3.7.1 Конструкция молниезащиты для различных объектов
Опоры и молниеприемники
Опоры стержневых молниеотводов должны быть рассчитаны на механическую прочность как свободно стоящие конструкций, а тросовых – с учетом натяжение троса, гололедной и ветровой нагрузки.
Опоры могут изготавливаться из стали любой марки, железобетона или негорючего изоляционного материала. Стальные опоры подлежат защите от коррозии покраской или любым другим способом.
На металлических опорах установка стержневых молниеприемников не требуется. На опорах из железобетона или изоляционного материала стержневой молниеприемник должен выступать не менее чем на 0,2 м.
Стержневые молниеприемники изготавливаются из стали или другого металла любой марки или профиля сечением не менее 35 мм2. В агрессивной среде молниеприемники из черного металла должны быть защищены от коррозии либо их сечение увеличено до 100 мм2.
Тросовые молниеприемники должны выполняться из стальных или сталеалюминиевых канатов. Сечения тросов определяются из расчета на механическую прочность с учетом гололедной и ветровой нагрузки, но должны быть не меньше 35 мм2.
Молниеприемные сетки выполняются из стальной проволоки диаметром не менее 6 мм или стальной полосы толщиной не менее 4 мм и укладываются поверх кровли здания. Узлы сетки должны быть соединены сваркой.
К сетке должны быть приварены выступающие над крышей металлические конструкции здания.
Естественными молниеприемниками могут служить металлические кровли или выступающие над зданием металлоконструкции (например, дымовые или вентиляционные трубы, через которые не происходит взрывоопасных выбросов), а также металлические фермы, если сверху на них уложены негорючие или трудносгораемые утеплители и гидроизоляция.
Соединение молниеприемников с токоотводами выполняется сваркой, причем длина сварного шва должна составлять не менее 100 мм.
При невозможности проведения сварочных работ или при использовании тросов, соединение молниеприемника с токоотводом допускается выполнять болтовыми зажимами, обеспечивающими переходное сопротивление не более 0,05 Ом, что допускается применением не менее 4 болтов М8 с пружинной шайбой и контргайкой.
Допускается совмещать узел электрического присоединения тросового молниеприемника к токоотводу с узлом механического крепления троса к опоре при условии обеспечения указанного переходного сопротивления.
Токоотводы
Для отдельно стоящих молниеотводов, использующих металлические опоры, прокладка токоотводов не требуется. При использовании железобетонных опор в качестве токоотводов может служить их арматура, если она имеет сварные соединения по всей длине. В противном случае необходима прокладка не менее двух токоотводов.
В случаях, когда растекание тока молнии допускается через каркасы защищаемых зданий и сооружений, токоотводами могут служить:
- металлические колонны, рамы, фермы;
- металлические направляющие лифтов и подъемников;
- наружные металлические лестницы и т. п. конструкции.
В случаях, когда токоотводы должны быть проложены по наружным стенам защищаемого здания, для них требуется использовать:
- круглые неизолированные стальные проводники диаметром не менее 6 мм;
- проводники из полосовой стали сечением не менее 48 мм2 при толщине не менее 4 мм.
При необходимости могут быть использованы проводники любого профиля толщиной не менее 4 мм.
При эксплуатации в агрессивных средах наружные токоотводы должны быть защищены от коррозии оцинковкой либо их диаметр или толщина должны быть увеличены в 1,5-2 раза по сравнению с указанными выше.
На всем протяжения токоотводов от молниеприемников до заземлителей должна быть обеспечена непрерывность электрической цепи, достигаемая, как правило, сваркой. Допускается выполнять соединения другими способами, удовлетворяющими требованиям ГОСТ 10434 "Соединения контактные электрические. Классификация. Общие технические требования".
Заземлители
В качестве естественных заземлителей следует применять железобетонные фундаменты зданий, сооружений, наружных установок, опор молниеотводов.
