Зачем нужна молниезащита зданий и сооружений. Молниезащита зданий

Зачем нужна молниезащита зданий и сооружений

Попадание молнии непосредственно в здание вызывает пожар из-за деформации материалов, резкого и сильного повышения их температуры. Поэтому молниезащита зданий и сооружений – необходимый элемент в оборудовании любого гражданского, административного или промышленного объекта. Это комплекс технических мер для обеспечения безопасности сооружения, оборудования, имущества и людей, находящихся в здании. И это далеко не надуманная проблема, поскольку на планете в среднем за день происходит более 40 тысяч гроз. Но есть и другой аспект в современном мире – это повреждение или полный выход из строя электронного оборудования в результате перегрузки, вызванной даже удаленными грозовыми разрядами. А это во времена компьютеров и интернета проблема очень значительная.

Для того чтобы этого не случилось, разработана системная комплексная молниезащита зданий и сооружений. Попадание молнии в линию электропередач даже на расстоянии в несколько сот метров от объекта вызывает мощный импульс, который способен перейти в здания, находящиеся неподалеку, вывести из строя инженерные коммуникации и создать возгорание. В связи в различными характерами угроз разработаны две системы: внешняя молниезащита зданий и сооружений и внутренняя. Каждая из них призвана решать конкретные задачи.

Внешняя система должна поймать молнию, направляющуюся в здание, транспортировать ее по специальному отводу в землю, при этом полностью блокируя возможность нанести ущерб сооружению и людям, находящимся в нем. Внутренняя молниезащита может обеспечить снижение электромагнитных эффектов на системы коммуникаций, расположенные на объекте. Такие системы введены в обязательном порядке нормативными документами как на стадиях разработки проектов, строительства или реконструкции, так и на эксплуатационный период всех видов объектов и промышленных коммуникаций независимо от права собственности и ведомственной принадлежности. Но ситуация далеко не так проста, поскольку существует два документа: молниезащита зданий и сооружений СО 153-34.21.122-2003 и РД 34.21.122-87. Эти инструкции не равнозначны.

Принципиально устройство молниезащиты зданий и сооружений зависит от функций, которые оно должно выполнять. Внешняя система состоит из молниеприемника, токоотвода и заземляющего элемента. Внутренняя более сложна – это молниеразрядники, устройства защиты от перенапряжения, разрядники для искр и газа, барьеры для молниезащиты. В странах Америки и Европы требования к данным системам гораздо выше, нежели в нашей стране. Устройства молниезащиты там активизируют свои функции уже в случае угрозы разряда за счет специальных датчиков, способных улавливать повышение напряжения в атмосфере. Это так называемые стержневые молниеотводы. Они способны защитить гораздо большую площадь.

Издавна люди понимали, что качественная молниезащита зданий и сооружений – это обеспечение безопасности людей и собственности от угроз пожара и смертей. Это в первую очередь гарантия собственного благополучия.

fb.ru

Молниезащита зданий и сооружений

        Молниезащита — система защитных устройств и мероприятий, применяемых в промышленных и гражданских сооружениях для защиты их от аварий, пожаров при попадании в них молнии.    Молния — особый вид прохождения электрического тока через огромные воздушные промежутки, источник которого — атмосферный заряд, накопленный грозовым облаком. Условия образования таких облаков большая влажность й быстрое изменение температуры. В результате возникновения восходящих потоков воздуха и быстрой конденсации водяных паров, содержащихся в воздухе, образуется большое количество водяной пыли, которая заряжается отрицательно.    Воздействие тока молнии возможно трех типов.    Прямой удар при разряде молнии в объект оказывает тепловое и механическое воздействие. При этом ток молнии может вызвать нагревание токоотвода до температуры каления, плавления и даже испарения. Быстрое разогревание вызывает нарастание электродинамических напряжений в конструкциях. Это вызывает механические разрушения, часто происходящие в виде взрыва.    Вторичное воздействие разряда молнии сопровождается появлением в пространстве изменяющетося во времени магнитного поля, которое индуцирует в контурах, образованных из различных протяженных металлических предметов (трубопроводов, электропроводок и т. д.), всегда имеющихся в здании, электродвижущую силу. В замкнутых контурах электродвижущая сила вызывает появление наведенных токов. В тех контурах, в которых контакты недостаточно надежны в местах соединения, эти токи могут вызвать искрение или сильное нагревание, что очень опасно для помещений, где могут образовываться опасные концентрации горючих или взрывоопасных веществ.    Занос высоких потенциалов в здания может происходить по любым металлоконструкциям, рельсовым путям, эстакадам, проводам ЛЭП, трубопроводам и т. д. Эти заносы сопровождаются электрическими разрядами, которые могут явиться источником взрыва или пожара.    Защита от поражения молнией зависит от типа производства, расположенного в здании, и от среднегодовой грозовой деятельности атмосферы. Грозовая деятельность может быть оценена ожидаемым количеством поражений молнией в год зданий и сооружений:    где l, b — длина и ширина защищаемого сооружения (или наименьшего описанного прямоугольника для зданий сложной конфигурации), м; h — наибольшая высота сооружения, м; n — среднегодовое число ударов молнии в 1 км2 поверхности земли (в данном географизическом месте).    Все сооружения по необходимости устройства молниезащиты разделены на три категории.    В зданиях и сооружениях I категории длительное время сохраняются или систематически возникают взрывоопасные смеси газов, паров и пыли с воздухом или другими окислителями; перерабатываются или хранятся взрывчатые вещества в неметаллических упаковках или в открытом виде. Взрыв таких зданий и сооружений сопровождается значительными разрушениями и человеческими жертвами.    В зданиях и сооружениях II категории взрывоопасные смеси газов, паров и пыли с воздухом или другими окислителями возникают только в момент производственных аварий или неисправностей; взрывчатые вещества хранятся в прочной металлической упаковке. Взрыв в таких помещениях сопровождается, как правило, незначительными разрушениями без человеческих жертв.    В зданиях и сооружениях III категории прямой удар молнии может вызвать пожар, механические разрушения и поражения людей. К. этой категории можно отнести жилые и общественные здания, дымовые трубы, водонапорные башни, газгольдеры, резервуары. Рис. 1. Молниеотводы: а — стержневой отдельно стоящий; 6 — то же, укрепленный иа здании; в — тросовый Рис. 2. Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода: 1 — граница зоны защиты иа уровне защищаемого объекта; 2 — граница зоны защиты на уровне земли    В соответствии с инструкцией СН 305—77 здания и сооружения I и II категорий подлежат молниезащите от прямых ударов молнии, вторичных воздействий и заноса высоких потенциалов.    Здания и сооружения III категории должны иметь защиту от прямых ударов молнии и от заноса высоких потенциалов по надземным проводящим коммуникациям (за исключением наружных емкостей со взрыво- и пожароопасными жидкостями и газами, а также вертикальных наружных труб).    Для защиты зданий и промышленных сооружений от тока молнии устраивают молниеотводы (громоотводы). Они воспринимают молнию и отводят ее ток в землю. Молниеотводы делят на стержневые и тросовые, которые подразделяют на отдельно стоящие, изолированные и не изолированные от защищаемого здания.    Наиболее часто применяются стержневые молниеотводы. Тросовые используются для защиты длинных и узких сооружений, а также, когда из-за густой сети подземных коммуникаций нельзя установить большое число стержневых молниеотводов.    Защитное действие молниеотвода основано на свойстве молнии поражать наиболее высокие и хорошо заземленные металлические конструкции и характеризуется зоной защиты, под которой понимается часть пространства, защищенного от прямых ударов молнии с определенной степенью надежности. Рис. 3. Зона защиты двойного стержневого молниеотвода    По величине степени надежности зоны защиты могут быть двух типов — А и Б. Для зоны защиты типа А степень надежности 99,5% и выше, а типа Б — 95% и выше. Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода представляет собой конус. Высота конуса h0 и радиус его основания (на земле) r0 зависят от размеров защищаемого объекта. Наибольшая высота h молниеотвода с молниеприемником не должна превышать 150 м. Соотношения размеров зоны защиты типа А и типа Б следующие:

	Зона А	Зона Б
h0, мr0, мrx, м	0,85h(1,1-0,002h)h(1,1-0,02h(h-hx/0,85)	0,92h2,5h2,5(h-hx/0,92)

   При известных высоте защищаемого объекта — hх и радиусе зоны защиты на этой высоте — rх для зоны Б полная высота молниеприемника    Зона защиты двойного стержневого молниеотвода, состоящего из двух стержневых молниеотводов разной высоты. Торцовые части сечения — это зоны защиты одиночного стержневого молниеотвода.    Для защиты больших площадей и объектов применяют многократные стержневые молниеотводы. Для определения внешней границы зоны защиты трех-четырех взаимодействующих молниеотводов используют те же приемы, что и для одиночного или двойного стержневого молниеотвода.    Конструктивно молниеотвод представляет собой молниеприемник, токоотводящий спуск и заземлитель. Опоры молниеотводов могут выполняться из стали в виде стоек из труб одного диаметра и железобетонных колонн или дерева. Там, где это возможно, в качестве опор для крепления токоведущих частей молниеотвода следует использовать конструкции самих защищаемых зданий. Молниеприемники стержневых молниеотводов изготавливаются из стальных стержней и имеют высоту не менее 200 мм.    Высокие объекты, как правило, имеют каркас из металла или железобетона, который может служить токоотводом. Следует только предусмотреть надежное соединение во время строительства стальной арматуры железобетонных деталей каркаса. В качестве таких токоотводов можно использовать конструктивные элементы (перила балконов, пожарные лестницы и т, д.) или специально проложенные стальные проводки. К каркасу объекта, являющемуся токоотводом, подсоединяют все металлические элементы здания (трубопроводы, каркасы лифтов и т. д.). Каркас объекта через каждые 20... 30 м по его периметру присоединяют к заземляющему контуру.    Защита от заноса высоких потенциалов осуществляется следующим образом. Для сооружений I категории ввод воздушных линий любого назначения запрещается. Вместо них применяют подземные кабели. Ввод в объект трубопроводов разрешается только от цехов, представляющих общую технологическую линию. В месте ввода трубопроводы соединяют с заземлителей. Для II категории линии любого назначения, подключаемые к объекту, должны иметь кабельный ввод протяженностью не менее 50 м. Для сооружений III категории разрешается ввод воздушных линий.    Тип заземлителя для молниеотвода выбирают исходя из удельного сопротивления грунта и импульсного сопротивления Ra: Ru=aR (где а — импульсный коэффициент; R — сопротивление растеканию тока промышленной частоты, Ом).    Пострадавшим от электрического тока должна быть немедленно оказана первая помощь. Если пострадавший окажется в соприкосновении с токоведущими частями, необходимо немедленно освободить его от действия тока.    При поражении электрическим током даже при отсутствии у потерпевшего дыхания, сердцебиения пульса не следует отказываться от первой помощи — необходимо срочно вызвать врача и сделать искусственное дыхание. Бывали случаи, когда мнимо умершие после поражения электрическим током в результате принятых быстрых мер были возвращены к жизни через несколько часов.    Каждый цех и каждая смена должны иметь шкафчик первой помощи с необходимыми средствами для временной остановки кровотечения, перевязки ран и проведения мероприятий по оживлению.    В установках напряжением до 1000 В для отделения пострадавшего от токоведущих частей можно воспользоваться сухими подручными предметами, не проводящими электрический ток: одеждой, канатом, доской и др. Можно также взяться за полы сухой одежды пострадавшего, избегая касания к металлическим окружающим предметам и частям тела пострадавшего, не покрытым одеждой. Для изоляции рук можно надеть резиновые перчатки, суконную фуражку или накинуть на пострадавшего прорезиненную материю или просто сухую одежду. Действовать следует быстро и решительно, но осторожно.    Меры первой помощи зависят от того, в каком состоянии находится пострадавший после освобождения от тока: если он не потерял сознание, необходимо обеспечить полный покой до прибытия врача. Если же быстро вызвать врача невозможно, то пострадавшего нужно срочно доставить в лечебное учреждение. Если пострадавший потерял сознание, но дыхание его сохранилось, его нужно удобно уложить, обеспечить покой, создать приток свежего воздуха, дать понюхать нашатырный спирт, растереть и согреть тело. Вместе с тем надо срочно вызвать врача. Полезная информация: Эффективные средства пожаротушения в Пожарном магазине.

