Молниезащита

ООО «Проектэнергомонтаж» (ООО «ПЭМ») выполняет работы по монтажу молниезащиты зданий и сооружений, и имеет богатый опыт в этом направлении деятельности.

Молниезащита (грозозащита) — это комплекс мер и приспособлений, применяемых для обеспечения безопасности сооружений и всего, что в них находится. Молниезащита по принципам действия различается на активную и пассивную. Пассивная состоит из молниеприемника, молниеотвода и заземления. Ее действие заключается в том, чтобы перехватить молнию и провести разряд к земле. Активная громозащита, в отличие от пассивной, самостоятельно притягивает к себе молнии, генерируя восходящий поток ионов. Существуют стержневая и тросовая молниезащиты. Пространство, находящееся в зоне защиты тросового или стержневого молниеотвода, вероятность попадание молнии в которое обычно составляет более 1 %, можно условно назвать зоной молниезащиты. Существует две зоны грозозащиты: А и Б. В зоне типа А пространство защищенности составляет 99. 5 % и более. Расположена она ближе к молниеотводу внутри зоны молниезащиты. В зоне типа Б степень надежности составляет 95% и более. Если здание полностью находится в зоне защиты, то оно практически на 100% не будет поражено молнией.

При прямом попадании молнии в незащищенное или малозащищеное строение действующие факторы могут привести к значительному, а иногда и полному его разрушению, выходу из строя электрооборудования и электроники, что может привести к пожару. В случае присутствия животных или людей в здании прямое попадание молнии может привести к их травмированию или смерти. Поэтому для обеспечения максимальной безопасности любых промышленных, жилых и гражданских сооружений и эффективной работы системы внешней грозозащиты необходимо грамотно и точно выполнить расчет зон молниезащиты.

Категории молниезащиты

Категория молниезащиты каждого конкретного здания определяется в соответствии с его значимостью и классификацией помещений в соответствии с правилами устройства электрооборудования. Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений выделяет три таких категории. Молниезащита взрывоопасных зон относится к I категории. Если взрывоопасная зона занимает не более 30% помещений одноэтажного здания или верхнего этажа многоэтажного сооружения, необходимо обеспечить молниезащиту II категории. III категория выбирается для всех остальных зданий и сооружений. Когда помещение одновременно относятся к нескольким категориям молниезащиты, то специалисты рекомендуют остановиться на обустройстве громозащиты высшей категории.

Расчет зон молниезащиты

Зоны защиты могут иметь различную конфигурацию. Это зависит от типа молниеотводов, их количества и расположения. Для одного стержневого молниеотвода, изготовленного из нержавейки, алюминия или меди в России выбран круговой конус. Его вершина совпадает с макушкой стержня. В этом случае параметры зоны молниезащиты определены высотой конуса и его радиусом у земли. Сегодня вершину конуса размещают ниже макушки, чтобы повысить эффективность молниеотвода, обычно она составляет 0,85 высоты молниеотвода (h0 = 0,85h). Чем ниже вершина конуса, тем выше надежность защиты. Для тросовых молниеотводов зона молниезащиты выглядит как симметричная двухскатная поверхность. Если выполнить ее поперечное сечение, то получится равнобедренный треугольник с такими же размерами, как и у поверхности, полученной в результате осевого сечения конуса для стержневого молниеотвода.

Любой расчет и построение зоны молниезащиты начинается с определения категории защиты имеющегося здания (в соответствии с ПУЭ), установления его габаритов (длина, ширина и высота). Проводится расчет зон молниезащиты в соответствии с набором определенных формул, которые указаны в нормативных документах.

ООО «ПЭМ» выполнит расчет и монтаж молниезащиты качественно, в кратчайшие сроки и по оптимальной стоимости!

Молниезащита многоквартирных жилых домов

Всем известно, что проблемой возникновения пожаров может являться попадание молнии. Проникая в дома, она может стать причиной не только выхода из строя различных электробытовых приборов, но и представлять реальную угрозу для жизни человека. Чтобы предотвратить данную причину, на стадии проектирования предусматривается система молниезащиты в соответствии с назначением зданий и сооружений необходимость выполнения молниезащиты и ее категория, тип зоны защиты.

Мы рассмотрим молниезащиту многоквартирных жилых домов в соответствии с требованиями указанными в «Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений» РД 34.21.122-87.

Многоквартирные жилые дома относится к III категории молниезащиты в которую входят 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. При устройстве молниезащиты учитывается местоположение, оценка среднегодовой продолжительности гроз и ожидаемого количества поражений молнией зданий или сооружений, производится согласно, расчетных данных и относится к местностям со средней продолжительностью гроз 20 ч в год и более.

Система молниезащиты состоит из: молниеприемника, токоотвода и заземлителя.

Задача молниеприемника заключается в том, чтобы уловить молнию, и направить ее на токоотводы.

Рассмотрим 3 самых распространенных видов молниеприемников. Самым распространенным видом молниеприемника является сетка, расположенная как на поверхности кровли, так и под кровельным материалом (в стяжке или под мембраной кровли). Сетка представляет собой стальной прут диаметром 10 мм, который расположен на кровле в виде сетки расчетной ячеей для защищаемого объекта, но не более 12*12 м.

Второй вид молниеприемника – это стержневой, он представляет собой стержень расчетной высоты и диаметра, который устанавливается на крыше для перехвата разряда молнии всего защищаемого здания (устанавливается как правило несколько стержней). Еще один вид стержневого молниеприемника является активным, который состоит из корпуса, в котором находится генератор ионов (может устанавливаться один по центру кровли, если радиус перехвата, обхватывает весь периметр здания). Во время грозы генератор вырабатывает статические заряды, которые поддерживают ионизацию воздуха для начала формирования встречного лидера молнии вокруг молниеприемника состоящего из стержней с активными и пассивными изолирующими электродами.

Третьим видом молниезащиты будет являться естественный молниеприемник, металлическая кровля здания, толщина металла которой должна составлять не менее чем 0,5 мм.

Все виды молниеприемников соединены с токоотводами, которые ведут этот заряд далее к заземлителю. Токоотводами как правило служат спуски с кровли стальные пруты диаметром 8 мм (минимальный диаметр 6 мм). Они прокладываются по фасаду здания на расстоянии не более 25 м друг от друга. В некоторых случаях в качестве спусков токоотводов служит конструкция здания, это арматура монолитных колонн, соединенная с железобетонным фундаментом здания. Все металлические конструкции (лестницы, ограждения и.т.д.), на кровле подлежат соединению с системой молниезащиты. Спуски токоотводов нужно выполнять на расстоянии от окон и входов в здание для исключения прикосновения во время грозы.

Заключительным звеном молниезащиты является заземлитель. 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. 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 зданиях большой площади (шириной более 100 м) наружный контур заземления может также использоваться для выравнивания потенциалов внутри здания. С заземлителем защиты от прямых ударов молнии должен быть объединен заземлитель электроустановки, также присоединены находящиеся внутри строения металлические конструкции, оборудование и трубопроводы, устройства выравнивания электрических потенциалов согласно гл. 1.7 ПУЭ.

Комментарии

• Комментарии
• ВКонтакте
• Facebook

Download SocComments v1.3

Добавить комментарий

Теория молниезащиты | SCHIRTEC Lightning Protection

Молния — это явление, сопровождающее разряд атмосферных зарядов из облака в облако или из облака в землю. Поскольку молния ищет путь наименьшего сопротивления, она, естественно, стремится следовать кратчайшим путем между облаком и землей, например, зданиями или возвышающимися выступами. Как показано, положительные электрические заряды собираются в облаках, а отрицательные — в земле. Когда притяжение между этими двумя зарядами становится достаточно сильным, они объединяются в виде молнии.

Молниеотвод, правильно изготовленный и установленный, рассеивает заряды. В умеренном климате подавляющее большинство молний — это отрицательные нисходящие молнии, поскольку отрицательно заряженная нижняя часть облаков разряжается на землю.

