Зоны защиты молниеотводов

 

1. Одиночный стержневой молниеотвод

Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода высотой h представляет собой круговой конус см. приложение N 33 к настоящим Правилам (далее - приложение N 33), рисунок 7, вершина которого находится на высоте . На уровне земли зона защиты образует круг радиусом . Горизонтальное сечение зоны защиты на высоте защищаемого сооружения представляет собой круг радиусом .

Зона защиты одиночных стержневых молниеотводов имеет следующие размеры:

 

,

 

,

 

(1)

 

2. Двойной стержневой молниеотвод

2.1. Зона защиты двойного стержневого молниеотвода высотой h показана на рисунке 8 приложения N 33. Торцевые области зоны защиты определяются как зоны одиночных стержневых молниеотводов. Размеры определяются по формулам (1) главы XII настоящих Правил для обоих типов зон защиты.

Зона защиты двойного стержневого молниеотвода имеет следующие габариты:

 

при ; ; ; (2)

 

при L>h (3)

 

Зона защиты существует при . При L>3h стержневые молниеотводы следует рассматривать как одиночные.

 

2.2. Зона защиты двух стержневых молниеотводов разной высоты и приведена на рисунке 9 приложения N 33. Торцевые области этой зоны определяются как зоны защиты одиночных стержневых молниеотводов соответствующей высоты, и размеры вычисляются по формулам (1) приложения 30 к настоящим Правилам для обоих типов зон защиты.

Остальные размеры зоны определяются по формулам:

 

; ; ,

 

где и вычисляются по формулам (2) и (3). Для разновысокого двойного стержневого молниеотвода зона защиты существует при .

 

3. Многократный стержневой молниеотвод

Зона защиты многократных стержневых молниеотводов равной высоты определяется как зона защиты попарно взятых соседних стержневых молниеотводов (приложение N 33, рисунок 10).

Основное условие защищенности одного или группы сооружений высотой с надежностью 99,5% - выполнение неравенства для всех попарно взятых молниеотводов ( определяется по формулам (2) и (3).

4. Одиночный тросовый молниеотвод

Зона защиты одиночного тросового молниеотвода приведена на рисунке 11 приложения N 33, где h - высота троса в точке наибольшего провеса. С учетом стрелы провеса при известной высоте опор высота стального троса площадью сечения определяется при длине пролета как , а при L=120-150 м как .

Зона защиты одиночных тросовых молниеотводов имеет следующие размеры:

 

,

 

, (5)

 

 

5. Двойной тросовый молниеотвод

Зона защиты двойного тросового молниеотвода показана на рисунке 12 приложения 33. Размеры определяются по формулам (5).

Остальные габариты зоны защиты определяются по формулам:

 

при , , ; (6)

 

при L>h (7)

 

Зона защиты существует при .

6. Конструктивное выполнение молниеотводов

6.1. Опоры, молниеприемники и токоотводы

6.1.1. Опоры молниеотводов следует выполнять из стали любой марки, железобетона или древесины (приложение N 33, рисунок 13). Металлические трубчатые опоры допускается изготовлять из некондиционных стальных труб. Металлические опоры должны быть предохранены от коррозии. Окрашивать контактные поверхности в соединениях не допускается, деревянные опоры и пасынки должны предохраняться от гниения пропиткой антисептиками.

6.1.2. Опоры стержневых молниеотводов необходимо рассчитывать на механическую прочность как свободно стоящие конструкции, а тросовые - с учетом натяжения троса и ветровой нагрузки на трос, без учета динамических усилий от токов молнии в обоих случаях.

6.1.3. К верхнему концу опоры 1 прикрепляется молниеприемник 2, выступающий над опорой не более чем на 1,5 м (приложение N 33, рисунок 13). Молниеприемник соединяется токоотводом 3 с заземлением 4 и крепится к столбу скобами 5. Для больших хранилищ применяются сложные опоры.

Для увеличения срока службы деревянные опоры можно устанавливать на рельсовые или железобетонные приставки.

 

Размеры деревянных опор

 

Высота молниеотвода, м	9	11	13	14	16	18	20	22
Высота составных деревянных частей опоры, м:
верхней a	6	7	8	9	10	11	12	13
нижней b	5,5	6,5	7,5	8,5	9,5	10,5	11,5	12,5

 

6.1.4. Использование деревьев в качестве опор для молниеприемников не допускается.

6.1.5. Площадь сечения стального молниеприемника стержневого молниеотвода должна быть не менее (приложение N 33, рисунок 14). Длина молниеприемника должна быть не менее 200 мм. Молниеприемники следует защищать от коррозии оцинкованием, лужением или покраской.

