Розрахунок зони захисту блискавковідводу

Зона захисту одинарного блискавковідводу – конус висотою h₀ (рис 1.)

Параметри зони захисту залежать від її типу: А чи Б (табл 1.)

Параметр	Тип А (99,5%)	Тип Б (95 %)
rx	(S2+L2)0,5/2	(S2+L2)0,5/2
hx	Hб	Hб
ho	0,85 h	0,92 h
ro	(1,1-0,002 h) h	1,5 h
rx	(1,1-0,002 h) (h- hx/0,85)	1,5 (h- hx/0,92)
h	h1,2=(b±(b2-0,008c)0,5)/0,004 b=1,1+0,00235hx; c=1,294hx+rx	h=(rx+1,63hx)/1,5

Розрахунок зони захисту подвійного стрижньового блискавковідводу

Блискавковідвід вважається подвійним, коли відстань між стрижньовими блискавкоприймачами L не перевищує граничної величини L_max. В супротивному випадку обидва блискавковідводи розглядаються як одиничні.

Конфігурація вертикальних і горизонтальних перерізів стандартних зон захисту подвійного стрижньового блискавковідводу (висотою h і відстанню L між блискавковідводами) надана на рис 2. Побудова зовнішніх областей зон подвійного блискавковідводу (напівконусів з габаритами h_о, r_о) виконується за формулами табл. 2, 3, 3а для одиничних стрижньових блискавковідводів. Розміри внутрішніх областей визначаються параметрами h_o і h_с, перший з яких задає максимальну висоту зони безпосередньо біля блискавковідводів, а другий -мінімальну висоту зони посередині між блискавковідводами (практично вона не повинна бути меншою від висоти об’єкту захисту.

При відстані між блискавковідводами L≤L_c межа зони не має провисання

(h_c = h_о). [6]

Для відстаней L_с≤ L ≤ L_max висота h_с визначається за формулою

h_c = h_о ×(L_max – L)/ (L_max – L_с) [7]

Рис 2. Зона захисту подвійного стрижньового блискавковідводу

L – відстань між блискавковідводами h – висота блискавковідводу

h_о – максимальна висота зони захисту безпосередньо біля блискавковідводу

r_о – радіус конуса захисту (торцева частина зони захисту)

r_х – максимальна напівширина зони в горизонтальному перерізі на висоті h_x 

h_с – мінімальна висота зони захисту посередині між блискавковідводами

r_сх – напівширина горизонтального перерізу в центрі між блискавковідводами

Граничні відстані L_max і L_c для блискавковідводів висотою до 150 м обчислюються за емпіричними формулами табл. 4. При більшій висоті блискавковідводів слід користуватися спеціальним програмним забезпеченням.

Таблиця 4. Розрахунок параметрів зони захисту подвійного стрижньового блискавковідводу

Надійність захисту Р3	Висота блискав-ковідводу h, м	Lmax , м	Lc, м
0,9	від 0 до 30	5,75 h	2,5h
	від 30 до 100	[5,75 – 3,57·10-3(h – 30)] h	2,5h
	від 100 до 150	5,5h	2,5h
0,99	від 0 до 30	4,75h	2,25h
	від 30 до 100	[4,75–3,57·10-3(h – 30)] h	[2,25 – 0,01007(h – 30)] h
	від 100 до 150	4,5h	1,5h
0,999	від 0 до 30	4,25h	2,25h
	від 30 до 100	[4,25–3,57·10-3(h – 30)] h	[2,25–0,01007(h –30)] h
	від 100 до 150	4,0h	1,5h

Розміри горизонтальних перерізів зони обчислюються за наступними формулами, загальними для всіх рівнів надійності захисту:

- максимальна напівширина зони r_х в горизонтальному перетині на висоті h_x вичисляється за формулою :

r_х = r_o (h_o- h_x)/ h_o [8]

- довжина горизонтального перерізу l_x2

на висоті h_x2 ≥ h_c:

l_x= L× (h_o- h_x2)/(2× (h_o- h_с)) [9]

при h_x < h_c:l_x = L / 2 [10]

- ширина горизонтального перерізу в центрі між блискавковідводами 2r_сх на висоті h_x ≤ h_c :

2r_сх = 2r_o (h_с- h_x)/ h_с [11]

При значенні мінімальної висоти зони захисту посередині між блискавковідводами h_c = h_x ширина горизонтального перерізу в центрі між блискавковідводами 2r_сх стає рівною 0, r_сх = 0

Отже, послідовність розрахунку блискавкозахисту наступна:

1. Визначення інтенсивності грозової діяльності, питомої густини ударів блискавки в рік та очікуваної кількості ударів блискавки в об’єкт.

