Молния - электрический разряд между электрически заряженным облаком и землей или между разноименно заряженными облаками. Во время грозового разряда в течение 0.1 с при токе порядка 100 - 200 кА в

МОЛНИЕЗАЩИТА

Молния - электрический разряд между электрически заряженным облаком и землей или между разноименно заряженными облаками. Во время грозового разряда в течение 0.1 с при токе порядка 100 - 200 кА в канале тока развивается температура до 30.000 °С. Вследствие быстрого расширения нагретого воздуха возникает с большим шумом взрывная волна (гром). В разных районах страны число грозовых дней и часов различно. Например, среднегодовые продолжительности гроз в Мурманске и Норильске менее 10 часов, в Астрахане и Архангельске - от 10 до 20 часов, в Ростове-на-Дону - от 40 до 60 часов, в Майкопе - более 100 часов.

По данным статистики 7 % пожаров возникают от разрядов молнии. Велико разрушительное воздействие прямого удара молнии (первичное ее проявление). Однако существует еще и вторичное проявление, которое заключается в том, что во время разряда молнии на изолированных от земли металлических предметах вследствие электромагнитной и электростатической индукции возникают электротоки высоких напряжений. Возможен также перенос высоких потенциалов по проводам, через наземные или подземные металлические коммуникации. При этом в местах разрыва электрической цепи может возникнуть искрение, достаточное для воспламенения горючей среды.

Комплекс защитных устройств, предназначенных для обеспечения безопасности людей, сохранности зданий и сооружений, оборудования и материалов от взрывов, загораний и разрушений, вызванных грозой, называется молниезащитой.

В соответствии с назначением зданий, сооружений необходимость выполнения молниезащиты, ее категория и тип зоны защиты определяется в зависимости от среднегодовой продолжительности гроз, а также от ожидаемого количества поражений здания или сооружения молнией в год.

Ожидаемое количество поражений молнией в год зданий и сооружений N зависит от размеров здания (в том числе и высоты) и среднегодового числа ударов молнии в 1 км² земной поверхности в месте расположения здания.

Для зданий и сооружений прямоугольной формы N определяется по формуле:

;

для сосредоточенных зданий и сооружений (башен, вышек, дымовых труб):

,

где - соответственно ширина и длина зданий, м; для зданий и сооружений сложной конфигурации в плане при расчете в качестве принимается ширина и длина наименьшего описанного прямоугольника;

- наибольшая высота зданий или сооружения, м;

- среднегодовое число ударов молнии в 1 км² земной поверхности в месте расположения здания (для Ростова-на-Дону , для Астрахани n = 1, для Майкопа n= 8,5).

К первой категории молниезащиты относятся здания и сооружения со взрывоопасными зонами классов В-I и В-II; ко второй категории - промышленные здания и сооружения с зонами классов В-Iа, В-Iб и В-IIа, расположенные в местности со средней продолжительностью гроз 10 и более часов в год. К III категории относятся многие другие производственные, сельскохозяйственные, жилые и общественные здания, сооружения и склады, дымовые трубы, водонапорные башни, пожарные вышки и др. (см. таблицу).

Категории молниезащиты и типы зон защиты

Здания и сооружения	Месторасположение	Тип зоны	Категория
Здания и сооружения классов В-I и В-II	На всей территории РФ	Зона А	I
Здания и сооружения классов В-Iа,В-Iб,В-IIа	В местностях со средней продолжительностью гроз 10 ч/год и более	При N>1-зона А при N£1-зона Б	II
Наружные установки класса В-Iг	На всей территории РФ	Зона Б	II
Здания и сооружения классов П-1,П-2,П-IIа	В местностях со средней продолжительностью гроз 20 ч/год и более	При N£2-зона Б при N>2-зона А	III
Наружные установки и открытые склады класса П-III	То же	То же	III
Здания и сооружения III,IV,V степени огнестойкости, в которых отсутствуют помещения взрыво- и пожароопасных классов	То же	То же	III
Здания вычислительных центров	-	Зона Б	II

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

По степени надежности зоны защиты молниеотводов делят на два типа: А - со степенью надежности 99.5% и выше и Б -95 % и выше. Для первой категории используется зона защиты только типа А. Для II и III категории тип зоны защиты зависит от ожидаемого числа поражений молнией в год. Для II категории при показателе N>1 предусматривается зона типа А, при N£1 - зона типа Б. Для III категории зону защиты молниеотводов типа А принимают при N>2, а типа Б - при N£2 с учетом степени огнестойкости строительных конструкций.

Для приема электрического разряда и отвода токов молнии в землю служат специальные устройства - молниеотводы. Молниеотвод состоит из несущей части (опоры), молниеприемника, непосредственно воспринимающего удары молнии, токоотвода, соединяющего молниеприемники с заземлителем для отвода тока в землю.

Молниеприемники по устройству делят на стержневые, тросовые и сетчатые. По количеству действующих молниеприемников их разделяют на одиночные, двойные и многократные.

Защитное действие молниеотводов основано на свойстве молнии поражать наиболее высокие и хорошо заземленные металлические сооружения. Благодаря этому более низкие по высоте здания, входящие в зону защиты данного молниеотвода не будут поражены молнией.

Размеры зон защиты одиночного стержневого молниеотвода высотой h£ 150 м:

r_x

h₀ h

h_x

r₀

Зона А

h₀ = 0.85h;

r₀ = (1.1 - 0.002h)h;

r_x = (1.1 - 0.002h)(h - h_x/0.85).

Зона Б

h₀ = 0.92h;

r₀ = 1.5h;

r_x = 1.5(h - h_x/0.92).

