Средства и способы молннезашнты

Наиболее надежным средством защиты от прямого удара молнии является молниеотвод - устройство, предназначенное для непосредственного контакта с каналом молнии и отвода ее тока в землю. Молниеотводы делятся па отдельно стоящие, т.е. установленные на некотором расстоянии от защищаемого объекта и обеспечивающие растекание тока в земле мимо объекга, и установленные на са­мом объекте, обеспечивающие растекание тока по контролируемым путям так, что обеспечивается безопасность людей, низкая вероятность взрыва или пожара.

Отдельно стоящие молниеотводы исключают возможность термического воздействия молнии на объект, обеспечивают наибольшую безопасность и приме­няются для объектов I категории. Для объектов II и III категории в равной мере допустимо использование как отдельно стоящих, так и установленных на объек­те молниеотводов.

Молниеотвод (рис. I и 2) состоит из молниеприемника 1, опоры 2, токоотвода 3 и заземлителя 4. На практике, функции молннеприемника, опоры и токоотвода может выполнять, например, металлическая мачта или ферма здания.

Защитное действие молниеотвода основано на свойстве молнии с большей вероятностью поражать высокие и хорошо заземленные объекты по сравнению с расположенными рядом объектами меньшей высоты.

Рис.1. Конструкция стержневого молниеотвода I - молниеприемник, 2 - опора, 3- токоотвод, 4 – заземлитель

Рис.2. Конструкция тросового молниеотвода 1 - молниеприемник, 2 - опора, 3- токоотвод, 4 - заземлитель

Количественно зашитное действие молниеотвода определяется через отношение вероятности попадания молнии в защищаемый объект к общему числу ударов в молниеотвод и объект (вероятность прорыва). Отсюда вытекает понятие зоны защиты молниеотвода - это внешняя граница пространства с постоянным значе­нием вероятности прорыва. В [1] принято две зоны зашиты: зона А обеспечивает защиту от 99,5% попаданий молнии, зона Б - от 95%.

По типу молниеприемннка молниеотводы делятся на стержневые (вертикальные), тросовые (горизонтальные протяженные) и молниеприемные сетки. Зона, защиты стержневого молниеотвода представляет собой круговой конус, зона за­щиты тросового - двускатную поверхность (рис. 3 и 4). Основное требование к размерам зоны защиты и расположению молниеотводов относительно защищае­мого объекта заключается в том, что объект должен полностью, включая все вы­ступающие части и детали, размещаться внутри зоны защиты.

Молниеприемные сетки выполняются из стальной проволоки диаметром не менее 6 мм с шагом ячеек не более 6 х 6 м с соединением узлов сваркой и раз­мещаются на кровле здания, при этом кровля должна быть горизонтальной (ук­лон не более 1:8) из расчета равновероятности поражения молнией любого ее участка. При больших уклонах кровли удары молнии наиболее вероятны вблизи конька, и в этих случаях более экономична установка стержневых или тросовых молниеприемников.

Для обеспечения безопасности людей и защиты от вторичных проявлений молнии, токоотводы прокладываются в малодоступных местах по кратчайшему расстоянию к заземлителям, а искусственные заземлители размещаются равно­мерно по территории объекта на глубине не менее 0,5 м.

Заземлители молниезащиты могут быть естественными или искусственными, при этом для всех категорий молниезащиты предпочтение отдается естествен­ным заземлителям.

В прил. 2 приведены характеристики некоторых объектов и соответствующие им категории молниезащиты и зоны защиты молниеотводов.

Рис. 3. Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода

Геометрические размеры зон защиты определяются по формулам, приведенным в табл. 2.

Таблица 2 Размеры зон защиты одиночных молниеотводов высотой менее 150 м

Зона	Высота зоны защиты h0, м	Радиус зоны на уровне земли r0, м	Радиус зоны на высоте крыши защищаемого объекта rх, м
Стержневой (рис. 3)
А	0,85h
Б	0,92h	r0 =1,5 h
Тросовый (рис. 4)
А	0,85h
Б	0,92h	r0 =1,7 h

Примечания:

а) во всех случаях для зоны А высота молниеотвода h определяется методом последовательных приближений.

b) для зоны Б при известных значениях r_x и h_х:

h = (r_x + 1,63h_x)/1,5 -для стержневого молниеотвода;

h = (r_x + 1,85h_x)/1,7 -для тросового молниеотвода;

с) для тросового молниеотвода h - высота троса в середине пролета с учетом стрелы провеса троса. При известной длине пролета L высота опор молниеотвода:

при L < 120 м;

при 120 < L < 150 м. (3)

Рис. 5. Двойной стержневой молниеотвод

Для расширения горизонтальных размеров зон защиты используются несколько стержневых или тросовых молниеотводов с перекрывающимися зонами защиты. Чаще всего используются двойные стержневые (рис. 5) или двойные тросовые (рис. 6) молниеотводы.