6.1.6. Молниеприемники тросовых молниеотводов необходимо выполнять из стального многопроводного оцинкованного троса площадью сечения не менее .

6.1.7. Соединение молниеприемников с токоотводами должно выполняться сваркой, а при невозможности применения сварки - болтовым соединением с переходным электрическим сопротивлением не более 0,05 Ом.

Соединение стальной кровли с токоотводами может выполняться зажимами (приложение N 33, рисунок 15). Площадь контактной поверхности в соединении должна быть не менее удвоенной площади сечения токоотводов.

6.1.8. Токоотводы, перемычки и заземлители необходимо выполнять из фигурной стали с размерами элементов, не менее указанных в приложении N 32 к настоящим Правилам.

6.2. Заземляющие устройства

6.2.1. По расположению в грунте и форме электродов заземлители делятся на:

а) углубленные - из полосовой (площадью сечения 40 x 4 мм) или круглой (диаметром 20 мм) стали, укладываемые на дно котлована в виде протяженных элементов или контуров по периметру фундаментов. В грунтах с электрическим удельным сопротивлением в качестве углубленных заземлителей может использоваться арматура железобетонных свай и железобетонных фундаментов других видов;

б) горизонтальные - из полосовой (площадью сечения 40 x 4 мм) или круглой (диаметром 20 мм) стали, уложенные горизонтально на глубине 0,6 - 0,8 м от поверхности земли или несколькими лучами, расходящимися из одной точки, к которой присоединяется токоотвод;

в) вертикальные - из стальных, вертикально ввинчиваемых стержней (диаметром 32 - 56 мм) или забиваемых электродов из угловой (40 x 40 мм) стали. Длина ввинчиваемых электродов должна приниматься 3 - 5 м, забиваемых - 2,5 - 3 м. Верхний конец вертикального заземлителя должен быть заглублен на 0,5 - 0,6 м от поверхности земли;

г) комбинированные - вертикальные и горизонтальные, объединенные в общую систему. Присоединение токоотводов следует проводить в середину горизонтальной части комбинированного заземлителя.

В качестве комбинированных следует применять сетки с глубиной заложения 0,5 - 0,6 м или сетки с вертикальными электродами. Шаг ячеек сетки должен быть не менее 5 - 6 м;

д) пластинчатые - для судов с взрывчатыми материалами, корпуса которых изготовлены из непроводящего материала.

6.2.2. Все соединения электродов заземлителей между собой и с токоотводами должны проводиться сваркой. Длина сварочного шва должна быть не менее двойной ширины свариваемых полос и не менее 6 диаметров свариваемых круглых проводников.

Болтовой контакт допускается только при устройстве временных заземлителей и в местах соединения между собой отдельных контуров, выполненных в соответствии с пунктом 882 настоящих Правил.

Площадь сечения соединительных полос заземлителей должна быть не менее указанной указанных в приложении N 32 к настоящим Правилам.

6.2.3. Проектирование заземлителей должно вестись с учетом неоднородности грунта.

6.2.4. Конструкция заземлителей выбирается в зависимости от требуемого импульсного сопротивления с учетом структуры и электрического удельного сопротивления грунта, а также удобства ведения работ по их укладке. Типовые конструкции заземлителей и значения их сопротивления растеканию тока промышленной частоты , Ом, приведены ниже.

В грунтах с электрическим удельным сопротивлением менее следует использовать заземлители горизонтального или вертикального типа. При грунтах неоднородной проводимости следует применять горизонтальные заземлители, если электрическое удельное сопротивление верхнего слоя грунта меньше нижнего, и вертикальные заземлители, если проводимость нижнего слоя лучше, чем верхнего.

6.2.5. Каждый заземлитель характеризуется своим импульсным сопротивлением, т.е. сопротивлением растеканию тока молнии .

Импульсное сопротивление заземлителя может существенно отличаться от сопротивления , получаемого обычно принятыми способами. Его величина определяется по формуле:

 

, (8)

 

где - импульсный коэффициент, зависящий от параметров тока молнии, электрического удельного сопротивления грунта и конструкции заземлителя.

 

Предельные длины горизонтальных заземлителей, гарантирующих при разных удельных сопротивлениях грунта , приведены ниже.

 

	До 500	500	1000	2000	4000
, м	25	35	50	80	100

 

Заземлители большей длины практически не отводят импульсный ток на участке, превышающем .