ohrana-bgd.narod.ru

Молниезащита зданий и сооружений — Мегаобучалка

 

Зданий и сооружений или их части в зависимости от назначения, интенсивности грозовой деятельности в районе их местонахождения, а также от ожидаемого количества поражений молнией в год должны быть защищены в соответствии с категориями устройства молниезащиты и типом зоны защиты.

В соответствии с назначением зданий и сооружений необходимость выполнения молниезащиты и ее категория, а при использовании стержневых и тросовых молниеотводов – тип зоны защиты определяются по табл. 5.2 в зависимости от среднегодовой продолжительности гроз в месте нахождения здания или сооружения, а также от ожидаемого количества поражений его молнией в год. Устройство молниезащиты обязательно при одновременном выполнении условий, записанных в графах 3 и 4 табл. 5.2.

 

Таблица 5.2

 

#G0№ п/п	Здания и сооружения	Местоположение	Тип зоны защиты при использовании стержневых и тросовых молниеотводов	Категория молние- защиты
	Здания и сооружения или их части, помещения которых согласно #M12293 0 1200003114 3645986701 3867774713 77 4092901925 584910322 1540216064 77 77ПУЭ#S относятся к зонам классов B-I и В-II	На всей территории	Зона А	I
	То же классов B-Iа, В-Iб, B-IIa	В местностях со средней продолжительностью гроз 10 ч в год и более	При ожидаемом количестве поражений молнией в год здания или сооружения N>1 - зона А; при N£1 - зона Б	II
	Наружные установки, создающие согласно #M12293 0 1200003114 3645986701 3867774713 77 4092901925 584910322 1540216064 77 77ПУЭ#S зону класса В-Iг	На всей территории	Зона Б	II
	Здания и сооружения или их части, помещения которых согласно #M12293 0 1200003114 3645986701 3867774713 77 4092901925 584910322 1540216064 77 77ПУЭ#S относятся к зонам классов П-I, П-II, П-IIa	В местностях со средней продолжительностью гроз 20 ч в год и более	Для зданий и сооружений I и II степеней огнестойкости при 0,1<N£2 и для III-V степеней огнестойкости при 0,02<N£2 - зона Б; при N>2 - зона А	III
	Расположенные в сельской местности небольшие строения III-V степеней огнестойкости, помещения которых согласно #M12293 0 1200003114 3645986701 3867774713 77 4092901925 584910322 1540216064 77 77ПУЭ#S относятся к зонам классов П-I, П-II, П-IIа	В местностях со средней продолжительностью гроз 20 ч в год и более при N<0,02	-	III
	Наружные установки и открытые склады, создающие согласно #M12293 0 1200003114 3645986701 3867774713 77 4092901925 584910322 1540216064 77 77ПУЭ#S зону класса П-III	В местностях со средней продолжительностью гроз 20 ч в год и более	При 0,1<N£2 - зона Б, при N>2- зона А	III

 

 

Продолжение табл. 5.2

	Здания и сооружения III, IIIa, IIIб, IV, V степеней огнестойкости, в которых отсутствуют помещения, относимые по #M12293 0 1200003114 3645986701 3867774713 77 4092901925 584910322 1540216064 77 77ПУЭ#S к зонам взрыво- и пожароопасных классов	То же	При 0,1<N£2 - зона Б, при N>2 - зона А	III
	Здания и сооружения из легких металлических конструкций со сгораемым утеплителем (IVа степени огнестойкости), в которых отсутствуют помещения, относимые по #M12293 0 1200003114 3645986701 3867774713 77 4092901925 584910322 1540216064 77 77ПУЭ#S к зонам взрыво- и пожароопасных классов	В местностях со средней продолжительностью гроз 10 ч в год и более	При 0,02<N£2 - зона Б, при N>2 - зона А	III
	Небольшие строения III-V степеней огнестойкости, расположенные в сельской местности, в которых отсутствуют помещения, относимые по #M12293 0 1200003114 3645986701 3867774713 77 4092901925 584910322 1540216064 77 77ПУЭ#S к зонам взрыво- и пожароопасных классов	В местностях со средней продолжительностью гроз 20 ч в год и более для III, IIIа, IIIб, IV, V степеней огнестойкости при N<0,1, для IVа степени огнестойкости при N<0,2	-	III
	Здания вычислительных центров, в том числе расположенные в городской застройке	В местностях со средней продолжительностью гроз 20 ч в год и более	Зона Б	II
	Животноводческие и птицеводческие здания и сооружения III-V степеней огнестойкости: для крупного рогатого скота и свиней на 100 голов и более, для овец на 500 голов и более, для птицы на 1000 голов и более, для лошадей на 40 голов и более	В местностях со средней продолжительностью гроз 40 ч в год и более	Зона Б	III
	Дымовые и прочие трубы предприятий и котельных, башни и вышки всех назначений высотой 15 м и более	В местностях со средней продолжительностью гроз 10 ч в год и более	Зона Б	III

 

Окончание табл. 5.2

	Жилые и общественные здания, высота которых более чем на 25 м превышает среднюю высоту окружающих зданий в радиусе 400 м, а также отдельно стоящие здания высотой более 30 м, удаленные от других зданий более чем на 400 м	В местностях со средней продолжительностью гроз 20 часов в год и более	Зона Б	III
	Отдельно стоящие жилые и общественные здания в сельской местности высотой более 30 м	То же	Зона Б	III
	Общественные здания III-V степеней огнестойкости следующего назначения: детские дошкольные учреждения, школы и школы- интернаты, стационары лечебных учреждений, спальные корпуса и столовые учреждений здраво- охранения и отдыха, культурно- просветительные и зрелищные учреждения, административные здания, вокзалы, гостиницы, мотели и кемпинги	"	Зона Б	III
	Открытые зрелищные учреждения (зрительные залы открытых кинотеатров, трибуны открытых стадионов и т.п.)	"	Зона Б	III
	Здания и сооружения, являющиеся памятниками истории, архитектуры и культуры (скульптуры, обелиски и т.п.)	"	Зона Б	III

 

Здания и сооружения, отнесенные по устройству молниезащиты к I и II категориям, должны быть защищены от прямых ударов молнии, вторичных ее проявлений и заноса высокого потенциала через наземные (надземные) и подземные металлические коммуникации.

Здания и сооружения, отнесенные по устройству молниезащиты к III категории, должны быть защищены от прямых ударов молнии и заноса высокого потенциала через наземные (надземные) металлические коммуникации.

Наружные установки, отнесенные по устройству молниезащиты ко II категории, должны быть защищены от прямых ударов и вторичных проявлений молнии.

Наружные установки, отнесенные по устройству молниезащиты к III категории, должны быть защищены от прямых ударов молнии.

Внутри зданий большой площади (шириной более 100 м) необходимо выполнять мероприятия по выравниванию потенциалов.

В целях защиты зданий и сооружений любой категории от прямых ударов молнии следует максимально использовать в качестве естественных молниеотводов существующие высокие сооружения (дымовые трубы, водонапорные башни, прожекторные мачты, воздушные линии электропередачи и т.п.), а также молниеотводы других близрасположенных сооружений.

Если здание или сооружение частично вписывается в зону защиты естественных молниеотводов или соседних объектов, защита от прямых ударов молнии должна предусматриваться только для остальной, незащищенной его части. Если в ходе эксплуатации здания или сооружения реконструкция или демонтаж соседних объектов приведет к увеличению этой незащищенной части, соответствующие изменения защиты от прямых ударов молнии должны быть выполнены до начала ближайшего грозового сезона; если демонтаж или реконструкция соседних объектов проводятся в течение грозового сезона, на это время должны быть предусмотрены временные мероприятия, обеспечивающие защиту от прямых ударов молнии незащищенной части здания или сооружения.

Выравнивание потенциала внутри зданий и сооружений шириной более 100 м должно происходить за счет непрерывной электрической связи между несущими внутрицеховыми конструкциями и железобетонными фундаментами, если последние могут быть использованы в качестве заземлителей.

В противном случае должна быть обеспечена прокладка внутри здания в земле на глубине не менее 0,5 м протяженных горизонтальных электродов сечением не менее 100 мм2. Электроды следует прокладывать не реже чем через 60 м по ширине здания и присоединять по его торцам с двух сторон к наружному контуру заземления.

Проверка состояния устройств молниезащиты должна производиться для зданий и сооружений I и II категорий 1 раз в год перед началом грозового сезона, для зданий и сооружений III категории - не реже 1 раза в 3 года.

 

 

§5.2. Молниезащита зданий и сооружений I категории,

II категории, III категории

 

5.2.1. Молниезащита зданий и сооружений I категории

Защита от прямых ударов молнии зданий и сооружений, относимых по устройству молниезащиты к I категории, должна выполняться отдельно стоящими стержневыми (рис. 5.11) или тросовыми (рис. 5.12) молниеотводами.

 

 

Рис. 5.11. Отдельно стоящий стержневой молниеотвод:

1 - защищаемый объект; 2 - металлические коммуникации

 

Указанные молниеотводы должны обеспечивать зону защиты типа А. При этом обеспечивается удаление элементов молниеотводов от защищаемого объекта и подземных металлических коммуникаций.

 

 

Рис. 5.12. Отдельно стоящий тросовый молниеотвод

Обозначения те же, что и на рис. 5.11.

 

Наименьшее допустимое расстояние SВ по воздуху от защищаемого объекта до опоры (токоотвода) стержневого или тросового молниеотвода (рис. 5.11 и 5.12) определяется в зависимости от высоты здания, конструкции заземлителя и эквивалентного удельного электрического сопротивления грунта r, Ом·м.