2. Визначення класу пожежної і вибухової небезпеки об’єкту за ПУЕ та ступеню вогнетривкості будинків і споруд.

3. Визначення зони захисту і категорії пристроїв блискавкозахисту.

4. Вибір типу блискавковідводу (чи групи блискавковідводів) і його розташування на території чи об’єкті.

5. Розрахунок і графічна побудова зони блискавкозахисту будівлі

Рішення оформляється графічно в необхідному масштабі і наноситься на генплан.

Завдання:

Розрахувати і спроектувати блискавкозахист промислового об’єкта за наступних вихідних умов:

Варіант	Висота приміщення Н, м	Розміри приміщення L x S, м	Місцевість	Захищуваний промисловий об’єкт	Тип блискавковідводу
8	7	12 х 28	Крим, Пн	Будівля, віднесена до зони класу 2 за НАПБ	подвійний

Розрахунок:

1. Класифікація об'єкта за блискавкозахистом: спеціальний об’єкт.

2. Визначити інтенсивність грозової діяльності, питому густину ударів блис­кавки в рік:

n = (6,7 × Т_гр) /100=(6,7 × 90) /100=6,03 [1]

де Т_гр - середня тривалість гроз у годинах, визначена за картами інтенсивності грозової діяльності (Додаток 2) або за середніми багаторічними (не менш 10 р.) даними метеостанції, найближчої до місця знаходження об’єкта. За картою для м.Львів – 80-100годин

Очікувану кількість уражень об'єкту блискав­кою за рік:

- для прямокутної форми шириною S довжиною L і висотою h_об

N=[( S + 6×h_об) × ( L + 6×h_об) – 7,7×h_об²] × n × 10^-6 [2]

N=[( 28 + 6×7) × ( 12 + 6×7) – 7,7×7²] × 6,03× 10^-6=0,0205

3. Клас пожежної і вибухової небезпеки об’єкту Г

Будівлі і споруди або їх частини, приміщен-ня яких згідно з ДНАОП 0.00-1.32-01 і НАПБ В.01.056-2005/111 відносяться до зон класів 2 і 21 N≤1 - рівень блискозахисту ІІ - об’єкти , які треба захищати від прямих ударів, вторинних проявів та занесення високого потенціалу через надземні і підземні комунікації. Надійність захисту від прямого удару блискавки (Р_з) слід приймати: 0,95 ÷ 0,99.

4. Обрати вид блискавкоприймача (природний або спеціально встановлений) та тип блискавковідводу (чи групи блискавковідводів) і його розташування на території чи об’єкті

Для захисту від прямого удару використовують зовнішню БЗС, основою якої є:

1. Блискавковідводи

2. Влаштування металевих заземлених сіток на відкритих предметах

Для захисту від прямого удару та вторинних проявів використовують внутрішню БЗС, яка включає:

1. Заземлення обладнання всередині споруди

2. Утворення замкнутих контурів між трубопроводами, металевими предметами,

3. Заземлення металевих комунікацій

5. Розрахунок і графічна побудова зони блискавкозахисту будівлі. Розрахувати параметри блискавкоприймача (висоту, місце розташування) та побудувати креслення зони захисту.

Р_з=0,99

Висота блискавковідводу h, м від 0 до 30

Приймаю висоту блискавковідводу : h=22м

L_max=4,75h , м L_c=2,25h, м

L_max=4,75*22=104,5 м, L_c=2,25*22=49,5м

Розміри горизонтальних перерізів зони обчислюються за наступними формулами, загальними для всіх рівнів надійності захисту:

- максимальна напівширина зони r_х в горизонтальному перетині на висоті h_x вичисляється за формулою :

r_х = r_o (h_o- h_x)/ h_o

h_x – висота будівлі, рівна 7 м

Висота конуса захисту h_о=0,8h=0.8*22=17.6, м

Радіус конуса r_о=0.8h=0.8*22=17,6, м

r_х = r_o (h_o- h_x)/ h_o =17.6*(17.6-7)/17.6=11.6м

Тоді L – відстань між блискавковідводами становить

L=33м

При відстані між блискавковідводами L≤L_c 33≤49,5м межа зони не має провисання h_c = h_о=17,6м

- ширина горизонтального перерізу в центрі між блискавковідводами 2r_сх на висоті h_x ≤ h_c :

2r_сх = 2r_o (h_с- h_x)/ h_с

2r_сх = 2*17,6* (17,6- 6)/ 17,6=11,6м

14