ОПГ_блискавкозахист_последний вариант

2

Методичні вказівки до практичної роботи «Розрахунок блискавко захисту об’єктів» з дисципліни «Охорона праці в галузі» для студентів всіх форм навчання / Укл. А.С. Лавренко, В.Т. Рубан – Запоріжжя:

ЗНТУ, 2011. - 18с., 5 рис., 5 табл.

Укладачі: Лавренко А.С., доцент, к.т.н. Рубан В.Т., асистент

Рецензент: Журавель М.О, ст. викл. Денщиков О.Є., ст. викл.

Затверджено на засіданні кафедри «Охорона праці і навколишнього середовища» Протокол № 10 від 29 серпня 2011р

3

1 МЕТА РОБОТИ

Вивчення методики розрахунку зон захисту стрижневих блискавковідводів.

2 ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ

Блискавкозахистом називається комплекс захисних пристроїв, які призначені для забезпечення безпеки людей, захисту будівель і споруд, приладів та матеріалів від вибухів, загорянь і руйнування. Для сприймання електричного розряду блискавок і відводу струмів блискавки в землю служать спеціальні пристрої – блискавковідводи. Блискавковідводи складаються із несучої частини (опори); блискавкоприймача, який безпосередньо сприймає удари блискавки; струмовідводу (спуску), що з’єднує блискавкоприймач з заземлювачем і заземлювача для відводу струму в землю.

Блискавковідводи поділяють на стрижневі, тросові і сітчасті. По кількості діючих блискавкоприймачів їх поділяють на одиночні, подвійні і багатократні (три і більше).

Захисна дія блискавковідводів заснована на властивості блискавки вражати найбільш високі і добре заземлені металеві споруди. Завдяки цьому більш низькі за висотою будинки, які входять у зону захисту даного блискавковідводу, не будуть уражені блискавкою.

3 ПОРЯДОК ОБҐРУНТУВАННЯ І РОЗРАХУНКУ БЛИСКАВКОЗАХИСТУ

3.1. Визначають очікувану на рік кількість уражень блискавкою будівель, не обладнаних блискавкозахистом за формулою:

де А і В - відповідно довжина і ширина будівлі, що має в площі прямокутну форму, м;

НМ - найбільша висота будівлі (споруди), м;

n – середньорічна кількість ударів блискавки на 1 км2 земної

4

поверхні в місці розташування будівлі (дод. табл. 1).

Середньорічна кількість ударів блискавки на 1 км2 земної поверхні (n) залежіть від інтенсивності грозової діяльності К (дод. табл. 2).

3.2 Встановлюють рівень блискавкозахисту об’єкта. (дод. табл. 3).

В залежності від характеру необхідних заходів по блискавкозахисту, всі будинки і споруди поділяють на чотири рівні. До І рівня блискавкозахисту відносять:

– промислові будинки і споруди з вибухонебезпечними зонами класів В-І і В-ІІ, з вибухонебезпечними зонами класів 1 і 20 згідно з НПАОП 40.1-1.32-01 (В-І і В-ІІ згідно з ПБЕ) незалежно від чисельного значення N, а також з вибухонебезпечними зонами класів 2 і 21 (В-Іа і В-ІІ) при N > 1;

– будівлі, в яких встановлено електричне обладнання, чутливе до атмосферних перешкод, незалежно від значення числа N.

До ІІ рівня блискавкозахисту відносять:

–промислові будинки і споруди з зонами класів 2 і 21 (В-Іа і В-ІІ) при значеннях N ≤ 1, а також будівлі і споруди з зонами класів П- І, П-ІІ, П-ІІа (згідно з НАПБ В.01.056-2005/111 і ПБЕ) у разі N > 2;

–будівлі і споруди ІІІ, ІІІа, ІІІб, IV, V ступенів вогнестійкості, а також споруди з легких металевих конструкцій з горючим утеплювачем IVа ступеню вогнестійкості;

–будівлі обчислювальних центрів, а також будівлі, в яких встановлено обладнання інформаційних технологій незалежно від значення числа N;

–зовнішні установки, що створюють зону класу І незалежно від

N;

–зовнішні установки і відкриті склади, що створюють зону

класу П-ІІІ при N > 2.

До ІІІ рівня блискавкозахисту відносять:

– будівлі і споруди І і ІІ ступенів вогнестійкості у разі 0,1 ≤ N ≤ 2, а також ІІІ - V ступенів вогнестійкості, які містять зони класів П-І, П-ІІ, П-ІІа, при 0,02 < N ≤ 0,1;

– зовнішні установки і відкриті склади, що створюють зону класу П-ІІІ при 0,1 < N ≤ 2;

5

–будівлі і споруди ІІІ, ІІІа, ІІІб, IV, V ступенів вогнестійкості, які не містять вибухо- і пожежонебезпечних зон при 0,1 < N ≤ 2;

–димові і інші труби підприємств і котелень, башти і вежі всіх призначень заввишки 15 м і більше незалежно від значення N.

До IV рівня відносять розташовані в сільській місцевості невеликі будови, які не містять вибухонебезпечних зон (див. дод. табл. 3).

3.3 Обирають тип і конструкції блискавковідводів.