Наименьшее допустимое расстояние SВ1 от защищаемого объекта до троса в середине пролета (рис. 5.12) определяется в зависимости от конструкции заземлителя, эквивалентного удельного сопротивления грунта r, Ом·м и суммарной длины l молниеприемников и токоотводов.

Для исключения заноса высокого потенциала в защищаемое здание или сооружение по подземным металлическим коммуникациям (в том числе по электрическим кабелям любого назначения) заземлители защиты от прямых ударов молнии должны быть по возможности удалены от этих коммуникаций на максимальные расстояния, допустимые по технологическим требованиям. Наименьшие допустимые расстояния SЗ (рис. 5.11 и 5.12) в земле между заземлителями защиты от прямых ударов молнии и коммуникациями, вводимыми в здания и сооружения I категории, должны составлять SЗ = SВ + 2 (м).

Для защиты от вторичных проявлений молнии должны быть предусмотрены следующие мероприятия:

а) металлические конструкции и корпуса всего оборудования и аппаратов, находящиеся в защищаемом здании, должны быть присоединены к заземляющему устройству электроустановок или к железобетонному фундаменту здания.

б) внутри зданий и сооружений между трубопроводами и другими протяженными металлическими конструкциями в местах их взаимного сближения на расстояние менее 10 см через каждые 20 м следует приваривать или припаивать перемычки из стальной проволоки диаметром не менее 5 мм или стальной ленты сечением не менее 24 мм2; для кабелей с металлическими оболочками или броней перемычки должны выполняться из гибкого медного проводника в соответствии с указаниями #M12291 871001016СНиП 3.05.06-85#S;

в) в соединениях элементов трубопроводов или других протяженных металлических предметов должны быть обеспечены переходные сопротивления не более 0,03 Ом на каждый контакт. При невозможности обеспечения контакта с указанным переходным сопротивлением с помощью болтовых соединений необходимо устройство стальных перемычек, размеры которых указаны в подпункте "б".

Защита от заноса высокого потенциала по подземным металлическим коммуникациям (трубопроводам, кабелям в наружных металлических оболочках или трубах) должна осуществляться путем их присоединения на вводе в здание или сооружение к арматуре его железобетонного фундамента, а при невозможности использования последнего в качестве заземлителя – к искусственному заземлителю.

Защита от заноса высокого потенциала по внешним наземным (надземным) металлическим коммуникациям должна осуществляться путем их заземления на вводе в здание или сооружение и на двух ближайших к этому вводу опорах коммуникации. В качестве заземлителей следует использовать железобетонные фундаменты здания или сооружения и каждой из опор, а при невозможности такого использования - искусственные заземлители.

Ввод в здания воздушных линий электропередачи напряжением до 1 кВ, сетей телефона, радио, сигнализации должен осуществляться только кабелями длиной не менее 50 м с металлической броней или оболочкой или кабелями, проложенными в металлических трубах.

На вводе в здание металлические трубы, броня и оболочки кабелей, в том числе с изоляционным покрытием металлической оболочки (например, AАШв, ААШп), должны быть присоединены к железобетонному фундаменту здания или к искусственному заземлителю.

В месте перехода воздушной линии элетропередачи в кабель металлические броня и оболочка кабеля, а также штыри или крючья изоляторов воздушной линии должны быть присоединены к заземлителю. К такому же заземлителю должны быть присоединены штыри или крючья изоляторов на опоре воздушной линии элетропередачи, ближайшей к месту перехода в кабель.

Кроме того, в месте перехода воздушной линии элетропередачи в кабель между каждой жилой кабеля и заземленными элементами должны быть обеспечены закрытые воздушные искровые промежутки длиной 2-3 мм или установлен вентильный разрядник низкого напряжения, например, РВН-0,5.

Защита от заноса высоких потенциалов по воздушным линиям электропередачи напряжением свыше 1 кВ, вводимым в подстанции, размещенные в защищаемом здании (внутрицеховые или пристроенные), должна выполняться в соответствии с #M12293 0 1200003114 3645986701 3867774713 77 4092901925 584910322 1540216064 77 77ПУЭ#S.

 

5.2.2. Молниезащита II категории

Защита от прямых ударов молнии зданий и сооружений II категории с неметаллической кровлей должна быть выполнена отдельно стоящими или установленными на защищаемом объекте стержневыми или тросовыми молниеотводами, обеспечивающими зону защиты в соответствии с требованиями. При установке молниеотводов на объекте от каждого стержневого молнеприемника 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 при обязательном выполнении требований РД.

Молниеприемная сетка должна быть выполнена из стальной проволоки диаметром не менее 6 мм и уложена на кровлю сверху или под несгораемые или трудносгораемые утеплитель или гидроизоляцию. Шаг ячеек сетки должен быть не более 6х6 м. Узлы сетки должны быть соединены сваркой. Выступающие над крышей металлические элементы (трубы, шахты, вентиляционные устройства) должны быть присоединены к молниеприемной сетке, а выступающие неметаллические элементы - оборудованы дополнительными молниеприемниками, также присоединенными к молниеприемной сетке.

Установка молниеприемников или наложение молниеприемной сетки не требуется для зданий и сооружений с металлическими фермами при условии, что в их кровлях используются несгораемые или трудносгораемые утеплители и гидроизоляция.

На зданиях и сооружениях с металлической кровлей в качестве молнеприемника должна использоваться сама кровля. При этом все выступающие неметаллические элементы должны быть оборудованы молниеприемниками, присоединенными к металлу кровли.

Токоотводы от металлической кровли или молниеприемной сетки должны быть проложены к заземлителям не реже чем через 25 м по периметру здания.

При прокладке молниеприемной сетки и установке молниеотводов на защищаемом объекте всюду, где это возможно, в качестве токоотводов следует использовать металлические конструкции зданий и сооружений (колонны, фермы, рамы, пожарные лестницы и т.п., а также арматуру железобетонных конструкций) при условии обеспечения непрерывной электрической связи в соединениях конструкций и арматуры с молниеприемниками и заземлителями, выполняемых, как правило, сваркой.

Токоотводы, прокладываемые по наружным стенам зданий, следует располагать не ближе, чем в 3 м от входов или в местах, не доступных для прикосновения людей.

В качестве заземлителей защиты от прямых ударов молнии во всех возможных случаях следует использовать железобетонные фундаменты зданий и сооружений.

При невозможности использования фундаментов предусматриваются искусственные заземлители.

Наружные установки, содержащие горючие и сжиженные газы и легковоспламеняющиеся жидкости, следует защищать от прямых ударов молнии следующим образом:

а) корпуса установок из железобетона, металлические корпуса установок и отдельных резервуаров при толщине металла крыши менее 4 мм должны быть оборудованы молниеотводами, установленными на защищаемом объекте или отдельно стоящими,

б) металлические корпуса установок и отдельных резервуаров при толщине металла крыши 4 мм и более, а также отдельные резервуары менее 200 м3независимо от толщины металла крыши, а также металлические кожухи теплоизолированных установок достаточно присоединить к заземлителю.

Для резервуарных парков, содержащих сжиженные газы, общей вместимостью более 8000 м3, а также для резервуарных парков с корпусами из металла и железобетона, содержащих горючие газы и легковоспламеняющиеся жидкости, при общей вместимости группы резервуаров более 100 тыс. м3защиту от прямых ударов молнии следует, как правило, выполнять отдельно стоящими молниеотводами.

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

а) металлические корпуса всего оборудования и аппаратов, установленных в защищаемом здании (сооружении), должны быть присоединены к заземляющему устройству электроустановок или к железобетонному фундаменту здания;

б) внутри здания между трубопроводами и другими протяженными металлическими конструкциями в местах их сближения на расстояние менее 10 см через каждые 30 м должны быть выполнены перемычки;

в) во фланцевых соединениях трубопроводов внутри здания следует обеспечить нормальную затяжку не менее четырех болтов на каждый фланец.

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

На резервуарах с плавающими крышами или понтонами необходимо устанавливать не менее двух гибких стальных перемычек между плавающими крышами или понтонами и металлическим корпусом резервуара или токоотводами установленных на резервуаре молниеотводов.

Защита от заноса высокого потенциала по подземным коммуникациям осуществляется присоединением их на вводе в здание или сооружение к заземлителю электроустановок или защиты от прямых ударов молнии.

Защита от заноса высокого потенциала по внешним наземным (надземным) коммуникациям выполняется путем их присоединения на вводе в здание или сооружение к заземлителю электроустановок или защиты от прямых ударов молнии, а на ближайшей к вводу опоре коммуникации - к ее железобетонному фундаменту. При невозможности использования фундамента должен быть установлен искусственный заземлитель, состоящий из одного вертикального или горизонтального электрода длиной не менее 5 м.

 

5.2.3. Молниезащита III категории

Защита от прямых ударов молнии зданий и сооружений, относимых по устройству молниезащиты к III категории, должна выполняться одним из способов, используемых для II категории. При этом в случае использования молниеприемной сетки шаг ее ячеек должен быть не более 12х12 м.

Во всех возможных случаях в качестве заземлителей защиты от прямых ударов молнии следует использовать железобетонные фундаменты зданий и сооружений.

При невозможности их использования выполняют искусственные заземлители:

- каждый токоотвод от стержневых и тросовых молниеприемников должен быть присоединен к заземлителю, состоящему минимум из двух вертикальных электродов длиной не менее 3 м, объединенных горизонтальным электродом длиной не менее 5 м;

- при использовании в качестве молниеприемников сетки или металлической кровли по периметру здания в земле на глубине не менее 0,5 м должен быть проложен наружный контур, состоящий из горизонтальных электродов. В грунтах с эквивалентным удельным сопротивлением 500 < r £ 1000 Ом·м и при площади здания менее 900 м2к этому контуру в местах присоединения токоотводов следует приваривать по одному вертикальному или горизонтальному лучевому электроду длиной 2-3 м.

В зданиях большой площади (шириной более 100 м) наружный контур заземления может также использоваться для выравнивания потенциалов внутри здания.

При установке молниеприемников или укладке сетки на защищаемом строении в качестве заземлителей следует использовать железобетонный фундамент или наружный контур, проложенный по периметру строения под асфальтовой или бетонной отмосткой.

К заземлителям защиты от прямых ударов молнии должны быть присоединены находящиеся внутри строения металлические конструкции, оборудование и трубопроводы, а также устройства выравнивания электрических потенциалов.

Молниезащита наружных установок, содержащих горючие жидкости с температурой вспышки паров выше 61 °С и т.д., должна быть выполнена следующим образом:

а) корпуса установок из железобетона, а также металлические корпуса установок и резервуаров при толщине крыши менее 4 мм должны быть оборудованы молниеотводами, установленными на защищаемом сооружении или отдельно стоящими;

б) металлические корпуса установок и резервуаров при толщине крыши 4 мм и более следует присоединять к заземлителю.

