Устройство молниезащиты и зоны защиты молниеотводов

При устройстве молниезащиты соблюдают следующие условия: соответствие типа молниезащиты характеру производственного процесса в здании или сооружении, а также на всем объекте, возможность типизации конструктивных элементов молниезащиты, надежность действия всех элементов молниезащиты и их «равнопрочность», большой срок службы (10 лет и более), возможность применения недорогостоящих материалов и использование конструктивных элементов здания и сооружения, наглядность монтажа, предупредительные и воспрещающие знаки или ограждения, доступ ко всем элементам при контроле, восстановлении или ремонте.

При выполнении молниезащиты зданий и сооружений всех категорий для повышения безопасности людей и животных заземлители кроме углубленных размещают в редко посещаемых местах (на газонах, в кустарниках) в удалении на 5 м и более от основных грунтовых проезжих и пешеходных дорог, располагают их под асфальтовыми покрытиями или устанавливают предупреждающие плакаты. Токоотводы размещают в недоступных местах.

Для снижения опасности шаговых напряжений применяют углубленные и рассредоточенные заземлители в виде лучей и колец.

При устройстве молниезащиты зданий и сооружений любой категории учитывают возможность экранирования их зонами защиты молниеотводов других близко расположенных зданий и сооружений. При этом максимально используют естественные молниеотводы (вытяжные трубы, водонапорные башни, дымовые трубы, линии электропередачи и другие возвышающиеся сооружения).

Молниеотвод защищает здание и сооружение от прямых ударов. Он состоит из молниеприемника, непосредственно воспринимающего удар молнии, токоотвода (спуска), соединяющего молниеприемник с заземлителем, заземлителя, через который ток молнии стекает в землю. Вертикальную конструкцию (столб или мачту) или часть сооружения, предназначенную для закрепления молниеприемника и токоотвода, называют опорой молниеотвода.

Защитное действие молниеотвода основано на свойстве молнии поражать наиболее высокие и хорошо заземленные металлические сооружения.

Зона защиты молниеотвода — это часть пространства, примыкающая к молниеотводу, внутри которого здание или сооружение защищено от прямых ударов молнии с определенной степенью надежности. Зона защиты типа А обладает степенью надежности 99,5 % и выше, а зона защиты типа Б — 95 % и выше.

По типу молниеприемников молниеотводы делят на стержневые, тросовые и в виде сетки, по числу и общей зоне защиты — на одиночные, двойные и многократные. Кроме того, различают молниеотводы отдельно стоящие, изолированные и не изолированные от защищаемого здания.

Стержневые молниеотводы представляют собой вертикальные стержни или мачты, тросовые — горизонтальные стальные канаты или провода, закрепленные на двух опорах, по каждой из которых прокладывают токоотвод к отдельному заземлителю. У сеточных молниеотводов молниеприемником служит металлическая сетка, присоединяемая токоотводом к заземлителю. Чаще используют стержневые молниеотводы.

При устройстве молниезащиты учитывают особенности защищаемого здания.

Одиночный стержневой молниеотвод. Зона его защиты при высоте 150 м представляет собой конус (рис. VII.I), вершина которого находится на высоте , основание образует круг радиусом . Горизонтальное сечение зоны защиты на высоте защитного уровня сооружения представляет собой круг радиусом . Эти величины составят для зоны типа А:

для зоны типа Б:

где и определяют по закону подобия треугольников.

Для зоны типа Б высоту молниеотвода при известных величинах и устанавливают по формуле

Двойной стержневой молниеотвод при мм (рис. VII.2). Торцевые части зоны защиты определяют как зоны одиночных стержневых молниеотводов. Значения , , и рассчитывают по вышеприведенным формулам для обоих типов зоны защиты.

Зона типа А (при ):

Зона типа Б (при ):

Рис. VII.1. Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода высотой до 150 м

Рис. VII.2. Зона защиты двойного стержневого молниеотвода высотой до 150 м

1 — граница зоны защиты на уровне земли; 2 — граница зоны защиты на уровне , 3 — граница зоны защиты на уровне

Величины и определяют как для зоны типа А. При известных , и высоту молниеотвода для зоны типа Б определяют по формуле:

Если стержневые молниеотводы стоят на расстоянии и , их рассматривают как одиночные.

Двойной стержневой молниеотвод разной высоты при и (рис. VII.3). Торцевые части также представляют собой зоны защиты одиночных стержневых молниеотводов соответствующей высоты, а , , , , , определяют как для одиночного молниеотвода для обоих типов зон.

где и для обоих типов зон защиты вычисляют по формулам для двойного стержневого молниеотвода при м.

Рис. VII.З. Зона защиты двух стержневых молниеотводов разной высоты 1 — граница зоны защиты на уровне земли; 2 — граница зоны защиты на уровне

Для разновысокого двойного стержневого молниеотвода зона защиты типа А существует при L, типа Б — при L.

Многократный стержневой молниеотвод. Зону защиты многократного стержневого молниеотвода равной высоты определяют как зону защиты попарно взятых соседних стержневых молниеотводов (рис. VII.4).

Рис. VII.4. Зона защиты (в плане) многократного стержневого молниеотвода высотой 150 м

1 — граница зоны защиты на уровне земли; 2 — граница золы защиты на расчетном уровне

Основным условием защищенности одного сооружения или группы сооружений высотой с надежностью, соответствующей зонам типа А и Б, является неравенство для всех попарно взятых молниеотводов. Величину для обоих типов зоны защиты рассчитывают по формулам для двойного стержневого молниеотвода при м.

Одиночный тросовый молниеотвод при м (рис. VII.5). Здесь h — расстояние по высоте до троса в точке наибольшего провеса. С учетом стрелы провеса при известной высоте опор и длине пролета a < 120 м высота до троса, а при a = 120 … 150 м /.