Значения импульсного коэффициента при разных удельных сопротивлениях грунта приведены ниже.

Импульсные коэффициенты определены для значений амплитуды тока молнии 60 кА и крутизны 20 кА/мкс.

6.2.6. После монтажа заземлителей расчетное сопротивление растеканию должно быть уточнено непосредственным замером. Измерения следует проводить летом в сухую погоду.

Соединение между собой отдельных заземлителей молниеотводов стальной полосой допускается в грунтах с электрическим удельным сопротивлением .

Если измеренное сопротивление заземлителей превышает расчетное, то в грунтах с электрическим удельным сопротивлением и более необходимо соединять между собой заземлители молниеприемников соседних хранилищ при расстоянии между ними не более указанных в пункте 880 настоящих Правил.

7. Молниезащита плавучих судов с взрывчатыми материалами

7.1. Молниезащита плавучих судов должна осуществляться посредством установки на каждой мачте молниеотводов с учетом следующих положений.

7.2. Если корпус судна и мачта изготовлены из металла и имеют надежный электрический контакт, а на топе металлической мачты нет никакого электрического или электронного оборудования, эта мачта обеспечивает защиту от действия молнии.

7.3. Если корпус и мачта изготовлены из металла и имеют надежный электрический контакт, а на топе металлической мачты установлено какое-либо электрическое или электронное оборудование, на мачте должен быть установлен молниеприемник, возвышающийся над этим оборудованием не менее чем на 300 мм.

7.4. Если корпус судна изготовлен из непроводящего материала, а мачта из металла, на части корпуса, находящейся в воде, должен устанавливаться заземляющий лист, к которому присоединяется мачта. В случае, когда на топе мачты установлено какое-либо электрическое или электронное оборудование, должно быть выполнено требование пункта 7.2 настоящего приложения.

7.5. Если мачта изготовлена из дерева или другого непроводящего материала, на ней должен быть установлен молниеприемник, возвышающийся также не менее чем на 300 мм над любым устройством, находящимся на топе мачты.

Молниеприемник должен быть соединен с помощью токоотвода с металлическим корпусом судна или с заземляющим листом на судах с непроводящим корпусом.

7.6. Молниеприемник для установки на мачтах должен представлять собой металлический стержень диаметром не менее 12 мм. В качестве материала могут применяться медь, медные сплавы или сталь, защищенная металлическим антикоррозийным покрытием.

7.7. В качестве токоотвода на судах следует использовать шину, трос, прут или провод из меди площадью сечения не менее или стали площадью сечения не менее , при этом токоотвод должен быть защищен от коррозии.

7.8. Токоотводы должны прокладываться по наружной стороне мачт и надстроек.

7.9. На судах с корпусом из непроводящего материала в качестве заземлителей необходимо применять листы из углеродистой стали площадью не менее и толщиной 5 - 6 мм, погруженные в воду при любой осадке и наибольшем допустимом крене судна.

7.10. Соединения между молниеприемником, токоотводом и заземлителем должны выполняться сваркой или болтовыми зажимами. В случае применения болтовых зажимов площадь контактной поверхности между токоотводом и молниеприемником или заземлителем должна быть не менее для меди и ее сплавов и для стали.

7.11. Если судно оборудовано заваливающимися мачтами, между стандерсом и стойкой мачты должна быть установлена гибкая перемычка на токоотводе площадью сечения не менее для меди и для стального многожильного проводника.

8. Проектирование и приемка молниезащиты складов взрывчатых материалов

8.1. Проект должен содержать:

план склада со всеми прилегающими к нему сооружениями;

расчет зон защиты от прямых ударов с обоснованием и размерами всех молниезащитных элементов;

расчет защиты от вторичных воздействий молнии (если это требуется) или мотивировку нецелесообразности ее выполнения;

рабочие чертежи всех конструкций;

спецификацию материалов.

8.2. Смонтированные молниезащитные устройства могут быть введены в эксплуатацию только после приемки их комиссией в установленном порядке.

9. Проверка молниезащиты

9.1. Молниезащита должна проверяться в предгрозовой период, но не реже одного раза в год, а также после выявления повреждений комиссией, назначенной руководителем (техническим руководителем) организации, в составе: энергетика (электромеханика) или лица, выполняющего его обязанности, заведующего складом взрывчатых материалов, руководителя взрывных работ, в ведении которого находится склад.

Наружный осмотр молниезащитных устройств периодически, но не реже одного раза в месяц, проводится заведующим складом.

