6.2 Расчёт молниезащиты для склада распределительного предприятия «кор»

6.2.1Исходные данные

Склад предприятие «КОР» можно отнести ко второй категории молниезащиты.

Длина здания составляет L=25,52 м, ширина S=10,3 м, наибольшая высота h_x= 17,0 м. Грунт, на котором построено здание, глина и чернозем с удельным сопротивлением р = 100 Ом*м.

Для защиты здания от поражения молнией целесообразно использовать одиночный стержневый молниеотвод, т.к. здание имеет небольшие размеры.

Заземлители – это устройства, обеспечивающие надежный контакт то­коотвода с почвой. Основным элементом такого устройства является зазем­ляющий электрод – металлическая конструкция, обладающая достаточно большой поверхностью, чтобы обеспечить надежный контакт электрода с почвой. В качестве заземляющего электрода удобнее всего использовать сварную конструкцию из уголков или водопроводных труб, хотя годится и отрезок газовой трубы большого диаметра или другое подобное изделие, если оно имеется под рукой. Заглублять электроды необходимо настолько, чтобы он доходил до влажных слоев почвы, учитывая тип грунта, на котором построен склад предприятия, это глубина 2,5-3м.

6.2.2 Расчет необходимых параметров

Удельная плотность ударов молний в землю в год (n):

На рисунке 6.3 представлена карта средней за год продолжительности гроз в часах для территории бывшего СССР. Предприятие «КОР» расположено в городе Екатеринбурге. Из таблицы 6.2 видно, что удельная плотность ударов молний в год для Екатеринбурга n=2

Рисунок 6.3 Карта средней за год продолжительности гроз в часах для территории бывшего СССР

Таблица 6.2 Удельная плотность ударов молнии в землю в зависимости от среднегодовой продолжительности гроз.

Среднегодовая продолжительность гроз, ч	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 более	8,5

Ожидаемое количество ударов молнии в здание в год (N):

Защищаемое здание имеет прямоугольную форму поэтому справедлива формула (6.1):

N=(S+6 h_х)(L+6 h_х)∙n∙10^-6 (6.1)

где h_х- высота здания

L- длина здания

S- ширина здания

N=(10,3+6*17)*(25,52+6*17)*2*10^-6=0,028

Защищаемое сооружение имеет вторую категорию молниезащиты, поэтому тип зоны защиты молниеотвода зависит от N, т.к. N<1, то зона защиты класса Б.

6.2.3 Сопротивление растеканию вертикальных заземлителей(r)

Величина сопротивления заземлителя молниеотводов, если вблизи них во время грозы могут находиться люди, не должна превышать 10 Ом, допускается сопротивление заземлителя до 40 Ом, но в этом случае необходимо оградить зону электрода не менее чем на 10 метров от мест где возможно появление людей (служебные проходы, жилые дома и.т.д.) В качестве заземлителя используется труба типа НКТ диаметром d=60мм и длинной l=3м.

Сопротивление одного вертикально забитого заземляющего электрода R может быть рассчитано по формуле (6.2):

где:

⍴- удельное сопротивление почвы

l- длина заземлителя

d- диаметр заземлителя

При токах молнии плотность стекающего с электрода тока велика, поэтому в земле вблизи поверхности электрода создаются очень высокие напряженности электрического поля, превосходящие по величине пробивные напряженности для земли. Другими словами, в земле вблизи поверхности электрода ток молнии создает очень большое падение напряжения. Под действием этого падения напряжения вблизи электрода происходит пробой почвы, образуется зона искрения, как бы увеличивающая поперечные размеры электрода. Сопротивление электрода уменьшается. Этот эффект, возникающий при растекании тока молнии, учитывается так называемым импульсным коэффициентом α_И, который определяется экспериментально. Для вертикальных электродов и полос небольшой длины (до 10м) α_И<1. Сопротивление электрода R_И при стекании с него тока молнии определяется по формуле (6.3) :

R_и=R* α_И (6.3)

Для данного типа грунта (чернозема и глины) и одного вертикального электрода

α_И=0,5; тогда получим импульсное сопротивление:

R_и=28,3*0,5=14,15 Ом