Для защиты от заноса высокого потенциала по внешним наземным (надземным) металлическим коммуникациям их необходимо на вводе в здание или сооружение присоединить к заземлителю электроустановок или защиты от прямых ударов молнии.

Защита от заноса высокого потенциала по воздушным линиям электропередачи напряжением до 1 кВ и линиям связи и сигнализации должна выполняться в соответствии с #M12293 1 1200003114 3645986701 3867774713 77 4092901925 584910322 1540216064 77 77ПУЭ#S и ведомственными нормативными документами.

Раздел 6 Контрольные вопросы и задачи

 

1. Электрон движется в равномерном поле с напряженностью Е = 30 кВ/см. На какое расстояние должен переместиться электрон без столкновений для:

а) ионизации одной молекулы водорода, азота, кислорода;

б) освобождения электрона с поверхности меди, стали, алюминия?

Указание: для расчета используют данные табл. 3.1, 3.2 [2].

2. Рассчитать расстояние, на которое перемещаются положительные и отрицательные ионы в воздухе при номинальных атмосферных условиях за время, равное четверти периода промышленной частоты в электрическом поле со средней напряженностью 5 кВ/см.

Указание: для расчета используют формулу 3.10 [2].

3. Определить коэффициент объемной ударной ионизации aдля азота при давлении Р = 700 мм рт.ст. и напряженности поля Е = 30 кВ/см.

Указание: для расчета используют данные табл. 3.1 и 4.1 [2].

4. Определить критическую напряженность равномерного поля в воздухе на участке S = 2 см при давлении Р = 790 мм рт.ст. и t = 32°С.

Указание: для воздуха aS = 20 используют кривую рис.4.3 [2].

5. Поясните смысл формулы 2.16 [1], определяющей условие самостоятельности разряда. В чем отличие вторичной ионизации, характеризуемой коэффициентом g при низких и высоких давлениях?

6. Разъясните процесс формирования разряда при низких и высоких давлениях. Поясните стримерный пробой газового промежутка.

7. Опишите развитие разряда в промежутке "острие-плоскость" при положительной и отрицательной полярности "острия".

Указание: используют рис.2.10 [1].

8. Объясните влияние барьеров на величину разрядного напряжения промежутков "острие-плоскость" при положительной и отрицательной полярностях "острия". Где оптимальное место установки барьера?

9. Методика получения вольт-секундных характеристик изоляции и их практическое значение. Минимальное импульсное и 50%-ное разрядное напряжение.

10. Опишите особенности поверхностного разряда в равномерном и резко неоднородном поле. Как влияет на характер разряда гигроскопичность твердого материала?

11. Рассчитайте критическое коронное напряжение для двух гладких проводов диаметром 30 мм, находящихся на расстоянии 2 м друг от друга. Давление воздуха P=720 мм рт.ст., t = 15°С.

12. Опишите процесс коронирования на проводах при напряжении промышленной частоты и покажите связь коронного чехла с коронным током.

13. Определите эквивалентный радиус расщепленных проводов, максимальную напряженность поля на проводе и удельные потери на корону для линий с горизонтальным расположением проводов при заданных параметрах линии, указанных в табл. 6.1. Линия проходит в районах Волгоград-Москва.

U - номинальное напряжение линии, кВ;

r - радиус проводов, см;

D - шаг расщепления, см;

а - расстояние между соседними фазами, м;

h - средняя высота подвеса проводов, м.

 

Таблица 6.1

Заданные параметры линии

№ варианта	U	Число проводов в пучке и марка провода	r	D	a	h
		2 х АСО - 240 2 х АСО - 300 2 х АСО - 400 3 х АСО - 185 3 х АСО - 400 3 х АСО - 500 3 х АСО - 600 4 х АСО - 300 4 х АСО - 600 4 х АСО - 700	1,08 1,175 1,36 0,92 1,36 1,51 1,655 1,175 1,655 1,855		7,5 7,5 7,5 7,5 10,5 10,5 10,5 10,5 16,5 16,5

 

14. Опишите назначение и порядок проведения электрических и механических испытаний изоляторов.

15. Опишите конструкции линейных изоляторов тарельчатого и стержневого типа и укажите основные их преимущества и недостатки. Какие преимущества имеют стеклянные изоляторы?

16. Сформулируйте требования к изоляции воздушных линий электропередач.

17. Выберите тип и число изоляторов в гирлянде воздушной линии электропередачи с параметрами, указанными в табл. 6.2.

18. Приведите кривую распределения напряжения вдоль изоляторов длинной гирлянды. Чем вызвано и какими нежелательными последствиями сопровождается неравномерное распределение напряжения вдоль гирлянды? Какими методами снижают эту неравномерность? В чем заключается основной путь борьбы с повреждениями изоляторов в гирляндах газовым разрядом.

19. Опишите конструкции опорных изоляторов:

а) стержневого типа,

б) штыревого типа.

20. Опишите основные типы проходных изоляторов на напряжение 3-10, 35, 110 кВ и выше. Как осуществляется регулирование электрического поля в изоляции конденсаторного типа?

21. Каким испытаниям подвергается изоляция высоковольтного электрооборудования согласно существующим ГОСТам?

 

Таблица 6.2

megaobuchalka.ru

Расчет и устройство молниезащиты здании и сооружений

В последнее время наблюдается невиданный всплеск активности молнии. Это объясняется постоянным усилением развития электромагнитного смога, что возникает благодаря повсеместному использованию электроники и бытовой техники, средств коммуникации и связи. Поэтому молниезащита зданий и сооружений в наши дни приобрела особую популярность.

Издревле молнию воспринимали как нечто непреодолимое и неизбежное, и от её разрушающего действия никто не мог уберечься. Впервые мир узнал об электрическом происхождении молнии в 1753 году благодаря опытам Франклина и разработке молниеотвода. Последующие идеи, связанные с усовершенствованием систем молниезащиты зданий и построек, положили начало новой эре неисчислимых разработок.

Молния отличается сокрушающими способностями, атмосферный разряд считается особо опасным для имущества и жизни человека. Растущие потребности в использовании чувствительной современной техники привели к тому, что внешняя среда стала чрезвычайно восприимчивой к воздействию разного рода перенапряжений.

Необходимость защиты от удара молнии

В семидесятые годы прошлого века некоторые зарубежные фирмы начали составлять проект молниезащиты и заниматься производством активных молниеотводов. Первые образцы оснащались источниками радиоактивного излучения, так как считалось, что благодаря радиоактивному излучению над молниеотводом способен образовываться канал ионизированного воздуха, увеличивающего высоту устройства, а, следовательно, и его защитное пространство.

Видео: эксперт о системе молниезащиты зданий и сооружений ↑

Категории по условиям защиты ↑

В нашей стране разработана и принята классификация сооружений и построек по условиям защиты от пагубного воздействия молнии зависимо от уровня опасности поражения разрядом и выбора соответственных мер защиты.

[include id=»1″ title=»Реклама в тексте»]

К первой категории причисляют постройки, в которых содержатся или в открытом виде перерабатываются взрывчатые вещества или где длительно хранятся или возникают систематически смеси газов, пыли и паров горючих веществ с воздухом и прочими окислителями, что способны взорваться от электрических искр.

Молниезащита промышленных зданий и сооружений — совокупность средств защиты отдельных узлов

Ко второй группе относят здания, где легковоспламеняющиеся или взрывчатые вещества находятся прочно закупоренными, а опасные смеси паров, пыли и газов с воздухом возникают исключительно во время неисправностей или аварий.

Все остальные сооружения, включая сельскохозяйственные строения и жилые дома, которые из-за разряда молнии могут пострадать от механического разрушения или пожара, представляют третью категорию. Молниезащита зданий регулируется стандартом МЭК 1024-1-1, которым установлено 4 категории молниезащиты, что имеют следующую эффективность: I — 98 %, II — 95 %, III — 90 %, IV — 80 %.

В основе разработки системы молниезащиты находиться принцип изменения траектории молнии. Не требуется никаких сложнейших устройств, чтобы удар молнии отвести от крыши, направив его в землю вдоль стены. Из действующих нормативов следует, что защита от молнии зданий представляет собой комплекс мероприятий, связанных с предотвращением негативных последствий грозового разряда.

Система молниезащиты зданий и сооружений включает внутреннюю и внешнюю цепи

К подобным последствиям относят: возникновение пожаров, механические разрушения, поражение людей током, выход электрического оборудования из строя. Для защиты сооружений и построек от попадания молнии выполняются системы внешней молниезащиты. С помощью соединяющих элементов из нержавеющей стали, меди и латуни может быть организовано устройство молниезащиты зданий и сооружений в разных комбинациях и вариантах.

Вся система состоит из токоотвода, молниепримника и заземлителя. Молниеприемник разряд принимает первым. Затем ток с помощью токоотвода отводится к заземлителю, призванному погасить его в грунте.

Молниеприемник для самых опасных зон ↑

Защита строений от разрядов молнии совершается при помощи молниеотводов. Подобное устройство молниезащиты возвышается над защищаемым объектом, через которое отводится ток молнии в землю, минуя защищаемый объект.

Защитное действие молниеотвода базируется на свойстве молнии поражать самые высокие объекты, которые имеют надежную связь с землей. На молниеприемнике во время лидирующей стадии в разряде молнии накапливаются заряды, которые создают самые большие напряженности электрического поля между вершиной заземленного токоотвода и развивающимся лидирующим каналом молнии. На этом пути и формируется разряд.

Защищаемый объект, который является более низким, чем молниеприемник, располагаясь под ним или поблизости от него, оказывается заэкранированным и поэтому не поражаемым молнией. Пространство вокруг системы молниеотвода, что защищено от электрического разряда, называют зоной защиты.

[include id=»2″ title=»Реклама в тексте»]

Молниеприемное устройство защищает преимущественно те части здания, которые наиболее подвергаются опасности удара. Это касается коньков, краев, ребер и углов кровли сооружений и элементов, которые выступают над кровлей – антенны, каминные трубы. Защищаемое здание должно полностью находиться в зоне защиты молниеотвода. Так как пути разрядов достаточно непостоянны, защищенность сооружения обеспечивается только с некой степенью надежности, что составляет не больше 98%.

Видео: принцип работы молниеприемника ↑

Функции токоприемника и заземлителя ↑

Функцию связующего звена между заземлением и молниеприемником выполняет токоотвод. В целях уменьшения вероятности опасного искрения токоотводы размещают таким способом, чтобы между землей и точкой поражения ток растекался по параллельным путям, длина которых быть ограничена до минимума. От одного молниеприемника должно отходить хотя бы два токоотвода, которые изготавливаются из разных металлических проводников — меди, оцинкованной стали, алюминия и прокладываются по недоступным для прикосновения местам.