Железобетонные фундаменты отдельно стоящих опор, а также зданий и сооружений, используемые в качестве естественных заземлителей, могут иметь свайную, ленточную или любую другую конструкцию и быть снабжены битумными или битумно-латексными покрытиями. Типовые конструкции таких заземлителей приведены в таблице 3.9.
Для обеспечения безопасного растекания тока молнии железобетонные фундаменты должны быть дополнены естественными заземлителями, если:
- площадь поверхности контакта фундамента с грунтом составляет менее 10 м2;
- фундамент имеет эпоксидные или другие полимерные покрытия;
- грунт имеет влажность менее 3%.
Искусственные заземлители должны выполняться из стали следующего профиля и поперечных размеров:
- круглые вертикальные (стержневые) и горизонтальные проводники диаметром не менее 10 мм;
- горизонтальные полосы с минимальным сечением 48 мм2 при толщине не менее 4 мм;
- вертикальные проводники из угловой стали с толщиной полки не менее 4 мм;
- водогазопроводные трубы с толщиной стенки не менее 3,5 мм.
В агрессивных грунтах поперечные размеры искусственных заземлителей должны быть увеличены: диаметры круглых электродов – до 20 мм; сечения полосовых электродов – до 160 мм2
Прокладка искусственных заземлителей должна выполняться таким образом, чтобы их горизонтальные электроды находились на глубине не менее 0,5 м. Рекомендуемые конструкции искусственных заземлителей приведены в таблице 2.
Соединение токоотводов с заземлителями выполняется с помощью сварки. Для присоединения к арматуре железобетонных фундаментов используются закладные детали.
Таблица 3.9 - Типовые конструкции заземлителей молниезащиты.
| Тип заземлителя | Эскиз | Применимые размеры |
| 1 | 2 | 3 |
| 1. Железобетонная свая | 
| d = 0,25 ¸ 0,4 м; l ³ 5 м |
| 2. Железобетонный подножник | 
| a ³ 1,8 м; b ³ 0,4 м; l ³ 2,2 м |
| 3. Железобетонный ленточный фундамент | 
| (2a + 2b) l ³ 10 м2 |
| 4. Стальной двухстер-жневой | 
| t ³ 0,5 м; l = 3 ¸ 5 м; c = 3 ¸ 5 м |
| 5. Стальной трехстер-жневой | 
| t ³ 0,5 м; l = 3 ¸ 5 м; c = 5 м |
3.7.2 Расчет параметров молниезащиты
ЗОНЫ ЗАЩИТЫ МОЛНИЕОТВОДОВ
Одиночный стержневой молниеотвод.
Стандартной зоной защиты одиночного стержневого молниеотвода высотой h является круговой конус высотой h о < h, вершина которого совпадает с вертикальной осью молниеотвода. Габариты зоны определяются двумя параметрами: высотой конуса h о, радиусом основания конуса на уровне земли r о. (рисунок Б.1)
Расчетные формулы, которые приведены ниже, позволяют вычислить габариты зон защиты с надежностью защиты РЗ = 0,9…0,999 для молниеотводов высотой до 150 м и РЗ =0,9999 для молниеотводов высотой до 100 м.
Надежность защиты РЗ =0,9
Для 0 < h £ 100 м: h о = 0,85h, r о = 1,2h ;
для 100< h £ 150 м: h о = 0,85h, r о = [1,2-1×10-3 (h-100)]h .
Надежность защиты РЗ =0,99
Для 0 < h £ 30 м: h о = 0,8h, r о = 0,8h ;
для 30< h £ 100 м: h о = 0,8h, r о = [0,8-1,43×10-3 (h-30)]h ;
для 100< h £ 150 м: h о = [0,8-1×10-3 (h-100)]h, r о = 0,7h .
Надежность защиты РЗ =0,999
Для 0 < h £ 30 м: h о = 0,7h, r о = 0,6h ;
для 30< h £ 100 м: h о = [0,7-7,14×10-4 (h-30)]h, r о = [0,6-1,43×10-3 (h-30)]h ;
для 100< h £ 150 м: h о = [0,65-1×10-3 (h-100)]h, r о = [0,5-2×10-3 (h-100)]h .