Для об’єктів з І та ІІ рівнем блискавкозахисту блискавковідводи на спорудах не встановлюють, щоб шлях струму блискавки не мав контакту з об’єктом. Віддаленість блискавковідводів, що стоять окремо від спеціальних (з вибуховими сумішами) об’єктів, що захищаються, визначається галузевими нормативними документами. Якщо нормативні документи відсутні, то для об’єктів висотою менше ніж 30 м приймають віддаленість від стрижневого блискавковідводу до споруди не менше 4 м.

Захист від прямого удару блискавки будівель та споруд, які відносяться до ІІІ та IV рівнів, може бути здійснений або за допомогою окремих неізольованих стрижневих та тросових блискавковідводів, що встановлюються на будівлях (відстань від них до будівлі не нормується), або ж шляхом заземлення металевої покрівлі, чи влаштуванням блискавкоприймача з металевої сітки із сталевого дроту діаметром 8-10 мм (з чарункою 5×5 м., 10×10 м та 20×20 м для І, ІІ – ІІІ та IV РБЗ відповідно). При цьому загальна кількість струмовідводів повинна бути не менше двох.

3.4 Визначають зону захисту блискавковідводу.

Зона захисту блискавковідводу – це частина простору, у середині якого будівля або споруда захищена від прямих ударів блискавок з певним ступенем надійності.

Зона захисту в залежності від рівня блискавкозахисту (РБЗ) характеризується такими значеннями надійності :

0,99 ÷ 0,999 – для об’єктів І РБЗ ; 0,95 ÷ 0,99 – для об’єктів ІІ РБЗ ; 0,9 ÷ 0,95 – для об’єктів ІІІ РБЗ ;

не нижче ніж 0,85 – для об’єктів ІV РБЗ.

6

Зона захисту для одиночного стрижневого блискавковідводу показана на рис. 3.1.

Нх – висота об’єкту (будинку); Rx – радіус кола горизонтального перетину на висоті Нх; Н – висота блискавковідводу; А – І РБЗ; Б – ІІ РБЗ

Рисунок 3.1 - Зони захисту одинарного стрижневого блискавковідводу

Зона захисту являє собою круговий конус висотою Н0 з радіусом

основи R0 .

Для І РБЗ – вужче і нижче, для ІІ РБЗ – ширше і вище (при одній і тій же висоті блискавковідводу Н) .

Співвідношення, що характеризують зони для різних рівнів блискавкозахисту у одиночного стрижневого блискавковідводу висотою Н < (30÷100) м такі:

7

Таблиця 3.1 - Розрахунок зони захисту одиничного стрижньового блискавковідводу

Для зони захисту необхідної надійності одиничного стрижньового блискавковідводу радіус горизонтального перерізу Rx на висоті Hx визначається за формулою:

ІІІ рівень блискавкозахисту (при Н = від 0 до 100 м) Висота вершини зони Н0 = 0,85Н.

Радіус кола на рівні землі R0 = 1,2H.

Радіус (Rx) кола горизонтального перетину зони захисту на висоті Нх дорівнює

Знаючи висоту блискавкоприймача Н, можна визначити габарити зони захисту, або, знаючи Нх – висоту будинку і Rх, можна визначити висоту блискавковідводу.

Для І РБЗ (з рівняння (3.5)):

Побудова зони захисту ІІІ РБЗ одинарного стрижневого блискавковідводу висотою Н<100 м (рис. 3.2) виконується наступним чином.

Від основи блискавковідводу (точка О) у протилежні боки відкладаються два відрізки ОА і ОВ, які дорівнюють 1,2 Н, на висоті блискавковідводу відкладається відрізок ОС = 0,85Н. Точки А і В з’єднують з точкою С. Конус АСВ з вершиною в точці С і утворюючими АС і ВС, радіусом основи R0 і є зона захисту, яку забезпечує даний блискавковідвід.

9

Рисунок 3.2. Зона захисту одинарного блискавковідводу

Для визначення величини радіуса захисту Rх на будь якій висоті Нх зони захисту використовується формула (3.3):

Rх =1,2Н – 1,41Нх .

Зона захисту двох стрижневих блискавковідводів однакової висоти зображена на рис. 3.3.

10

Рисунок 3.3 - Зона захисту подвійного стрижневого блискавковідводу

Блискавковідвід вважається подвійним, коли відстань між стрижневими блискавкоприймачами L не перевищує граничної величини Lmax (див. табл. 3.2). У супротивному випадку обидва блискавковідводи розглядаються як одиничні.

Конфігурація вертикальних і горизонтальних перерізів стандартних зон захисту подвійного стрижневого блискавковідводу висотою Н і відстанню L між блискавковідводами надана на рисунку 3.3. Побудова зовнішніх областей зон подвійного блискавковідводу (напівконусів з габаритами Н0, R0) виконується за формулами табл. 3.1 для одиничних стрижневих блискавковідводів. Розміри внутрішніх областей визначаються параметрами Н0 і Нс, перший з яких задає максимальну висоту зони безпосередньо біля блискавковідводів, а другий — мінімальну висоту зони посередині між блискавковідводами. При зменшенні відстані між блискавковідводами

(L) відбувається збільшення значення мінімальної висоти зони захисту між ними (Нс). В разі, коли відстань L зрівнюється або стає меншою деякого значення Lс (L≤Lс), межа зони захисту між блискавковідводами не має провисання (Нс=Н0). Формули для визначення величини Lс наведені в таблиці 3.2.