Молниезащита зданий и сооружений

Занятие.
Молниезащита зданий и сооружений.

45.1. Термины и определения
Удар молнии в землю - электрический разряд атмосферного происхождения между грозовым облаком и землей, состоящий из одного или нескольких импульсов тока.
Точка поражения - точка, в которой молния соприкасается с землей, зданием или устройством молниезащиты. Удар молнии может иметь несколько точек поражения.
Защищаемый объект - здание или сооружение, их часть или пространство, для которых выполнена молниезащита, отвечающая требованиям настоящего норматива.

Устройство молниезащиты - система, позволяющая защитить здание или сооружение от воздействий молнии. Она включает в себя внешние и внутренние устройства. В частных случаях молниезащита может содержать только внешние или только внутренние устройства.
Устройства защиты от прямых ударов молнии (молниеотводы) - комплекс, состоящий из молниеприемников, токоотводов и заземлителей.

Устройства защиты от вторичных воздействий молнии - устройства, ограничивающие воздействия электрического и магнитного полей молнии.
Молниеприемник - часть молниеотвода, предназначенная для перехвата молний.
Токоотвод (спуск) - часть молниеотвода, предназначенная для отвода тока молнии от молниеприемника к заземлителю.
Заземляющее устройство - совокупность заземлителя и заземляющих проводников.

Отдельно стоящий молниеотвод - молниеотвод, молниеприемники и токоотводы которого расположены таким образом, чтобы путь тока молнии не имел контакта с защищаемым объектом.
Молниеотвод, установленный на защищаемом объекте - молниеотвод, молниеприемники и токоотводы которого расположены таким образом, что часть тока молнии может растекаться через защищаемый объект или его заземлитель.

Зона защиты молниеотвода - пространство в окрестности молниеотвода заданной геометрии, отличающееся тем, что вероятность удара молнии в объект, целиком размещенный в его объеме, не превышает заданной величины.

45.2. Конструктивное выполнение молниеотводов
Отдельно стоящие стержневые молниеотводы выполняются железобетонными и металлическими в виде составных решетчатых конструкций.
Рекомендуется молниеотводы выполнять в виде свободностоящих конструкций без растяжек.

Молниеприемники должны выдерживать термические и электрические воздействия тока молнии.
Стержневые и однопроволочные тросовые молниеприемники выполняют сечением 50-100 мм2.
Поперечное сечение стальных многопроволочных тросов должно быть не менее 35 мм2.
Допустимые минимальные сечения токоотводов указаны в таблице 45.1 с учетом различной степени коррозии внутри и вне сооружения.

Молниеприемники и токоотводы предохраняются от коррозии покраской. Многопроволочные стальные тросы оцинковываются.
Соединения частей токоотводов между собой, а также с молниеприемниками и заземлителями производятся в основном сваркой.

Табл. 45.1

45.3. Зоны защиты молниеотводов
В настоящее время нормированы зоны защиты молниеотводов высотой до 150 м.
Высоту отдельно стоящих молниеотводов (рис. 45.1) выбирают из условия:
где h - высота молниеотвода. hx - габарит подстанции (hx = 7 м для 35 кВ и hx = 11 м дня 110 кВ). Протяженные объекты защищаются тросовыми молниеотводами.

Защитные зоны одиночных стержневых и одиночных тросовых молниеотводов рассчитываются по формулам таблиц 45.2 и 45.3 .
Изображения защитных зон приведены на рис. 45.1. и 45.2.

Табл. 45.2

рис. 45.1.

Табл. 45.3

рис. 45.2.

Параметрами молниезащиты являются (все размеры - в метрах):
h —полная высота молниеотвода;
h0 — высота вершины конуса стержневого молниеотвода:
hм — высота стержневого молниеприемника;
ha— активная высота молниеотвода;
hx —высота защищаемого сооружения;
ro, rх — радиусы зашиты на уровне земли и на высоте защищаемого сооружения;
hc — высота средней части двойного стержневого молниеотвода;
2rс, 2rх — ширина средней части зоны двойного стержневого молниеотвода на уровне земли н на
высоте защищаемого объекта;

α — угол защиты (между вертикалью и образующей), град;
L - расстояние между двумя стержневыми молниеотводами;
а — длина пролета между опорами троса;
hoп— высота опоры троса;
rх+ r’x — ширина зоны тросового молниеотвода на уровне защищаемого сооружения;
а + 2rсх — длина зоны двойного тросового молниеотвода на уровне защищаемого сооружения;
а + 2rc — длина зоны двойного тросового молниеотвода на уровне земли.

Для одиночного тросового молниеотвода h — высота троса в середине пролета.
С учетом провеса троса сечением 35—50 мм2 при известной высоте опор hоп и длине пролета а
высота троса (в метрах) определяется:

45.4.Расчет молниезащиты
Рассчитать молниезащиту - это значит определить тип защиты, ее зону и параметры
По типу молниезащита может быть:
одностержневой.
• двухстержневои одинаковой или разной высоты.
• многократной стержневой.
• одиночной тросовой.
• многократной тросовой.
По степени надежности защиты различают два типа зон:
А - степень надежности защиты >99.5%.
Б - степень надежности защиты 95 - 99.5%.

Расчет защитных зон молниеотводов выполняется по соотношениям, приведенным в таблице 45.2 и таблице 45.3 а их конфигурация изображена на рис. 45.1 и 45.2.
Параметры молниезащиты перечислены в выше.
Примечание: В указанных таблицах приведены формулы для расчета одиночных стержневых и тросовых молниеотводов.
При расчете молниотводов других конфигураций рекомендуется пользоваться пособием:
А.В. Кабышев МОЛНИЕЗАЩИТА ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ. "Томский политехнический университет« 2006 г

Пример:
Задание:
Для одиночного стержневого молниеотвода высотой
h = 50 м определить параметры зон защиты,
длину защищаемого объекта при высоте hx = 20 м и ширине В = 20 м. Изобразить зоны защиты.

Решение:
1. По выражениям таблицы 45.2 для одиночного стержневого молниеотвода определяем параметры молниезащиты для зоны А и зоны Б.
Зона А:

Зона Б:

Где: h0 — высота вершины конуса стержневого молниеотвода:
h —полная высота молниеотвода;
ro — радиусы зашиты на уровне земли
rх — радиусы зашиты на высоте защищаемого сооружения;
hx —высота защищаемого сооружения;
hм — высота стержневого молниеприемника;
ha— активная высота молниеотвода;

2. В масштабе изображаем зоны А и Б (рис.45.3)
Рис. 45.3. Зоны зашиты одиночного стержневого молниеотвода, h = 50 м.

3. Определяем габаритные размеры защищаемого объекта в каждой зоне молниезащиты.
Для этого на расстоянии В/2 от средней линии параллельно проводится линия до пересечения с окружностью rх (рис. 45.3).
Зона А: