Гроза– атмосферное явление, при котором в кучево-дождевых облаках или между облаком и земной поверхностью возникают сильные электрические разряды – молнии, сопровождающиеся громом.
| Молния – гигантский электрический искровой разряд между облаками или облаками и земной поверхностью, длиной несколько километров, диаметром десятки сантиметров и длительностью десятые доли секунды. Кроме линейной молнии, иногда наблюдается шаровая молния. Последствиями воздействия молнии являются взрывы, пожары, разрушения зданий, сооружений, оборудования, поражение людей и животных. Мероприятия по защите от молнии определяются «Инструкцией по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций СО 153-34.21.122-2003».
| Молниезащита – комплекс средств, включает в себя устройства защиты от прямых ударов молнии [ внешняя молниезащитная система (МЗС)] и устройства защиты от вторичных воздействий молнии (внутренняя МЗС). В частных случаях молниезащита может содержать только внешние или только внутренние устройства. В общем случае часть токов молнии протекает по элементам внутренней молниезащиты.
| Внешняя МЗС может быть изолирована от сооружения (отдельно стоящие молниеотводы - стержневые или тросовые, а также соседние сооружения, выполняющие функции естественных молниеотводов), или может быть установлена на защищаемом сооружении и даже быть его частью. Внешняя МЗС в общем случае состоит из молниеприемников, токоотводов и заземлителей. Во всех случаях система защиты от прямых ударов молнии выбирается так, чтобы максимально использовались естественные молниеотводы, а если обеспечиваемая ими защищенность недостаточна - в комбинации со специально установленными молниеотводами. Выбор типа и высоты молниеотводов производится исходя из значений требуемой надежности. Высоту молниеотводов можно снизить, если вместо стержневых конструкций применять тросовые, особенно при их подвеске по внешнему периметру объекта.
| Внутренние МЗС предназначены для ограничения электромагнитных воздействий тока молнии и предотвращения искрений внутри защищаемого объекта.
| Молниеприемники могут состоять из произвольной комбинации стержней, натянутых проводов (тросов), сетчатых проводников (сеток), могут быть специально установленными, в том числе на объекте, либо их функции выполняют конструктивные элементы защищаемого объекта - естественные молниеприемники.
| Естественные молниеприемники - конструктивные элементы зданий и сооружений:
а) металлические кровли защищаемых объектов при условии, что:
- обеспечена электрическая непрерывность между разными частями на долгий срок;
- толщина металла кровли (для защиты от повреждения или прожога) составляет не менее (мм): железо 4, медь 5, алюминий 7, и не менее 0,5 мм, если под кровлей нет горючих материалов;
- кровля не имеет изоляционного покрытия (слой антикоррозионной краски, асфальтового покрытия 0,5 мм, или пластикового покрытия 1 мм не считается изоляцией);
- неметаллические покрытия на/или под металлической кровлей не выходят за пределы защищаемого объекта;
б) металлические конструкции крыши (фермы, соединенная между собой стальная арматура);
в) металлические элементы типа водосточных труб, украшений, ограждений по краю крыши и т.п., если их сечение не меньше значений, предписанных для обычных молниеприемников;
г) технологические металлические трубы и резервуары, если они выполнены из металла толщиной не менее 2,5 мм, если прожог металла не приведет к опасным последствиям;
д) металлические трубы и резервуары, толщиной не менее (мм): железо 4, медь 5, алюминий 7, если повышение температуры с внутренней стороны объекта в точке удара молнии не представляет опасности.
| Токоотводы - должны располагаться так, чтобы между точкой поражения и землей ток растекался по нескольким параллельным кратчайшим путям. Для изолированных от объекта стержневых молниеприемников предусматривают не менее одного токоотвода, для тросовых и сетчатых не менее двух. При неизолированных МЗС токоотводы располагаются по периметру защищаемого объекта вблизи углов зданий на расстоянии 10-25 м друг от друга, в зависимости от уровня защиты, и соединяют горизонтальными поясами вблизи поверхности земли и через каждые 20 м по высоте здания. Токоотводы прокладываются по прямым и вертикальным линиям, кратчайшим путем на удалении от окон и дверей, изолированно от сгораемых конструкций.