Тип заземления выбирается на основании проведенных расчетов молниезащиты

Третьим звеном молниезащитной системы выступает заземлитель, который призван защищать людей от высокого контактного напряжения и электрического тока молнии. Подобная система в себе сочетает заземлители и заземляющие проводы, которые соединены в одну замкнутую цепь. Расчет молниезащиты предполагает выбор вида заземления: очаговое заземление, контурное заземление вокруг постройки, глубинное заземление, глубинное и контурное заземления с выпусками молниеприемной части под токоотводы. Обычно заземлитель помещается в землю на глубину 1-2 метров. Выбирая заземлитель, внимание стоит остановить на куске трубы из металла или стальном листе.

Расчет молниезащиты производится на основе количественной оценки возможности поражения разрядом защищаемой постройки, расположенной на равнинной местности с однородными грунтовыми условиями. Определяется приблизительное число поражений объекта в год.

Зависимо от категории системы молниезащиты и ожидаемого числа поражений молнией определяется тип защитной зоны, рассчитываются расстояния между взятыми попарно молниеотводами и вычисляются параметры зон защиты на определенной высоте от земли.

Расчет молниезащиты для зданий и сооружений

Для оценки грозовой активности в разных районах страны применяется карта распределения среднего количества грозовых часов в году, на которой имеются линии равной длительности гроз или информация местной метеорологической станции. Проектирование молниезащиты также осуществляется зависимо от площади объекта.

Видео: пример расчета для частного дома ↑

Выбор системы молниезащиты ↑

Вид защиты определяется, исходя из таких параметров строения: высоты здания, типа крыши, архитектурных особенностей постройки, кровельных материалов. Молниезащита металлической кровли, как правило, осуществляется по классическому варианту защиты от громового разряда, что был изложен выше. Токоотвод в целях безопасности лучше прокладывать по противоположной входу стене, а заземлитель рекомендуется размещать подальше от строений и фундамента.

Для шифера и дерева потребуется совсем иная система молниезащиты. С помощью двух деревянных подпорок металлический трос прокладывается вдоль кровельного конька по периметру крыши. К молниеприемнику припаивается один конец токоотвода, а другой опускается вдоль стены с крыши к листу стали, выполняющему роль заземлителя. Токоотвод можно также пропустить через водосток. От входа подобная система должна размещаться на расстоянии не меньше трех метров.

Подбор системы молниезащиты для жилого дома

Следуя советам специалистов, монтаж молниезащиты для здания, покрытого черепицей, рекомендуется выполнять в виде специальной стальной сетки из проволоки, что имеет диаметр около 6 миллиметров. Шаг ячейки должен быть равен 6 на 6 метров. Токоотвод непосредственно припаивается к сетке, а потом спускается к заземлителю — закопанной в землю стальной пластине. Способ защиты построек с помощью клетки Фарадея применяется по отношению к небольшим сельским постройкам, современным кирпичным и железобетонным коттеджам, что имеют кровлю из оцинкованного железа, которое собирается кровельным швом.

Схемы и расчеты ↑

Таким образом, молниезащита зданий предоставляет такие преимущества:

• обеспечение защиты от громового разряда без нарушения архитектурной целостности и индивидуальности построек;
• применение в жилых и промышленных строениях на любом этапе работ;
• минимальный срок реализации данного проекта;
• антикоррозионные свойства материала, используемого для ее изготовления, что обеспечивает продолжительный срок полезной эксплуатации;
• ступенчатая защита всех типов информационных и силовых сетей, а также потребителей

strmnt.com

Расчет молниезащиты зданий и сооружений

Важным этапом строительства дома является установка молниезащиты. Возможность попадания в сооружение молнии часто недооценивается, и надежда на русское «авось» иногда имеет довольно плачевные последствия.

Вне всяких сомнений, не каждый дом удостаивается «чести» попадания в него молнии, однако если это случается, то разрушения носят гораздо более масштабный характер, чем финансовые затраты на установку молниезащиты. Давайте сначала разберемся, что же на самом деле представляет собой молния.

Молния

Вряд ли кто-то станет оспаривать разрушительные способности этого атмосферного явления. Этот сокрушительный разряд уже давно причислен к особо опасным для жизни и имущества человека природным явлениям.

Особенно беззащитны перед воздействием атмосферного разряда различные информационные системы, технические устройств, а также системы контроля и управления, так как он создает мощнейшие электромагнитные импульсы, оказывающие негативное влияние на все электрические устройства.

Избежать негативного воздействия молнии могут только те строения, в которых установлена система молниезащиты. Особенно актуальным является установка молниезащиты для зданий и сооружений высотного типа. В принципе, монтаж молниезащиты не отличается особой сложностью.

Но при этом многие не желают тратиться на ее установку, а это, как правило, имеет очень негативные последствия и связано с куда большими финансовыми тратами, чем устройство молниезащиты.

Молния представляет собой гигантский электрический искровой разряд, возникающий в атмосфере. Как правило, он формируется во время грозы и проявляется в виде яркой световой вспышки, сопровождающейся раскатами грома.

Мощные атмосферные электрические разряды возникают не только в атмосфере нашей планеты. Их образование характерно и для других планет солнечной системы. Сегодня возникновение молний зафиксировано в атмосфере Юпитера, Урана, Венеры и Сатурна.

Сила тока в разряде молнии может быть от 10–300 тысяч ампер, а напряжение – от нескольких десятков миллионов до миллиарда вольт. Количество расходуемого молнией электричества во время разряда достигает 10 кулонов. А это, согласитесь, достаточно убедительный повод, чтобы задуматься об обустройстве молниеотвода.

к оглавлению ^

Разрушающее действие молнии

Серьезную опасность представляют собой не только прямое попадание молнии в строение, но также те случаи, когда место удара разряда находится в непосредственной близости от различных зданий и сооружения.

к оглавлению ^

Негативные последствия удара молнии

• Выход из строя всего электрооборудования и системы энергоснабжения сооружений и зданий.
• Возникновение механических повреждений.
• Возникновение пожаров.
• Возникновения травм и увечий людей, находящихся в момент удара молнии в доме.

к оглавлению ^

Молниезащита

Единственно верным решением для организации максимальной безопасности сооружений и зданий является монтаж молниезащиты. Что же представляет собой молниеприемник и как он работает, а также из каких этапов состоит установка молниезащиты для зданий и сооружений, давайте с вами разберемся более подробно.

Молниезащита представляет собой комплекс мероприятий, направленных на применение и установку различных технических средств, обеспечивающих безопасность сооружений и находящихся в них людей и имущества.

В принципе, устройство молниезащиты основано на способности молнии поражать высокие заземленные элементы. Однако в решении этого вопроса мелочей нет. И только на первый взгляд его решение кажется относительно простым. Правильный расчет молниезащиты – основная сложность при организации защиты дома от этого атмосферного явления.

Еще один важный вопрос, который не дает многим владельцам домов спокойно спать: «Делать молниезащиту сразу же после возведения жилища или отложить ее монтаж на потом?».

к оглавлению ^

Когда делать молниезащиту

Молниеобразование – это стихийный, абсолютно не управляемый процесс, представляющий собой угрозу не только для имущества, но и для жизни человека. Поэтому более чем неразумно откладывать установку громоотводов «до лучших времен».

В соответствии с данными МЧС, каждый седьмой пожар, возникающий в сельской местности, спровоцирован попаданием молнии в жилище. От удара молнии ежегодно в нашей стране гибнут сотни людей, а ущерб, нанесенный этим природным явлениям, и вовсе исчисляется миллиардами.

А ведь таких последствий вполне можно избежать, если своевременно установить на кровле молниеприемную защиту!

Линейная молния представляет собой не что иное, как очень длинную и мощную искру, возникающую в результате электрического напряжения между землей и грозовой тучей. Как правило, разряд между землей и облаком начинается с его прорастания от облака к земле.

В этом случае возникает слабосветящийся канал, движущийся толчкообразно и имеющий скорость от 100 до 1000 км/с. Этот предварительный разряд называется ступенчатым лидером. После достижения лидером поверхности земли наступает фаза основного разряда, которая воспринимается человеческой зрительной системой как собственно удар молнии.

Вследствие прямого попадания в здание молнии возникает реальная угроза поражения людей и животных, находящихся внутри него электрическим током.

Помимо этого, может наблюдаться расплавление различных материалов, возникновение трещин в кирпиче и бетоне, расщепление древесины, а также занос в здание высокого потенциала по инженерным коммуникационным системам (трубопроводам, проводам линий электропередач).

Но даже в случае непрямого попадания неприятностей избежать никак не удастся. Распространяющаяся по коммуникациям на многие километры волна перенапряжения может фактически мгновенно вывести из строя дорогостоящее оборудование.Для защиты сооружений и зданий от разрушительного действия молнии на кровле устанавливаются различные системы молниезащиты.

к оглавлению ^

Наиболее эффективные виды молниезащиты

• Стержневой громоотвод
• Тросовой тип молниезащиты
• Активная молниезащита с применением молниеприемников
• Молниеприемная сетка

к оглавлению ^

Преимущества активной молниезащиты

Правильно разработанный проект молниезащиты способен полностью обезопасить жилище от неприятной неожиданности в виде небесного электрического разряда. Активная молниезащита позволяет полностью решить проблему организации внешней защиты от молний.

Активная молниезащита появилась в конце 90-х годов, она обладает целым рядом важных преимуществ в сравнении ее с традиционными способами. На самом деле принцип работы ее довольно прост, но при этом очень эффективен.

До недавнего времени этой проблеме уделялось незаслуженно мало внимания, в связи с этим никаких исследований, связанных с рассмотрением эффективности работы различных типов молниеотводов, проведено не было.

Впервые подобные испытания провелись во Франции. В состязании принимал участие активный молниеотвод, а его оппонентом был обычный стержневой громоотвод. В состязании победителем стал активный молниеотвод.

к оглавлению ^

Проект молниезащиты

Следует заметить, что проект молниезащиты разрабатывается в каждом конкретном случае для каждого типа сооружения строго индивидуально.

Это связано в первую очередь с тем, что проект молниезащиты напрямую зависит от архитектурных особенностей сооружения: наличия или отсутствия выступающих элементов, назначения сооружения и, конечно же, его высоты, а также типа кровельного покрытия.

От этих факторов также зависит, какой именно тип молниезащиты предпочтительнее использовать: будет ли это активный приемник, молниеприемная сетка или же обычный громоотвод.

Помимо этого, при выборе вида защиты обязательно учитывается, как часто в данной местности возникает это атмосферное явление. Во многих случаях целесообразна установка на кровле именно активной молниезащиты.

В основе создания молниезащиты лежит возможность изменения траектории молнии. Эта задача не требует разработок особо сложных устройств, так как уже давно разработана эффективная схема, состоящая из молниеприемника, токоотводов и заземлителей.

Данная схема, несмотря на свою внешнею простоту, способна качественно справляться с возложенной на нее задачей и перенаправлять электрический разряд в землю.

Очень важно, чтобы молниеприемная способность активной защиты была правильно рассчитана, так как, в противном случае не удастся избежать неприятностей во время атаки небесного электричества. На выбор системы защиты влияет в первую очередь тип покрытия, установленный на кровле.