Наиболее важными параметрами являются следующие:

• Амплитуда
• Время нарастания
• Время затухания
• Скорость изменения тока (di/dt)
• Полярность
• Плата
• Удельная энергия
• Количество ударов за разряд.

Первые три параметра независимы с точки зрения статистики.
Ожидаемые эффекты характерных параметров молнии следующие:

• Оптические эффекты
• Акустические эффекты
• Электрохимические эффекты
• Термические эффекты
• Электродинамические эффекты
• Электромагнитное излучение

Система молниезащиты состоит из двух частей;
Внешняя система молниезащиты (LPS) и внутренняя система молниезащиты.

Внешняя система молниезащиты – СМЗ
Внешняя молниезащита предназначена для защиты сооружений, противоположных прямым ударам молнии.
Для внешнего СМЗ используются следующие три различных метода:

• Воздушный стержень
• Метод сетки
• Ранние молниеотводы стримеров

Уровень защиты должен быть рассчитан до того, как можно будет выбрать один из вышеупомянутых методов. (IEC 62305-1–1 и стандарты Европы)

Требования безопасности людей, находящихся на работе, дома и т. д., обусловили необходимость постановки перед инженерами-проектировщиками специальных задач по заботе о качестве системы молниезащиты на каждом вышестоящем здании. Основная функция системы молниезащиты, установленной на существующем здании, заключается в улавливании удара молнии и последующем безопасном отведении тока разряда в землю. Принимая во внимание тот факт, что каждую секунду во всем мире происходит до 100 разрядов молнии на землю, всегда есть вероятность, что удар молнии попадет в особенно близкое и важное для вас место. Система молниезащиты предназначена для перехвата атмосферного разряда, чтобы безопасно передать его ток на землю. Молнии образуются в результате процессов, происходящих в грозовых облаках. Когда воздушные массы, кристаллы льда, водяной пар дрейфуют и взаимодействуют, то генерируются электрические заряды. Существует два типа штормов (в зависимости от того, как они образуются):

• тепловые бури — образуются в результате сильного нагрева и дрейфа вверх придонных воздушных масс.
• фронтальные бури — вызваны ударом фронта холодного воздуха о теплой влажной воздушной массе, которая поднимается над наступающим холодным фронтом.

В обычном грозовом облаке положительные заряды концентрируются в верхней части, тогда как отрицательные заряды накапливаются в основании облака. Дальнейший рост заряда вызывает эскалацию напряженности электрического поля до тех пор, пока она не превысит критическое значение. Разряд облако-земля движется к земле (небольшой восходящий разряд также может быть инициирован с приподнятых точек земли, и этот вид разряда называется разрядом земля-облако) или к соседнему облаку, что называется разрядом-облаком. -облачный разряд. Звуковым и визуальным эффектам разряда молнии предшествует невидимый инициированный процесс. Высокий отрицательный потенциал облака (порядка 108 В) переносится к земле нисходящим лидером с относительно небольшим спадом потенциала в его канале. Когда один из восходящих лидеров соприкасается с нисходящим лидером, создается проводящая дорожка ионизированного воздуха, позволяющая протекать мощному току, выравнивающему разность потенциалов между облаком и землей. В целом молниезащитные установки делятся на обычные и активные.

Обычные системы освещения основаны на защите конструкции путем установки горизонтальных или вертикальных молниеприемников, которые соединены с землей с помощью токоотводов. С помощью процедуры, описанной ниже, можно решить в соответствии с выбранным уровнем защиты, требуется ли молниезащита или нет. На основании наших наблюдений и опыта, полученного в этой области, мы рекомендуем устанавливать молниезащиту на конструкции независимо от наличия уровня опасности удара.

Выбор уровня защиты позволяет минимизировать риск повреждения людей, а также сложного и сложного оборудования и конструкций. Чем выше КПД молниеотвода, тем ниже станет риск повреждений, вызванных ударами молнии. Выбор уровня защиты зависит от типа здания, его конструкции и стоимости.

A Список эффективности молниеотвода с соответствующими уровнями защиты приведен ниже.

Зоны защиты можно определить методами «Конус защиты» и «Качающаяся сфера».