(h_x – высота защищаемого здания, r_x- радиус зоны защиты на высоте здания)

Для зоны Б высота одиночного стержневого молниеотвода высотой h£150 м при известных величинах h_x и r_x может быть определена по формуле:

h = (r_x + 1.63h_x)/1.5

Размеры зон защиты одиночного тросового молниеотвода:

h_o

h_оп h

h_x

r_x

a

r₀

Зона А

h₀ = 0.85 h;

r₀ = (1.35 - 0.0025h)h;

r_x = (1.35 - 0.0025h)(h - h_x/0.85).

Зона Б

h₀ = 0.85h;

r₀ = 1.7h;

r_x = 1.7(h - h_x/0.92)

(h_x – высота защищаемого здания, r_x- радиус зоны защиты на высоте здания)

Габариты зоны защиты одиночного тросового молниеотвода определяются высотой троса h в середине пролета. При высоте опор h_оп и длине пролета a высоту троса определяют по формуле:

h = h_оп - 2 при а£ 120 м;

h = h_оп - 3 при 120< а < 150 м.

Устройство молниезащиты

Молниезащита по I категории от прямых ударов молнии должна выполняться отдельно стоящими стержневыми или тросовыми молниеотводами, при этом нормируется минимальное расстояние до защищаемого объекта по воздуху и до подземных металлических коммуникаций.

Молниезащита по II категории от прямых ударов молнии должна выполняться отдельно стоящими или установленными на защищаемом объекте стержневыми или тросовыми молниеотводами. Расстояние до защищаемого объекта не нормируется.

На зданиях и сооружениях с металлической кровлей в качестве молниеприемника необходимо использовать кровлю, при этом все выступающие неметаллические элементы здания должны быть оборудованы молниеприемниками, присоединенными к металлу кровли. При уклоне неметаллической кровли не более 1:8 может быть использована молниеприемная сетка. Шаг ячеек не должен превышать 6 ´ 6 м.

Молниезащита от прямых ударов молниизданий и сооружений III категории выполняется также, как и для зданий II категории. В этом случае при использовании молниезащитной сетки ее шаг может достигать 12´12 м.

Стержневые молниеотводы выполняются из стали любой марки сечением более 100 мм² и длиной более 200 мм. Для защиты их от коррозии выполняется цинкование, лужение или окрашивание.

Тросовые молниеприемники изготавливаются из стального многопроволочного оцинкованного троса сечением более 35 мм².

Для опор используется сталь любой марки, дерево, железобетон. необходим их расчет на прочность.

Токоотводы выполняются из стали. Соединения должны выполняться сваркой, а при невозможности выполнения огневых работ используется болтовое соединение с нормированным сопротивлением при обязательном ежегодном контроле последнего перед началом грозового сезона. От металлических кровли или сетки токоотводы должны быть проложены к заземлителям не реже, чем через 25 м по периметру здания. Можно использовать металлические конструкции зданий и сооружений (колонны, фермы, рамы...).

В качестве заземлителей молниезащиты допускается использовать все рекомендуемые ПУЭ заземлители электроустановок.

Защита от заноса высоких потенциалов и вторичных проявлений молнии

Для защиты от вторичных проявлений молнии металлические конструкции и корпуса всего оборудования и аппаратов, находящихся в здании, необходимо присоединить к заземляющему устройству электроустановок либо к железобетонному фундаменту здания, используемому в качестве заземлителей молниеотвода. Внутри здания или сооружения между трубопроводами и другими протяженными металлическими конструкциями в местах их взаимного сближения на расстояние менее 100 мм через каждые 20 м для первой категории и через 30 м для II категории следует приваривать или припаивать перемычки из стальной проволоки диаметром не менее 5 мм или стальной ленты сечением не менее 24 мм².

В соединениях между собой элементов трубопроводов и других протяженных металлических элементов, расположенных в защищаемом здании, необходимо обеспечить контакт с нормируемым переходным электрическим сопротивлением. Так для фланцевых соединений труб нормируется при этом количество болтов нормальной затяжки. В местах соединения, где контакт с указанным переходным сопротивлением не может быть обеспечен, необходимо устройство перемычек с приведенными выше размерами.

Защита от заноса высокого потенциала по подземным, наземным и надземным металлическим коммуникациям достигается их заземлением на вводе в здание или сооружение и на двух ближайших к этому вводу опорах коммуникаций.

Задачи

1.Предложить молниезащиту автозаправочной станции в Ростовской области длиной 50 м и шириной 30 м.

2. Предложить молниезащиту вычислительного центра в Ростовской области, находящегося в одноэтажном здании высотой 10 м, длиной 30 м и шириной 10 м.

3. Предложить молниезащиту механосборочного цеха, находящегося на территории Ростовской области, с размерами: высота - 20 м, длина - 40 м, ширина - 15 м.

4. Предложить молниезащиту участка по ремонту сложной бытовой техники, расположенного в г. Астрахань, с размерами: высота - 10 м, длина -15 м, ширина - 6 м.

5.Предложить молниезащиту жилого дома в г. Майкоп с размерами: высота - 35 м, длина - 50 м, ширина - 25 м.

6.Предложить молниезащиту нефтебазы, находящейся в Батайске, с размерами: длина - 25 м, ширина - 25 м и высота - 10 м.

7. Предложить молниезащиту административного здания в г. Цимлянске, имеющего следующие размеры: высота - 15 м, длина - 30 м, ширина - 20 м.

8. Предложить молниезащиту жилого дома в г. Волгодонске с размерами: высота - 35 м, длина - 50 м, ширина - 25 м.

Дата добавления: 2015-08-28