Наближені значення імпульсних коефіцієнтів

найпростіших заземлювачів

Питомий опір ґрунту, Омм	до 100	100 ... 500	500 ... 1000	1000... 2000	понад 2000
 для комбінованого заземлювача	0,9	0,7	0,5	0,3	-
 для вертикального заземлювача	0,9	0,9	0,7	0,5	0,35

По величині розрахункового опору розтіканню струму R_p із таблиці 2.3 вибирається типовий заземлювач для ґрунту з відомим питомим електричним опором.

Таблиця 2.3

Типові конструкції заземлювачів і значення їх опору розтіканню струму промислової частоти Rp

№ з/п	Тип заземлювача	Матеріал	Значення опору Rp (в Ом) при різних питомих опорах ґрунту, Омм
			до 50	50... 100	100.. 500	500..1000
1	2	3	4	5	6	7
1	Вертикальний стержневий	кутник 40 х 40 х 4
		l = 2 м	19	38	190	380
		l = 3 м	14	28	140	280
		сталь кругла  10 ... 20 мм
		l = 2 м	24	48	240	480
		l = 3 м	17	34	170	340
		l = 5 м	14	28	140	280
2	Горизонтальний штабовий	штаба 4 х 40 мм
		l = 2 м	22	44	220	440
		l = 5 м	12	24	120	240
		l = 10 м	7	14	70	140
продовження табл. 2.3
3	Комбінований двохстержневий	кутник 40 х 40 х 4, штаба 4 х 40 мм c = 3 м; l = 2,5 м c = 3 м; l = 3,0 м c = 6 м; l = 2,5 м c = 6 м; l = 3,0 м	7 6 5,5 4,5	14 12 11 9,1	70 60 55 45	140 120 110 90
		сталь кругла  10...20 мм, штаба 4 х 40 мм c = 3 м; l = 2,5 м c = 3 м; l = 3,0 м c = 5 м; l = 2,5 м c = 5 м; l = 3,0 м c = 3 м; l = 5,0 м c = 5 м; l = 5,0 м	7,5 6,8 6,0 5,5 5,5 4,0	15 14 12 11 11 8	75 70 60 55 55 40	150 140 120 110 110 80
4	Комбінований трьохстержневий	кутник 40 х 40 х 4, штаба 4 х 40 мм c = 3 м; l = 2,5 м c = 6 м; l = 2,5 м c = 7 м; l = 3,0 м	4 3 2,7	8 6 5,4	40 30 27		80 60 55
		сталь кругла  10 … 20 мм, штаба 4 х 40 мм c = 2,5 м; l = 2,5 м c = 2,5 м; l = 3,0 м c = 5 м; l = 2,5 м c = 5 м; l = 3,0 м c = 6 м; l = 5,0 м	4,8 4,4 3,5 3,3 2,7	9,7 8,9 7,1 6,6 5,4	50 45 36 33 27		100 90 70 65 55
продовження табл. 2.3
5	Комбінований п’ятистержневий	кутник 40 х 40 х 4, штаба 4 х 40 мм c = 5 м; l = 2,0 м c = 5 м; l = 3,0 м c = 7,5 м; l = 2 м c = 7,5 м; l = 3 м	2,2 1,9 1,8 1,6	4,4 3,8 3,7 3,2	22 19 18,5 16		44 38 37 32
		сталь кругла  10 ... 20 мм, штаба 4 х 40 мм c = 5 м; l = 2,0 м c = 5 м; l = 3,0 м c = 7,5 м; l = 2 м c = 7,5 м; l = 3 м c = 5 м; l = 5,0 м c = 7,5 м; l = 5,0 м	2,4 2 2 1,7 1,9 1,6	4,8 4,1 4 3,5 3,8 3,2	24 20,5 20 17,5 19 16		48 41 40 35 38 32

 Задача 2.1

Запроектувати блискавкозахист від прямих ударів блискавки для окремої будівлі довжиною l = 30 м, шириною b = 12 м і висотою h = 15 м. Будівля відноситься до 2-ої категорії захисту. Ґрунт навколо будівлі суглинок (питомий опір ґрунту  = 100 Омм).

