4.4.3. Захист від блискавки

Будівлі й споруди можуть пошкоджуватися й руйнуватися вна­слідок дії прямих ударів блискавки й вторинного явища електричної та електромагнітної індукції.

Високий потенціал від розрядів блискавки може потрапляти в будівлі повітряними шляхами та через різні комунікації. Канал го­ловного розряду блискавки має температуру понад 20 000 °С, що ви­кликає утворення іскор і нагрівання горючого середовища до темпе­ратури спалахування.

Необхідність захисту промислових будівель і споруд від блис­кавки встановлюється, виходячи з їх призначення, інтенсивності грозової діяльності в районі їх розташування, а також очікуваної мо­жливості уражень їх блискавкою.

Середній рівень грозової діяльності в годинах за рік визнача­ється на підставі даних місцевих метеорологічних станцій.

Нижче наведено класифікацію будівель і споруд за необхідніс­тю облаштування захисту від блискавки (див. табл. 4.7).

Будівлі й споруди, які належать за облаштуванням захисту від блискавки до І і II категорій, необхідно захищати від прямих ударів блискавки, електростатичної та електромагнітної індукції і занесен­ня високих потенціалів через надземні металеві комунікації.

Будівлі й споруди, віднесені за облаштуванням захисту від блискавки до III категорії, підлягають захисту від прямих ударів блискавки й занесення високих потенціалів через наземні метале­ві комунікації, а також від електростатичної індукції (для устано­вок і ємностей з корпусами із залізобетонних або синтетичних ма­теріалів).

Захист будівель від прямих ударів блискавки здійснюється за допомогою блискавкоприймача, який безпосередньо сприймає удар блискавки; струмовідводу, який служить для відводу струму в зем­лю; і заземлювача, через який струм блискавки переходить безпосе­редньо в землю.

Залежно від розташування блискавковідводи поділяються на розміщені окремо й такі, що знаходяться безпосередньо на будівлі або споруді. За типом блискавкоприймача вони поділяються на стержневі, тросові й комбіновані. Залежно від кількості сумісно дію­чих пристроїв на одному струмовідводі блискавковідводи поділя­ються на одиночні, подвійні і багаторазові. Якщо з архітектурних міркувань установка блискавковідводу неможлива, тоді на будівлі облаштовують металеву заземлену решітку.

Для вертикальної конструкції (опори), як правило, використо­вують щогли або дерев'яні стовпи.

Захисна дія блискавковідводу залежить від надійності з'єднання струмовідводу із заземлювачем. Усі з'єднання заземлювачів між собою і з струмовідводом виконують способом зварювання з довжиною зварюваль­ного шва не менше шести діаметрів зварювальних круглих провідників.

Види заземлювачів, їх кількість і розміри визначаються залеж­но від необхідної величини опору розтіканню струму й питомого опору ґрунту, у якому розташовані заземлювачі. Як правило, стру-мовідводи приєднують до заземлювачів з величиною імпульсного опору не більше 200 м.

Захисна дія блискавковідводу характеризується конфігурацією і розмірами зон захисту.

Зона захисту — це простір навколо блискавковідводу, у якому будівлю або споруду буде захищено від прямих ударів блискавки. Захист об'єктів від прямих ударів блискавки буде надійним тільки тоді, коли всі його частини знаходитимуться в цій зоні.

Величина зони захисту визначається відповідно до Інструкції по облаштуванню блискавкозахисту будівель та споруд РД 34.21.122-87.

Згідно з Інструкцією є два типи зони захисту: зона типу А, що має ступінь надійності 99,5 % та вище, і зона типу Б — ступінь на­дійності 95 % і вище.

За кількістю та розміром площі загальної зони захисту блискав­ковідводи поділяються на одиночні, подвійні та багаторазові.

Одиночний стержневий блискавковідвід

Зона захисту одиночного стержневого блискавковідводу висо­тою й являє собою круговий конус, вершина якого знаходиться на висоті И₀ > й.

На рівні землі зона захисту утворює круг радіусом г₀. Горизон­тальний переріз зони захисту на висоті споруди, яка потребує захис­ту, И_х являє собою круг радіусом г_х.

1. Зона захисту одиночних стержневих блискавковідводів висо­тою Н < 150 м має наступні розміри.

Зона А:

/г₀ = 0,85 ■ Л, (4.13)

г₀ = (ІД - 0,002 - ' (4.14)

(4.15)

(Ц-0,002-й/й-і

⁴ Ч 0,85

зона Б:

г₀ = 225 м,

(4.16) (4.17)

(4.18)

И₀ = 0,92 • Н,

г_п = 1,5 • И,

( И ^Л

Ь £_

І 0,92_у

Для зони Б висоту одиночного стержневого блискавковідводу при відомих значеннях Н_х і г_х можна визначити за формулою:

(4.19)

_т г_г +1,63 ■ А_г

}і ~Л і_

1.5

(4.24)

225(1-А_Л) [0,92-0,8 - 10"³(Л -150)]^г

Подвійний стержневий блискавковідвід

Зона захисту подвійного стержневого блискавковідводу висо­тою А < 150 м.

Торцеві області зони захисту визначаються, як і зони одиноч­них стержневих блискавковідводів. Розміри А₀, г₀, г_х\, ^визнача­ються за формулами (4.13) — (4.19) для обох типів зон захисту.

Внутрішні області зон захисту подвійного стержневого блиска­вковідводу мають наступні розміри.