В проверку молниезащиты входит:

а) наружный осмотр молниезащитных устройств;

б) измерение сопротивления заземлителей молниезащиты;

в) проверка переходного сопротивления контактов устройств защиты от вторичных воздействий молнии.

9.2. Измерение сопротивления заземлителей должно проводиться в период наибольшего просыхания грунта. В тех районах, где в период грозовой деятельности существует промерзший слой, измерение проводится при его оттаивании.

9.3. Результаты наружного осмотра молниезащиты оформляются актом, а результаты измерения сопротивления заземлителей заносятся в ведомость состояния заземлителей молниезащиты по прилагаемой форме.

9.4. Наружным осмотром молниезащитных устройств (с обязательным применением бинокля) должно определяться состояние молниеприемников, токоотводов, мест пайки и соединений, опорных мачт и надземных частей защиты от вторичных воздействий молнии.

9.5. При осмотре молниеприемников необходимо установить целостность конического наконечника, состояние его полуды, надежность и плотность соединения с токоотводом, наличие ржавчины, чистоту поверхностей в соединениях на болтах.

Молниеотвод с оплавившимся или поврежденным коническим наконечником и поврежденный ржавчиной более чем на 1/3 площади поперечного сечения должен быть заменен новым.

Поврежденные полуда, оцинковка должны быть восстановлены, ржавчина с контактных поверхностей удалена и слабые соединения закреплены.

9.6. При осмотре токоотводов определяются отсутствие перегибов и петель, целостность и плотность соединений, отсутствие ржавчины и повреждений.

Токоотводы, поврежденные ржавчиной, если их площадь сечения остается менее , должны быть заменены новыми.

9.7. Осмотром деревянных опорных мачт определяется степень поражения гнилостными грибками, если она достигает 1/3 площади сечения, мачты должны быть заменены новыми.

9.8. При осмотре наземных частей защиты от вторичных воздействий молнии, вызываемых электростатической индукцией, проверяются целостность сетки и токоотводов, плотность и надежность их соединений, степень повреждения ржавчиной.

При повреждении ржавчиной сетки и токоотводов до площади сечения более поврежденные участки должны быть заменены.

9.9. При проверке устройств защиты от вторичных воздействий определяются целостность перемычек, их состояние и измеряется переходное сопротивление контактов, которое должно быть не более значения, указанного в пункте 883 настоящих Правил. При этом следует проверять связь всех заземляемых элементов с заземлителями защиты от вторичных воздействий.

9.10. Измерение сопротивления заземлителей молниезащиты должно проводиться специальными электроизмерительными приборами или методом трех измерений вольтметра-амперметра при высоком удельном сопротивлении грунтов. Сопротивление стыков надлежит измерять микроомметром. Измеренные сопротивления необходимо занести в ведомость состояния заземлителей молниезащиты на складе взрывчатых материалов по приведенной форме.

9.11. При измерении сопротивления заземлителей по трехэлектродной схеме следует применять схемы расположения токового Т и потенциального П электродов, приведенные на рисунке 16 приложения N 33. При D>40 м размер а должен быть не менее D.

При D<40 м размер а=40 м. При D=10 м размер а=20 м.

Место расположения измерительных электродов нужно определять при проектировании молниезащиты. Измерительные электроды следует устанавливать при сооружении заземлителей молниезащиты.

В качестве вспомогательного заземления можно использовать один из заземлителей соседних молниеотводов, не связанный с измеряемым заземлителем.

9.12. Измерение сопротивления заземлителя может быть проведено способом трех измерений вольтметра-амперметра.

На рисунке 17 приложения N 33 показаны 4 отдельных заземлителя от четырех молниеотводов.

Измерение сопротивления (Ом) 3 заземлителей N 1, 2, 3 должно проводиться попарно:

 

измерение I	,
измерение II	,
измерение III	,

 

отсюда сопротивление (Ом) каждого заземлителя

 

,

 

,

 

 

Для получения сопротивления (Ом) заземлителя N 4 проводятся еще два (четвертое и пятое) дополнительных измерения:

измерение IV ,

измерение V ,

отсюда сопротивление заземлителя N 4

 

, Ом

 

В таком же порядке могут быть измерены сопротивления и других заземлителей, если они имеются.

При одном или двух заземлителях необходимо сделать два или одно вспомогательное заземление.

9.13. Для определения импульсного сопротивления заземлителя следует его измеренное сопротивление умножить на импульсный коэффициент , принятый по приложению N 31 к настоящим Правилам в зависимости от типа заземлителя и удельного сопротивления грунта.

