3. Разработка молниезащиты здания (сооружения). Пример 3.

Разработать молниезащиту помещения для хранения баллонов с ацетиленом, расположенного в г. Великие Луки. Габариты здания: длина (L) – 50 м; ширина (S) – 16 м; высота (H) – 12 м; удельное сопротивление грунта в месте расположения помещения (ρ) – 100 Ом∙м.

Требуется:

1. Обосновать необходимость и категорию молниезащиты.

2. Выбрать тип и место установки молниеотвода.

3. Дать описание и эскизы элементов молниеотвода.

4. Рассчитать параметры молниеотвода и его зоны защиты.

5. Построить зону защиты молниеотвода.

6. Дать описание защиты от вторичных проявлений молнии.

Решение:

1. Помещение для хранения баллонов с ацетиленом относится к классу взрывоопасной зоны В-Iа (2) [ПУЭ, п.7.3.41]. Так как оно находится в Великих Луках, где среднегодовая продолжительность гроз 60-80 часов, то в соответствии с табл.1 РД 34.21.122-87 требуется молниезащита категории II. Для определения типа зоны молниезащиты определяем удельную плотность ударов молнии в землю n, 1/(км²∙год) в городе Великие Луки. Она равна 5,5 1/(км²∙год).

По формуле N=[(S+6Н)(L+6H)-7,7∙Н²]∙n∙10^-6, где Н – наибольшая высота здания или сооружения в метрах, определяем N – ожидаемое количество поражений молнией нашего здания в год:

N=[(16+6∙12)(50+6∙12)-7,7∙12²]∙5,5∙10^-6=0,053.

Поскольку N=0,053≤1, то по табл.1 РД 34.21.122-87 устанавливаем, что тип зоны защиты будет Б.

2. Здание для хранения баллонов с ацетиленом протяженное, поэтому выбираем одиночный тросовый молниеотвод. В соответствии с п. 2.14 РД при установке отдельно стоящих молниеотводов для объектов II категории молниезащиты расстояние от них по воздуху и земле до защищаемого объекта и вводимых в него подземных коммуникаций не нормируется; в соответствии с п.2.15 РД корпуса установок из железобетона (наше помещение из железобетона) должны быть оборудованы молниеотводами, установленными на защищаемом объекте или отдельно стоящими. Поэтому опоры одиночного тросового молниеотвода установим на торцевых стенках нашего здания.

3. Опоры тросовых молниеотводов должны быть рассчитаны с учетом натяжения троса и действия на него ветровой и гололедной нагрузок п .3.1. РД Опоры отдельно стоящих молниеотводов могут выполняться из стали любой марки, железобетона и дерева п. 3.2 РД. В нашем случае установим опоры из стали.

Тросовые молниеприемники должны быть выполнены из стальных многопроволочных канатов сечением не менее 35 мм² п. 3.3. РД. Мы используем именно такой молниеприемник сечением 35 мм².

Соединение молниеприемников с токоотводами и токоотводов с заземлителем должны выполняться, как правило, сваркой п. 3.4. РД, поэтому такое соединение используем и мы.

Токоотводы, соединяющие молниеприемник с заземлителями, выполняем в соответствии с табл. 3 и п. 3.5 РД круглыми из стали диаметром 6 мм при прокладке снаружи здания и диаметром 10 мм при прокладке в земле. Токоотводы прокладываем по наружным торцевым стенкам здания кратчайшим путем п. 3.6. РД. В качестве заземлителей используем искусственные стальные трехстержневые заземлители, рекомендуемые в табл. 2. РД, эскиз которых приведен ниже (см. рис. 3).

4. Расчет параметров одиночного тросового молниеотвода с зоной защиты Б производим в соответствии с РД по формулам:

h=(r_x+1,85∙h_x):1,7,

где h – высота троса в середине пролета; r_x=S/2=16/2=8 м; h_x=H=12 м, следовательно, h=(8+1,85∙12):1,7=17,8 м; h_оп=h+2=17,8+2=19,8 м; h_o=0,92∙h=0,92∙17,8=16,4 м; r_o=1,7∙h=1,7∙17,8=30,3 м.

По полученным значениям параметров строим зону защиты одиночного тросового молниеотвода (см. рис. 4).

5. В соответствии с п. 2.20. РД для защиты зданий и сооружений II категории молниезащиты от вторичных проявлений молнии предусмотрены следующие мероприятия:

а) металлические корпуса всего оборудования и аппаратов, установленных в защищаемом здании, присоединены к заземляющему устройству электроустановок (в качестве заземлителей молниезащиты допускается использовать все рекомендуемые заземлители электроустановок, кроме нулевых проводов воздушных линий электропередачи напряжением до 1 кВ);

б) внутри здания между трубопроводами и другими протяженными металлическими конструкциями в местах их сближения на расстояние менее 10 см через каждые 30 м выполнены перемычки из стальной проволоки диаметром 5 мм или стальной ленты сечением 24 мм²; для кабелей с металлическими оболочками или броней перемычки выполнены из гибкого медного проводника;

в) во фланцевых соединениях трубопроводов внутри здания обеспечена затяжка не менее четырех болтов на каждый фланец.

Защита от заноса высокого потенциала по подземным коммуникациям осуществлена присоединением их на вводе в здание к заземлителю электроустановок или защиты от прямых ударов молнии п. 2.22. РД.

Защита от заноса высокого потенциала по внешним наземным (надземным) коммуникациям выполнена путем их присоединения на вводе в здание к заземлителю электроустановок или защиты от прямых ударов молнии, а на ближайшей к вводу опоре коммуникации – к ее железобетонному фундаменту. В п. 2.23. РД указано, что при невозможности использования фундамента (в средне- и сильноагрессивных грунтах, где защита железобетона от коррозии выполняется эпоксидными и другими полимерными покрытиями, а также при влажности грунта менее 3%), должен быть установлен искусственный заземлитель, состоящий из одного вертикального или горизонтального электрода длиной не менее 5 м. Однако в нашем случае указанные ограничения на использование железобетонного фундамента отсутствуют, поэтому на ближайшей к вводу опоре коммуникации выполнено присоединение ее к железобетонному фундаменту.

Для защиты от заноса высокого потенциала по воздушным линиям электропередачи, сетям телефона, радио и сигнализации ввод в здание воздушных линий электропередачи напряжением до 1 кВ, сетей телефона, радио, сигнализации в соответствии с п. 2.10. РД должен осуществляться только кабелями длиной не менее 50 м с металлической броней или оболочкой или кабелями, проложенными в металлических трубах. В нашем случае мы используем кабели, проложенные в металлических трубах. При этом последние на вводе в здание присоединяем к железобетонному фундаменту.