Зона А:

при Ь < А:

(4-20)

■ (4.21)

2. Зона захисту одиночних стержневих блискавковідводів висо­тою 150 < Н < 600 м має наступні розміри. Зона А:

■:к;

И₀ =[о,85-1,7-10-³(А-150)]%₁ г₀ =[0,8-1,8-10-³(/г-150))г,

СХ ' Х> ' с

при А < Ь < 2А:

к_с^Ио- (0,17 + 3 ■ 10^_4А) (Ь - А),

г_с = ^о; Г_сх = Г₀

(4.25)

(4.26)

(4.27)

1-А.

0,8 -1,8 -10^_3 (/7 -150)]^ ■

0,8-1,7 10 ³(/г-150)

зона Б:

А₀ =[о,92-0,8-10"³(А-150)}г,

; (4.22)

(4.23)

при 2И<Ь< 4А:

V

А_С = А₀-(0,17 + 3 • КҐй) (1-А), ^г 0,2{Ь - 2А)'

А

(4.28)

К -А. го ~—'

Якщо відстань між стержневим блискавковідводами 4й < Ь, то для побудови зони А блискавковідводи слід розглядати як одиночні. Зона Б: при І < И:

К = Ь₀; г_сх = г_х; г_с = г₀, приА<£<2А:

А_с = Ло-0,14(і-А), (4.29)

^гс ~ Аь ^гсх — го —;

Якщо відстань між стержневими блискавковідводами Ь > 6А, то для побудови зони блискавковідводи слід розглядати як одиночні.

Якщо значення п_с і І (г_сх = 0) відомі, висота блискавковідводу для зони Б визначається за формулою:

И =

(4.30)

И_с +0,14-1 106

Будівлі й споруди І категорії належить захищати від прямих ударів блискавки за допомогою окремо розміщених або встановле­них на будівлі ізольованих від неї блискавковідводів.

Як блискавковідводи, так і їх заземлювачі необхідно ізолювати від будівель, що потребують захисту, а також від зовнішніх надзем­них і підземних металевих пристроїв, таких як надземні естакади, трубопроводи, рельсові шляхи, газо-, паро- і водопровідні підземні комунікації та ін.

У разі влучання блискавки в блисковідвід струмовідвід і зазем­лювач набувають високого потенціалу й різниця потенціалів, що ви­никає при цьому, може пробити ізоляцію, яка відділяє струмовідвід від будівлі, або пробити шар землі між заземлювачем блискавковід­воду й підземною частиною будівлі або з'єднаними з будівлею мета­левими комунікаціями.

Для будівель І категорії можливість таких пробоїв слід повніс­тю унеможливити. Для цього розраховують мінімально допустиму відстань від елементів блискавковідводів до будівель у найбільш не­безпечних точках. Однак слід мати на увазі, що ця відстань за будь-яких умов повинна бути не меншою за 3 м.

Захист будівель і споруд II категорії від прямих влучань блис­кавки здійснюється як окремо розміщеними, так і встановленими безпосередньо на будівлі стержневими або тросовими блискавковід­водами. Встановлюючи блискавковідводи на будівлі, струмовідводи прокладають безпосередньо по покрівлі й стінах будівлі з приєднан­ням до заземлювача з імпульсним опором розтіканню струму, що не перевищує 10 Ом.

Захист від електростатичної індукції будівель І категорії слід здійснювати шляхом приєднання металевого обладнання та апарату­ри до заземлювача захисту від вторинної дії блискавки, що повинен мати опір розтіканню струму не менше 10 Ом. Цей вид захисту буді­влі можна здійснювати шляхом накладання на покрівлю будівлі сіт­ки зі сталевого дроту діаметром 6-8 мм зі сторонами решітки до 12 м і з'єднанням її із заземлювачем.

Будівлі й споруди, що належать за облаштуванням блискав­ковідводів до II категорії, забезпечуються захистом від електро­статичної індукції шляхом приєднання всього обладнання та апа­ратів, що знаходяться в будівлях, до захисного заземлення елект­рообладнання.

ПОЖЕЖНА БЕЗПЕКА

Захист від електромагнітної індукції будівель І категорії забез­печується облаштуванням між трубопроводами та іншими довгими металевими предметами в місцях їх взаємного зближення на 10 см і ближче металевих перемичок через кожні 20 м довжини, що уне­можливлює утворення незамкнутих контурів.

Захист від електромагнітної індукції будівель, що відносяться за облаштуванням захисту від блискавки до II категорії, виконується у вигляді облаштування через кожні 25-30 м металевих перемичок між трубопроводами та іншими видовженими металевими предмета­ми, розташованими один від одного на відстані 10 см і менше.

Захист від занесення високого потенціалу будівель І категорії здійснюють, забороняючи споруджувати повітряні лінії будь-якого призначення. Усі мережі повинні вводитися тільки підземними ка­бельними лініями, оболонка й броня яких мають приєднуватися до заземлювача.

При вводах у будівлі, що належать за облаштуванням захисту від блискавки до І категорії, підземні металеві комунікації необхід­но приєднувати до заземлювачів захисту від електростатичної індук­ції або до захисного заземлення електрообладнання.

Будівлі, що відносяться до II категорії, захищаються від зане­сення високих потенціалів по підземних комунікаціях шляхом при­єднання їх на вводі в будівлю до будь-якого із заземлювачів.

Для будівель, що належать до III категорії, захист від занесення високих потенціалів по зовнішніх наземних металевих конструкціях і комунікаціях здійснюється шляхом приєднання їх на вводі до за­землювача з імпульсним опором не більше 20 Ом, у тому числі до заземлювача захисту від прямих ударів блискавки.

Ввід у будівлі, що належать за облаштуванням захисту від бли­скавки до І та II категорій, електричних мереж напругою до 1000 В, мереж телефону, радіо, сигналізації та ін. повинен виконуватися тільки підземними кабельними лініями.