Удельное сопротивление грунта должно быть измерено на стадии предпроектных изысканий. В условиях эксплуатации и реконструкции измерение проводится по четырехэлектродной схеме с применением мегомметра. Расчетное значение определяется по формуле , где R - показание прибора, Ом; l - расстояние между электродами, м; - сезонный коэффициент промерзания (высыхания) грунта.

9.14. Пример расчета молниезащиты склада взрывчатых материалов приведен ниже.

Необходимо осуществить молниезащиту хранилища взрывчатых материалов следующих размеров: длина 50 м, ширина на уровне крыши 16 м, высота до конька крыш тамбуров 4,7 м, расстояние от оси хранилищ до дверей тамбуров 11,1 м. Здание деревянное. Расчетное электрическое удельное сопротивление грунта . Требуемое импульсное сопротивление заземлителя молниеотвода .

Защиту от прямых ударов молнии наиболее рационально осуществить двойным стержневым молниеотводом, расположив его у торцевых сторон хранилища.

Наименьшее допустимое расстояние по воздуху от стержневого молниеотвода до хранилища (приложение N 33, рисунок 3) при сопротивлении заземлителя составляет . С учетом проезда автомашин расстояние от молниеотвода до хранилища принимается 5 м. Расстояние между молниеотводами составит .

Для обеспечения надежной защиты хранилища взрывчатых материалов от прямых ударов молнии необходимо, чтобы все части хранилища вписывались в зону защиты, образуемую двойным стержневым молниеотводом высотой h (приложение N 33, рисунок 18).

Из условия существования зоны защиты двойного стержневого молниеотвода (пункт 2.1.) определим необходимую высоту молниеотвода

 

 

По формулам (1) определим основные габариты торцевой зоны защиты как зоны одиночных стержневых молниеотводов.

Вершина конуса зоны защиты находится на высоте

 

.

 

Зона защиты на уровне земли образует круг радиусом

 

.

 

Горизонтальное сечение зоны защиты в наиболее удаленной от оси хранилища точки на высоте конька крыш тамбуров представляет собой круг радиусом

 

 

Зону защиты двойного стержневого молниеотвода определим по формулам (3).

Вершина конуса зоны защиты двойного стержневого молниеотвода находится на высоте

 

 

На уровне земли .

Радиус зоны защиты двойного стержневого молниеотвода на высоте в наиболее удаленной точке от оси хранилища составит:

 

,

 

что превышает расстояние .

 

Произведя аналогичные графические построения, легко убедиться, что все части хранилища вписываются в зону защиты двойного стержневого молниеотвода высотой h=20 м.

Опоры молниеприемников выполняются согласно пунктам 6.1.1 - 6.1.3.

Заземлители устраиваются у основания каждого молниеотвода. В нашем примере импульсное сопротивление для грунтов с электрическим удельным сопротивлением составляет . Оно определяется также расстоянием в земле от заземлителя до предметов, имеющих связь с хранилищем. Таким предметом, связанным с хранилищем, является заземлитель вторичных воздействий, выполненный из полосовой стали, укладываемый в землю вокруг хранилища на расстоянии 0,8 м от его стен. Следовательно, импульсное сопротивление заземлителя молниеотводов должно быть не более (см. пункт 880 настоящих Правил).

 

 

В качестве заземлителя молниеотводов принимаем горизонтальный трехлучевой с длиной луча l=20 м, выполненный из полосовой стали 40 x 4 мм и находящийся на глубине 0,8 м от поверхности земли.

Сопротивление растеканию тока промышленной частоты такого заземлителя, согласно таблице, приведенной ниже в данном приложении, после интерполяции составит .

Импульсный коэффициент определяем по приложению N 31 к настоящим Правилам. Для горизонтального заземлителя в грунте с удельным сопротивлением импульсный коэффициент .

При принятых электрическом сопротивлении грунта и конструкции заземлителя замеренному приборами сопротивлению растекания 15,3 Ом будет соответствовать импульсное сопротивление заземлителя.

 

.

 

Ввиду наличия в хранилище металлических предметов, а также кабельной подводки освещения необходимо предусмотреть защиту от вторичных воздействий.

Защита от вторичных воздействий осуществляется наложением на здание хранилища сетки из стальной проволоки. Проволока прокладывается по коньку и краям крыши и присоединяется к заземлителю защиты от вторичных воздействий посредством 14 вертикальных спусков. К этому же заземлителю присоединяются оболочки и броня кабеля освещения.

 

⇐ Предыдущая3456789101112Следующая ⇒

Поделиться: