Молниезащита

Страница 1

В силу того что разрядные напряжения воздушных промежутков, особенно при расстояниях в десятки метров, имеют значительные статистические разбросы, молниеотводы обеспечивают защиту объекта лишь с определенной степенью вероятности.

1. Одиночный стержневой молниеотвод

Зоной защиты одиночного стержневого молниеотвода высотой h является круговой конус высотой h0<h, вершина которого совпадает с вертикальной осью молниеотвода. Габариты зоны определяются двумя параметрами: высотой конуса “h0” и радиусом конуса на уровне земли “r0”. Зона защиты одиночного молниеотвода приведена на рисунке 10.1

Рисунок 10.1 – Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода

Для молниеотводов высотой до 30 м зону защиты молниеотвода с достаточной степенью надежности можно рассчитать по формуле

где h - высота молниеотвода;

гх - радиус зоны защиты на высоте hx;

hx - рассматриваемый уровень над поверхностью земли (или высо­та защищаемого объекта).

Метод упрощенного построения зоны защиты молниеотвода высотой до 30 м приведена на рисунке 10.2. Метод может быть использован при необходимости быстрого расчета.

Чтобы быть защищенным от прямых ударов молнии, объект полностью должен находиться внутри конусообразного пространства, которое представляет собой зона защиты молниеотвода. Эффективность молниеотводов высотой более 30 м снижается, так как при этом высота ориентировки молнии принимается постоянной, что не соответствует действительности.

Рисунок 10.2 - Построение зоны защиты стержневого молниеотвода упрощенным методом.

Страница 2

В таблице 10.1 приведены расчетные формулы, зоны защиты одиночного стержневого молниеотвода высотой до 150 м с учетом надежности защиты. Стандартные зоны защиты одиночного тросового молниеотвода высотой h ограничены симметричными двухскатными поверхностями, образующими в вертикальном сечении равнобедренный треугольник с вершиной на высоте hO<h и основанием на уровне земли 2 rO.

2. Одиночный тросовый молниеотвод

Зона защиты одиночного тросового молниеотвода приведена на рисунке 10.3.

В таблице 10.2 приведены расчетные формулы зон защиты оди­ночного тросового молниеотвода высотой до 150 м. Под h понимается минимальная высота троса над уровнем земли (с учетом провеса). Полуширина гх зоны защиты требуемой надежности на высоте hх от поверхности земли определяется выражением

Рисунок 10.3 - Зона защиты одиночного тросового молниеотвода.

Страница 3

При необходимости расширить защищаемый объем к торцам зоны защиты собственно тросового молниеотвода могут добавляться зоны защиты несущих опор, которые рассчитываются по формулам одиночных стержневьк молниеотводов в соответствии с таблицей. Таблица 10.2 это формулы для расчета зоны защиты одиночного тросового молниеотвода высотой до 150 м

3. Двойной стержневой молниеотвод

ержневой молниеотвод считается двойным, когда расстояние между стержневыми молниеотводами L не превышает предельной ве­личины Lmax. В противном случае оба молниеотвода рассматриваются как одиночные. Конфигурация вертикальных и горизонтальных сечений зон защи­ты двойного стержневого молниеотвода (высотой h и расстоянием L между молниеотводами) представлена на рисунке 10.4. Построение внешних областей зон двойного молниеотвода (полуконусов с габари­тами h0, г0) производится в соответствии с формулами таблицы 10.1. Размеры внутренних областей определяются параметрами h0 и hc, первый из которых задает максимальную высоту зоны непосредствен­но у молниеотвода, а второй - минимальную высоту зоны посередине между молниеотводами. При расстоянии между молниеотводами L<= Lc граница зоны не имеет провеса (hc = ho). Для расстояний L <= L >= Lmax высота hc определяется по выражению

Рисунок 10.4 - Зона защиты двойного стержневого молниеотвода

Страница 4

Входящие в него предельные расстояния вычисляются по формулам таблицы 10.3.