Розв’язок:

Підрахуємо очікувану кількість уражень будівлі без влаштування блискавкозахисту на протязі року за формулою:

N

(2.12)

=[(b+6h)(l+6h)-7.7h²]n10^-6=

=[(12+615)(30+615)-7.7·15²]310^-6= 0,03152<1.

де: l, b, h – розміри будівлі, м; n – середня кількість уражень блискавкою 1 км² земної поверхні в рік в районі будівництва. Для території України n=3.

Так як N<1 приймаємо зону захисту типу Б (інакше – тип А).

 При проектуванні блискавкозахисту цього типу будівель можуть бути застосовані три варіанти:

1. одиночний стержневий блискавковідвід установлюється по середині бокової стінки будівлі;

2. одиночний стержневий блискавковідвід установлюється на даху будинку, по центру його;

3. по середині торцевих стін будівлі встановлюються два стержневих блискавковідводи.

Проведемо визначення висоти блискавковідводу для вказаних варіантів.

Варіант 1.

Накреслимо будівлю (в плані) у певному масштабі. З точки, в якій розміщений блискавковідвід, проводимо коло такого радіусом (R_x), щоб будівля повністю виявилась в середині кола. Радіус R_x визначається шляхом безпосереднього вимірювання його на кресленні з врахуванням масштабу.

Рис. 2.11. Схема зони захисту (варіант 1)

В даному випадку R_x можна визначити і розрахувати, тобто

м

Визначаємо висоту блискавковідводу по формулі:

м

Варіант 2.

Накреслимо будівлю (в плані) у певному масштабі і визначимо радіус R_x графічним способом або в нашому випадку по формулі:

м

Рис. 2.12 Схема зони захисту (варіант 2)

Визначаємо висоту блискавковідводу

м

Варіант 3.

При розташуванні блискавковідводів по середині торцевих стін будівлі приймаємо, що

м

Тоді

м

Визначаємо співвідношення відстані між двома одиночними блискавковідводами (вона в даному випадку дорівнює довжині будівлі) і висотою блискавковідводу, тобто

В цьому випадку вираховуємо інші параметри зони захисту із співвідношень:

м

м

м

м

Аналізуючи отримані результати, можна зробити висновок, що розраховане значення висоти блискавковідводу h = 19 м недостатнє, так як по середині будівлі ширина захисту на висоті будівлі буде м, що недостатньо, так як b=12 м. Тому необхідно збільшити висоту блискавковідводу. Якщо її збільшити до величини h = 20 м, то отримаємо:

,

а при такому співвідношенні:

м

м

м

Виходячи з розрахованих варіантів бачимо, що другий варіант, у порівнянні з першим, має перевагу, тому що блискавковідвід є на 2 м нижчим. Однак, закріплювати опору блискавковідводу на даху будівлі значно важче, ніж на боковій стіні. Помітну перевагу в порівнянні з першим і другим варіантами має третій варіант, по якому висота блискавковідводу становить 20 м. Так як висота будівлі дорівнює 15 м, то над її дахом блискавковідвід буде виступати лише на 5 м (а не на 14м чи 12м, як у першому так і другому варіантах). Таку невисоку опору блискавковідводу неважко закріпити на торцевих стінах будівлі. У якості опори блискавковідводу приймаємо дерев’яний брус, який прикріплюється до стіни будівлі у верхній його частині. До бруса закріплюється блискавкоприймач із стального стержня 12 мм і довжиною 1,0 м. У якості струмовідводу приймаємо стальний дріт 7 мм, що приварюється до блискавкоприймача, а другий кінець струмовідводу прокладається у ґрунті і приєднується до заземлювача.Так як питомий опір ґрунту біля будівлі, що підлягає блискавкозахисту, менший 500 Омм, то імпульсний опір приймаємо R_i = 10 Ом.

Визначаємо опір розтікання струму за формулою:

Ом

де:  = 0,9 з табл. 2.2.

Користуючись таблицею 2.3, підбираємо заземлювач.

Для опору R_p = 11 Ом підходить комбінований двохстержневий заземлювач (кутник 40 х 40 х 4 мм, довжиною l = 3м з відстанню між ними c = 6 м), для якого R = 9,1 Ом < 11 Ом.