Одиночный тросовый молниеотвод

Зона защиты одиночного тросового молниеотвода высотой h м приведена на рис. 14.6, где h - высота троса в точке наибольшего провеса. С учетом стрелы провеса при известной высоте опор h_оп - высота стального троса сечением 35-5- мм² определяется при длине пролета а<120 м как h = h_оп - 2 м, а при а = 120+ 150 м как: h = h_оп - 3 м.

Зоны защиты одиночных тросовых молниеотводов имеют следующие габариты:

Зона А:

Зона Б:

Для зоны типа Б высота одиночного тросового молниеотвода при известных величинах h_x и r_x определяется по формуле:

, (14.11)

Рис.14.6. Зона защиты одиночного тросового молниеотвода:

1-граница зоны защиты на уровне h_x; 2-граница зоны защиты на уровне земли.

Двойной тросовый молниеотвод

Зона защиты двойного тросового молниеотвода высотой h150 м показана на рис. 14.7.

Рис. 14.7. Зона защиты двойного тросового молниеотвода:

1-граница зоны защиты на уровне h_x1; 2-граница зоны защиты на уровне h_x2;

3-граница зоны защиты на уровне земли

Размеры r₀, h₀, r_x для обоих типов зон защиты рассчитываются по формулам 14.1. Остальные габариты зон защиты определяются следующим образом:

Зона А:

при L  h: h_c = h₀; r_cx = r_x; r_c = r₀;

при h < L  2 h:

(14.12)

При 2h < L  4 h

h_c = h₀-(0,14+5·10^-4h)(L-h)

; r_c = r₀ ; r_cx = r₀(h_c-h_x)/h_c.

Зона Б :

при L  h: h_c = h₀; r_cx = r_x; r_c = r₀; (14.13)

при h < L  6 h:

При известных h_c и L (при r_cx = 0) высота молниеотвода для зоны Б определяется из соотношения

h = . (14.14)

14.4. Практическая работа

Цель работы:

1. Выбрать категорию и тип зоны молниезащиты (см. табл. 14.1 и 14.2).

2. Выполнить расчет молниеотвода для одного из объектов (по заданию преподавателя):

а) резервуара;

б) технологического цеха (компрессорного, насосного, открытые установки, стоянки и др.);

в) дымовой трубы.

Примеры расчетов

Резервуарные парки с ЛВЖ по устройству молниезащиты относятся ко II категории и подлежат защите на всей территории РФ, а молниеотводы предусматриваются с зонами защиты типа Б (см. табл. 14.1).

Для отдельных резервуаров, их групп или резервуарного парка за величину L и S следует принимать стороны прямоугольника, в который могут быть вписаны все резервуары. Величина защитного уровня h_х для резервуарных парков с емкостями 10, 15 и 20 тыс.м³ принимается с учетом наибольшей высоты резервуара (Н), а высота зоны взрывоопасности над крышей – 5 м. Так, высота защищаемого уровня для резервуаров РВС - 20000 принимается равной 18 м (h_х = Н + 5 = 12,94 + 5 = 17,94 м). Защитный уровень резервуара типа РВС - 50000 - 24,4 м.

Задача 1. Рассчитать необходимую высоту одиночного стержневого молниеотвода для защиты газораспределительных станций (ГРС) L = 10 м, S = 6 м, h_x = 4,5 м, расположенных в районе Перми, см. рис. 14.8а.

Решение: Определим категорию здания ГРС. Так как класс зоны по ПУЭ-87 В–1а, то категория здания II (табл. 14.1).

Число возможных воздействий молний:

N = [(S+6h_х)(L+6h_x)­­–7,7h_x]n10^–6 = [(6+64,5)(10+64,5)–7,74,5²]610^–6 = 0,006391, следовательно, принимаем зону типа Б.

h = ,

где r_x - радиус зоны защиты на высоте h_х = 4,5 м, который находим из уравнения

.

Итак, необходимая высота молниеотвода 10,6 м.

Рис 14.8. Схемы вариантов молниезащиты зданий

Задача 2.

Рассчитать необходимую высоту двойного стержневого молниеотвода для защиты здания насосной станции сырой нефти. Станция находится в местности с грозовой деятельностью 40-60 часов в год. Размеры здания и расположение молниеприемников даны на рис. 14.8 б.

Решение: Здание насосной относится к зонам класса В-Iа. Следовательно, молниезащита II категории (см. табл. 14.1).

Для определения зоны защиты рассчитаем число возможных воздействий молний:

N = [(6 + 6  6)  (24 + 6  6) – 7,7  6²]  610^-6 = 0,013 < 1,

значит, зона защиты типа Б.

Необходимая высота молниеотвода определяется подбором при условии, что S / 2 = 3 м  r_cx. Примем h = 10 м.

По формуле для h L  1,5h (как для одиночного молниеотвода):

r₀ = r_c = 1,5  h=1,5  10 = 15 м;

h_c = h₀  0,14(L1,5h) = 0,92 10  0,14(241,510) = 7,94 м;

r_cx = r₀( h_ch_x)/h _c= 15(7,946)/7,94 = 3,66 м:

h₀ = 0,92h = 0,92  10 = 9,2 м.

Так как r_cx = 3,66  S / 2 = 3 (на защищаемом уровне h_x = 6 м), то высота молниеотвода (h = 10 м) подобрана правильно.

Задача 3.

Сделать вывод о соответствии молниезащиты двойным стержневым молниеотводом здания насосной станции сырой нефти. Размеры здания и грозовая деятельность те же, что и в задаче 2. Двойной стержневой молниеотвод принят отдельно стоящим, расположен по оси здания на расстоянии 5 м от торцевых частей здания (см. рис. 14.8 в).

Ре­ше­ние: Ана­ло­гич­но за­да­че 2 ка­те­го­рия зда­ния II,

зо­на за­щи­ты ти­па Б.

Требуемая высота молниеотвода определяется с учетом следующего условия: S/2=3 м  r_сх .

По формуле 5:

r_сх = 22,5  [(12,19 – 6)/12,19] = 11,42 м; r_о = 1,5  h = 1,5  15 = 22,5;

h_c = 13,8 – 0,14(34 – 1,515) = 12,19 м; h_o = 0,92 15 = 13,8 м.

Так как r_cx = 11,4 >S/2 = 3 м, то высота молниеотвода h = 15 м соответствует требованиям РД 34.21.122–87.

Задача 4.

Здание газокомпрессорной станции размером 306 и высотой 8 м (см. рис. 8 г) защищено отдельно стоящим тросовым молниеотводом. Грозовая деятельность – более 80 часов. Рассчитать необходимую высоту молниеотвода.

Решение: По таблице 14.1 здание компрессорной станции относится ко II категории; N = [(6 + 6  8)(30 + 6  8) – 7,7  8²]  12  10^-6 = 0,0446<1, значит зона защиты типа Б.

Требуемая высота молниеотвода, при h_x=8 м и r_x=3 определяется по формуле h = (r_x + 1,85  h_x)/1,7 = (3 + 1,85  8)/1,7 = 10,47 м.