся отрицатель­но заряженным ионом с зарядом Q = пe-. Помимо элементарных частиц и атомов носителями электрических зарядов, ионами, могут быть электри­чески заряженные атомы, молекулы, радикалы или более крупные обра­зования.


Распределение электрических зарядов. В большинстве практически значимых явлений проявляется суммарное действие миллиардов элемен­тарных электрических зарядов, которые рассматривают как точечный электрический заряд или как линейную, поверхностную или объёмную плотность распределения электрических зарядов.

Наэлектризованная капля, гранула или элемент объёма среды служат примером представления о точечном электрическом заряде.

Отношение электрического заряда нити к длине элементарного участ­ка (dl, м), на котором этот заряд (dQ, Кл) распределён, даёт представление о линейной плотности (?, Кл/м) электрического заряда.

Аналогичные отношения электрического заряда (dQ, Кл) к элементу поверхности (dS, м2) или объёма (dV, m3) характеризуют соответственно

10

поверхностную (?, Кл/м2) или объёмную (q, Кл/м3) плотность электриче­ских зарядов.

Электрическое поле. Силовое взаимодействие электрических зарядов составляет основной вид действующих в природе сил. Силы упругости или трения - силы электростатической природы. Исключение составляют только силы тяготения и ядерные силы.

Действующая на элемент заряда dQ сила dF (н) выражается через ло­кальную напряжённость электрического поля Е (В/м) и магнитную ин­дукцию В (Тл):




(1.1)

где v - скорость перемещения заряда dQ.

При движении заряженных многофазных или сплошных потоков, гра­нул, нитей или поверхностей силовыми проявлениями магнитной индук-


ции допустимо пренебречь и принять
Сила F взаимодействия между телами с зарядами Q1 и Q2 выражается согласно закона Кулона:



где l — расстояние между зарядами; -

? - относительная диэлектрическая проницаемость;

? 0 - абсолютная постоянная, ?0 = 8,85418782-10-12 Ф/м.

В настоящем разделе нельзя обойтись без упоминания законов Мак­свелла, являющихся фундаментальными законами природы электричест­ва. Таких законов четыре, но применительно к рассматриваемому разделу в математической форме их записи допустимо пренебречь составляющи­ми магнитных полей и ограничиться применением трёх из них.

Первый закон записывают, как



(1.3)

В данной форме записи закон отражает консервативность электроста­тического поля Е. Свойство, которое проявляется в том, что работа по перемещению электрического заряда по замкнутой траектории в электро­статическом поле равна нулю. Слово вращение произносится как «ро-тейшн» и в математических выражениях обозначается как «rot».

Второй закон имеет вид:




11


(1.4)



В областях с q = 0 уравнение Пуассона переходит в уравнение Лапласа:

(1.8)

и отражает природу плотности тока смещения j (А/м2), измеряемого как ток электризации и равного производной по времени от вектора электро­статической индукции D (Кл/м ).

Третий закон отражает природу источников напряжённости электри­ческого поля. Это электрические заряды. Линии электрического поля начинаются на положительных и замыкаются на отрицательных электри­ческих зарядах. В наиболее обобщённом виде этот закон упрощается до закона Острогадского-Гаусса и его записывают в виде:

(1.5)






где yv - удельная объёмная электропроводность, См/м.

На границах раздела двух сред 1 и 2 выполняются условия:





Взаимосвязь векторов напряжённости электрического поля Е, элек­тростатической индукции D и плотности электрического тока у выражает­ся материальными уравнениями:

где Dn1 и Dn2 - нормальные к границе раздела сред 1 и 2 составляющие

вектора электростатической индукции;

Еt1 и Еt2 - касательные к границе раздела (тангенциальные) состав­ляющие напряжённости электростатического поля нор­мальные к границе раздела сред 1 и 2;

?1 и ?2 - значения потенциала электрического поля ?1 и ?2 в средах 1и 2, В.


Для поверхностей из электропроводящих материалов

? = const и Еt = 0.

Для заземлённой поверхности из электропроводящего материала при­нимают

? = 0.

Совмещение соотношения




с законом Остроградского-Гаусса (1.5) приводит к уравнению Пуассона:





(1.7)

(1.6)

Для плотности тока проводимости, обусловленного собственным для среды временем релаксации ? = ??o?v, закон сохранения заряда выражает­ся уравнением




(1.9)
Здесь время релаксации соответствует времени утечки электростати­ческого заряда в е раз, где число е - основание натуральных логарифмов, равное примерно 2,71...

В общем виде уравнение непрерывности тока записывается в форме:



(1.10)
Ток в технологических процессах складывается из ряда составляю­щих, включая ток проводимости, ток механического перемещения со

скоростью ? электростатических зарядов поверхностей, потоков частиц или сплошной среды, обычно называемый током конвекции, ток электри­зации или ток, обусловленный собственной электропроводностью на­электризованной среды, ток утечки электростатических зарядов и ток электрических разрядов.

Статическое электричество. Совокупность явлений, связанных с возникновением, сохранением и релаксацией свободного электростатиче­ского заряда на поверхности или в объёме диэлектриков или на изолиро­ванных проводниках.


Примечание: Термин распространяется также на совокупность явлений, обу­словленных связанными положительными и отрицательными электростатически­ми зарядами, и на явления, обусловленные преобразованием различных видов энергии в энергию электростатического поля.