к оглавлению ^

Функции молниезащиты

• Защищать сооружения от прямого попадания молнии посредством отведения электрического разряда в землю. Это пример организации внешней молниезащиты.
• Она призвана уберечь здание от разрушения в случае непрямого попадания разряда и предупредить возможность возникновения перенапряжения в сети (пример внутренней молниезащиты).

Внешняя часть защиты состоит из прочных металлических стержней, имеющих необходимое сечение и крепящихся к зданию при помощи специальных держателей и крепежных элементов. Она призвана предотвратить прямое попадание электрических разрядов непосредственно в конструктивные элементы сооружения.

В свою очередь, внутренняя защита состоит из специальных технических приспособлений, обеспечивающих защиту электрических приборов от негативного воздействия импульсного перенапряжения. В общем обе эти системы находятся в тесном взаимодействии и при этом гармонично дополняют друг друга.

к оглавлению ^

Виды молниезащиты

• Пассивная молниезащита представляет собой классический вариант, который состоит из токоприемников, токоотводов и заземления. Молниеприемник – это стальной стержень, устанавливаемый в наивысшей точке на кровле дома. Он изготавливается из проволоки, толщиной, как минимум, 6 мм, способной пропускать через себя электрический заряд мощностью более 200 тысяч ампер.

Следует помнить о том, что все места соединения в единую систему молниеприемников, токоотводов и заземления требуют формирования особо качественных и надежных соединений.

Заземлитель представляет собой металлический шпиль, диаметр которого должен быть не менее 20 мм, а его длина колеблется от 1 до 3 м. Заземлитель забивается в землю и соединяется с системой специальной металлической полосой.

• Активная молниеприемная защита считается высокоэффективным способом, позволяющим надежно защитить сооружение от попадания в него электрического разряда. В основе его работы лежит способность молниеприемника ионизировать вокруг своей головки воздух и таким нехитрым способом перехватывать образующиеся разряды. Во всем остальном активная и пассивная системы являются абсолютно идентичными.

Существенным плюсом активной защиты является гораздо больший радиус действия, достигающий 100 метров. Таким образом, под защитой системы будет находиться не только само здание, но и вся прилегающая к нему территория.

Правильно смонтированная активная защита убережет дом от повреждения и спасет его обитателей даже от самого сильного небесного электрического разряда.

Молниеприемная сетка – это один из современных и высокоэффективных способов защиты жилища от электрических разрядов. Однако ввиду высокой стоимости молниеприемная сетка подходит далеко не всем застройщикам.

Пассивная молниезащита является наиболее приемлемым вариантом для крыш, покрытых металлическим кровельным покрытием. В этом случае токоотвод должен располагаться на противоположной входу стене, а заземление устанавливается на расстоянии от фундамента не меньше, чем на 1 м.

Защитить деревянную кровлю, крытую шифером, поможет металлический трос, проложенный вдоль конька и спускающийся от молниеприемника вниз по водостоку или вдоль стены.

Стальная сетка станет надежной защитой для черепичной крыши. Образованный ею цельный стальной контур не оставит электрическому разряду ни единого шанса.

Расчет молниезащиты – довольно непростая задача, от правильности выполнения которой во многом зависит безопасность сооружения и всех жильцов дома.

Рекомендуем почитать:

 

youspec.ru

§2.Молниезащита зданий и сооружений.

Инструкцией по устройству молниезащиты зданий и сооружений РД 34.21.122 – 87 объекты молниезащиты подразделяются на три категории. Предусмотрена молниезащита зданий и сооружений в зависимости от назначения, интенсивности грозовой деятельности в районе их местонахождения, а также от ожидаемого количества поражений молнией в год по одной из трех категорий устройства молниезащиты и с учетом типа зоны защиты ( по табл. 1 инструкции).

 

Характеристика грозовой деятельности.

Среднегодовая продолжительность в часах в произвольном пункте России определяется по карте (См. инструкцию), или по утвержденным для некоторых областей России региональным картам продолжительности гроз, или по средним многолетним (порядка 10 лет) данным метеостанции, ближайшей от места нахождения здания или сооружения.

Подсчет ожидаемого количества N поражений в год производиться по формулам:

 

для сосредоточенных зданий и сооружений (дымовые трубы, вышки, башни)

для зданий и сооружений прямоугольной формы:

где h - наибольшая высота здания или сооружения, м;

S, L - соответственно ширина и длина здания или сооружения, м;

n - среднегодовое число ударов молнии в 1 км2 земной поверхности (удельная плотность ударов молнии в землю) в месте нахождения здания или сооружения.(См. табл. ниже)

Для зданий и сооружений сложной конфигурации в качестве S и L рассматриваются ширина и длина наименьшего прямоугольника, в который может быть вписано здание или сооружений на плане.

Для произвольного пункта на территории России удельная плотность ударов в землю n определяется исходя из среднегодовой продолжительности гроз в часах следующим образом:

Здания и сооружения, отнесенные по устройству молниезащиты к I и II категориям, должны быть защищены от:

1. прямых ударов молнией,

2. вторичных ее проявлений,

3. заноса высокого потенциала через наземные (надземные) металлические коммуникации.

Здания и сооружения, отнесенные по устройству молниезащиты к III категориям, должны быть защищены от:

1. прямых ударов молнией,

2. и заноса высокого потенциала через наземные (надземные) металлические коммуникации.

Наружные установки, отнесенные по устройству молниезащиты ко II категории, должны быть защищены от:

1. прямых ударов молнии,

2. вторичных ее проявлений.

Наружные установки, отнесенные по устройству молниезащиты ко III категории, должны быть защищены от прямых ударов молнии.

Внутри зданий большой площади (шириной более 100 м) необходимо выполнять мероприятия по выравниванию потенциалов.

 

Основные термины.

Вторичное проявление молнии – наведение потенциалов на металлических элементах конструкции, оборудования, в незамкнутых металлических контурах, вызванное близкими разрядами молнии и создающее опасность искрения внутри защищаемого объекта.

Занос высокого потенциала – перенесение в защищаемое здание или сооружение по протяженным металлическим коммуникациям (подземным, наземным и надземным трубопроводам, кабелям и т.п.) электрических потенциалов, возникающих при прямых и близких ударах молнии и создающих опасность искрения  внутри защищаемого объекта.

Зона защиты молниеотвода – пространство, внутри которого здание или сооружение защищено от прямых ударов молнии с надежностью не ниже определенного значения. Наименьшей и постоянной надежностью обладает поверхность зоны защиты; в глубине зоны защиты надежность выше, чем на ее поверхности.

Зона защиты типа А обладает надежность 99,5% и выше, а типа Б – 95% и выше.

Заземлитель молниезащиты – один или несколько заглубленных в землю проводников, предназначенных для отвода в землю токов молнии или ограничения перенапряжений, возникающих на металлических корпусах, оборудовании, коммуникациях при близких разрядах молнии. Заземлители делятся на искусственные и естественные.

 

Зоны защиты молниеотводов.

 

1. Одиночный стержневой молниеотвод.

 

а) Зоны защиты одиночных стержневых молниеотводов высотой h ≤ 150 м имеют следующие габаритные размеры:

Тип А: зона защиты на уровне земли

Зона защиты на высоте защищаемого здания высотой hx

Тип Б: зона защиты на уровне земли и зона защиты на высоте защищаемого здания высотой hx соответственно

 

Для типа Б высота одиночного стержневого молниеотвода при известных значениях hx и rx может быть определено по формуле:

 

Рис. Зона защиты одиночного стержневого молниеприемника

1- границы зоны защиты на уровне hx

2- границы зоны защиты на уровне земли

 

б) Зоны защиты одиночных стержневых молниеотводов высотой 150 < h < 600 м имеют следующие габаритные размеры:

Тип А:

 

Тип Б:

 

2. Двойной стержневой молниеотвод.

а) Зона защиты двойного стержневого молниеотвода высотой h ≤ 150 м. Торцевые области зоны защиты определяются как зоны одиночных стержневых молниеотводов, габаритные размеры которых h0, r0, rx1, rx2 определяются соответственно типу.

Тип А:

4. При расстоянии между стержневыми молниеотводами L > 4h молниеотводы следует рассматривать как одиночные.

Тип Б:

3. При расстоянии между стержневыми молниеотводами L > 6h молниеотводы следует рассматривать как одиночные.

 

 

 

б) Зоны защиты стержневых молниеотводов разной высоты и h2 и h3 <150 м. Габаритные размеры торцевых областей зон защиты h01, h02, r01, r02, rx1, rx2 определяются по формулам одиночного молниеотвода.

Габаритные размеры внутренней области защиты определяются по формулам:

где значения hc1, hc2 вычисляются по формулам для hc из пункта 2.а.

 

 

Для двух молниеотводов разной высоты построение зоны А двойного стержневого молниеотвода выполняется при L ≤4hmin , а зоны Б – при L ≤6hmin . При соответствующих больших расстояниях между молниеотводами они рассматриваются как одиночные.

 

3. Многократный стержневой молниеотвод.

Зона защиты многократного стержневого молниеотвода определяется как зона защиты попарно взятых стержневых молниеотводов высотой h ? 150 м (см.пп.5.2.1, 5.2.2).

Основным условием защищенности одного или нескольких объектов высотой hx с надежностью, соответствующей надежности типа А и типа Б, является выполнение неравенства rcx > 0 для всех попарно взятых молниеотводов.

 

4. Одиночный тросовый молниеотвод.

Зона защиты одиночного тросового молниеотвода высотой  h < 150 м , где h – высота троса в середине пролета. С учетом стрелы провеса троса сечением 35-50 мм2 при известной высоте опор hоп и длине пролета α высота троса (в метрах) определяется:

h=hоп-2 при α<120 м,

h=hоп-3 при 120<α<150 м.

 

Зоны защиты одиночного тросового молниеотвода имеют следующие габаритные размеры:

Тип А:

Тип Б:

Для зоны типа Б высота одиночного тросового молниеотвода при известных значениях hx и rx определяются по формуле:

 

 

5. Двойной тросовый молниеотвод.

а) Молниеотвод высотой  h < 150 м. Размеры ro, ho, rx для типов А и Б определяются по соответствующим формулам п.4.

Тип А:

При расстоянии между стержневыми молниеотводами L > 4h для построения типа А молниеотводы следует рассматривать как одиночные.

Тип Б:

При расстоянии между тросовыми молниеотводами L > 6h для построения типа Б молниеотводы следует рассматривать как одиночные.

При известных значениях hc и L (при rcx=0) высота тросового молниеотвода для типа Б определяется по формуле:

 

б). Зоны защиты двух тросов разной высоты h2 и h3. Значения h01, h02, r01, r02, rx1, rx2 определяются по формулам п.4., как для одиночного тросового молниеотвода. Для определения размеров rc и rh используются формулы:

где значения hc1, hc2 вычисляются по формулам для п.5а.