4. Двойной тросовый молниеотвод

Тросовый молниеотвод считается двойным, когда расстояние меж­ду тросами не превышает предельной величины Lmax, в противном слу­чае оба молниеотвода рассматриваются как одиночные. Конфигура­ция вертикальных и горизонтальных сечений стандартных зон защиты двойного тросового молниеотвода {высотой h и расстоянием между тросами L) представлена на рисунке 10.5. Построение внешних областей зон (двух односкатных поверхно­стей с габаритами ho, гo) производится по формулам таблицы 10.1 для одиночных тросовых молниеотводов. Размеры внутренних областей определяются параметрами ho и hcс, первый из которых задает максимальную высоту непосредственно у тросов, а второй - минимальную высоту зоны посередине между тро­сами. При расстоянии между тросами L <= Lc граница зоны не имеет провеса ( ho = hc ). Для расстояний Lc <= L >= Lmax высота hc определяется по выражению

Входящие в формулу предельные расстояния Lmax и Lc вычисляются по формулам таблицы 10.4.

Рисунок 10.5 - Зона защиты двойного тросового молниеотвода

Страница 5

Длина горизонтального сечения зоны защиты на высоте hx определяется по формулам

Для расширения защищаемого объема на зону двойного тросового молниеотвода может быть положена зона защиты опор, несущих тро­сы, которая строится как зона двойного стержневого молниеотвода, если расстояние L между опорами меньше вычисленного по форму­лам таблицы 10.4. В противном случае опоры должны рассматриваться как одиночные стержневые молниеотводы.

ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ

Удар молнии в землю - электрический разряд атмосферного происхождения между грозовым облаком и землей, состоящий из одного или нескольких импульсов тока.

Точка поражения - точка, в которой молния соприкасается с землей, зданием или устройством молниезащиты. Удар молнии может иметь несколько точек поражения.

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.

Устройства для выравнивания потенциалов - элементы устройств защиты, ограничивающие разность потенциалов, обусловленную растеканием тока молнии.

Молниеприемник - часть молниеотвода, предназначенная для перехвата молний.

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

Страница 6

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.

Заземляющий контур - заземляющий проводник в виде замкнутой петли вокруг здания в земле или на ее .

Сопротивление заземляющего устройства - отношение напряжения на заземляющем устройстве к току, стекающему с заземлителя в землю.

Напряжение на заземляющем устройстве - напряжение, возникающее при стекании тока с заземлителя в землю между точкой ввода тока в заземлитель и зоной нулевого потенциала.

Соединенная между собой металлическая арматура - арматура железобетонных конструкций здания (сооружения), которая обеспечивает электрическую непрерывность.

Опасное искрение - недопустимый электрический разряд внутри защищаемого объекта, вызванный ударом молнии.

Безопасное расстояние - минимальное расстояние между двумя проводящими элементами вне или внутри защищаемого объекта, при котором между ними не может произойти опасного искрения.

Устройство защиты от перенапряжений - устройство, предназначенное для ограничения перенапряжений между элементами защищаемого объекта (например, разрядник, нелинейный ограничитель перенапряжений или иное защитное устройство).

Отдельно стоящий молниеотвод - молниеотвод, молниеприемники и токоотводы которого расположены таким образом, чтобы путь тока молнии не имел контакта с защищаемым объектом.

Молниеотвод, установленный на защищаемом объекте - молниеотвод, молниеприемники и токоотводы которого расположены таким образом, что часть тока молнии может растекаться через защищаемый объект или его заземлитель.

Зона защиты молниеотвода - пространство в окрестности молниеотвода заданной геометрии, отличающееся тем, что вероятность удара молнии в объект, целиком размещенный в его объеме, не превышает заданной величины.

Допустимая вероятность прорыва молнии - предельно допустимая вероятность Р удара молнии в объект, защищаемый молниеотводами. Надежность защиты определяется как 1 - Р.

Промышленные коммуникации - силовые и информационные кабели, проводящие трубопроводы, непроводящие трубопроводы с внутренней проводящей средой.

Информация подготовлена по материалам ТКП 336-2011(02230)