Определение расстояний от молниеотвода до сооружения. Устройство молниеотвода

Под действием прямого удара молнии возможен занос высоких потенциалов (по кратчайшим расстояниям: по воздуху — , по изо­лированной опоре (дереву) на металлическую кровлю — и по грунту на коммуникацию, выходящую из здания (трубопровод, ка­бель и т. п.), (рис. VII.6).

Расстояния и (высота изолированной опоры ) устанав­ливают по кривым рисунка VII.7. При их построении принималась на­пряженность электрического поля воздуха = 500 кВ/м и дерева = 25 кВ/м. Аналогично рассчитывают расстояние от опоры (токоотвода) тросового молниеотвода до сооружения, а также удаление наинизшей точки троса до кровли или выступающей над ней конструкции при ударе молнии в середину троса (рис. VII.8). При этом за величину берут высоту опоры, сложенную с величиной полупролета. Наименьшие допустимые расстояния и (см. рис. VII.8) от тросового молниеотвода до защищаемого сооружения определяют по кривым соответственно на рис. VII.9 и VII.10.

Опоры молниеотводов. Опоры стержневых и тросовых молние­отводов как отдельно стоящих, так и устанавливаемых на защи­щаемом сооружении, могут быть деревянными, металлическими и железобетонными (рис. VII.11).

Молниеотводы, устанавливаемые на сооружении, могут быть на­стенные и кровельные. Настенные молниеотводы имеют небольшую длину, изготавливают их из металла (труб или угловой стали) и за­крепляют посредством скоб, хомутов или кронштейнов.

Кровельные молниеотводы (рис. VII.11, г) чаще всего выполняют из труб разного диаметра, снабженных фланцами для крепления к крыше с помощью болтов. Дополнительная устойчивость достигается посредством оттяжек из полосовой или угловой стали. Высота таких молниеотводов 2,5 … 10 м.

Опорами стержневых молниеотводов могут служить деревья, рас­тущие вблизи защищаемых зданий и сооружений.

Для тросовых молниеотводов можно использовать те же опоры, но в случае необходимости повысить их устойчивость оттяжками или подкосами.

Выбор материала опор обусловливают в основном необходимой высотой молниеотвода, расчетными механическими нагрузками, а также экономическими соображениями. При этом следует учиты­вать сочетание их с архитектурой защищаемого объекта, климатиче­скими условиями и т. п.

Молниеприемники стержневые, тросовые и в виде сетки, непо­средственно воспринимающие прямой удар молнии, должны выдер­живать тепловые и динамические воздействия тока молнии и быть надежными в эксплуатации. Молниеприемники стержневых молние­отводов изготавливают из покрытой антикоррозионной защитой по­лосовой, круглой и угловой стали либо из некондиционных водо-газопроводных труб. Конец трубы сплющивают или надежно закры­вают металлической пробкой. Наименьшее сечение молниеприемника должно быть 100 мм², а длина — не менее 200 мм (рис. VII.12, а).

Наибольшее распространение при защите зданий получили мол­ниеприемники из круглой стали или стальной проволоки (катанки) (рис. VII.12, б).

В качестве молниеприемников можно использовать дымовые, выхлопные и другие металлические трубы объекта, кровлю, дефлек­торы (если они не выбрасывают горючие пары и газы) и другие ме­таллические элементы сооружений. Применяют молниеприемники в виде сетки (6х6 м²), сваренной из круглой стали диаметром 6… 8 мм, или полосовой стали сечением не менее 48 мм² и уложен­ной на кровлю под гидро- или теплоизоляцию (если она несгорае­мая). Молниеприемник тросового молниеотвода выполняют преимущественно из стального многопроволочного и только оцинкованного каната диаметром до 7 мм (сечение не менее 53 мм²).

Токоотводы применяют для соединения молниеприемников с заземлителями, изготавливают из стали любого профиля. Они долж­ны быть оцинкованы, пролужены или окрашены для предупрежде­ния коррозии. Не рекомендуется применять многопроволочный стальной канат, если у него не оцинкована каждая нить.

Наименьшее сечение токоотводов, выполненных из угловой и по­лосовой стали и расположенных вне сооружения, 48 мм², а для рас­положенных внутри — 24 мм². Круглые токоотводы должны иметь наименьший диаметр соответственно 5 и 6 мм.

Токоотводами могут служить металлические элементы сооруже­ний — арматура железобетонных конструкций, направляющие лифтов, пожарные лестницы, водопроводные, водосточные и канализационные трубы, колонны, стенки резервуаров и т. п., электрически надежно связанные по всей длине.