Для двойных стержневых и тросовых молниеотводов высотой менее 150 м (рис. 5 и 6) габаритные размеры наружных областей зоны защиты h₀₁, h₀₂, r₀₁, r₀₂, r_х1, r_х2 определяются по формулам табл.2 для соответст­вующего типа одиночного молниеотвода. Внутренние области имеют следую­щие размеры:

(4)

r_cx = r_x при L < h (5)

r_cx = r_c(h_c –h_x)/h_c при L > h

Значения h_c1 и h_c2 определяются по табл. 3.

Таблица 3. Наименьшая высота внутренней области зоны защиты двойного молниеотвода

Зона защиты	L < h	h<L<4h	4h <L<6h
А	hci = h0		-
Б

3. ЗАДАНИЕ ПО РАБОТЕ

Рассчитать двойной тросовый молниеотвод (рис. 5) с одинаковой высотой опор (h₁ = h₂).

Задание выполняется согласно варианту, указанному преподавателем. Номер варианта состоит из двух цифр. Первая определяет тип защищаемого объекта из табл. 4, вторая - размеры объекта из табл. 5

Таблица 4. Исходные данные. Тип объекта

№ п/п	Тип здания или сооружения	Среднегодовая продолжитель­ность гроз, ч
	Здание, содержащее помещения класса В-I
	Наружная электроустановка класса В-Iг
	Наружная электроустановка класса П-III
	Здание IV степени огнестойкости класса П-II
	Здание вычислительного центра
	Здание, содержащее помещения класса В-Iа
	Здание III степени огнестойкости без взрывопожароопасных зон
	Здание IVа степени огнестойкости без взрывопожароопасных зон
	Отдельно стоящее здание
	Здание, содержащее помещения класса В-I

Таблица 5. Исходные данные. Размеры здания или сооружения

№ п/п
Длина Lз, м
Ширина Sз, м
Высота Hз, м

4. ПОРЯДОК ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАБОТЫ

4.1. Найти ожидаемое количество N поражений молнией объекта. Для сосредоточенных зданий и сооружений (L_з ≈ S_з) используют формулу (1), для зданий и сооружений прямоугольной формы - формулу (2). Удельная плотностъ ударов молнии n определяется по табл. 1, размеры объекта берутся из исходных данных. Результаты расчетов по п. 4.1 - 4.7 последова­тельно заносить в табл. 6.

Таблица 6. Размеры зоны защиты двойного тросового молниеотвода

n

N

L

h

hоп

l

h0

hx = Hз

r0

rx

rc

hc

rx

rcx

4.2. Пользуясь полученным значением N и прил. 2, определить требуемую ка­тегорию молниезащиты и тип зоны защиты молниеотвода

4.3. Определить длину пролега L. Принимаем L = L_з + (8... 10), м

4.4. Определить высоту провеса троса h. Принимаем h = H₃ + (3...5), м

4.5. По формуле (3) определить высоту опор h_оп.

4.6. Определить в первом приближении расстояние l между опорами соседних молниеотводов. Для этого принимаем l = 0,8S_з, м.

4.7. По формулам табл. 2 для выбранной зоны защиты определить размеры внешних границ зоны защиты молниеотвода; по формулам (4), (5) и табл. 3 определить размеры внутренних границ зоны защиты молниеотвода.

4.8. Проверить соответствие размеров зоны защиты габаритам здания. Условия проверки: h_с > Н_з и 2r_х + 2r_х > S_з

4.9. Если хотя бы одно из условий проверки не выполнено, следует повторить расчет с п.4.3, изменив одно или несколько из следующих условий расчета:

а) высоту молниеотводов h,

b) расстояние между опорами соседних молниеотводов l

4.10. Начертить в масштабе объект, молниеотвод и зону его защиты в трех проекциях аналогично рис. 4-5.