Естественные токоотводы – задействованные элементы зданий, в качестве которых могут быть использованы:
а) металлические конструкции (в том числе с изоляционным покрытием), если обеспечена их надежная электрическая непрерывность и необходимые размеры;
б) металлический каркас здания или сооружения;
в) соединенная между собой стальная арматура здания или сооружения;
г) части фасада, профилированные элементы и опорные металлические конструкции фасада толщиной не менее 0,5 мм, если их размеры соответствуют требованиям, а металлическая арматура железобетонных строений – при условии ее электрической непрерывности, если 50 % соединений стержней выполнены сваркой, болтовым креплением или вязкой проволокой.
| Классификация зданий и сооружений по устройству молниезащиты -определяется по опасности ударов молнии для самого объекта и его окружения. Объекты подразделяют на обычные и специальные.
| Обычные объекты- жилые и административные строения, а также здания и сооружения, высотой не более 60 м, предназначенные для торговли, промышленного производства, сельского хозяйства. Например: жилой дом, ферма, театр; школа; универмаг; спортивное сооружение, банк; страховая компания; коммерческий офис, больница; детский сад; дом для престарелых, промышленные предприятия, музеи и археологические памятники
Специальные объекты:
объекты, представляющие опасность для непосредственного окружения;
объекты, представляющие опасность для социальной и физической окружающей среды (объекты, которые при поражении молнией могут вызвать вредные биологические, химические и радиоактивные выбросы);
прочие объекты, для которых может предусматриваться специальная молниезащита, например, строения высотой более 60 м, игровые площадки, временные сооружения, строящиеся объекты.
| Специальные объекты с ограниченной опасностью: средства связи; электростанции; пожароопасные производства.
| Уровень надежности молниезащиты определяют для каждого класса объектов. Для обычных объектоврекомендуемый уровень надежности 0,8-0,95, для специальных объектовминимально допустимый в пределах 0,9 - 0,999 в зависимости от степени его общественной значимости и тяжести ожидаемых последствий (по согласованию с органами государственного контроля).
| Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода высотой h - круговой конус высотой h 0 < h, вершина которого совпадает с вертикальной осью молниеотвода (рис.). Габариты зоны определяются двумя параметрами: высотой конуса h 0 и радиусом конуса на уровне земли r 0. Расчетные формулы (табл. 11.2.1.) пригодны для молниеотводов высотой до 150 м. При более высоких молниеотводах используют специальную методику расчета.
Таблица 11.2.1.
Расчет зоны защиты одиночного стержневого молниеотвода
Надежность защиты
| Высота молниеотвода h, м
| Высота конуса h 0, м
| Радиус конуса r 0, м
| 0,9
| от 0 до 100
| 0,85 h
| 1,2 h
| от 100 до 150
| 0,85 h
| [1,2 - 10-3(h - 100)] h
| 0,99
| от 0 до 30
| 0,8 h
| 0,8 h
| от 30 до 100
| 0,8 h
| [0,8 - 1,4310-3(h - 30)] h
| от 100 до 150
| [0,8 - 10-3(h - 100)] h
| 0,7 h
| 0,999
| от 0 до 30
| 0,7 h
| 0,6 h
| от 30 до 100
| [0,7 - 7,1410-4(h - 30)] h
| [0,6 - 1,4310-3(h - 30)] h
| от 100 до 150
| [0,65 - 10-3(h - 100)] h
| [0,5 - 210-3(h - 100)] h
| |
| |
Рис.11.2.1. Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода
Для зоны защиты требуемой надежности (рис.) радиус горизонтального сечения rx на высоте hх определяется по формуле:
| |