Надежность защиты РЗ =0,9999
Для 0 < h £ 30 м: h о = 0,6h, r о = 0,45h ;
для 30< h £ 100 м: h о = [0,6-1,43×10-4 (h-30)]h, r о = [0,45-2,14×10-3 (h-30)]h ..
1 – граница зоны на уровне hx;
2 – граница зоны защиты на уровне земли
Рисунок – 3.21 - Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода
Для молниеотвода высотой h£150 м радиус горизонтального сечения зоны защиты требуемой надежности определяется, исходя из вычисленных значений r о и h о по следующей формуле
где h х - высота горизонтального сечения над поверхностью земли.
Одиночный тросовый молниеотвод.
Стандартной зоной защиты одиночного тросового молниеотвода высотой h является симметричная двухскатная поверхность, образующая в поперечном вертикальном сечении равнобедренный треугольник с вершиной на высоте h о < h и основанием на уровне земли 2r о (рисунок Б.2).
Торцевые области зоны защиты определяются как зоны одиночных стержневых молниеотводов, габаритные размеры которых h о , r о , r х1 , r х2 определяются по формулам п.п. Б.1.
Здесь и в дальнейшем под высотой h понимается минимальная высота троса над уровнем земли в зоне дислокации защищаемого объекта. С учетом стрелы провеса троса сечением 35-50 мм2 при известной высоте опор h оп и длине пролета L высота троса (в метрах) определяется:
h = h оп-2 при L < 120 м;
h = h оп-3 при 120 < L £ 150 м.
Расчетные формулы, которые приведены ниже, позволяют вычислять габариты зоны с надежностью защиты РЗ = 0,9…0,999 для молниеотводов высотой до 150 м и РЗ =0,9999 для молниеотводов высотой до 100 м.
Надежность защиты РЗ =0,9
Для 0 < h £ 150 м: h о = 0,87h, r о = 1,5h ;
Надежность защиты РЗ =0,99
Для 0 < h £ 30 м: h о = 0,8h, r о = 0,95h ;
для 30< h £ 100 м: h о = 0,8h, r о = [0,95-7,14×10-4 (h-30)]h ;
для 100< h £ 150 м: h о = 0,8h , r о = [0,9-1×10-3 (h-100)]h .
Надежность защиты РЗ =0,999
Для 0 < h £ 30 м: h о = 0,75h, r о = 0,7h ;
для 30< h £ 100 м: h о = [0,75-4,28×10-4 (h-30)]h, r о = [0,7-1,43×10-3 (h-30)]h ;
для 100< h £ 150 м: h о = [0,72-1×10-3 (h-100)]h, r о = [0,6-1×10-3 (h-100)]h .
Надежность защиты РЗ =0,9999
Для 0 < h £ 30 м: h о = 0,68h, r о = 0,53h ;
для 30< h £ 100 м: h о = [0,68-1×10-3 (h-30)]h, r о = [0,53-2×10-3 (h-30)]h .
Для молниеотвода высотой h £ 150 м ширина сечения зоны защиты 2r х на высоте h х от поверхности земли определяется выражением:
Рисунок 3.22 - Зона защиты одиночного тросового молниеотвода
РАСЧЕТ ЗАЗЕМЛИТЕЛЕЙ
Для отдельно стоящих молниеотводов приемлемой конструкцией является искусственный заземлитель, состоящий из трех и более вертикальных электродов длиной не менее 3 м, объединенных горизонтальным электродом, при расстоянии между вертикальными электродами не менее 5 м.
ВСН 22-02-98 определяет допустимые сопротивления заземлителей. Для молниезащиты объектов I категории суммарное сопротивление току промышленной частоты всего заземлителя (с учетом фундамента) не должно превышать 10 Ом.
Для молниезащиты объектов второй категории суммарное сопротивление заземлителя току промышленной частоты не должно превышать 20 Ом.