 

 

Исходными данными для расчета являются:

1) Местонахождение объекта (число часов грозовой деятельности в год)

2) Наибольшие габаритные размеры объекта (ширина, высота, длинна)

3) Классификация производств объекта по пожаровзрывобезопасности.

§1.Опасность атмосферных перенапряжений на местах работы людей.< Предыдущая

xn----8sbnaarbiedfksmiphlmncm1d9b0i.xn--p1ai

Молниезащита зданий и сооружений - n1.docx

Молниезащита зданий и сооруженийДоступные файлы (1):

n1.docx

Федеральное агентство по образованию

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

Нижегородский государственный технический университет

Курсовая работа

по дисциплине «Безопасность жизнедеятельности»

на тему: «Молниезащита зданий и сооружений»

Выполнила:

Стрижова М.И.

Гр. 06- УИ

Н. Новгород

2010 год

Содержание

Введение………………………………………………………………………………3

Основная часть………………………………………………………………………..4

1. Краткие сведения о разрядах молнии и их параметрах…………………….…..4
2. Характеристики грозовой деятельности………………………………………...6
3. Опасные воздействия молнии…………………………………………………....7
4. Классификация защищаемых объектов………………………………………....8
5. Средства и способы молниезащиты.………………………………………….…9
   1. Внешняя молниезащита………………………………………………………9
   2. Внутренняя молниезащита…………………………………………………..13
6. Грозозащитные зоны………………………………..………………….…...........15

Заключение……………………………………………………………….….………17

Список использованной литературы……………………………………...………..18

Приложения…………………………………………………………………………..19

ВВЕДЕНИЕ

Молниезащита - это комплекс технических решений и специальных приспособлений для обеспечения безопасности здания, а также имущества и людей находящихся в нем. На земном шаре ежегодно происходит до 16-и миллионов гроз, то есть около 44 тысяч за день. Прямой удар молнии очень опасен для здоровья людей, нередки случаи смертельного исхода. Для зданий и сооружений угрозами вследствие непосредственного контакта канала молнии с поражаемыми объектами являются возможность возгорания либо разрушения, а также повреждение чувствительного оборудования вследствие сопутствующего молнии импульсного электромагнитного поля.Последствия, в тех случаях, когда в здании нет надежной системы молниезащиты – унесенные жизни, разрушенные здания, пожары, выход из строя электропроводки, оборудования и приборов. Однако многие, зная это, не торопятся устанавливать системы молниезащиты.

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

1. КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ О РАЗРЯДАХ  МОЛНИИ И ИХ ПАРАМЕТРАХ

Молния представляет собой электрический разряд длиной в несколько километров, развивающийся между грозовым облаком и землей или каким-либо наземным сооружением.Разряд молнии начинается с развития лидера — слабо светящегося канала с током в несколько сотен ампер. По направлению движения лидера —  от облака вниз или от наземного сооружения вверх — молнии разделяются на  нисходящие и восходящие. Данные о нисходящих молниях накапливались продолжительное время в нескольких регионах земного шара. Сведения о восходящих молниях появились лишь в последние десятилетия, когда начались систематические наблюдения за  грозопоражаемостью  очень  высоких  сооружений,  например Останкинской телевизионной башни.

Лидер нисходящей молнии возникает под действием процессов в грозовом облаке, и его появление не зависит от наличия на поверхности земли каких-либо сооружений. По мере продвижения лидера к земле с  наземных объектов  могут возбуждаться направленные к облаку встречные лидеры. Соприкосновение одного из них с нисходящим лидером (или касание последнего поверхности земли) определяет место удара молнии в землю или какой-либо объект.Восходящие лидеры возбуждаются с высоких заземленных сооружений, у вершин которых электрическое поле во время грозы резко усиливается. Сам факт появления и устойчивого развития восходящего лидера определяет место поражения. На равнинной местности восходящие молнии поражают объекты высотой более 150 м, а в горных районах возбуждаются с остроконечных элементов рельефа и сооружении меньшей высоты и потому наблюдаются чаще.Рассмотрим сначала процесс развития и параметры нисходящей молнии.

После установления сквозного лидерного канала следует главная стадия разряда — быстрая нейтрализация зарядов лидера, сопровождающаяся ярким свечением и нарастанием тока до пиковых значений, варьирующихся от единиц до сотен килоампер. При этом происходит интенсивный разогрев канала (до десятков тысяч кельвин) и его ударное расширение, воспринимаемое на слух как раскат грома. Ток главной стадии состоит из одного или нескольких последовательных импульсов, наложенных на непрерывную составляющую. Большинство импульсов тока имеет отрицательную полярность. Первый импульс при общей длительности в несколько сотен микросекунд имеет длину фронта от 3 до 20 мкс; пиковое значение тока (амплитуда) варьируется в широких пределах: в 50% случаев (средний ток) превышает 30, а в  1—2% случаев 100 кА. Примерно в 70% нисходящих отрицательных молний за первым импульсом наблюдаются последующие с меньшими амплитудами и длиной фронта: средние значения соответственно 12 кА и 0,6 мкс. При этом крутизна (скорость нарастания) тока на фронте последующих импульсов выше, чем для первого импульса.Ток непрерывной составляющей нисходящей молнии варьируется от единиц до сотен ампер и существует на протяжении всей вспышки, продолжающейся в среднем 0,2 с, а в редких случаях 1—1,5 с. Заряд, переносимый в течение всей вспышки молнии, колеблется от единиц до сотен кулон, из которых на долю отдельных импульсов приходится 5-15, а на непрерывную составляющую 10-20 Кл. Нисходящие молнии с положительными импульсами тока наблюдаются примерно в 10% случаев. Часть из них имеет форму, аналогичную форме отрицательных импульсов. Кроме того, зарегистрированы положительные импульсы с существенно большими параметрами: длительностью около 1000 мкс, длиной фронта около 100 мкс и переносимым зарядом в среднем 35 Кл. Для них характерны вариации амплитуд тока в очень широких пределах: при среднем токе 35 кА в 1—2% случаев возможно появление амплитуд свыше 500 кА.Накопленные фактические данные о параметрах нисходящих молний не позволяют судить об их различиях в разных географических регионах. Поэтому для всей территории СССР их вероятностные характеристики приняты одинаковыми.

Восходящая молния развивается следующим образом. После того как восходящий лидер достиг грозового облака, начинается процесс разряда, сопровождающийся примерно в 80% случаев токами отрицательной полярности. Наблюдаются токи двух типов: первый — непрерывный безымпульсный до нескольких сотен ампер и длительностью в десятые доли секунды, переносящий заряд 2—20 Кл; второй характеризуется наложением на длительную безымпульсную составляющую коротких импульсов, амплитуда которых в среднем составляет 10—12 кА и лишь в 5 % случаев превышает 30 кА, а переносимый заряд достигает 40 Кл. Эти импульсы сходны с последующими импульсами главной стадии нисходящей отрицательной молнии.В горной местности восходящие молнии характеризуются более длительными непрерывными токами и большими переносимыми зарядами, чем на равнине. В то же время вариации импульсных составляющих тока в горах и на равнине отличаются мало. На сегодняшний день не выявлена связь между токами восходящей молнии и высотой сооружений, с которых они возбуждаются. Поэтому параметры восходящих молний и их вариации оцениваются как одинаковые для любых географических регионов и высот объектов.2. ХАРАКТЕРИСТИКИ ГРОЗОВОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

Об интенсивности грозовой деятельности в различных географических пунктах можно судить по данным разветвленной сети метеорологических станций о повторяемости и продолжительности гроз, регистрируемых в днях и часах за год по слышимому грому в начале и конце грозы. Однако более важной и информативной характеристикой для оценки возможного числа поражений объектов молнией является плотность ударов нисходящих молний на единицу земной поверхности.

Плотность ударов молнии в землю сильно колеблется по регионам земного шара и зависит от геологических, климатических и других факторов. При общей тенденции роста этого значения от полюсов к экватору оно, например, резко сокращается в пустынях и возрастает в регионах с интенсивными процессами испарения. Особенно велико влияние рельефа в горной местности, где грозовые фронты преимущественно распространяются по узким коридорам, поэтому в пределах небольшой площади возможны резкие колебания плотности разрядов в землю.

В целом по территории земного шара плотность ударов молнии варьируется практически от нуля в приполярных областях до 20—30 разрядов на 1 км земли за год во влажных тропических зонах. Для одного и того же региона возможны вариации от года к году, поэтому для достоверной оценки плотности разрядов в землю необходимо многолетнее усреднение.

В настоящее время ограниченное количество пунктов земного шара оборудовано счетчиками молний, и для небольших территорий возможны непосредственные оценки плотности разрядов в землю. В массовых масштабах (например, для всей территории РФ) регистрация числа ударов молнии в землю пока невыполнима из-за трудоемкости и недостатка надежной аппаратуры.Однако для географических пунктов, в которых установлены счетчики молний и ведутся метеорологические наблюдения за грозами, обнаружена корреляционная связь между плотностью разрядов в землю и повторяемостью или продолжительностью гроз, хотя каждый из перечисленных параметров подвержен разбросу от года к году или от грозы к грозе. Эта корреляционная зависимость представлена в приложении 2.

3. ОПАСНЫЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ МОЛНИИ

Воздействия молнии принято подразделять на две основные группы: первичные, вызванные прямым ударом молнии, и вторичные, индуцированные близкими ее разрядами или занесенные в объект протяженными металлическими коммуникациями. Опасность прямого удара и вторичных воздействий молнии для зданий и сооружений и находящихся в них людей или животных определяется, с одной стороны, параметрами разряда молнии, а с другой — технологическими и конструктивными характеристиками объекта (наличием вэрыво- или пожароопасных зон, огнестойкостью строительных конструкций, видом вводимых коммуникаций, их расположением внутри объекта и т. д.). Прямой удар молнии вызывает следующие воздействия на объект: электрические, связанные с поражением людей или животных электрическим током и появлением перенапряжении на пораженных элементах. Перенапряжение пропорционально амплитуде и крутизне тока молнии, индуктивности конструкций и сопротивлению заземлителей, по которым ток молнии отводится в землю. Даже при выполнении молниезащиты прямые удары молния с большими токами и крутизной могут привести к перенапряжениям в несколько мегавольт. При отсутствии молниезащиты пути растекания тока молнии неконтролируемы и ее удар может создать опасность поражения током, опасные напряжения шага и прикосновения, перекрытия на другие объекты; термические, связанные с резким выделением теплоты при прямом контакте канала молнии с содержимым объекта и при протекании через объект тока молнии. При протекании тока молнии по тонким проводникам создается опасность их расплавления и разрыва; механические, обусловленные ударной волной, распространяющейся от канала молнии, и электродинамическими силами, действующими на проводники с токами молнии. Это воздействие может быть причиной, например, сплющивания тонких металлических трубок. Контакт с каналом молнии может вызвать резкое паро- или газообразование в некоторых материалах с последующим механическим разрушением, например, расщеплением древесины или образованием трещин в бетоне.

