Молниезащита практика
.docРасчет молниезащиты производственного здания.
Необходимо:
Определить тип зоны защиты молниеотвода в зависимости от интенсивности грозовой деятельности;
Выбрать конструкцию молниеотвода;
Рассчитать высоту молниеотвода.
Нарисовать эскиз молниезащиты здания предприятия.
Указания к решению.
Категория молниезащиты
Молниезащиты в РФ подразделятся на 3 категории в зависимости от тяжести последствий после попадания молнии в защищаемый объект. Молниезащиты I категории выполняется на особо опасных объектах, на которых велика вероятность возникновение пожаров и взрывов при попадании молнии, при этом токи молнии и напряжение, наведенные молнией не должны попасть на конструкции защищаемого объекта (газохранилища, нефтебазы, сахарные заводы и т.п.). Молниезащиты II категории выполняется на опасных объектах, на которых при попадании молнии возможно возгорания или нарушения режима роботы объекта или производств (подстанции, вычислительные центры, и т.п.). III категория молниезащиты выполняется на остальных объектах.
Место расположения молниеотвода.
Для категории молниезащиты I молниеотвод устанавливаются отдельно от защищаемых объектов, при этом сам молниеотвод и его заземлитель должны отстоять от защищаемых конструкции на расстоянии SВ по воздуху и SЗ в земле, рис. 1.
Расстояния SВ определяется в зависимости от удельного сопротивления грунта ρ:
Для зданий высотой не более 30 м.
SBmin = 3 м, при ρ ≤ 100 Ом∙м,
SBmin = 4 м, при 0 ≤ ρ ≤ 1000 Ом∙м.
Расстояние SЗmin = SB+2 м.
Для молниезащиты II и III категории SВ и SЗ не предусматриваются, молниеотводы могут устанавливаются непосредственно на защищаемый объект.
Рис. 1 – Расстояния от молниеотвода до защищаемого объекта
Тип зоны защиты молниеотвода.
При расчете молниеотводов принято две защитных зоны молниеотводов, А и Б. Зона А отличается от Б допущением применяемой кривой распределения защитной зоны молниеотвода. Защитная зона молниеотвода представляет пространства под поверхностью построенной вращениям в округ молниеотвода экспоненциальная кривой (кривая а, рис. 2). Для зоны А кривая представляет параболическую кривую (кривая б, рис. 2), для зоны Б кривая представляет прямую (в, рис.2). Расчет по упрощенным кривым упрощается но допускается некоторая вероятность возможности попадания молнии в защитную зону молниеотвода, для зоны А эта вероятность составляет ≤ 0,5%, для зоны Б ≤ 5%, это наглядно видно в верхней части рис.2 где представлено сечения защитной зоны по верхнему краю защищаемого объекта.
Рис. 2 – Защитные зоны молниеотвода.
а – экспоненциальная кривая; б – параболическая кривая; в – прямая; 1 – защищаемый объект; 2 – молниеотвод.
Для I категории, тип зоны защиты молниеотвода всегда А. Для II категории, тип зоны защиты молниеотвода зависит от интенсивности грозовой деятельности. При N ≤ 1 тип Б. При N > 1 тип А. Для III категории будем принимать тип Б.
Ожидаемое количество поражений защищаемого объекта в год.
Количество поражений защищаемого объекта молнией зависит от интенсивности грозовой деятельности в районе его расположение и его габаритов.
Подсчет ожидаемого количества N поражения объекта молнией в год определятся по формуле:
для сосредоточенных зданий и сооружений (дымовые трубы, вышки, башни):
. (1)
для зданий и сооружений прямоугольной формы:
, (2)
где hх - наибольшая высота здания или сооружения;
a,b - соответственно ширена и длина здания или сооружения;
n - среднее число ударов молнии в 1 км земной поверхности табл. 1.
Таблица 1
Число ударов молнией в землю.
Средняя продолжительность гроз |
Удельная плотность ударов молнии в землю n, 1/(км2·год) |
10-20 |
1 |
20-40 |
2 |
40-60 |
4 |
60-80 |
5,5 |
80-100 |
7 |
100 и боле |
8,5 |
Конструкция молниеотвода.
Конструкцию молниеотвода выбирают в зависимости от габаритных размеров защищаемого объекта его высоты, формы, категории молниезащиты, типа защитной зоны. Для отдельно стоящих сооружений имеющих в плане квадратную, или круглую форму более рационально использовать одиночный молниеотвод, при протяжном защищаемом объекте (склады, и т.п.), рациональней использовать, несколько стержневых молниеотводов, так как одиночный молниеотвод будит нецелесообразно высокий. При не возможности расположить несколько молниеотводов в непосредственной близости от защищаемого объекта или на нем (цистерна с легко воспламеняемыми продуктами) рациональней использовать тросовый молниеотвод, но необходимо учесть что максимальная длина пролета тросового молниеотвода должна быть меньше 150 метров.
Расчет высоты молниеотвода.
Основной задачей расчета определение высоты молниеотвода h исходя из высоты, габаритов и расположения защищаемого объекта.
Рис. 3 – Защитная зона одиночного молнеотвода.
Для одиночного стержневого молниеотвода габаритные размеры определяются:
для защитной зоны типа А
, (3)
, (4)
, (5)
для защитной зоны типа Б
, (6)
, (7)
. (8)
Обозначение в формулах представлено на рис. 3.
Рис. 4 – Защитная зона двойного стержневого молниеотвода
Для двойного стержневого молниеотвода габаритные размеры защитной зоны определяются:
для зоны типа А
при L ≤ h
, (9)
, (10)
, (11)
при h < L 2h
, (12)
, (13)
, (14)
при 2h < L 4h
, (15)
, (16)
, (17)
для зоны типа Б
при L ≤ h
, (17)
, (18)
, (19)
при h < L 6h
, (20)
, (21)
. (22)
Обозначение в формулах представлено на рис. 4.
Остальные размеры молниеотвода определяется аналогично как для одиночного молниеотвода.
Рис.5 – защитная зона одиночного тросового молниеотвода
Для одиночного тросового молниеотвода:
зона типа А
, (23)
, (24)
, (25)
зона типа Б
, (26)
, (27)
, (28)
Обозначение в формулах представлено на рис. 5.
Для тросового молниеотвода h высота троса в середине пролета. Высота опор определяется
, при длине пролета L менее 120 метров,
при длине пролета L от 120 до 150 метров.
Рис. 6 – Расстояния от тороса до защищаемого объекта.
При расчете высоты тросового молниеотвода выполненного для молнии защиты I категории необходимо учесть расстояния от защищаемого объекта до троса в середине пролета SB1 Рис. 6 при суммарной длине пролета до 200 метров
SB1 = 3,5 м, при ρ ≤ 100 Ом∙м,
SB1 = 4 м, при 0 ≤ ρ ≤ 1000 Ом∙м.
При суммарной длине 200÷300, расстояния SB1 должно быть увеличено на 2 метра.
По результатам расчетов необходимо нарисовать эскиз молниеотвода с указанием основных размеров.
Литература
Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений. РД 34.21.122-87/ Минэнерго СССР.-М.: Энергоатомиздат,1989.
Инженерные решения по охране труда в строительстве. Справочник строителя/ Под редакцией Г.Г.Орлова.-М.: Стройиздат,1985.
Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций. СО 153-34.21.122-2003.