Для молниезащиты объектов III категории сопротивление заземлителя току промышленной частоты не нормируется.
Искусственные заземлители применяются только тогда, когда исчерпана возможность использования близко расположенных естественных заземлителей (сваи, металлические коммуникации и т.п.) Тип заземлителя выбирается исходя из требуемого значения сопротивления току промышленной частоты, удельного электрического сопротивления грунта и имеющихся в наличии конструктивных материалов.
Сопротивление растеканию тока промышленной частоты Rn зависит от формы заземлителя, конструктивных материалов и глубины его установки в грунт.
Так, например, сопротивление растеканию тока для вертикального одно-стержневого заземлителя может быть рассчитано по формуле
где L - длина стержня заземлителя, м;
d - диаметр стержня заземлителя, м.
h - глубина заложения заземлителя, м.
h=0,5 + t, 
Удельное сопротивление грунта р определяется его физико-химическими свойствами, влажностью, температурой и другими факторами. В расчетах используется электрическое сопротивление земли объемом 1 м , измеряемое в омах на метр.
Определение расчетного значения удельного сопротивления грунта производится в следующей последовательности:
- на основе натуральных размеров выполняется геологический разрез грунта в месте установки заземлителя;
- по геологическому разрезу определяется наиболее проводящий слой почвы;
- выполняется замер удельного сопротивления проводящего слоя почвы.
Наружные измерения рекомендуется производить в теплое время года
при помощи пробного электрода. Пробный электрод погружается забивкой или вдавливанием с целью его плотного соприкосновения с землей. Длина электрода выбирается соизмеримой длине вертикально устанавливаемого заземлителя.
Замерив сопротивление Rв, пробного электрода, можно определить удельное сопротивление грунта по формуле
где L - длина электрода, м;
d- диаметр электрода, м.
При использовании пробного электрода из уголка d = 0,95Ь.
Измеренную величину необходимо умножить на коэффициент
сезонности F1-3
F1 - коэффициент, учитывающий очень большую влажность грунта. Для вертикальных заземлителей F1 = 1,6, для горизонтальных F1 = 2,1.
F2 - коэффициент, учитывающий грунт средней влажности. В этом случае F2 = 1,4 или 1,7 соответственно.
Fз - коэффициент, учитывающий грунт сухой F3 = 1,2 или 1,4.
В практике используют приближенные значения величины р,
определяемые по таблице 3.9.
Таблица 3.9 Приближенные значения удельных электрических сопротивлений различных грунтов. Ом-м.
| Грунт | Пределы колебаний | При влажности 10-20% |
| Глина | 8-70 | 40 |
| Суглинок | 40-150 | 100 |
| Песок | 400 - 700 | 700 |
| Супесь | 150-400 | 300 |
| Торф | 10-30 | 20 |
| Чернозем | 9-53 | 20 |
| Садовая земля | 38-60 | 40 |
| Каменистый | 500 - 600 | - |
| Скалистый | 10x4-10x7 | - |
Измерения сопротивления заземления основаны на общем принципе измерения падения напряжения на испытуемом заземлителе при протекании через него известного по величине переменного тока. Удельное сопротивление грунта измеряется аналогично сопротивлению заземления.
Вопросы для самоконтроля и проверки:
1. Порядок содержания вооружения в частях постоянной готовности?
2. Порядок допуска личного состава к эксплуатации?
3. Ввод в эксплуатацию, передача в вооружение?
4. Что называется парком?
5. Оборудование постоянного парка?
6. Зоны постоянного парка?
7. Оборудование полевого парка?
8. Оборудование щелочной аккумуляторной?
9. Источники тока предназначенные для заряда щелочных аккумуляторных батарей?
10. Оборудование артиллерийского склада?
11. Противопожарная защита в парке воинской части?
12. Молниезащита вооружения воинской части?
13. Конструкция молниезащиты для различных объектов?
Дата: 2018-09-13, просмотров: 705.