Правило «Конус защиты» заключается в размещении защищаемой конструкции в зоне защиты высокого вертикального молниеприемника.

Угол α для уровня защиты 0,95 представляет собой правило «катящейся сферы» под углом 45º, которое предполагает прокатку воображаемых сфер по конструкции. Внешний контур структуры описывается сферами. Точки между сферой и конструкцией обозначают охраняемые территории. Области, затронутые сферой, считаются требующими защиты. В зависимости от уровня защиты конструкции необходимо учитывать различные значения радиуса сферы.

Перед ударом молнии ионизация приводит к увеличению электрического поля вокруг верхней части стержня, и ток молнии направляется от стержня к земле. По таблице 1 защищаемая площадь связывает уровень защиты по защитному углу, длине стержня, высоте стержня над защищаемой поверхностью. Air Rods используются для сетчатого метода и техники растяжения.

Это делается путем подключения воздушных стержней к токоотводам, при этом здание покрыто сеткой с токоотводами. В этой системе в результате ступени защиты расстояния крепления токоотводов определяются в соответствии с этими расстояниями закрепления проводников.

В кровельной системе сетчатого метода специальные молниеприемники используются в местах пересечения проводов на огневых кровлях. На огнестойких крышах (металлические крыши и т. д.) Нет необходимости использовать молниеприемники (IEC 62305)

Уровни защиты в соответствии с высотой и углами α

BS EN 62305 Системы заземления | Земляные стержни | Земные бары

Опубликовано 10 июля 2018 г.

Проект системы молниезащиты

Следующая информация была предоставлена ​​AN Wallis, ведущим британским производителем систем заземления и молниезащиты .

LPS (система молниезащиты) требуется для:

• Перехват удара молнии (молниеприемник)
• Безопасно заземлите молнию (используя токоотводы, такие как медные заземляющие ленты )
• Безопасно рассеять удар в землю (заземлить)
• В то время как защита конструкции предназначена для безопасного отвода удара на землю, она обычно сочетается с внутренней защитой для предотвращения искрообразования внутри конструкции, обеспечивая эквипотенциальность всех металлических коммуникаций (соединение)

Разработчик СМЗ должен обеспечить следующее:

• Самый безопасный путь на землю — LPS
• Риск искрения при безопасном ударе по земле сведен к минимуму (разделительное расстояние/с)
• Риск перепада напряжения при безопасном рассеивании удара в земле сведен к минимуму (шаговый потенциал и потенциал прикосновения)

Разработчик СМЗ должен собрать всю необходимую информацию, чтобы обеспечить максимальную безопасность конструкции системы заземления при любых экономических ограничениях:

• Разработчик может счесть нецелесообразным полностью установить требуемый LPS
• Дизайнер может быть не в состоянии обосновать стоимость предоставления желаемого LPS
• Дизайнер может рассмотреть возможность использования металлической крыши или арматурных стержней внутри здания в качестве наиболее безопасной и экономичной конструкции
• Разработчик может предусмотреть дополнительное соединение и устройства защиты от перенапряжения для защиты внутреннего пространства, особенно если в помещении находится чувствительное электронное оборудование
• Проектировщик может счесть здание настолько высоким риском, что будут приняты дополнительные меры для обеспечения безопасности, например, мукомольный завод или здание с горючей крышей, в этих случаях система СМЗ может быть отделена от здания

Свяжитесь с Thorne & Derrick, чтобы узнать о крупнейших запасах медных заземляющих лент в Великобритании.

Критерии защиты конструкций

Уровень защиты/Уровень молниезащиты (LPL), применяемый к конструкции, определяется оценкой риска.