Вторичные проявления молнии связаны с действием на объект электромагнитного поля близких разрядов. Обычно это поле рассматривают в виде двух составляющих: первая обусловлена перемещением зарядов в лидере и канале молнии, вторая — изменением тока молнии во времени. Эти составляющие иногда называют электростатической и электромагнитной индукцией.

Еще одним видом опасного воздействия молнии является занос высокого потенциала по вводимым в объект коммуникациям (проводам воздушных линий электропередачи, кабелям, трубопроводам). Он представляет собой перенапряжение, возникающее на коммуникации при прямых и близких ударах молнии и распространяющееся в виде набегающей на объект волны. Опасность создается за счет возможных перекрытий с коммуникации на заземленные части объекта. Подземные коммуникации также представляют опасность, так как могут принять на себя часть растекающихся в земле токов молнии и занести их в объект.4. КЛАССИФИКАЦИЯ ЗАЩИЩАЕМЫХ ОБЪЕКТОВ

 Тяжесть последствий удара молнии зависит прежде всего от взрыво- или пожароопасности здания или сооружения при термических воздействиях молнии, а также искрениях и перекрытиях, вызванных другими видами воздействий. Например, в производствах, постоянно связанных с открытым огнем, процессами горения, применением несгораемых материалов и конструкции, протекание тока молнии не представляет большой опасности. Напротив, наличие внутри объекта взрывоопасной среды создаст угрозу разрушений, человеческих жертв, больших материальных ущербов. При таком разнообразии технологических условий предъявлять одинаковые требования к молниезащите всех объектов означало бы или вкладывать в ее выполните чрезмерные запасы, или мириться с неизбежностью значительных ущербов, вызванных молнией. Поэтому здания и сооружения разделены на три категории, отличающиеся по тяжести возможных последствий поражения молнией.

К I категории отнесены производственные помещения, в которых в нормальных технологических режимах могут находиться и образовываться взрывоопасные концентрации газов, паров, пылей, волокон. Любое поражение молнией, вызывая взрыв, создает повышенную опасность разрушений и жертв не только для данного объекта, но и для близрасположенных.

Во II категорию попадают производственные здания и сооружения, в которых появление взрывоопасной концентрации происходит в результате нарушения нормального технологического режима, а также наружные установки, содержащие взрывоопасные жидкости и газы. Для этих объектов удар молнии создает опасность взрыва только при совпадении с технологической аварией или срабатыванием дыхательных или аварийных клапанов на наружных установках. Благодаря умеренной продолжительности гроз на территории РФ вероятность совпадения этих событий достаточно мала.

К III категории отнесены объекты, последствия поражения которых связаны с меньшим материальным ущербом, чем при взрывоопасной среде. Сюда входят здания и сооружения с пожароопасными помещениями или строительными конструкциями низкой огнестойкости, причем для них требования к молниезащите ужесточаются с увеличением вероятности поражения объекта (ожидаемого количества поражений молнией). Кроме того, к III категории отнесены объекты, поражение которых представляет опасность электрического воздействия на людей и животных: большие общественные здания, животноводческие строения, высокие сооружения типа труб, башен, монументов. Наконец, к III категории отнесены мелкие строения в сельской местности, где чаще всего используются сгораемые конструкции. Согласно статистическим данным на эти объекты приходится значительная доля пожаров, вызванных грозой. Из-за небольшой стоимости этих строений их молниезащита выполняется упрощенными способами, не требующими значительных материальных затрат.

5. СРЕДСТВА И СПОСОБЫ МОЛНИЕЗАЩИТЫ

5.1. ВНЕШНЯЯ МОЛНИЕЗАЩИТА

В 1753 году мир впервые узнал об электрической природе молнии и методах борьбы с ее разрушительной силой благодаря опытам Франклина и изобретению молниеотвода. Последующие идеи по усовершенствованию систем молниезащиты положили начало эре многочисленных разработок, результатом которых служит создание современных систем эффективной молниезащиты.

Простейшей и первичной из них является система на основе одностержневого пассивного молниеотвода. Она состоит из одного или нескольких металлических прутов, соединенных кабелями с заземлением, обеспечивает рассеивание полученного разряда и защиту небольших строений, которая, в свою очередь, подразделяется на традиционную (молниеотвод Франклина) и с ионизатором. Молниеотвод - это устройство из трех основных элементов: молниеприемника, который принимает разряд молнии; токоотвода, который должен направить принятый разряд в землю, и заземлителя, который отдает заряд земле. Молниеприемник может иметь вид металлического штыря (стержневой), натянутого вдоль конька крыши металлического троса или металлической сетки из арматуры с шагом ячеек обычно 6-12 м. Для защиты от прямого удара молнии как можно большей площади следует устанавливать молниеприемник на такую высоту, чтобы в зону защиты (это все, что вмещается в конус, высота которого определяется высотой молниеприемника, а диаметр основания равен тройному значению высоты) попадали выбранные объекты. Для таких молниеотводов используют достаточно высокие, стоящие рядом деревья или сооружают мачты. Но мачты не всем по карману, да и пейзаж они не облагораживают. Поэтому чаще всего применяют тросовые и сетчатые молниеприемники, причем для строений с неметаллической кровлей допустима упрощенная схема молниезащиты.

Рис.1. Одностержневой молниеотвод

Система молниезащиты типа «пространственной клетки» представляет собой проводящую сеть, которую устанавливают на крыше защищаемого строения. В ее конструкции применяются материалы, соответствующие стандарту устройства молниезащиты сооружений и коммуникаций СО 153-34.21.122-2003. Эти же параметры распространяются на все молниеотводы.

Рис. 2. Система молниезащиты «пространственная клетка»

Традиционная система молниезащиты (без ионизатора) состоит из:

• специального молниеотвода h=35 см, выполненного из меди или стали, закрепленного на стержне h=2м;
• удлиняющей мачты h=2м. Комбинация молниеотвода с мачтами позволяет достичь необходимой высоты: 2,35; 4,1; 5,85; 7,6 м;
• специального крепежа мачты к стене или треноги;
• специального проводника с набором крепежа к стене дома;
• клеммы заземления;
• земляной розетки.

Радиус защитного действия молниеотвода определяется высотой мачты и для традиционной системы приближенно рассчитывается по формуле:

R=1,732 xh,

где h - высота от самой высокой точки дома до пика молниеотвода.

Молниеотвод устанавливается на мачте необходимой высоты, затем вся конструкция при помощи спецального кронштейна (к стене) или треноги закрепляется на самой высокой точке дома и специальным проводником соединяется с клеммой заземлителя (земляной розетки). Соединительный проводник должен располагаться не ближе 1 м от канализации, магистрали газа, внешних металлических частей дома и фиксироваться специальным крепежом к стене дома через каждые 30 см, с изгибами не менее R=20 см. Клемма заземлителя устанавливается на высоте не менее 2 м от земли. Эта клемма соединяется с земляной розеткой, которая выполняется отдельно от существующего заземления дома.

Наиболее распространенные варианты устройства земляных розеток

«Птичья лапа»	«Треугольник»

Система молниезащиты с ионизатором

Принцип работы активной системы заключается в постоянной работе специального устройства – активного молниеприемника, который генерирует электрические импульсы в направлении грозовой тучи и тем самым создает воздушный канал со значительно пониженным сопротивлением. Его включение происходит в тот момент, когда электромагнитная напряженность между землей и грозовым облаком достигает критической величины, предшествующей неизбежному разряду. И в случае ее движения к защищаемой территории, она будет принята токоприемником, в противном случае токоприемник не окажет на молнию ни какого воздействия и она пройдет стороной. Подобная грозозащита широко распространена во многих странах мира.

Рис. 3. Ионизатор Prevectron 2 Millenium

Типы крыш:

1. Все виды металлической кровли.

Для них идеальным вариантом является описанная выше классическая схема молниезащиты. Обратите внимание на то, что лучше прокладывать токоотвод по стене дома, противоположной входу, и закапывать заземлитель подальше от фундамента и различных садовых построек.

2. Шифер и тому подобное, включая дерево.

Для таких крыш специалисты советуют иную систему. Вдоль кровли по всей длине протягивается металлический трос на двух деревянных подпорках, к нему припаивается токоотвод, спускается вдоль крыши, проходит по стене (можно провод пропустить в водосток) и уходит в землю. Токоотвод припаян к заземлителю из стального листа. Система должна располагаться также на расстоянии 3-5 метров от входа.

3. Все виды черепицы.

Для защиты черепичных крыш специалисты советуют накинуть на кровлю сетку из стальной проволоки с шагом ячейки не более чем 6 х6 м, но и не особенно частой. Диаметр проволоки или троса для такой сетки должен быть приблизительно 6 мм. Все стыки проволоки пропиваются. Затем к этой сетке присоединяется токоотвод, который заканчивается закопанной в землю стальной пластиной заземлителя.5.2. ВНУТРЕННЯЯ МОЛНИЕЗАЩИТА

Внутренняя молниезащита должна уменьшать электромагнитные эффекты воздействия тока молнии на людей, инсталляции и оборудование, находящееся внутри строительных объектов. В дальнейшей части работы будут представлены только основные вопросы внутренней молниезащиты, касающиеся:

• Уравнивания потенциалов инсталляций, входящих в строительный объект
• Уравнивание потенциалов внутри строительного объекта
• Подбора и размещения устройств, ограничивающих перенапряжения и защищающих электрическую инсталляцию, системы передачи сигналов, а также устройства от прямого воздействия части тока молнии

Основные принципы уравнивания потенциалов содержатся в нормах молниезащиты строительных объектов. В соответствии с этими принципами следует уравнивать потенциалы всех проводящих инсталляций входящих в объект.Уравнивание потенциалов следует выполнить при помощи  соединений с низким импедансом:

• Непосредственных – между проводящими инсталляциями и устройствами, на которых не возникает постоянно электрический потенциал
• Ограничивающих – между устройствами, заземленными и изолированными от земли, а также находящимися под напряжением проводами электрических устройств.

Принимая во внимание представленные требования, рекомендуется, вводя инсталляции в строительный объект, соединять их с уравнивающей шиной, произвольным элементом молниезащитного устройства или металлическим элементом конструкции объекта в месте, расположенным как можно ближе к месту введения инсталляции. Оптимальным решением является введение всех инсталляций в одном общем месте. Пример проведения в одном месте электроустановке, сигнальных проводов, а также  других проводящих инсталляций представлен на рис.4.

perviydoc.ru

---

• 
  Заклепочное соединение
• 
  Мкг 25
• 
  Размеры ступицы уаз
• 
  Генераторы переменного тока
• 
  Проверка дизельных форсунок
• 
  Генератор г 250
• 
  Контроль бетона
• 
  Справочник крановых электродвигателей
• 
  Оказание первой помощи при несчастных случаях
• 
  Снегоочиститель фрезерно роторный
• 
  Слесарное дело правка металла