5. ОФОРМЛЕНИЕ РАБОТЫ

Отчет следует выполнять в отдельной тетради на отдельном двойном тетрадном листе.

Отчет должен содержать следующие части: шифр зачетной книжки, номер группы, фамилия и инициалы студента, дата выполнения работы.

С начала страницы отчет оформляют по образцу:

26.10.99., ТВ-510, Иванов В.В., з.к.63071

Лабораторная работа № 6, вариант №10

" Проектирование молниезащиты ".

Затем выделяют нумерацией и подчеркиванием 6 разделов.

1. Цель работы.

2. Общие сведения (теория вопроса и применяемые приборы).

3. Нормативные требования (нормативный документ для проектирования молниезащиты).

4. Расчетная часть (расчетные формулы в виде: формула в символьной записи, формула с численными значениями параметров, значение вычисленной величины с указанием размерностей).

5. Графическая часть (рисунок объекта и молниеотвода).

6. Выводы по работе (сопоставление полученных данных и нормативных требований).

Работу целесообразно защищать на следующем занятии. На отчете по ра­боте преподаватель делает отметку. Отчет с отметкой передается преподавателю на экзамене (зачете).

6. ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

1. Что называется молнией и как она образуется?

2. Какие опасные воздействия производит молния?

3. Какими параметрами характеризуется грозовая деятельность?

4. Что называется молниезащитой?

5. На чем основана классификация защищаемых обьектов по категории молниезащиты?

6. Опишите конструкцию и принцип действия молниеотвода.

7. Что называется зоной защиты молниеотвода. Какие виды молниеотводов Вы знаете?

8. Каково должно быть взаимное расположение молниеотводов и защищаемого ими объекта?

ЛИТЕРАТУРА

1. Инструкция по устройству молниезашиты зданий и сооружений. РД 34.21.122-87/Минэнерго СССР.- М.: Энергоатомиздат, 1989.— 56с.

2. Пчелинцев В.А., Коптев Д.В., Орлов Г.Г. Охрана труда в строительстве. - М.: Высшая школа, 1991. - 270 с.

3. Прокофьев Ф.И. Охрана труда в геодезии и картографии. -.М.: Недра, 1987. - 292 с.

Приложение 1

Карта среднегодовой продолжительности гроз в часах для территории РФ

Приложение 2

Категории молниезащиты и типы зон защиты молниеотводов

№	Здания и сооружения	Продолжительность гроз	Тип зоны защиты для стержневых и тросовых молниеотводов	Категория молниезащиты
	Здания и сооружения, помещения которых относятся к зонам классов В-1 и В-2	Любая	Зона А
	То же, классов В-1а, В-1б и В-2а	10 ч и более	При N>1-зона А; При N<1-зона Б
	Наружные установки, создающие зону класса В-1г	Любая	Зона Б
	Здания и сооружения, помещения которых относятся к зонам классов П-1, П-2, П-2а	20 ч и более	Для 1 и 2 степеней огнестойкости при 0,1<N<2 и для 3-5 степеней огнестойкости при 0,02<N<2-зона Б; при N>2-зона А
	Наружные установки и открытые склады, создающие зону классов П-3	20 ч и более	При 0,1<N<2-зона Б; при N>2-зона А
	Здания и сооружения 3-5 степеней огнестойкости, в которых отсутствуют зоны взрыво- и пожароопасных классов	20 ч и более	При 0,1<N<2-зона Б; при N>2-зона А
	Здания и сооружения из легких металлических конструкций со сгораемым утеплителем (4а степени огнестойкости), в которых отсутствуют зоны взрыво- и пожароопасных классов	10 ч и более	при 0,02<N<2-зона Б; при N>2-зона А
	Здания вычислительных центров	20 ч и более	Зона Б
	Дымовые и прочие трубы предприятий и котельных, башни и вышки всех назначений высотой 15 м и более	10 ч и более	Зона Б
	Жилые и общественные здания, высота которых более чем на 25 м превышает среднюю высоту зданий в радиусе 400 м, а также отдельно стоящие здания высотой более 30 м, удаленные от других зданий более чем на 400 м	20 ч и более	Зона Б

Дата добавления: 2015-07-20