Система молниезащиты (LPS), уровень

• LPL I требует класса I
• LPS LPL II требует класса II
• LPS LPL III требует класс III
• LPS LPL IV требует LPS класса IV

Конструкция СМЗ  Общие положения

В помощь проектировщику системы заземления угроза поражения молнией конструкции или здания может быть определена в виде зон молниезащиты, требующих защиты, и типа удара молнии, который может проникнуть в здание, как показано на рисунке 2.9.0003

S1 – Удар непосредственно в конструкцию

S2 – Удар по земле рядом со строением

S3 – Забастовка по услуге, подключенной к строению

S4 – Удар по земле рядом с коммуникацией, подключенной к сооружению

LPZ1 – Охраняемая зона внутри здания, зона ограничения тока токораспределителями и УЗИП на границе (за вычетом разделительного расстояния)

LPZ Oa – Под угрозой полного удара молнии и полного электромагнитного поля молнии

ЛПЗ Обь – Не подвержены риску прямого удара молнии с учетом защищаемой зоны через катящуюся сферу, но подвержены риску полного грозового электромагнитного импульса. (ЛЕМП)

LPZ 2 – Защищенная зона с дополнительным гашением магнитного поля

Проектировщик СМЗ должен убедиться, что все, что необходимо защитить, попадает в диапазон LPZ Ob на рис. 2.

• Используемые меры склеивания требуют рассмотрения на этапе проектирования
• Конструкция заземления должна полностью учитывать ступеньку и касаться потенциальных рисков
• Требования к устройствам защиты от перенапряжения (SPD) на входных сетях и проводящих линиях должны учитываться в соответствии с оценкой рисков, проведенной для конструкции Требования LPS
• При наличии горючих материалов деревянного типа должно соблюдаться расстояние 0,15 м между проводниками СМЗ и кровлей, для любых других горючих поверхностей требуется расстояние не менее 0,10 м
• Некоторые конструкции будут иметь усиленные секции с компенсационными швами, если проектировщик СМЗ считает, что электронное оборудование в здании находится под угрозой, то следует предусмотреть соединительные проводники поперек швов, чтобы обеспечить выравнивание потенциалов с низким импедансом. Разделительное расстояние между связями не должно быть больше половины расстояния между токоотводами
• Природные компоненты внутри/части конструкции, такие как арматура, могут использоваться при условии, что они всегда будут оставаться неотъемлемой частью конструкции, соответствующей требованиям ниже

Изготовлен из меди с высокой проводимостью и чистотой. Серия заземляющих лент обеспечивает эффективную защиту зданий и подстанций

Использование естественных проводников в составе СМЗ

Естественные компоненты здания, металлическая крыша, арматура, стальные конструкции и т. д. могут рассматриваться как часть СМЗ при условии, что они соответствуют минимальным критериям, указанным в таблице 1.

Материал для уровня LPS I до IV	Предотвращает прокол, горячие точки или воспламенение. минимальная толщина (мм) (ta) требование	Только для металлических листов, где предотвращение проколов, горячих точек или воспламенения не имеет значения. минимальная толщина (мм) требование (tb)
Свинец		2,00
Нержавеющая сталь	4	0,50
Титан	4	0,50
Медь	5	0,50
Алюминий	7	0,65
Цинк		0,70

Арматурные стержни в бетонной конструкции могут использоваться в качестве естественного компонента СМЗ при условии, что они электрически непрерывны за счет сварки или зажима соединений.

Арматурные стержни считаются электрически непрерывными при условии, что большая часть соединений вертикальных и горизонтальных стержней сварена или иным образом надежно соединена зажимами, соответствующими стандартам BS EN 50164.

Соединительный арматурный стержень должен перекрываться и зажиматься с помощью зажимов для арматуры или приварен к диаметру арматурного стержня, как минимум в 20 раз превышающему диаметр арматурного стержня, как показано на рис. 3. (Сварка должна выполняться с обеих сторон арматурных стержней.)

Пример арматурного стержня, соединенного хомутами

Для проверки непрерывности арматурных стержней необходимо измерить сопротивление между соединением арматуры с молниеприемником и соединением арматуры с сетью заземления, сопротивление не должно превышать 0,252, в противном случае потребуются запатентованные токоотводы.

Чтобы обеспечить соединение с арматурным стержнем снаружи бетона, можно использовать залитую заземляющую пластину, как показано на рис. 4, точка заземления находится в стене (или внутри ограждения), обеспечивая соединение с арматурным стержнем. с приваренным медным хвостовиком, прикрепленным к точке заземления и к арматуре с помощью соответствующих зажимов.

Точка заземления находится в стене, обеспечивая соединение с арматурным стержнем

Разработчик структурной СМЗ должен учитывать 4 основных критерия:

• Система заделки крыши
• Конфигурация токоотвода
• Сеть заземления, включая эквипотенциализацию и риск ступенчатого потенциала и потенциала прикосновения (эквипотенциализация сама по себе неэффективна для снижения риска, связанного с напряжением прикосновения)
• Склеивание (создание эуипотенциальной зоны по всем зонам, Oa, Ob, Z1, Z2)

Диаметр сферы зависит от выбранного/определенного класса СМЗ.

Полный ассортимент заземляющих шин с вариантами подключения и несколькими способами заделки кабеля для обеспечения эффективной общей точки изоляции.

Методы проектирования сети молниеприемника

1 – Катящаяся сфера

2 – Уголок защитный дизайн

3 – Сетчатый дизайн

Метод катящегося шара

Этот метод просто обкатывает сферу вокруг защищаемого здания, везде, где сфера соприкасается со зданием, определяется, где должна быть применена мера защиты, где сфера не касается здания, это считается охраняемой зоной, этот метод может использоваться для проектирования СМЗ на сложных конструкциях или там, где СМЗ необходимо изолировать.

Метод катящейся сферы особенно актуален для сложных конструкций с множеством различных уровней, этот метод легко определяет защищаемое пространство и места, где к конструкции должны быть применены меры защиты.

Примеры молниеприемника с использованием техники катящейся сферы

Проектирование системы молниезащиты (LPS)

Конструкция защитного уголка

Метод защитного угла на рис. 10 используется только для простых конструкций или для небольших участков более крупных конструкций.

Метод расчета защитного угла нельзя использовать, если защищаемая часть конструкции/службы превышает радиус катящейся сферы, соответствующий классу СМЗ.

Уровень защиты LPS определяет угол защиты в зависимости от опорной высоты, см. рис. 9.

Этот метод проектирования системы заземления является альтернативным методом, основанным на катящемся шаре, и не предлагает более широкого диапазона защиты, чем катящийся шар.

На рисунке 9 ограничения по высоте для проектировщиков понятны и соответствуют радиусу катящейся сферы.

Защитный уголок

Сетчатый дизайн

Наиболее часто используемый метод обычно применяется в случае простой конструкции, квадратного или прямоугольного здания, типичного дома или многоквартирного дома с наклонной крышей, сетчатый метод предназначен для защиты в зоне OA.

Сетчатая конструкция защищает всю площадь, если проводники расположены на краю крыши, где уклон крыши превышает 1:10.

Конструкция защитного уголка для защиты отдельно стоящего оборудования на крыше здания

На конструкциях высотой до 60 метров рассмотрите возможность установки молниеприемника только на крышу и обеспечьте защиту точек, углов и краев конструкции. Боковой молниеприемник не требуется независимо от класса LPS.

На конструкциях высотой более 60 метров боковые молниеприемники должны применяться к верхним 20% конструкции, соответствующей ее классу СМЗ (или, по крайней мере, соответствующей СМЗ класса IV).

Сетка из заземляющих проводников устанавливается на крыше, заземляющий проводник должен находиться на краю защищаемой зоны, а для металлических предметов, таких как блоки кондиционирования воздуха, которые выступают над проводником, для защиты следует применять конструкцию защитного уголка. .

Требуемый размер заземляющей сетки определяется уровнем СМЗ, определенным/выбранным

ТОРН И ВЫШКА

T&D является специализированным дистрибьютором для операторов распределительных сетей Великобритании (DNO), зарегистрированных поставщиков услуг NERS, ICP и подрядчиков по соединениям высокого напряжения широкого спектра соединений низкого, среднего и высокого напряжения, заземления, подстанции и электрического оборудования — включает кабельные муфты 11 кВ/33 кВ/66 кВ, концевые заделки и соединители как для приложений DNO, так и для частных сетей.