Электростатическая искробезопасность (ЭСИБ). Разряды статиче­ского электричества способны зажигать смеси горючих газов, паров или пылей с воздухом или другими окислителями. В этих случаях разряды статического электричества рассматриваются в качестве источника за­жигания, который является одной из причин возникновения пожаров и загорания с материальным ущербом, и(или) травматизма, и(или) гибели людей.

В стандартах для обозначения состояния объекта защиты, при кото­ром на нормативном уровне исключается возможность возникновения пожара или взрыва от разряда статического электричества, рекомендова-

13

ны Теркины: электростатическая искробезопасность объекта защиты и электростатическая искробезопасность.

Электростатическая искроопасностъ объекта защиты (электро­статическая искроопасность). Состояние объекта защиты, при котором существенна вероятность возникновения пожара или взрыва от разряда статического электричества.

Опасные факторы статической электризации. Электростатические поля, электрические токи, разряды статического электричества, ионизи­рующие излучения, озонирование являются опасными факторами, воз­действующими на человека. Поэтому получают развитие направления охраны труда, вводится номенклатура показателей опасных проявлений статического электричества и их допустимых значений и нормируется длительность пребывания людей на рабочих местах в зависимости от значений воздействующей на них напряжённости электростатических полей. Разработка средств и методов защиты от статического электриче­ства имеет самостоятельное научно-прикладное значение.


Электронно-ионная технология (ЭИТ). На применении электризации основаны разнообразные технологии, включая нанесение покрытий в электростатическом поле, окраску, электропрядение, электроворсование, классификацию дискретных частиц по размерам, составу или сортности (например, кристаллов сахарного песка в пищевой промышленности и т.п.), пылегазоочистку (в электрофильтрах), печать, ксерографию и др.

Электростатические свойства. При разработке и производстве раз­нообразных видов продукции осуществляется контроль параметров, ха­рактеризующих её электростатические свойства. К электростатическим свойствам относят:


  • удельное объёмное электрическое сопротивление ?v (Ом-м) или удельную объёмную электропроводность ?v (См/м);

  • удельное поверхностное электрическое сопротивление ?s (Ом) или удельную поверхностную электропроводность ?s (См);

  • собственную для среды или материала постоянную времени релак­сации электрического заряда ? (с) или время, в течение которого электри­ческий заряд убывает в е раз, где е = 2,71..., или собственное время полу­разряда ? 0,5 (с) или время, в течение которого электрический заряд убыва­ет в 2 раза;

  • относительную безразмерную диэлектрическую проницаемость ? и ряд других показателей, характеризующих условия накопления или утеч­ки положительных или отрицательных электрических зарядов.

Взаимосвязь параметров электростатических свойств выражается со­отношениями:

? = ??o?v = ??o ?v-1

?0,5 = 0,693 ?.

В практике обеспечения зашиты от опасных проявлений статического электричества материалы с ?v ? 105 Ом∙м принято считать электропро­водными, а антистатическими - материалы с ?v ? 108 Ом∙м.

При изготовлении взрывозащищённого электрооборудования было принято различать материалы по способности сохранять наэлектризован­ное состояние в зависимости от значений их удельного поверхностного электрического сопротивления: менее 10б Ом, от 106 до 109 Ом, от 109 до 1011 Ом и более 1011 Ом.


В процессах электризации, накопления, утечки и нейтрализации заря­дов статического электричества определяющее значение имеют электро­статические свойства тел по отношению к воздуху.

В нормальных условиях удельное объёмное электрическое сопротивле­ние воздуха зависит от фона ионизации и имеет значения в помещениях от 1015 до 1017 Ом∙м, а у поверхности Земли среднее значение порядка 1015 Ом∙м. Причём, согласно данным физики атмосферы отношение положи­тельной составляющей проводимости атмосферы к её отрицательной состав­ляющей приближается к 1,15. При процессах электризации твёрдых поверх­ностей или потоков дисперсных материалов в среде воздуха его электропро­водность существенно меньше.

Важные данные по свойствам воздуха были получены при изучении ус­ловий коронирования провода в изоляции. Если на проводе с радиусом R постепенно увеличивать напряжение, то будет возрастать напряжённость поля у его поверхности. Наступает состояние, при котором прилегающий к поверхности слой воздуха становится ионизированным и наблюдается его свечение. Возникает коронный разряд. Если сравнить напряжение начала коронирования голого провода с радиусом R и провода, радиус которого вместе с изоляцией также равен R, то при определённых, достаточно низких показателях электростатических свойств изолирующего материала, условия коронирования этих проводов оказываются одинаковыми. Коронирование наступает при равных значениях напряжения и продолжается, пока поддер­живается соответствующее значение напряжения. Если же материал изоли­рующей оболочки обладает высокими изолирующими свойствами, то после мгновенной вспышки происходит запирание коронного разряда. На проводе в изоляции длительного коронирования не наблюдается.

Эти исследования и исследования процессов электризации в различ­ных лабораторных, промышленных и других разнообразных практиче­ских условиях показали, что электростатические свойства воздуха в на­чальной стадии коронирования граничащих с ним диэлектрических или электропроводящих поверхностей характеризуются значениями [18-21]:


14