Соединения токоотводов (специальных и естественных) должны быть сварными (внахлест). Болтовые и заклепочные соединения до­пускаются только для объектов III категории устройства молниезащиты. В этих случаях места соединения не окрашивают, а лудят. С заземлителями токоотводы соединяют только сваркой. Во всех случаях площадь контакта должна быть не менее двух площадей сечения деталей, а длина контакта — около шести диаметров прово­локи или две ширины полосы либо полки уголка.

При подсоединении токоотводов к отдельным заземлителям на высоте около 1,5 м от поверхности земли устанавливают надежные болтовые зажимы, позволяющие отсоединить токоотвод для конт­роля заземлителя (рис. VII.13).

Токоотводы от молниеприемников прокладывают кратчайшим путем к заземлителю. Их нужно располагать на таком расстоянии от входов в здания, чтобы с ними не могли соприкасаться люди. Допу­стимо касание токоотводов со стенками любого типа (например, при прокладке от сетки, расположенной на кровле). Через каждые 2 м их крепят к опоре или стене бандажами или скобами.

Токоотвод на деревянной кровле желательно прокладывать на деревянных или металлических колышках высотой 10 … 15 см, рас­положенных друг от друга на расстоянии 50… 60 см. Необходимо избегать острых углов и тем более петель в токоотводе, так как зна­чительные электродинамические усилия при больших токах молнии могут разорвать токоотвод на этих участках или вызвать искровое перекрытие между ближайшими точками петли токоотвода.

Металлическая кровля, а также короба и трубы могут быть соединены с токоотводами болтовыми зажимами, изображенными на рис. VII. 14.

Заземляющие устройства — заземлители, находящиеся в доста­точно хорошо проводящей среде, бывают одиночными (простыми) и сложными (комбинированными). К одиночным относятся трубы или электроды из круглой, полосовой, угловой и листовой стали. Слож­ные заземлители образуют из комбинации простых. Одиночные де­лятся на сосредоточенные и протяженные. У сосредоточенных по­тенциал практически не изменяется по длине, у протяженных по­тенциалы начала и конца отличаются друг от друга вследствие большой длины электродов, малого их сечения, высокого удельного сопротивления материала или малой удельной проводимости грун­та. Кроме того, различают искусственные и естественные заземли­тели (водопроводные и обсадные трубы, металлические каркасы сооружений, трубопроводы, если по ним не доставляются газ или горючие жидкости).

Заземлители могут быть поверхностными и углубленными. Последние обычно изготовляют из круглой или полосовой стали и укладывают в глубокие котлованы или траншеи, чаще всего по пе­риметру фундамента.

Заземлители могут быть вертикальными (стержнями из круглой и угловой стали и трубы, забиваемыми в грунт, реже — стальными круглыми стержнями, ввинчиваемыми в грунт) и горизонтальными, изготовленными из любой профильной стали, закапываемые неглу­боко в грунт.

Вертикальные заземлители длиной 2… 5 м применяют в глини­стых или смешанных грунтах с удельным сопротивлением < 300 Ом·м и при сравнительно высоком уровне грунтовых вод. Если же верхние слои почвы обладают высоким и уровень вод низок, то длину электродов увеличивают до 4…6 м. Наиболее удобны заземлители из круглой стали диаметром 12… 20 мм, угловой — : шириной полок 40… 50 мм и толщиной ие менее 4 м и трубы (чаще всего некондиционные или непригодные к дальнейшему исполь­зованию по назначению) с наружным диаметром 25… 60 мм и тол­щиной стенки не менее 3,5 мм.

Верхний конец вертикальных заземлителей располагают на 0,5… 1 м ниже уровня поверхности грунта. На этом уровне высыхание или промерзание грунта затруднено.

Горизонтальные заземлители используют в грунтах с длительно важными верхними слоями или в местах, где трудно забивать вертикальные электроды (гористая местность, районы вечной мерзлоты).

Если грунт обладает плохой про­водимостью, например песок, то траншею для горизонтальных за землителей заполняют другим грунтом, удобренным солями или их растворами.

Для электродов берут преиму­щественно полосовую сталь сече­нием 40х4 мм и реже — круглую эквивалентного сечения. Электро­ды укладывают на глубину 0,6…0,8 м в виде одного или не­скольких симметричных лучей, длина каждого из них, считая от токоотвода, обычно не превышает 25…30 м. Чем выше удельное сопротивение грунта, тем больше число заземлителей и длина луча. Заземлители любого типа соеди­няют между собой и с токоотво­дами только сваркой.

На рис. VII.15 приведены воз­можные конструкции заземлите­лей для молниеотводов. Заземлитель «а» при трех и четырех лучах может быть соединен полосой и по периферии. Кроме того, вертикальные заземлители могут рас­полагаться в несколько параллельных рядов или по контуру (обыч­но прямоугольнику).

 

Г.Г.Орлова

“Справочник строителя. Инженерные решения по охране труда в строительстве”